La掺杂钼酸钴花状材料的制备及其降解印刷染料亚甲基蓝的研究

主要对钼酸钴花状结构材料的制备及其降解印刷染料亚甲基蓝展开研究。采用简单易操作的水热法进行钼酸钴花状结构材料和La掺杂的钼酸钴复合材料(La-CoMoO₄)实验制备,运用XRD、SEM、TEM方法对样品进行表征分析,研究了La掺杂对钼酸钴花状结构材料的光催化性能和稳定性的影响。结果表明,实验中制备的La-CoMoO₄呈现均匀的花状结构,无其他杂质峰和杂质元素存在,纯度较高。催化降解有机染料亚甲基蓝的实验结果表明,La掺杂使钼酸钴光催化降解亚甲基蓝的能力得到显著提升,经过40 min降解,染料降解率可以提高到98%,La掺杂同未掺杂相比,提高近25%的降解率,数据表明,光催化活性循环20次后,没有明显衰减,说明La-CoMoO₄具有很好的稳定性,可以重复多次利用。     

重金属离子掺杂TiO2光催化粉体的制备与研究

采用溶胶—凝胶法,以钛酸丁酯(C1_6H_(36)O_4Ti_4)为钛源,无水乙醇(C_2H_6O)为有机溶剂,制备了TiO_2粉体,随后进行重金属Cu和Ag掺杂研究。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对产物进行了表征,分析了离子的不同掺杂量对TiO_2粉体晶型的影响。研究在紫外光(365 nm)照射下用合成的Cu/TiO_2和Ag/TiO_2催化降解亚甲基蓝的效果,分析了离子掺杂浓度对TiO_2粉体光催化性能的影响。     

La-Ce共掺杂制备La3+-Ce3+/ZnO及其对亚甲基蓝的光催化降解

采用溶胶凝胶法制备了La-Ce共掺杂的La3+-Ce3+/ZnO光催化剂,同时用同种方法制备了ZnO、La3+/ZnO和Ce3+/ZnO以作对比.通过X射线衍射仪、透射电镜、紫外可见分光光度计,比表面及孔隙度分析仪等对制备的光催化剂进行了表征.以亚甲基蓝为模型污染物对所制备的光催化剂的光催化特性进行了评价.结果表明,所制备的La3+-Ce3+/ZnO光催化剂基本呈长方柱状,尺寸平均为57.3 nm,La-Ce共掺杂提高了ZnO的结晶度,促进了晶粒的长大.根据光催化实验结果,La-Ce共掺杂能够显著提高ZnO的光催化活性.在光催化降解500 mL的10 mg·L-1亚甲基蓝实验中,La3+-Ce3+/ZnO光催化剂对亚甲基蓝的降解率达93.7%,比纯ZnO、La3+-ZnO和Ce3+-ZnO分别提高了21.4%、19.2%和9.3%.      

纳米二氧化钛/石墨烯复合材料制备及其光催化性能研究

采用水热法制备纳米TiO_2/石墨烯复合材料,并研究了纳米TiO_2/石墨烯复合材料光催化性能的影响因素。通过XRD、UV-Vis、SEM和EDS等手段对样品进行了表征与分析,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,评价了纳米TiO_2/石墨烯复合材料的光催化效果。研究表明复合材料结晶良好,带隙小,在可见光下具有较好的光催化性能。水热时间、水热温度和氧化石墨烯含量对复合材料的光催化性能均产生影响。样品的光催化活性随着水热时间和氧化石墨烯含量的增加而增高;随水热温度的升高先增高后降低然后又增高。在水热时间为10 h,水热温度120℃,石墨烯含量为5%的条件下制备出的纳米TiO2/石墨烯复合材料光催化性能最好,复合材料粉末在5 h内对亚甲基蓝的降解率高达86.99%。     

氮掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化活性

以尿素为氮源,钛酸正丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备氮掺杂纳米TiO_2。通过红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱和扫描电镜(SEM)等测试手段对材料的结构和形貌进行表征;以甲基橙模拟有机污染物,研究样品的光催化活性。结果表明,氮掺杂纳米TiO_2为锐钛矿型结构,尺寸均匀,分散性好,对甲基橙染料具有极好的光催化活性,降解率达到97%左右。     

