碳量子点/磷酸银复合催化剂的制备及光催化性能

采用共沉淀法将碳量子点与磷酸银结合,制备了碳量子点/磷酸银复合光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱等测试手段对所制备的材料进行了表征.结果表明,所制备的碳量子点/磷酸银复合光催化剂空间构型为单一的立方体晶体,适量碳量子点的加入不会影响其晶体结构,碳量子点的加入能够促使纯磷酸银光催化剂的颗粒尺寸减小.以罗丹明B(Rh B)为目标污染物,考察了不同碳量子点负载量xCQDs/Ag3PO4(x=0.4~2.0wt%)在可见光下的催化降解效率.光催化实验表明,当m(CQDs)∶m(Ag3PO4)=1.2∶100时,所得的1.2wt%CQDs/Ag3PO4复合光催化材料光催化效果最佳,光照60min时对Rh B的降解率可以达到91.6%,并且所制备的复合光催化材料具有再循环使用的能力.     

金属酞菁敏化二氧化钛可见光催化降解染料废水的研究

研究了染料敏化半导体光催化剂-酞菁镁/TiO_2复合粒子在可见光波段的光催化性能.通过溶胶-凝胶的方法制得TiO_2胶体再进行焙烧,得到二氧化钛粉末和薄膜,再用酞菁镁敏化,制得酞菁镁/TiO_2复合粒子.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱和X光电子能谱分析等方法对TiO_2和酞菁镁/TiO_2复合粒子的物理性质进行了表征;并以亚甲基蓝作为目标物研究其光催化性能.结果表明,酞菁镁可以敏化二氧化钛,使其吸收波长红移,并具有较好的光催化性能.     

CNTs/TiO_2复合材料的制备及光催化性能研究

碳纳米管具有大的比表面积、良好的导电性等优点,将其和半导体光催化剂复合,可以有效改善光催化剂活性,提高光催化效率。本文利用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱物,制备碳纳米管/二氧化钛(CNTs/TiO_2)复合光催化剂,研究其光催化活性。采用扫描电镜、XRD、拉曼光谱、吸收光谱等方法对复合材料进行表征,以甲基橙(MO)为目标降解物研究复合材料在紫外光下的光催化活性。结果表明,当煅烧温度为450℃时,TiO_2较好的和CNTs结合,TiO_2主要为锐钛矿型;CNTs/TiO_2复合材料表现出优异的光催化性能(96%);TiO_2和CNTs的质量百分比是影响光催化效果的重要因素。     

石墨烯／二氧化钛复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究

以钛酸正丁酯为钛源,采用一种简单的原位水解技术制备了石墨烯／二氧化钛复合光催化剂．通过XRD、SEM、TEM、Raman、PL和UV-vis光谱仪等分析手段对产物进行了表征,并测试了该复合光催化剂在可见光区对染料罗丹明B的光催化降解性能．实验结果表明：制备的复合光催化剂主晶相为锐钛矿型二氧化钛,石墨烯表面富集的二氧化钛颗粒尺寸约为10-20nm左右,均匀弥散、形成一层致密的氧化钛膜层．样品降解罗丹明B测试结果表明,石墨烯与二氧化钛的复合,一方面使得二氧化钛光催化剂在可见光区的吸收大大增强,另外,石墨烯的存在能够促进二氧化钛半导体中电子和空穴的有效分离,并且在一定程度上提高了污染物在半导体表面的富集效率,从而使石墨烯／二氧化钛复合光催化剂对降解罗丹明B表现出良好的光催化活性．     

磷酸银改性二氧化钛可见光光催化性能

利用生物质瓜子皮为模板,水热法制备了纳米级二氧化钛,然后利用溶液共混法将磷酸银掺杂负载到二氧化钛上,制备出一种新型改性二氧化钛复合光催化剂,并通过扫描电镜、XRD对该催化剂进行了表征,同时将改性的催化剂用于处理亚甲基蓝染料,进而考察磷酸银改性二氧化钛在可见光下的光催化活性。得到复合材料最佳的制备条件:超声20 min,n(Ag3PO4)∶n(TiO2)为2∶10,反应pH=7;复合材料最佳反应条件:光催化剂加入量是0.1g,亚甲基蓝染料浓度为7.5~10mg·L-1,且加入氧化剂时可以在提高反应速率的同时提高降解率;h+是降解亚甲基蓝的主要氧化基团,可见光下该催化剂降解亚甲基蓝的反应过程符合一级反应动力学模型,新制备出的光催化剂的光响应范围有了很大的提高,在可见光之下的降解率也可以达到95%以上。     

