层序空间多孔结构TiO2实现高效光催化CO2还原

以葡萄糖为原料，经一步水热法生成葡萄糖基碳球(GCs)，粒径约500nm，利用微乳液聚合法合成粒径约270nm的聚苯乙烯微球(PSs)。通过真空抽滤，制备了GCs和PSs层层组装的多级模板，TiCl₄完全浸润模板并经干燥和高温煅烧，获得了空间层序多级孔结构的TiO₂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸附-脱附等手段表征了所制备催化剂的形貌、组分和孔结构。在饱和CO₂气氛下加入H₂O，利用催化剂在模拟太阳光条件进行光催化还原试验。结果表明：经过7h的光催化测试，相较于商用P25和无空间结构的TiO₂，层序空间多孔TiO₂生成还原产物CO的产率均得到明显提高。其中，空间复合多级孔TiO₂在结构失配的情况下仍表现出较高的CO产率。结合实验结果和表征证实：纳米微球层所形成的层序空间多孔TiO₂具有较高的比表面积和丰富的孔结构，有利于形成大量表面活性位点。三维网状多孔结构暴露出...     

TiO2/FACs与TiO2/Mullite复合材料的制备及其光催化性能

分别以粉煤灰漂珠(简记为FACs)与海胆状莫来石球(简记为Mullite)为基体，采用溶胶浸渍工艺制备了TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite型复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子能谱(EDS)对制备的材料进行了表征。研究了TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite型复合材料在紫外光照射下对罗丹明B(RhB)的光催化性能。结果表明：经500℃煅烧后形成的锐钛矿型TiO₂均成功负载到粉煤灰漂珠与莫来石晶体上，在粉煤灰漂珠表面覆盖了一层厚薄不均的纳米级别的TiO₂薄膜，而在莫来石晶体上则出现了大量细小的TiO₂颗粒；在降解染料时间为180 min,TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite复合材料对罗丹明B染料的降解率分别为84.8%和96.4%，降解速率为0.01088min^-1和0.02885 min^-1。     

浅析纳米二氧化钛光催化降解效率的影响因素

本文以罗丹明B(RhB)为目标降解物，研究了锐钛矿型纳米二氧化钛(TiO₂)的光催化降解效率的影响规律。通过比较不同分散剂对纳米TiO₂分散液的分散作用的差别，研究了分散剂对纳米TiO₂的光催化降解效率的影响；同时，也探讨了固含量和溶液pH值等因素对纳米TiO₂光降解效率的作用规律。结果表明：二氧化钛(TiO₂)固含量为5 wt%、六偏磷酸钠为0.8%、pH值为5时，目标降解物罗丹明B(初始浓度2.5ppm)在3h后降解效率达到80.25%。将制备的光催化分散液喷涂在大理石瓷砖表面，48 h内降解甲醛效率达到86.9%。     

层层组装修饰Ni片阳极的光催化辅助电解水制氢

采用层层组装的方法在Ni片阳极上分别组装TiO₂/ZnO纳米棒阵列(TiO₂/ZnONRs)和TiO₂纳米管阵列(TiO₂NTs)。以碱性电解池为基础,采用紫外线辐照阳极,将光催化与电解水有机地耦合在一起,提出并实现了光催化辅助电解水制氢的新过程。通过FE-SEM、XRD、EDS、UV-Vis和光催化辅助电解水制氢(WEAP)等方法,对修饰电极的结构和性能进行了表征和测试。结果表明,TiO₂/ZnONRs比TiO₂NTs修饰Ni阳极的光催化辅助电解水产氢速率快。TiO₂/ZnONRs和TiO₂NTs修饰Ni电极比纯Ni片作阳极的WEAP过程产氢速率分别提高了1.75和1.50倍。电耗分别降低了约10.5%和9.0%。     

色氨酸辅助合成光催化活性增强的球形纳米TiO2

以L-色氨酸（L-Trp）为生物模板,采用简单水解及煅烧后制备了球形结构TiO₂纳米光催化剂。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱和N₂吸附-解吸等方法对制得的TiO₂纳米材料进行表征。在催化剂合成过程中,L-Trp作为生物模板发挥至关重要的作用,能够指导球形结构纳米TiO₂的形成。考察了不同煅烧温度下制备的TiO₂样品光催化活性,结果表明550℃时制备的TiO₂样品具有优异的光催化活性,紫外光照射30min对甲基橙溶液的降解率达到95%左右,主要是由于较大比表面积和球形结构的协同效应。光催化剂稳定性实验表明,所制备的TiO₂纳米材料可作为一种实用有效的光催化剂用于紫外光照射下降解有机染料。同时,对L-Trp辅助下球形结构TiO₂纳米颗粒的可能生长机理进行讨论。     

