硅掺杂介孔TiO2材料的制备及可见光下降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法合成了硅掺杂的介孔TiO2材料,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、和N2吸附脱附等分析手段对产物结构和光学性能进行了表征.分别在紫外和可见光下对甲基橙进行了降解实验,结果表明:Si/TiO2介孔材料在紫外光和可见光下均有较高的催化活性,3%Si/TiO2为催化剂,初始pH=3,催化剂用量为2g/L的条件下,分别以紫外光和可见光为激发光源降解甲基橙,甲基橙在1.5h和4h内被完全降解.     

介孔TiO_2膜的制备及其吸附性能研究

以钛酸四异丙脂为原料,采用粒子型溶胶路线制备出稳定的TiO2溶胶,通过浸渍涂膜法,在孔径为100nm的管式Al2O3微滤膜支撑体上制备出介孔TiO2膜。研究了介孔TiO2膜的制备过程对其完整性及孔结构的影响,同时考察了非负载介孔TiO2膜对染料酸性橙7和亚甲基蓝的吸附性能。在溶胶中加入适量的PVA和HPC,控制浸涂时间,在450℃焙烧1h可获得完整的介孔TiO2膜,膜厚约0.5μm,孔径分布于3~10nm。介孔TiO2膜对酸性橙7及亚甲基蓝吸附量随pH值变化,调节pH值可减少吸附造成的膜污染。     

P(MMA-AN)/TiO2复合粒子的制备及光催化性能

采用原位乳液聚合方法制备了基于共价键结合的P(MMA-AN)/TiO2复合粒子,红外光谱和热失重分析结果表明P(MMA-AN)在TiO2表面接枝率为15.9%。以甲基橙溶液为目标污染物,研究了P(MMA-AN)/TiO2复合粒子和TiO2对甲基橙的吸附和光催化降解甲基橙溶液的性能,结果表明:两种粒子对甲基橙的吸附都很少;在相同时间内,P(MMA-AN)/TiO2复合粒子对甲基橙溶液的降解性能优于TiO2,紫外光照180 min后,P(MMA-AN)/TiO2复合粒子对甲基橙溶液的降解率达到了88%,而TiO2仅为74%。     

TiO_2-Al_2O_3负载型催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和氢氧化钠为反应物,采用两步水热法制备TiO2纳米线,并将其原位负载于Al2O3载体上,研究它们对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,锐钛矿相TiO2主要呈纳米线和八面体状负载在Al2O3载体上,当TiO2负载质量分数为30%,焙烧温度为400℃,催化剂用量为1.332 0 g/L时,TiO2-Al2O3负载型催化剂光催化降解甲基橙的性能最佳,光照5 h后,甲基橙在紫外和太阳光下的降解率分别达到58.9%和55.6%。相同实验条件下,TiO2-Al2O3负载型催化剂对甲基橙的降解率比单纯TiO2提高了35.1%。     

介孔RGO/TiO2复合光催化材料的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法, 以氧化石墨烯(GO)、钛酸四丁酯(TBT)为原料, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构引导剂, 柠檬酸为水解抑制剂和表面活性剂原位合成不同GO含量的介孔氧化石墨烯/二氧化钛复合材料(GO/TiO₂), 再经过紫外灯辐照还原获得介孔还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料(RGO/TiO₂)。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)对样品进行分析表征, 研究了RGO/TiO₂的形貌、孔径分布情况, RGO的引入对光生电子-空穴对寿命、吸附性能、光催化性能的影响。分别在紫外光和太阳光条件下评价了复合材料的光催化性能, 并在紫外光条件下, 对催化剂进行了多次回收循环测试。测试结果表明: TiO₂均匀地生长于RGO表面, RGO/TiO₂为介孔材料; RGO的引入可以有效地抑制光催化剂中光生-电子空穴对的复合, 提高吸附性能和光催化性能, 7wt%RGO/TiO₂显示出对甲基橙的最佳吸附效果; 5wt%RGO/TiO₂对甲基橙具有最佳光催化效果和稳定的催化活性, 经过4次循环后, 紫外光照50 min, 对甲基橙的降解率仍能达到首次降解效率的90%以上。     

热处理对TiO2/埃洛石降解亚甲基蓝特性的影响

在室温条件下用溶胶-凝胶法在埃洛石上负载了纳米TiO2,并在110℃、300℃、500℃、700℃对其进行热处理,采用X射线衍射、SEM、TEM等技术研究其结构变化。采用20mg/l亚甲基蓝（MB）水溶液,在紫外光照射下进行光催化实验,分析焙烧温度对埃洛石样品光催化降解性能的影响。光照48h后110℃热处理负载TiO2埃洛石和纯埃洛石的亚甲基蓝降解率分别为82%和79%。随着焙烧温度的升高,负载TiO2埃洛石吸附和光催化性能程下降趋势。低温热处理样品具有较好的吸附和光催化降解性能,高温热处理破坏了埃洛石的结构,降低了其吸附和光催化降解性能。由于不需要高温热处理,成本低,负载TiO2埃洛石复合材料在有机污染物治理方面具有很大的应用潜力。     