p-n异质结TiO_2/NiO光催化剂的制备及其性能研究

采用溶胶凝胶和浸渍煅烧相结合的方法,制备出了具有p-n异质结结构的球形二氧化钛表面负载氧化镍颗粒的复合光催化剂.利用XRD、TEM、UV-Vis和PL等方法对催化剂的晶相组成、微观结构、吸光性能和光致发光性能等进行了表征.结果表明氧化镍晶粒与二氧化钛晶粒紧密接触形成p-n异质结.氧化镍颗粒的负载使复合光催化剂的吸收带边发生了明显的红移,并进入了可见光区.形成的p-n异质结促进了二氧化钛光生电子和空穴的分离,从而降低了其本征发光光强度.通过在可见光条件下对亚甲基蓝的降解研究了其光催化性能,结果表明,氧化镍颗粒的负载使二氧化钛的光催化效果在可见光区有了显著地提高,并在一定范围内随着氧化镍含量的增加光催化效果也随之提高.     

棉纤维素基TiO_2@C光催化剂的制备

以棉纤维素为模板,钛酸四丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,通过表面溶胶-凝胶法和火焰燃烧的方法制备具有精细纤维素形貌的锐钛矿型二氧化钛和碳(TiO_2@C)的复合光催化材料。研究了磷酸二氢铵处理对TiO_2@C光催化剂的光催化性能的影响,分析了钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比、沉积次数以及沉积后棉布的煅烧时间对TiO_2@C光催化剂性能的影响,通过测试棉纤维素基TiO_2@C光催化剂对染料的吸附降解性能,对TiO_2@C光催化剂的制备工艺进行优化。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等方法对棉纤维素基TiO_2@C光催化剂进行结构和形貌分析。优化制备工艺为:采用质量分数为20%的磷酸二氢铵溶液浸渍棉布20h,钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为1∶1的溶液抽滤沉积、水解、烘干,反复沉积10次,空气中煅烧150min得到棉纤维素基TiO_2@C光催化剂。棉纤维在沉积钛酸四丁酯前利用磷酸二氢铵浸渍,起到了催化纤维素成炭的作用,一定程度阻碍了二氧化钛晶粒的凝聚。     

多级花状Cu/TiO2光催化还原硝基苯制苯胺的研究

采用醇解溶剂热法制备金属Cu修饰的系列多级花状TiO₂光催化剂(X%Cu/TiO₂),并以可见光光催化硝基苯还原制苯胺为模型反应评价其光催化性能.结果显示：3.3%Cu/TiO₂光催化剂展现出优异的催化活性,可见光催化3 h硝基苯的转化率达到83%.主要原因有两个方面：多级介孔结构增加了催化剂比表面积,促进了硝基苯吸附、扩散及其与催化剂的接触;金属Cu的引入降低了催化剂的带宽,增强了光生电子和空穴的分离能力,进而提升了其光催化性能.此外,3.3%Cu/TiO₂光催化剂表现出良好的稳定性,具有一定的潜在实用价值.     

SiO_2含量对TiO_2/SiO_2吸附性能与光催化活性影响研究

采用溶胶凝胶法制备不同SiO_2摩尔含量的TiO_2/SiO_2复合光催化剂,以亚甲基蓝(MB)的物理吸附降解与光催化降解为探针反应,分别评价了TiO_2/SiO_2复合光催化剂的物理吸附性能和光催化性能,并采用XRD、BET对样品结果进行了表征。结果表明,适量的SiO_2引入可改善光催化剂的孔结构,一定程度上提高材料物理吸附能力,有效提高光催化性能,对亚甲基蓝的光降解率可达76%;而过高的SiO_2引入可显著提高材料的比表面积,平均孔径相对较小,但抑制TiO_2的结晶,晶型表现为无定型结构,对亚甲基蓝的降解主要表现为物理吸附降解而无光催化作用。     

