Co、N共掺杂介孔TiO_2的制备和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,以三嵌段共聚物F127为模板剂,采用溶剂挥发诱导自组装法(EISA)制备Co、N共掺杂介孔TiO_2,用XRD、TEM、SEM、XPS、N_2吸附-脱附法和能谱等手段对材料的结构和形貌进行了表征。用紫外-可见吸收光谱法考察了催化剂对罗丹明B(RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(DCP)的光催化降解效率。结果表明,样品具有较窄的孔径分布(3.65 nm),Co、N共掺杂介孔TiO_2后TiO_2的吸收范围扩展到可见光区,当用氙灯(模拟太阳光,500 W,λ420 nm)光源对RhB和DCP进行光催化降解时,其光催化活性明显高于P25(纯TiO_2)和Co掺杂介孔TiO_2。对RhB和DCP分别光照120 min后,降解效率达到98.5%和66.3%以上。     

La3+掺杂TiO2纳米纤维的制备、表征与光催化性能

结合溶胶-凝胶法、静电纺丝技术和高温煅烧制备了La3+掺杂TiO2纳米纤维.采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、比表面积及孔隙分析仪、X射线衍射仪和紫外分光光度计对纳米纤维的形貌、晶型、表面和孔隙结构以及光催化性能进行了表征和测试.结果表明,La3+掺杂TiO2纳米纤维表面为多孔的纤维状结构.La3+掺杂明显改善了TiO2纳米纤维的表面孔隙结构,对TiO2纳米纤维的粒子生长有一定的抑制作用.光催化降解性能测试结果表明,当La3+掺杂量为0.04%(质量分数)时,TiO2纳米纤维的光催化性能最佳.     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

氮掺杂纳米TiO2光催化材料的制备及表征分析

以钛酸丁酯为钛源,尿素为氮源,采用溶胶——凝胶法制备纳米TiO2胶体。通过XRD、FI-IR、TG/DTG、UV-VisDRS等分析方法发现,氮掺杂对TiO2的晶型转化起抑制作用;紫外-可见光吸收光谱的分析结果表明,氮掺杂纳米TiO2可有效增强其紫外光区和可见光区吸收性能,拓展了纳米TiO2的光响应波长范围,提高了其光催化性能。     

Mn掺杂TiO_2负载竹质活性炭纤维的制备及可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Mn掺杂TiO2负载竹质活性炭纤维(Mn/Ti-BACF)光催化复合材料,利用扫面电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等考察了Mn掺杂量对Mn/Ti-BACF复合材料结构和可见光光催化性能的影响。结果发现,Mn掺杂改善了TiO2在竹质活性炭纤维表面的负载;Mn离子的掺杂并没有改变样品基材的碳网结构,也未出现新的Mn—O的特征吸收峰。随着Mn掺杂浓度的增加,Mn/Ti-BACF样品中TiO2粒径逐渐减小,可见光下的吸光度先增加后减少。当n(Mn)∶n(Ti)=1∶200时,样品在可见光下对亚甲基蓝的降解率达到了97.7%。     

氮掺杂TiO_2中空复合微球的制备及可见光光催化性能

为了提高TiO2的可见光光催化性能,以微米级聚苯乙烯微球为模板,钛酸四丁酯为前驱体,三乙胺为氮源,采用静电吸附自组装法制备了粒径为1.20μm、壳层的厚度约为30nm且球形形貌良好的氮掺杂TiO2中空复合微球,采用SEM、XPS、XRD和紫外-可见分光光度计研究了其结构及光催化性能。结果表明:氮进入TiO2晶格内取代了部分O并改变了晶格中Ti和O的化学状态,但对TiO2晶型结构没有明显影响;氮掺杂后的TiO2中空复合微球禁带宽度变窄,氮掺杂TiO2中空复合微球不仅在紫外区有较强的光吸收能力,在可见光区也表现出较强的光响应性,对甲基橙的光催化降解率较Degussa P25型纳米TiO2的明显增强。研究结果对TiO2在光催化领域的应用具有理论指导意义。     

Ce掺杂的有序大孔TiO_2制备及其光催化性能研究

以硝酸铈和异丙醇钛为铈源和钛源,利用溶胶-凝胶和胶晶模板技术合成了一种新型Ce掺杂的有序大孔TiO_2光催化材料,并用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、紫外-可见光谱、比表面积分析等手段对样品结构和形貌进行了表征。最后以甲基橙溶液为对象,在可见光条件下,考察了不同Ce掺杂量的大孔TiO_2材料的可见光催化性能。结果表明,Ce掺杂的大孔TiO_2材料在可见光条件下展现出良好的光催化性能和循环再生能力,当Ce/Ti摩尔比为0.3∶1时,光催化性能最佳,甲基橙降解率可达96%。     

