Fe_3O_4/TiO_2复合物的制备及其光催化性能研究

高温预处理钛铁矿并用浓硫酸浸取后得到TiOSO_4,利用液相法得到高纯度的TiO_2。用共沉淀法制备纳米Fe_3O_4,将制得的TiO_2包覆于纳米Fe_3O_4上得到Fe_3O_4/TiO_2复合物。采用XRD、FT-IR、SEM、EDX等技术对复合物的结构、组成和性能进行表征分析,并通过罗丹明(Rh B)水溶液的降解实验研究复合物的光催化性能。结果表明,在365 nm紫外灯的照射下表观速率常数k1=0.27567 h~(-1),而于太阳光照射下,表观速率常数为k2=0.18595 h~(-1),所以在紫外光照射下Fe_3O_4/TiO_2光催化材料的催化效率较高。     

三种不同方式制备纳米磁性Fe_3O_4颗粒及光催化性

笔者采用了3种不同方式制备了磁性纳米Fe_3O_4颗粒,以光催化降解亚甲基蓝和罗丹明溶液为模型反应,对其光催化活性进行了探讨。试验制备出来的纳米Fe_3O_4颗粒具有良好的磁性能,且不同的方法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的光催化活性不同。用水解法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的光催化活性最差,无降解发生;用低温相转化法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的降解性能比较好,降解率达到70%～80%;共沉淀法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒最好,粒径最小,其降解率高达96%。共沉淀法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒具有磁性的特点,也易于分离回收,具有良好的应用前景。     

Fe_3O_4/TiO_2复合物在光催化降解罗丹明B的应用

以Fe_3O_4/TiO_2为催化材料,分别研究了催化剂在不同催化剂的投加量、不同pH以及不同光照条件下对罗丹明的光催化效果,并用表观速率常数k评价催化剂的光催化活性。研究表明:罗丹明B的光催化反应为一级动力学反应,且在Fe_3O_4/TiO_2复合物投加量在20 g·L~(-1)、pH=6、紫外光照射的条件下降解效率最高。     

磁性二氧化钛-磷钨酸复合催化剂的制备及光催化性能研究

采用层层自组装法成功制备了兼具磁性和光催化活性的双功能Fe_3O_4@SiO_2/(TiO_2/PW_(12))_(10)复合微球,利用扫描电镜、红外光谱和X-射线能谱仪对所得微球进行了结构和形貌的表征。以甲基橙为模型污染物,研究了紫外光下Fe_3O_4@SiO_2/(TiO_2/PW_(12))_(10)的光催化性质,系统考察了甲基橙溶液的初始浓度、溶液pH和无机氧化剂碘酸钾对复合膜催化效率的影响。动力学研究表明,在不同浓度甲基橙溶液中,染料的光催化降解遵循表观一级反应动力学。磁性Fe_3O_4纳米粒子的使用实现了反应后催化剂方便、快速和高效地分离回收。     

核壳结构TiO_2/C@Fe_3O_4催化剂的制备及其光催化活性研究

以葡萄糖和氯化铁为原料,通过水热反应法制备得到以Fe_3O_4为核,C为壳的核壳型磁性复合材料(C@Fe_3O_4),并以此为载体,通过戊二醛的交联作用将纳米TiO_2负载到C@Fe_3O_4上,得到磁性光催化剂TiO_2/C@Fe_3O_4。通过XRD、TGA、SEM及粒度分析仪分析了TiO_2/C@Fe_3O_4的物相和微观结构,并通过对亚甲基蓝溶液的降解研究其光催化和循环使用性能。结果表明,所制备的TiO_2/C@Fe_3O_4催化剂中TiO_2为锐钛矿型晶体,Fe_3O_4为尖晶石型晶体;TiO_2/C@Fe_3O_4催化剂为单分散微球,平均粒径为4.58μm,TiO_2的平均粒径为15.03 nm,并且均匀的负载在C@Fe_3O_4表面。紫外条件下,TiO_2/C@Fe_3O_4显示了良好的光催化性能及循环使用性能,TiO_2/C@Fe_3O_4对亚甲基蓝的最大降解率为97.5%,循环使用10次后,其最大降解率仅下降了5.9%。     