壳聚糖／TiO2催化剂的制备及其光催化降解性能研究

以壳聚糖为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了具有较高分散性、热稳定性和光催化活性的TiO2-CS粒子。采用傅立叶红外光谱（FT—IR）对产物进行了分析和表征。并考察了CS负载量、产物用量、pH值等因素对光催化降解甲基橙的影响。结果表明：对于100mL浓度为10mg／L的甲基橙溶液,CS负载量为80％时光催化活性最好,该催化剂最佳用量为0．40g：pH值对光催化降解甲基橙有一定影响,在pH为5．0-7．0条件下降解效率较高。降解率随光照时间的增加而增加,最后逐渐趋缓。TiO2-CS光催化剂降解甲基橙的效率比普通TiO2要高。     

氮掺杂硅铝固载TiO2多孔材料的制备及其光催化性能分析

以硅、铝和钛的无机盐为初始反应物,采用水热法制得了具有光催化活性的氮掺杂硅铝固载TiO2多孔材料(N/TiO2-SiAl).采用XRD、FESEM、FTIR、UV-Vis等现代分析技术分析表征了所得样品的物相结构及形貌;以甲基橙为探针在模拟太阳光下考察样品的光催化性能.结果表明:N/TiO2-SiAl为蜂窝状多孔材料,具有较大的比表面积;锐钛矿相TiO2以Si-O-Ti键的形式结合在无定形硅铝骨架中,并且硅铝骨架能够抑制锐钛矿相TiO2向金红石相转变;氮掺杂能够使TiO2的光响应范围向可见光区移动,在模拟太阳光照射120 min后N/TiO2-SiAl对甲基橙的降解率达到90％以上,具有较高的光催化性能,重复使用4次后降解率依然在80％以上,具有较强的光催化循环使用性能.     

复合模板剂下制得介孔TiO2光催化活性的研究

以吐温-80（Tween-80）和司班-80（Span-80）为复合模板剂，采用溶胶-凝胶（sol-gel）工艺制得介孔TiO2。通过对甲基橙溶液进行光催化降解试验表明：模板剂的种类与用量、光照距离和甲基橙溶液的原始浓度等因素对所制得介孔TiO2试样的光催化活性产生明显的影响。实验结果证明，本研究所得介孔TiO2材料具有较高的光催化活性，500℃下煅烧5h制备的样品在2．5h内可使浓度为0．02g／L的甲基橙溶液降解率达到94．7％，明显高于市售纳米TiO2粉体的降解率78．1％；通过X-ray衍射分析获知所制TiO2为锐钛矿型。     

活性炭表面含氧官能团对TiO_2/AC的吸附和光催化活性的影响

通过硝酸氧化和热处理获得了表面含氧基团和织构显著变化的活性炭,考察了所得活性炭载纳米TiO_2光催化剂(TiO_2/AC)对亚甲蓝和甲基橙的吸附和光催化降解,研究了活性炭表面含氧基团对TiO_2/AC吸附和光催化活性的影响。结果表明,活性炭表面含氧基团的变化比织构显著,其表面含氧基团尤其是羧酸基团对TiO_2/AC的吸附和光催化活性有决定性的影响;同时,针对降解物的电荷性质不同,活性炭表面含氧基团的影响有差异,对阳离子亚甲蓝的吸附和光催化活性的影响比阴离子甲基橙的显著,250℃下脱除表面羧酸后的催化剂对亚甲蓝的光催化活性明显降低而对甲基橙的则稍有增加。     

溶剂对介孔二氧化钛结构及光催化活性的影响

在室温下采用不同溶剂直接合成出介孔TiO2，分别用场发射透射电镜（HRTEM）、透射电镜（TEM），X射线粉末衍射（XRD）和BET比表面测定等技术对TiO2进行了表征。结果表明：在该实验条件下能获得高比表面的介孔TiO2，溶剂的极性对孔结构有一定的影响，同时对甲基橙的光催化降解活性有较大的影响。     

负载型纳米二氧化钛光催化剂制备及其光催化性能研究

以粉煤灰分离出来的微珠为载体,采用不同方法制备TiO2负载膜光催化剂,通过XRD、SEM技术对粉煤灰微珠负载TiO2光催化剂的晶型结构和形貌进行了表征,以偶氮染料甲基橙为降解对象,考察不同负载方法、负载层数以及负载量对TiO2光催化活性的影响.结果表明:改良溶胶-凝胶法负载的TiO2薄膜催化剂的催化活性最高,同时负载的薄膜催化剂的催化活性明显高于TiO2 粉末催化剂.     