Ce掺杂TiO2/SiO2的制备及其光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和掺杂不同含量Ce的TiO2/SiO2复合纳米粒子.并用FT-IR,UV-Vis对样品结构进行了表征,并以罗丹明B(RB)的光催化降解为探针反应,评价了其光催化性能.结果表明,TiO2/SiO2催化剂中形成了新的Ti-O-Si键,Ce的掺杂使TiC2/SiO2光谱响应范围向可见光区拓展.与未掺杂的TiO2/SiO2相比较,掺杂的TiO2/SiO2具有更高的催化性能.Ce掺杂的最佳值为x(Ce)∶x(Ti)=0.0090,光催化剂最佳投放量为30mg.     

锌掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备了锌掺杂TiO2粉体(Zn-TiO2),采用XRD、TEM、UV-Vis、PL等方法对其进行表征和分析。结果表明,Zn掺杂降低了TiO2的相转变温度,拓展了TiO2对可见光的吸收范围,有效地抑制了光生电子-空穴对的复合。光催化降解亚甲基蓝(MB)的实验表明,n(Zn)∶n(Ti)=0.045,400℃烧结的Zn-TiO2粉体具有最佳光催化性能,在普通日光灯下对亚甲基蓝的降解率达95.77%,明显优于德国Degussa公司生产的P25纯TiO2光催化剂对亚甲基蓝的降解率44.95%。     

Co掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Co掺杂TiO2粉体(Co-TiO2),采用XRD、FT-Raman、UV-Vis、PL等方法对其进行表征和分析。结果表明,Co掺杂降低了TiO2的相转变温度,拓展了TiO2对可见光的吸收范围,有效地抑制了光生电子-空穴对的复合。光催化降解亚甲基蓝(MB)的实验表明,n(Co)∶n(Ti)=0.002,400℃烧结的Co-TiO2粉体具有最佳光催化性能,在普通日光灯下对亚甲基蓝的降解率达90.56%,明显优于德国Degussa公司生产的P25纯TiO2光催化剂对亚甲基蓝的降解率44.95%。     

La掺杂TiO_2膜的制备及其对甲苯的去除性能

以钛酸四丁酯和硝酸镧为原料,采用溶胶-凝胶法,制备出La掺杂TiO2膜.采用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、低温氮物理吸附、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构进行表征.以气相甲苯为模型物,在自制光催化反应器中考察了催化剂在可见光下对气相有机污染物的去除性能.结果表明,La掺杂可诱发催化剂的可见光催化活性,500℃热处理的2.8%molLa掺杂TiO2膜在60min内即可完全去除6110.18mg/m3的气相甲苯;掺入的La主要以La2O3的形式存在,同时有一部分形成Ti-O-La键;La掺杂可抑制TiO2锐钛矿相向金红石相转变、提高相转变温度、减小晶粒尺寸及增大催化剂比表面积;La/TiO2薄膜表面光滑、致密,La的引入能有效抑制TiO2膜气孔的产生;La掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收,使催化剂吸收边向长波移动;La的f轨道的电子跃迁和TiO2晶格扭曲是催化剂可见光活性提高的重要原因.     

可见光诱导型含硒离子源掺杂的纳米TiO_2的可控制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为钛源,分别以三乙醇胺和亚氨基二乙酸为水解抑制剂,合成了掺杂SeO2-3离子源不同含量的纳米TiO2,并在可见光范围内对孔雀石绿(MG)进行光催化活性评价。结果表明,SeO2-3离子源掺杂能够有效地提高纳米TiO2的光催化性能,并且确定了不同条件下合成的纳米TiO2的最佳掺杂含量和反应条件。对掺杂的TiO2进行了紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、傅里叶变换红外(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)以及氮物理等温吸附(BET)等系列表征,揭示了催化剂的表面性能、电子结构、脱水性能、吸附性能、结晶程度、晶相结构等多方面协同作用是SeO2-3离子源掺杂的TiO2具有最高的光催化活性的原因,该研究可能为新型高性能光催化材料的发展提供理论基础与应用支撑。     

具有可见光活性Si掺杂TiO2负载玻璃纤维的制备与表征

以钛酸丁酯为钛源、正硅酸乙酯为硅源,以玻璃纤维(Glass fiber,GF)为载体,采用溶胶-凝胶法,制备了具有可见光活性的Si掺杂TiO2负载玻璃纤维负载型光催化剂(Si-TiO2/GF).利用热分析、扫描电镜、紫外-可见漫反射吸收光谱、红外吸收光谱等手段研究了不同Si掺杂量对TiO2微观结构和Si-TiO2/GF负载稳定性及光催化性能的影响.研究结果表明,在Si掺杂样品中有Ti-O-Si键的存在,Si掺杂能有效地提高TiO2在GF表面的负载稳定性,且扩展了样品的可见光吸收性能.当Si掺杂比例为5％时,Si-TiO2/GF在可见光条件下对亚甲基蓝的光催化效果比P25明显提高.     