Fe_3O_4/GO/Ag_3PO_4三元光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用改进Hummers方法制备氧化石墨烯GO和离子交换法制备Ag_3PO_4,并通过硅烷偶联剂KH560的引入合成磁性三元光催化材料Fe_3O_4/GO/Ag_3PO_4。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对目标复合三元光催化剂进行表征;以罗丹明B作为降解染料,做了光催化的性能评价;以乙二胺四乙酸二钠(Na_2-EDTA)、异丙醇(IPA)和对苯醌(BZQ)作为h⁺、·OH和O_2·的捕获剂,对光催化机理进行研究。结果表明,该方法合成步骤简单,通过表征等方法证明了Fe_3O_4/GO/Ag_3PO_4三元复合材料的合成并具有良好的磁性,提高了回收利用的价值;在200 W钨丝灯的照射下,对30 mg/L的罗丹明B进行降解,90 min后降解效率可达95%左右,降解效率比纯Ag_3PO_4降解效率提高了34%。     

{001}面TiO2光催化降解罗丹明B的研究

以钛酸四丁酯为钛源、HF为形貌控制剂,采用水热法在不同反应温度条件下制备纳米片状{001}面TiO2,并以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察了不同反应温度对{001}面TiO2形貌结构的影响,研究了反应温度、pH及催化剂投加量对光催化活性的影响。结果表明,所有{001}面TiO2均具有良好的锐钛矿相衍射峰,并且在紫外光区域具有明显的光吸收;当反应温度为180℃、溶液pH为2、投加量为1 g/L时,样品对罗丹明B光催化降解活性最高,紫外光照射20 min后罗丹明B降解率可达100%。     

暴露晶面对Bi_2O_3/BiOCl复合纳米材料光催化性能的影响

采用热氧化法分别制备了Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(001)的BiOCl纳米片(001-BiOCl)和Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(010)的BiOCl纳米片(010-BiOCl)复合材料。采用XRD,SEM对样品的结构与形貌进行分析,采用紫外-可见分光光度计(UV-vis)测试样品的光吸收性质,采用氙灯辐照下光催化降解罗丹明B的方法测试不同样品的光催化活性。结果表明,Bi_2O_3/001-BiOCl样品具有更好的光催化性能,其光催化降解效率是Bi_2O_3/010-BiOCl的5.5倍,Bi_2O_3/001-BiOCl优良的光催化活性与Bi_2O_3纳米颗粒对可见光的吸收及001-BiOCl在[001]方向的内部电场有关。     

Fe_3O_4/TiO_2的制备及太阳光催化性能研究

采用水解法制备了Fe_3O_4/TiO_2光催化剂,以紫外光和太阳光为光源,以苯酚降解为模型反应,4-氨基吡啉显色法来测定溶液中残余苯酚的浓度,并通过IR、XRD和UV-vis等方法对催化剂进行表征。光催化降解苯酚的活性实验表明,当Fe_3O_4含量为20%,焙烧温度为400℃时,Fe_3O_4/TiO_2的催化剂具有较好的太阳光活性和磁回收性能。反应150min,苯酚的降解率达50%;催化表征说明铁离子进入了TiO_2晶格形成了Fe-O-Ti键,400℃焙烧的TiO_2和20%Fe_3O_4/TiO_2为中TiO_2为锐钛矿相,Fe_3O_4复合后,TiO_2粒径降低了近9 nm,同时增强了可见光吸收性能,促进了Fe_3O_4/TiO_2的苯酚降解活性。     

TiO_2单晶面负载贵金属Ag形貌及其催化活性

采用水热法合成90%以上高暴露单晶面TiO_2(001)、(101)和(010),并通过光沉积方法负载贵金属Ag,光照20 min后,由于不同晶面具有不同的原子排布和电子结构,其负载的Ag的粒径不同,TiO_2-101晶面上Ag的粒径为(12.5±5)nm,TiO_2-010晶面上Ag的粒径为(17.5±5)nm,而TiO_2-001晶面上Ag的粒径为(25±15)nm。可见光催化降解罗丹明B(Rh B)实验表明,不同晶面负载Ag后降解能力不同;荧光及瞬态荧光表明,Ag/TiO_2-010的电子空穴复合弱于Ag/TiO_2-001及Ag/TiO_2-101,故其光催化降解速率为1.032 h-1,强于后两者;固体紫外分析显示,Ag的粒径越小,表面等离子体共振(SPR)效应越强,Ag/TiO_2-101的光催化活性强于Ag/TiO_2-001;自由基捕获结果表明,Ag/TiO_2-001、Ag/TiO_2-101和Ag/TiO_2-010降解Rh B的主要活性自由基是空穴(h+)和羟基自由基(·OH)。     

{001}TiO2纳米片的制备及不同含F量对其光催化活性的影响

以钛酸丁酯为钛源、HF为形貌控制剂,采用简单的水热法合成了具有高催化活性表面的{001｝面纳米TiO2.利用X射线衍射、紫外-可见光漫反射光谱及透射电镜等技术对样品形貌和结构进行表征,并以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察了不同HF量对{001}面TiO2光催化活性的影响.结果表明,{001}面TiO2具有良好的锐钛矿晶型,为纳米片层结构,在紫外光下具有较{ 101｝面TiO2更高的光催化活性,且随着F含量增加,其光催化活性先逐渐增加后减小,F/Ti物质的量比为1.25时其光催化活性最高,紫外光照射20 min后罗丹明B降解率可达80％以上.     