浸渍涂覆法制备高炉渣纤维负载TiO_2复合材料

以高炉渣纤维(BFSF)为载体,采用浸渍涂覆法,在BFSF表面负载TiO_2,制备BFSF负载TiO_2(TiO_2/BFSF)复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、Zeta电位和纳米粒度分析仪、N2吸附脱附仪、场发射扫描电镜(SEM)及能谱元素分析(EDS)等近代测试方法对TiO_2的晶型、晶粒尺寸、比表面积和TiO_2/BFSF的显微结构进行了表征。并用亚甲基蓝(MB)来模拟印染废水,通过亚甲基蓝降解率的高低,评价样品的光催化活性。试验结果表明:TiO_2浓度为20 g/L,TiO_2悬浮液负载3次时,TiO_2均匀覆盖在BFSF四周,紫外光照射180 min时,亚甲基蓝的降解率为94.8%。TiO_2/BFSF复合材料重复利用4次,亚甲基蓝的降解率依然能够达到65%。     

La掺杂SiO_2/TiO_2纳米粉体的制备及其光催化性能

采用并流中和法制备了La掺杂的SiO2包覆TiO2纳米粒子,利用X射线衍射(XRD),傅立叶交换红外光谱(FT-IR),透射电镜(TEM)及紫外可见光吸收(UV-Vis)光谱对掺杂改性前后样品进行表征。以紫外光照降解甲基橙为测试体系,研究了La掺杂量及煅烧温度对SiO2/TiO2光催化性能的影响,并对其作用机制做了初步的探讨。FT-IR表明在包覆层和纳米TiO2颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si和Ti-OLa键,从而抑制了金红石相的形成,提高了热稳定性,和XRD分析结果一致,掺杂了La的SiO2/TiO2在800℃时金红石相的含量仍然比较低,和120℃时的含量相当;TEM照片显示改性后的TiO2团聚减小,粒度均匀。UV-Vis光谱分析显示La掺杂SiO2/TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,其中光吸收红移最大的样品为3.0%La掺杂量的SiO2/TiO2,带隙能(Eg)由原来的2.98 eV降为为2.41 eV。光催化性能实验结果显示当La的摩尔掺杂量为3.0%时,其光催化活性最好,光照20 min,与未掺杂改性的TiO2相比甲基橙的光降解率提高了55.1%;另外,未掺杂TiO2煅烧温度对光催化影响显著,当温度由120℃增加为800℃时,光照25 min的降解率就由69%降为10.7%,而掺La的SiO2/TiO2煅烧温度对其光催化性能影响不大。     

硝酸体系制备缺陷态二氧化钛纳米材料及其在光催化中的应用

以硝酸为形貌控制剂,采用溶胶凝胶法制备TiO_2纳米材料。所获得的TiO_2纳米材料为锐钛矿型,并具有缺陷态结构,粒径保持在5 nm以下。制备过程中,材料中晶体的生长遵循定向附着(Oriented attachment,OA)机制。将该锐钛矿型TiO_2材料应用于亚甲基蓝的光催化降解中,实现了95%的催化降解效果,表现出较好的光催化性能。该工艺过程简单,制备中未使用高温工艺,非常易于工业化生产,为TiO_2纳米光催化材料的低成本制备提供了一条简便的技术路径。     

可见光下掺N附Ag纳米TiO_2的光催化降解甲基橙

采用溶胶–凝胶法制备纯TiO_2和掺氮TiO_2纳米颗粒(N-TiO_2),然后通过光催化还原在其表面附Ag,得到表面附Ag的纳米TiO_2(即Ag/TiO_2)和掺N附Ag纳米TiO_2(即Ag/N-TiO_2),利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、光致发光光谱仪(photoluminescence spectroscopy,PL)、X射线光电子能谱(XPS)以及紫外可见漫反射光谱分析(UV-VIS DRS)对TiO_2及其掺杂改性后的组成和结构、光吸收性能以及可见光下对甲基橙溶液的光催化活性等进行表征。结果表明,所有样品均为锐钛矿型,Ag/TiO_2的平均晶粒度为20.4 nm;N以替代型N-Ti-O、间隙型Ti-O-N(或氧化态Ti-O-N-O)的形式存在于晶格中,银以Ag0形式附着在TiO_2表面;N掺杂抑制TiO_2晶粒的生长,并抑制光生电子与空穴的复合,从而促进TiO_2对可见光的吸收;表面附Ag对TiO_2晶格没有明显影响,但在450~580 nm可见光区产生强烈的表面等离子吸收带并延长至近红外区。TiO_2及其掺杂改性后对甲基橙的光催化效果为Ag/N-TiO_2Ag/TiO_2N-TiO_2TiO_2(或Degussa P25),Ag/N-TiO_2在可见光下对甲基橙(p H=3)进行光催化降解,150 min时降解率达到95%。     