TiO_2纳米管复合石墨烯催化剂的合成及其光催化性能

为提高TiO_2光催化剂的可见光利用率及光催化效率,以TiO_2粉体和氧化石墨为原料,氢氧化钠水溶液为溶剂,通过简单的水热法一步制备还原氧化石墨烯复合TiO_2纳米管(rGO/TiO_2NT)光催化材料.通过TEM、XRD及UV-vis等手段表征所得产物的形貌、结构和光学特性,通过紫外光下甲基橙水溶液的光降解率来评价其光催化活性,考察还原氧化石墨烯复合量及焙烧温度对合成催化剂光催化性能的影响.结果表明:TiO_2纳米管与还原氧化石墨烯之间复合紧密,当r GO质量分数为2.0%、样品经300℃焙烧后,rGO/TiO_2NT的光催化活性达到最佳,紫外光照射10 min时甲基橙100%完全降解.这是由于经还原氧化石墨烯复合后,TiO_2导带上的电子转移至石墨烯表面,实现了光生电子和空穴对的有效分离,进而提高了光催化效率.     

沸石负载Mn,N共掺杂TiO2及光催化性能

为提高传统TiO₂光催化剂的可见光催化活性,本文采用溶胶-凝胶法合成了Mn,N共掺杂TiO₂光催化剂,改善了传统TiO₂光生载流子易复合的问题;进一步采用沸石作为载体对改性后的TiO₂样品进行负载,解决了传统光催化剂存在的难分离回收问题,以达到光催化剂可重复使用的目的.借助X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪等测试手段对Mn,N共掺杂TiO₂光催化剂的结构、元素组成、微观形貌和光催化降解性能进行系统分析与研究.研究结果表明,沸石负载Mn,N共掺杂TiO₂的样品较未改性的TiO₂样品具有更高的光催化降解活性,在可见光照射下,在最优掺杂条件下获得的TiO₂光催化剂在60 min内对孔雀石绿的降解率可达到97%,这主要归因于锰离子掺杂能够对TiO₂光生载流子的复合产生抑制作用,促进光生电荷分离,与此同时氮元素掺杂可有效拓宽TiO₂半导体光催化剂光响应范围.此外,经过5次循环使用后,对孔雀石绿的降解率没有较大程度的减弱,依然能够维持在88%以上,表明沸石负载Mn,N共掺杂TiO₂的样品具有较好的光催化循环稳定性.     

TiO2/ML-Ti3C2复合纳米材料的制备及其光催化性能

通过水热技术在二维(2D)多层材料Ti_3C_2 (multi-layer Ti_3C_2, ML-Ti_3C_2)的表面及层间原位晶化和生长锐钛矿相TiO_2纳米球,制备出TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料。采用XRD、SEM、氮吸附等表征技术对TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料进行分析表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,对纯TiO_2和TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料的光催化性能进行了评价。实验结果表明,两种材料的耦合抑制了Ti O_2中光生电子-空穴对的湮灭,延长了复合光催化剂中载流子寿命,拓宽了复合材料的光谱响应范围。在紫外光照射下,以TiO_2/ML-Ti_3C_2复合纳米材料为光催化剂,200 mg/L的MB溶液在20 min内几乎完全脱色,降解率为98.98%。TiO_2/ML-Ti_3C_2纳米复合材料的光催化性能优于纯TiO_2和Ti_3C_2, Ti_3C_2优异的电子传输能力和超强的吸附性能优化了TiO_2的光催化性能。本研究为使用光催化技术处理废水提供了一种新的思路,具有一定的实际应用前景。     

Cu~(2+)/Ce~(4+)-TiO_2可见光催化降解活性艳红X-3B

采用溶胶凝胶法合成了掺杂Cu~(2+)和Ce~(4+)的Ti O2可见光催化剂,用活性艳红X-3B降解脱色为模型反应,结合紫外-可见光谱法、XRD和SEM等表征手段,考察了制备条件与光催化活性的关系.实验结果表明:适量掺杂稀土元素Ce~(4+)较单独掺杂Cu~(2+)能更加有效地提高催化剂在可见光下的催化活性,掺杂后使催化剂的吸收带边位置发生红移,晶型结构为锐钛矿和金红石的混合晶型.掺杂Ce~(4+)量为1.5%时,0.4 g催化剂对30 m L浓度为5 mg/L的活性艳红X-3B模拟印染废水降解率达到61.1%.     