壳聚糖/纳米纤维素/石墨烯改性纳米TiO2复合膜光催化降解性能

以氧化石墨烯改性纳米二氧化钛为光催化活性成分,通过流延成型法制备了壳聚糖/纳米纤维素/石墨烯改性纳米TiO₂光催化复合膜。利用热重分析仪(TG)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合膜的结构进行表征。研究了壳聚糖/纳米纤维素/改性纳米TiO₂复合膜的力学性能,对比了复合膜对亚甲基蓝及甲基橙的光催化降解性能。结果表明,改性纳米TiO₂的添加提高了壳聚糖复合膜的力学性能及耐热性能。改性纳米TiO₂质量分数为4%的复合膜抗拉强度最大,达到43 MPa。改性纳米TiO₂质量分数为2%的复合膜断裂伸长率最大为13.6%。在模拟溶液质量浓度为20 mg/L时,改性纳米TiO₂质量分数为2%的复合膜对亚甲基蓝降解率最大,为51.7%。改性纳米TiO₂质量分数为4%的复合膜对甲基橙降解率最大,为42.2%。模拟溶液初始浓度愈高,则复合膜对亚甲基蓝及甲基橙降解率均降低。     

ZSM-5分子筛硅铝比对TiO2/ZSM-5光催化性能的影响

为了研究ZSM-5分子筛中硅铝物质的量比变化对TiO₂/ZSM-5光催化性能的影响，通过水热合成法制备了5种不同硅铝比的ZSM-5分子筛，并以此为载体通过浸渍-煅烧法制备了TiO₂/ZSM-5复合材料。对制备材料的物化性能以及光电学性能进行了分析，并对光催化实验中的活性组分进行了研究。结果表明：当ZSM-5分子筛中硅铝物质的量比为120时，制备的TiO₂/ZSM-5复合材料吸附性较好，负载TiO₂后光响应程度最高，光生电子(e^-)和空穴(h⁺)复合率低且电阻最小，紫外光照100 min时罗丹明B(Rh-B)的降解率为99.6%,TOC去除率为60.4%。同时，实验发现羟基自由基(·O₂^-)是光催化反应过程中的主要活性组分。     

新型TiO2基光催化剂改性降解VOCs的研究进展

实现有机污染物(VOCs)高效清洁降解是生态环保领域亟待解决的问题。光催化技术成为解决VOCs的有效方法之一,TiO₂半导体光催化剂作为最成熟的一种光催化剂,具有催化效率高、绿色、成本低的特点,但由于TiO₂光量子效率低,电子—空穴对易复合,无法产生可见光响应等缺陷,使得TiO₂光化材料无法广泛高效的应用。文章综述了改性TiO₂基光催化材料降解VOCs的研究进展,介绍了TiO₂光催化降解VOCs的作用机理,梳理归纳并总结了近些年TiO₂光催化降解VOCs的改性研究,并对未来开发新型TiO₂基光催化材料降解VOCs提出展望。     

氧化锌纳米复合抗菌材料的制备及性能研究

氧化锌作为一种光催化抗菌材料，因成本低和安全性较高而备受关注。本文通过超声-煅烧法制备了一系列掺杂不同TiO₂摩尔分数(0%,5%,10%,15%,20%)的TiO₂-ZnO复合抗菌材料，研究了该复合抗菌材料的晶格结构、微观形貌和光谱性能，并以ATCC 25922大肠杆菌为受试菌株，分析了TiO₂-ZnO的抗菌性能和反应过程。结果表明：TiO₂-ZnO复合材料是由六方纤锌矿ZnO和锐钛矿型TiO₂组成，TiO₂的添加生成了Zn-O-Ti新键，TiO₂颗粒连续均匀地分布在ZnO表面，ZnO的尺寸为2～3μm。测试大肠杆菌培养12 h的菌落情况，表明了纯ZnO的抗菌能力较弱，随着TiO₂添加量的增加，菌落数量减少，TiO₂-ZnO的抗菌能力逐渐提高，TiO₂-ZnO (TiO₂掺杂摩尔分数15%)复合抗菌材料的抗菌能力最强。光催化反应下，15 min时...     