CdS-TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2和CdS-TiO_2光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)对TiO_2、CdS-TiO_2光催化剂进行表征。结果表明,500℃真空处理TiO_2为锐钛矿相,CdS为六方相;当CdS的掺杂量为5%(摩尔分数,全文同)时,CdS-TiO_2颗粒最细小;Cd、S原子比接近1∶1;CdS的掺入使TiO_2吸收边红移。随着CdS掺杂量的增加,CdS-TiO_2光电流先增强后减弱,5%CdS-TiO_2的光电流达到最大,为1.2mA/cm2。在可见光下降解亚甲基蓝的实验结果表明,随着CdS掺杂量的增加,CdS-TiO_2对亚甲基蓝的降解率逐渐增大;当CdS的掺杂量为5%时,降解率最高,达到57%。     

低量Y3+掺杂对TiO2光催化活性的影响

利用溶胶-凝胶法在煅烧温度600 ℃制备了不同Y3 掺杂量的纳米TiO2粉体,并用XRD技术对样品进行了表征.研究了Y3 掺杂量对样品相结构、晶粒尺寸和光催化降解亚甲基蓝的活性的影响,利用相结构与纳米TiO2光催化活性关系探讨了Y3 掺杂对纳米TiO2的光催化活性.结果表明,适量掺杂Y3 可以提高其光催化活性.当Y3 掺杂量为0.04%, 纳米TiO2粉体的光催化活性最佳,降解率为94.6%,其金红石相含量为9.8%,平均粒径为12 nm,Y3 掺杂强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,减小晶粒尺寸这两方面均有利于提高光催化活性.     

La~(3+)掺杂TiO_2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了La3+掺杂的TiO2光催化剂(La/Ti原子比分别为1/100,2/100,3/100,4/100和5/100)。用比表面(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和表面光电压谱(SPS)对所制备的光催化剂进行了表征。结果表明,La3+掺杂量为4%(La/Ti原子比)时所制备的TiO2具有最高电子-空穴分离效应。以甲基橙为模拟偶氮染料对所制备光催化剂的脱色性能进行考察,光催化脱色结果显示La3+掺杂量为4%时所制备的TiO2具有最高的光催化活性。     

高分子凝胶法制备纳米ZnO/La2O3及光催化性能

以Zn(CH3COO)2·2H2O,AgNO3为原料,丙烯酰胺为单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子凝胶法在550℃下制得纳米ZnO/La2O3.通过XRD物相分析,得知沉积稀土氧化物La2O3的ZnO纳米粒子样品的物相均是六方晶系纤锌矿结构;TEM形貌观察,粒子基本为球形,纳米ZnO/La2O3的平均粒径约为26 nm,红外光谱分析高分子的分解程度,在550℃时分解完全.水溶液中次甲基蓝染料在ZnO/La2O3半导体光催化条件下,pH值为9时,能迅速分解,在降解90 min时,次甲基蓝的降解率达到81%.     

稀土离子(La3+,Eu3+)掺杂纳米TiO2的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Eu^3＋,La^3＋掺杂纳米TiO2粉体,并采用亚甲基蓝为目标降解物考察了稀土掺杂对TiO2光催化活性的影响。实验表明：适量的La^3＋掺杂可以提高TiO2的光催化活性,最佳掺杂浓度为0.3 mol%;La^3＋掺杂后降解反应符合一级反应动力学,H2O2的加入会使其反应速率大大提高;0.25 mol%Eu^3＋掺杂在日光灯下较紫外灯下显示出更好的光催化活性,这可能由于Eu^3＋掺杂导致了TiO2吸收光谱范围的整体红移;通过XRD图谱分析可以看出La^3＋、Eu^3＋掺杂均可以抑制TiO2的晶型转变,减小光催化剂的平均粒径,掺杂后其平均粒径均约为10 nm,TEM结果与XRD大致吻合。     

高分子凝胶法制备纳米ZnO/La2O3及光催化性能

以Zn(CH3COO)2.2H2O,AgNO3为原料,丙烯酰胺为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子凝胶法在550℃下制得纳米ZnO/La2O3。通过XRD物相分析,得知沉积稀土氧化物La2O3的ZnO纳米粒子样品的物相均是六方晶系纤锌矿结构;TEM形貌观察,粒子基本为球形,纳米ZnO/La2O3的平均粒径约为26 nm,红外光谱分析高分子的分解程度,在550℃时分解完全。水溶液中次甲基蓝染料在ZnO/La2O3半导体光催化条件下,pH值为9时,能迅速分解,在降解90 min时,次甲基蓝的降解率达到81%。     