二氧化钛光催化剂掺杂改性的研究进展

半导体材料TiO2作为光催化剂得到了广泛的研究和应用.介绍了TiO2光催化反应机理以及光催化剂掺杂改性的研究进展,包括金属离子、非金属以及金属/非金属共掺杂,并且指出了TiO2光催化剂改性的研究热点和研究方向.     

GNR-TiO_2/g-C_3N_4异质结构的制备及其性能研究

采用二次凝胶-溶胶法和水热法合成了具有光催化效应的GNR-TiO_2/g-C_3N_4异质结构,并对其性能进行了研究.研究结果表明:GNR-TiO_2/g-C_3N_4异质结构表现出强的光催化活性,并在可见光照射下,对有机物亚甲基蓝有良好的催化效果.这主要归因于石墨烯纳米带作为载体,不仅增加了异质结构的比表面积,还使空穴-电子对的再结合率降低.     

Photocatalytic activity of lanthanum and sulfur co-doped TiO<Subscript>2</Subscript> photocatalyst under visible light

A novel lanthanum and sulfur co-doped TiO2 photocatalyst was synthesized by precipitation- dipping method, and characterized by X-ray diffraction（XRD）, transmission electron microscopy（TEM） and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy. Compared with the S-doped TiO, La-doped TiO2 and the standard Degussa P25 photocatalysts, the lanthanum and sulfur co-doped TiO2 photocatalyst （the molar percentage of La is 3.0%） calcined at 450 ℃ for 2 h showed the strongest absorption for visible light and highest activities for degradation of reactive blue 19 dye in aqueous solution under visible light（λ〉400 nm） irradiation. It was also discovered that the co-doping of lanthanum and sulfur hindered the aggregation and growth of TiO2 particles, and the doping of lanthanum reduced slightly the phase transition temperature ofTiO2 from anatase to rutile.     

Fe掺杂锐钛矿型TiO_2光催化剂第一性原理研究

采用了基于密度泛函理论的分子模拟软件Materials Studio的Dmol~3计算模块,对铁(Fe)掺杂锐钛矿型TiO_2光催化剂的超晶胞体系进行了几何结构优化.模拟计算过程中,使用广义梯度近似的方法处理交换关联能,得到了TiO_2在掺杂Fe前后的能带结构和电子态密度的变化状况,为光催化剂的选择与制备提供了理论依据.     

具有可见光响应的改性纳米TiO2研究进展

通过改性可以改变TiO₂只有在紫外光激发下才显示出较高光催化效率的特点,使其在可见光范围也显示出较高的活性。本文综述了纳米TiO₂改性方面的研究进展,指出通过元素掺杂、贵金属修饰、聚合物修饰、半导体复合、染料敏化等手段对TiO₂进行改性,可以减小纳米TiO₂禁带,提高纳米TiO₂对可见光的响应性和量子效率。分析认为,实验室制备的改性纳米TiO₂可见光光催化效果已经比较理想,解决回收难、工程易操作性等问题是未来的发展方向。     

负载型光催化膜特征及氟伐他汀降解性能分析

为克服传统悬浮型光催化技术因催化剂分离困难而导致的水体二次污染问题,通过悬浮过滤方式将ZnIn_2S_4负载在超滤膜表面得到光催化膜.利用扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱分析(UV-Vis)、X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线衍射图谱分析(XRD)对其进行表征并分析其超滤性能.以氟伐他汀为目标污染物,采用功率500 W,光强230 W/m~2的长弧氙灯为光源,考察不同负载量光催化膜在光照条件下对氟伐他汀的降解率.结果表明,随着ZnIn_2S_4负载量增加,光催化膜对紫外光和可见光的响应逐渐增强,表面Zn、In、S元素特征峰响应逐渐增强,ZnIn_2S_4六方相型特征衍射峰逐渐增大,膜表面形成了均匀的光催化功能层,膜面亲水性增强,纯水通量衰减得到缓解,对氟伐他汀的降解率明显提高.但是过量ZnIn_2S_4会在膜面发生堆叠团聚,降低催化剂利用率,进而影响催化效率.负载量为0.2 g的光催化膜表面ZnIn_2S_4光催化层均匀,能有效利用光源能量,催化活性高,节省物料,在光照条件下对氟伐他汀的降解率可高达94.75%,长期运行下具有良好的光催化稳定性.