磁性La3+掺杂TiO2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。     

软模板法制备TiO2纳米棒

一维纳米TiO2由于比表面积大,长径比高,在工业废水处理中既能充分发挥TiO2的光催化活性,又易分离,故开展TiO2一维纳米材料的研究有重要价值.本文确定了制备TiO2纳米棒最优的工艺条件,用XRD、SEM、FT-IR、TGA-DSC对产物的结构与性能进行了表征.所制备的纳米TiO2呈棒状且为锐钛矿型.利用紫外光催化降...     

TiO_2-聚吡咯复合材料的制备及光催化性能

采用原位氧化聚合法制备TiO2-聚吡咯复合材料,研究吡咯与TiO2配比对TiO2-聚吡咯复合材料在紫外光和太阳光下光催化降解甲基橙的影响,利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对样品进行表征。结果表明,TiO2-聚吡咯复合材料与纯聚吡咯相比,聚吡咯本征态特征峰和C─N伸缩振动峰峰值都向高波数偏移,TiO2和聚吡咯的复合并不是单纯的物理复合,而是产生了化学作用力;通过改变吡咯的添加量,可以控制聚吡咯在TiO2粉体表面的包覆量,聚吡咯的包覆对TiO2的晶型没有影响;聚吡咯对TiO2的包覆可降低TiO2的禁带宽度至2.90 eV,使TiO2-聚吡咯复合材料可吸收的波长范围拓宽到可见光区,提高复合材料在可见光下的光催化能力;适量的聚吡咯包覆可以提高TiO2-聚吡咯复合材料的光催化活性,以紫外灯作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.06时,复合材料的电子-空穴对分离效果最好;以太阳光作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.04时,复合材料的光谱拓展效果最好。     

纳米TiO2／Al2O3复合薄膜光催化特性研究

以电化学方法合成的Al2O3多孔膜为基体，采用交流电沉积的方法在膜孔中沉积纳米TiO2，制备出纳米TiO2／Al2O3复合薄膜。对TiO2／Al2O3复合薄膜的形貌、结构和组成进行了表征；对TiO2／Al2O3复合薄膜光催化甲基橙溶液进行了研究。结果表明Al2O3／TiO2复合薄膜呈现出较好的光催化活性，电沉积TiO2的时间、热处理温度、选择不同光源照射均对TiO2／Al2O3复合薄膜光催化活性有一定的影响。     

TiO2@SiO2微球的制备及其光催化性能研究

采用模板法以钛酸丁酯为钛源,SiO2为模板球,制备出了TiO2包覆SiO2微球。利用SEM、TEM、XRD、EDS对样品形貌、结构和成分进行了表征分析,并测试了样品的光催化性能。结果表明TiO2@SiO2微球的光催化性能优于用相同方法制得的TiO2的光催化性能,当使用TiO2@SiO2微球为光催化剂时,在光照180min后甲基橙的降解率达到82%,而相同方法制得的TiO2为56%,较后者提高了26%,具有良好的光催化活性。     

TiO2纳米管的制备及光催化性能研究

以氟化铵水溶液为电解质,采用阳极氧化法,在钛片基体上制备出TiO2纳米管阵列.用FESEM、XRD等测试方法对样品进行表征,采用UV-1800型紫外-可见分光光度计检测TiO2纳米管对甲基橙的光催化性能.结果表明,氧化电压为50V,氧化时间为10h,煅烧温度为500℃时得到的TiO2纳米管对甲基橙的降解效果最好.     

四方排列有序Ag/TiO2空心微球的制备及光催化性能

采用低温垂直沉积法制备了聚苯乙烯(PS)胶体模板,由于低温下粒子热运动受到抑制,排列时发生位错,因此模板中存在大面积四方排列结构。然后采用化学镀法、溶胶-凝胶法在PS微球表面依次沉积银纳米粒子、纳米TiO2,最后高温煅烧除去模板制备了四方排列有序Ag/TiO2空心微球。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品进行表征。结果表明这种材料很好地保持了模板的四方排列,具有高度有序的纳米结构。选择降解甲基橙溶液来检验样品的光催化性能,并与纳米TiO2薄膜、四方排列TiO2空心微球的光催化性能进行比较,结果表明四方排列Ag/TiO2空心微球具有最佳的光催化性能。这是有序空心纳米结构和银纳米粒子的沉积共同作用的结果。     

TiO2／膨胀石墨复合材料的制备及光催化性能的研穷

采用快速升温法制备出以膨胀石墨为载体的TiO2／膨胀石墨光催化剂，用SEM及XRD对其表面形貌及结构进行表征，研究了光催化剂在紫外光照射下的催化能力，探讨了目标降解物溶液的初始浓度及其pH值对光催化剂的降解能力的影响。结果发现，负载量为10％的光催化剂对40mg／L的亚甲基兰溶液5h的光降解率达到58．83％，甲基橙为51．12％。