二氧化钛基纳米复合光催化材料的制备方法及应用研究进展

TiO₂光催化剂在环境污染控制领域有着良好的应用前景,一直是光催化材料研究的热点。由于TiO₂的禁带宽度大、光生电子和空穴迁移能力低等缺点限制了在可见光照射下的光催化效率;为了克服TiO₂的局限性,人们对TiO₂进行了改性研究,以提高TiO₂在可见光下的光催化活性。本文综述了近年来二氧化钛基纳米复合光催化材料的制备方法,介绍其在污水处理、生物医药、农业生产等领域的应用。     

仿生制备TiO2/ZnO复合材料及其光催化性能研究

利用结构仿生学的思想，以新鲜番薯叶为模板，利用浸渍-煅烧两步法成功制备出一系列叶片状的TiO₂/ZnO复合材料。利用SEM、XPS、XRD、BET等对复合材料进行表征。结果表明，复合材料由锐钛矿相TiO₂和纤锌矿相ZnO组成，保持了番薯叶片的多级复杂结构，具有介孔结构。光催化实验表明，TiO₂·6 h ZnO表现出最优的光催化性能。在室温下光照90 min, TiO₂·6 h ZnO对胭脂红水溶液的降解率可达到92.65%;动力学分析表明，TiO₂·x h ZnO复合材料对胭脂红溶液的降解反应均符合一级动力学模型。     

一种可温度与pH调控的分子印迹光催化材料的制备及其性能

以氧氟沙星为模板分子,通过表面引发原子转移自由基聚合技术（SI-ATRP）,成功合成了一种智能凝胶接枝纳米TiO₂的分子印迹光催化材料（TiO₂-DR/MIPs）。采用透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、热重（TG）和X射线衍射（XRD）等方法对该材料进行了形貌及性质表征。分别研究了材料的温度与pH敏感性质及其对氧氟沙星光催化降解效率的影响,并对该材料的选择性和稳定性进行了探究。结果表明,TiO₂-DR/MIPs的粒径可随着温度与pH的变化呈现出良好的响应特性,并且可以通过改变环境温度和pH实现对其光催化活性的调控。TiO₂-DR/MIPs对氧氟沙星具有较好的选择性吸附和降解作用,且稳定性和重复使用效果好,经4次光催化降解循环实验后,光催化效率仅降低了5％。此外,TiO₂-DR/MIPs中的双敏感分子印迹层还可以有效地阻止纳米TiO₂的团聚,实现纳米TiO₂的均匀分散。     

Ag/TiO2纳米催化剂的制备及性能

采用溶胶-凝胶法制备了Ag/TiO₂光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、N₂吸附-脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为降解物,考察了不同Ag含量和不同煅烧温度对样品的光催化性能影响。结果表明,掺杂Ag后,增大了样品的比表面积,800℃时,Ag的引入抑制了TiO₂锐钛矿向金红石相的转变,掺杂后TiO₂的光催化活性大大提高,在500℃煅烧温度下,当Ag的摩尔分数为1%时,在紫外光照射下,经过180min光催化实验,对MB的降解率达到90%.     

多级孔ZrO2/TiO2/ZSM-5分子筛的合成及吸附-光催化协同性能

以碱酸改后的凹凸棒土为硅源,利用溶胶-凝胶法将 TiO₂和 ZrO₂负载于一步水热合成的多级孔 ZSM-5 分子筛表面,形成多级孔 ZrO₂/TiO₂/ZSM-5 分子筛。通过 XRD、SEM 和 N₂吸附-脱附仪等手段对样品进行表征,研究 TiO₂和 ZrO₂掺杂对多级孔 ZSM-5骨架结构、形貌及孔道的影响,并对亚甲基蓝溶液进行实验,探究其吸附-光催化协同性能。结果表明：ZrO₂负载促进了锐钛矿 TiO₂的形成,同时利用分子筛的多级孔道和比表面积提高了底物富集能力。当反应进行 20 min时,TiO₂掺杂量为 10% 的 TiO₂/ZSM-5 分子筛光催化降解效率达 73%;进一步掺杂 ZrO₂,ZrO₂/TiO₂/ZSM-5 分子筛光催化反应效率提高至 96.2%,说明 ZrO...     

Ag@AgCl/TiO2/GO催化剂制备及其光催化性能

以AgNO₃、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸四正丁酯、石墨烯等为原料，利用溶剂热法合成AgCl/TiO₂/GO复合光催化剂，经紫外光照还原得到Ag@AgCl/TiO₂/GO,并将其应用于罗丹明B的太阳光催化降解反应中。结果表明，该催化剂具有较高的光催化活性和稳定性。在100 mL 3 mg·L^-1罗丹明B溶液中，投加0.5 g·L^-1的Ag@AgCl/TiO₂/GO催化剂，光照75 min后，罗丹明B降解率高达98%以上。     

g-C3N4/TiO2复合材料的制备及可见光催化降解硝基苯

采用原位合成法在TiO₂纳米管上沉积g-C₃N₄对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C₃N₄/TiO₂复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^-1 g-C₃N₄/TiO₂ NTs),然后在可见光条件下考察了g-C₃N₄/TiO₂复合材料光催化降解硝基苯的性能,并对材料做了相关的表征分析和自由基清除实验。结果表明：将g-C₃N₄负载到TiO₂纳米管上可以显著提高光催化活性,可能是由于g-C₃N₄和TiO₂之间形成了异质结,延长了载流子的寿命,阻碍了电子与空穴的复合,从而提升了复合材料的光催化活性。     