采用琼脂包覆法制备TiO_2纳米薄膜及其光催化性能研究

采用琼脂包覆法制备TiO_2纳米薄膜,并研究所制备的TiO_2纳米薄膜的光催化性能。用XRD、BET、FESEM、FTIR、EDX和紫外—可见漫反射光谱等方法对薄膜进行了表征。结果表明,采用琼脂包覆法可以减小TiO_2的粒径到20 nm,而采用一般溶胶凝胶法制备的TiO_2晶粒尺寸为30 nm左右。琼脂包覆法制备的TiO_2薄膜粒子均匀分布,无裂纹。紫外—可见漫反射光谱的结果分析表明,采用琼脂包覆法制备的TiO_2纳米薄膜具有更小的带隙,120 min内对亚甲基蓝的去除率达到71%。且在5次循环处理之后,琼脂包覆法制备的TiO_2纳米薄膜仍然保持很高的活性。依据反应特性对添加了琼脂的TiO_2形成薄膜的机理进行了探讨。     

水热法制备稀土掺杂纳米TiO_2薄膜及光催化降解性能研究

以Ti(SO4)2水溶液为前驱物,尿素为沉淀剂,采用水热法在玻璃基片上制备了稀土离子掺杂的TiO2薄膜。以薄膜对紫外光吸收值为指标,考察了水热反应时间、镀膜次数、掺杂稀土离子的种类、掺杂量对紫外光吸收性能的影响,确定了掺杂薄膜最佳制备条件:在1.0mol/L尿素溶液中,温度为160℃,反应10h,镀膜两次,稀土最佳掺杂量为n(La)=0.9%或n(Eu)=1.1%(n为摩尔比),掺镧元素的效果好于掺铕元素。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备的TiO2薄膜的相结构及形貌进行了分析和表征,结果表明,所制备的薄膜均匀、致密、无可视缺陷。以甲基橙为光催化降解的探针化合物,探讨了TiO2薄膜光催化降解性能,结果表明,掺杂稀土离子的TiO2薄膜对光催化降解性能远优于未掺杂的TiO2薄膜。     

二氧化钛复合材料光催化水体中氨氮的性能及降解途径

通过溶胶凝胶法制备了以活性炭负载(TiO_2/AC)、吐温80、Cu~(2+)和Fe~(3+)掺杂的四种纳米TiO_2颗粒复合材料,采用X-射线衍射分析和全波长UV-VIS扫描对样品进行表征。在紫外灯照射下,以氨氮溶液为光催化降解材料测定各种改性TiO_2样品的光催化活性,并探讨了光催化氨氮的降解途径。分析表明,掺杂Fe~(3+)或Cu~(2+)的TiO_2均为锐钛矿相,可以使TiO_2平均粒径减小,Cu~(2+)掺杂TiO_2的吸光波长发生了显著红移现象,而Fe~(3+)掺杂TiO_2后此现象不明显。对氨氮光催化作用比较,其性能依次是TiO_2/ACFe~(3+)/吐温/TiO_2和Cu~(2+)/吐温/TiO_2 Fe~(3+)/TiO_2和Cu~(2+)/TiO_2。同时掺杂Cu~(2+)和Fe~(3+),对二氧化钛光催化效率具有协同效应。TiO_2光催化氧化氨氮的反应途径与生物氧化基本相似,最终生成氮气。     

透辉石矿物合成及其光催化性实验

固相烧结合成透辉石矿物,用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱(UV-vis)对不同温度下的合成产物进行表征,并将合成透辉石矿物用于紫外光照射条件下进行亚甲基蓝降解的实验研究,探讨其光催化性能.结果表明:1 400℃保温3 h的条件下合成纯透辉石;合成纯透辉石矿物具有光催化性,效率较低,催化剂样品质量浓度为2 g/L,亚甲基蓝初始质量浓度为0.8 mg/L,室温下光催化反应4 h,其降解率为16%.     

Zr、N共掺杂介孔TiO2的制备和可见光催化性能

以St?ber法所制SiO2纳米微球为硬模板,通过溶胶-凝胶法铝箔辅助NaBH4还原制备Zr、N共掺杂介孔黑色TiO2（Zr,N/mes.-TiO2—x）。选择亚甲基蓝(MB)为目标降解物,经XRD、BET和PL等表征手段,探究材料在不同pH、温度、催化剂用量等条件下的光降解性能。结果表明,Zr,N/mes.-TiO2—x具有极佳的光催化性能,其特有的孔结构,在降解污染物的过程具备吸附-光催化协同作用;常温条件下,催化剂可在50 min内对10 mg/L的亚甲基蓝实现99%的降解。