纳米La-TiO2光催化降解甲基橙废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和La掺杂TiO2复合纳米粉体,通过XRD,UV-Vis等测试手段分析了在紫外光照射下,以降解甲基橙为探针反应研究其可见光催化性能。结果显示样品均为锐钛矿相纳米TiO2,稀土元素镧掺杂后纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;掺入的La主要以La2O3的形式存在,同时有一部分形成Ti-O-La键;La掺杂可减小TiO2晶粒尺寸及增大催化剂比表面积;与未掺杂的二氧化钛相比较,适当含量的镧掺杂可有效促进TiO2表面光生载流子的分离,从而显著提高其光催化活性。当La/Ti的摩尔比为0.010时,可见光催化性能最好。     

硫镧共掺杂纳米TiO_2的制备及甲醛降解性能研究

以钛酸四丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,聚乙二醇200为分散剂,三乙醇胺为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型硫镧共掺杂纳米TiO2(SLa-TiO2),通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等对材料的结构形貌进行了表征分析。并以甲醛作为目标污染物,研究了材料在不同光源照射条件下对甲醛的催化降解性能与机理。实验结果表明,S与La共掺杂提高了纳米TiO2在紫外光和可见光照射下的光催化活性,所制备的S-LaTiO2是一种性能良好的甲醛降解材料。在La的含量一定时,随S含量增加,材料对甲醛的降解率先增大后减小,当样品中各元素物质的量之比n(S)∶n(La)∶n(Ti)为1∶0.01∶1时的降解效果最好。     

La掺杂对TiO_2薄膜性能的影响

用溶胶-凝胶法制备TiO2以及La掺杂TiO2的前驱体凝胶,将其均匀旋涂不同层数制备出不同厚度的薄膜,研究了La掺杂对TiO2薄膜结晶性能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随之变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角. 能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随 变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角     

g-C_3N_4/TiO_2对亚甲基蓝光催化性能研究

采用偏钛酸为钛前驱体,三聚氰胺为氮源,制备g-C3N4/TiO2复合纳米光催化材料,研究不同原料配比、焙烧温度及不同焙烧时间制备的g-C3N4/TiO2光催化材料对亚甲基蓝以可见光激发降解亚甲基蓝溶液,考察其光催化活性,采用紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、三维荧光(FS)光谱进行机理研究。     

La、Fe共掺杂TiO2/膨润土的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法制备了La、Fe共掺杂TiO2/膨润土复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)等测试技术对其进行了表征分析。在紫外光照射下,通过对TNT废水的光催化降解,考察其光催化活性。结果表明,La、Fe的共掺杂抑制了TiO2的晶型转变和晶粒生长,增强了复合材料的吸光性能;适量的La、Fe共掺杂能提高复合材料的光催化性能,当La与Fe的掺杂量分别为0.5%和0.05%(摩尔分数),煅烧温度为400℃时,其光催化活性达到最佳效果。     

硫掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备了硫掺杂二氧化钛粉体(S-TiO2),采用XRD、Nano-series Sizer、FT-IR、UV-Vis、PL等方法对其进行表征和分析。结果表明,S掺杂抑制了TiO2从锐钛矿相向金红石相的转变,减小了粒子间的团聚,拓展了TiO2对可见光的吸收范围,有效地抑制了光生电子-空穴对的复合。光催化降解亚甲基蓝(MB)的实验表明,n(S)∶n(Ti)=0.14,450℃烧结的S-TiO2粉体具有最佳光催化性能,在普通日光灯下对亚甲基蓝的降解率3h达74.12%,明显优于德国Degussa公司生产的P25纯TiO2光催化剂对亚甲基蓝的降解率31.89%。     

静电组装法制备介孔TiO_2

以TiCl4和(NH4)6Mo7O24·4H2O为原料,先通过水解、静电自组装和焙烧得到TiO2/MoO3,再用NaOH溶液溶解得到介孔TiO2。用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线能量色散仪(EDX)、紫外-可见漫反射光谱(UV-DRS)和比表面及孔隙度分析仪(ASAP)对该材料进行表征,合成的介孔TiO2BET比表面积为241 m2/g,平均孔直径为3.5nm。通过光催化降解甲基橙实验,发现介孔TiO2具有较高光催化活性。