TiO2/Pt/玉米秸秆碳微球复合材料对光催化分解水制氢性能的影响

以玉米秸秆为原料，通过热熔法制备出TiO₂/Pt/玉米秸秆碳微球复合光催化剂。利用SEM、TEM、XRD、FT-IR、XPS、UV等方法对TiO₂/Pt/玉米秸秆碳微球进行表征。结果表明，TiO₂/Pt/玉米秸秆碳微球复合材料具有更高的光催化性能和光稳定性。在可见光照射、TiO₂/Pt与玉米秸秆碳微球质量比为1∶0.3时，光催化分解水制氢效率最高，达到1 120μmol/(h·g),是TiO₂/Pt制氢量的56倍。修饰在TiO₂上的玉米秸秆碳微球具有良好的导电性，可促进TiO₂光生电子的转移。同时，碳微球的加入增大了复合光催化剂的比表面积，提高了光催化制氢效率，为新型生物质光催化体系提供新思路。     

载银TiO2/碳纳米管复合材料的制备及其催化杀菌性能

采用溶胶-凝胶法, 在450℃下煅烧制备载银TiO₂/碳纳米管纳米复合材料;采用XRD、SEM以及N₂吸脱附对样品的晶体结构及样品微观形貌进行表征;通过UV-vis漫反射光谱表征了复合材料对紫外可见光的吸收性能;以甲基橙为模型污染物, 评价了样品紫外光光催化降解甲基橙的活性, 以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为菌种, 采用抑菌圈法表征样品的杀菌性能。结果表明, 载银TiO₂/碳纳米管纳米复合材料比纯TiO₂纳米颗粒有更好的紫外光光催化活性, 其中掺碳纳米管(CNTs)1%(质量分数)的效果最好, 紫外光照射150min, 降解率达到76.5%;载银TiO₂/碳纳米管纳米复合材料比TiO₂纳米颗粒、Ag纳米粒子、CNTs(纯化处理后)的杀菌效果都要好很多, 其中掺CNTs 10%(质量分数)的样品的杀菌效果最好, 抑菌圈直径达到25.8mm。     

CQDs/TiO2二元复合材料的制备及光催化性能研究

以柠檬酸、硫脲、尿素等廉价易得的药品为原料，采用水热法制备了3种不同荧光性能的碳量子点CQDs(绿色荧光碳量子点GCQDs、蓝色荧光碳量子点BCQDs、红色荧光碳量子点RCQDs)；同时采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂，然后通过物理法制备了3种二元复合光催化剂GCQDs/Ti O₂、BCQDs/TiO₂、RCQDs/TiO₂。采用FTIR、PL、XRD、BET等表征方法对产品进行了结构性能表征。通过紫外光谱分析，探究了Ti O₂和3种二元复合材料对次甲基蓝溶液的催化降解性能。光催化实验结果表明，纳米TiO₂在日光照射下10min对次甲基蓝的降解率为42.2%;GCQDs/TiO₂、BCQDs/TiO₂、RCQDs/TiO₂在日光照射下10min对次甲基蓝溶液的降解率分别为73.13%、46.82%、50.82%;3种二元复合材料的催化降解性能均优于纯TiO₂，其中GC...     

改进TiO2光催化降解水体中萘普生的研究

为解决TiO₂光催化降解水体中萘普生时易团聚、低活性的问题，对P25 TiO₂和石墨烯进行表面修饰，直接混合制得改进TiO₂催化剂，随后将其用于光催化降解水体中的萘普生，并研究降解动力学、作用机制以及生物毒性。XRD、FTIR、SEM表征结果表明，TiO₂经过修饰后引入了氨基，与改性石墨烯引入的含氧基团之间存在静电引力和化学键力，在这些力的作用下，TiO₂较好地接枝在石墨烯的表面。暗吸附、生物毒性、催化和猝灭实验结果表明，在500 W氙灯光照条件下，依靠石墨烯的协助，TiO₂在50 min内能将10 mg/L的萘普生接近完全矿化，矿化方式主要为h⁺与·OH协同氧化，生物毒性由母体的25.23%降至11.67%。实验结果表明改进TiO₂的制备方法直接、简单、可靠，可较好地解决P25 TiO₂易团聚、低活性的问题，是一种具有潜在应用前景的光催化材料。