磁性Fe_3O_4/改性焦炭的制备及其降解性能

以KOH为活化剂对焦炭进行活化制备改性焦炭,并采用原位氧化沉淀法制备出Fe_3O_4/改性焦炭,采用扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附脱附(BET)、傅里叶交换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及振动样品磁强计(VSM)对样品进行表征,并且研究了其对罗丹明B的催化降解性能。结果表明,改性焦炭表面粗糙,孔结构发达,含氧官能团丰富,Fe_3O_4分散且牢固地负载于改性焦炭上,其粒径比纯Fe_3O_4小。Fe_3O_4/改性焦炭具有超顺磁性,对罗丹明B的降解为拟一级反应,其降解的最佳条件为:催化剂用量为0.8g/L,H2O2初始浓度为30mmol/L,p H为3.0,温度为35℃。Fe_3O_4与改性焦炭存在协同催化作用,罗丹明B的去除率可达98.85%。Fe_3O_4/改性焦炭是一种稳定、易磁分离回收利用的磁性催化剂。     

磁性改性焦炭类Fenton催化剂的制备及表征

以焦炭为原料,KOH为活化剂制备改性焦炭。采用原位氧化沉淀法制备磁性Fe_3O_4/改性焦炭催化剂,利用BET、SEM、FTIR、XRD和VSM对样品进行表征,并研究其降解罗丹明B的性能。结果表明,经过三因素三水平正交试验获得最佳比表面积为298 m2/g的改性焦炭,三因素对催化剂催化性能影响程度依次为:碱炭比(KOH与焦炭的质量比)活化温度活化时间。磁性Fe_3O_4/改性焦炭催化剂中Fe_3O_4最佳负载量为40%,具有超顺磁性,易于磁分离。在催化剂质量浓度为1.0 g/L、H_2O_2初始浓度为50 mmol/L、pH为3.0、温度为25℃的条件下,该催化剂对罗丹明B降解符合拟一级反应,降解100 min后去除率达到96%以上。改性焦炭与Fe_3O_4之间存在协同作用,可促进对罗丹明B的降解。     

g-C_3N_4-Ag_3PO_4/Fe_3O_4磁性光催化剂的制备及性能研究

以光催化降解罗丹明B为探针,考察了反应条件对催化剂性能的影响,并通过XRD、FTIR和UV-Vis-DRS对部分催化剂的结构和光吸收性能进行了表征。结果表明,该催化剂中g-C_3N_4呈现出类石墨层状结构,Ag_3PO_4为立方晶相,Fe_3O_4为立方尖晶石型,Ag_3PO_4对g-C_3N_4的复合拓宽了其光谱响应范围,g-C_3N_4、Ag_3PO_4和Fe_3O_4通过分子间作用力复合。光催化降解实验表明,在g-C_3N_4-Ag_3PO_4/Fe_3O_4投加量为0.83 g/L,反应体系pH=7及可见光下反应105 min的条件下,该催化剂对5 mg/L的罗丹明B的降解率高达98.81%。此外,该催化剂还对其它3种染料也表现出良好的光催化降解能力,并且该催化剂可通过磁分离回收,回用稳定性较好。     

柠檬酸钠改性的Fe3O4磁性纳米粒子的快速制备

以FeSO_4·7H_2O为单一铁源,浓氨水为沉淀剂,柠檬酸钠为表面改性剂利用简单回流法快速合成Fe_3O_4磁性纳米粒子。考察反应时间,反应温度及浓氨水加入方式对合成Fe_3O_4磁性纳米粒子的影响,并利用动态光散射仪、傅立叶红外射线光谱仪及透射扫描电镜等对合成的Fe_3O_4磁性纳米粒子进行表征。结果表明,以柠檬酸钠为表面改性剂,逐滴加入浓氨水,反应温度为(70～80)℃和反应时间为6 min时,获得的Fe_3O_4磁性纳米粒子在水中具有良好的分散性及磁响应性。Zeta电位和红外光谱同时表明,柠檬酸钠成功地吸附于Fe_3O_4磁性纳米粒子的表面(Fe_3O_4@SC),且Zeta电位值为-31.3 mV;透射扫描电镜显示获得的Fe_3O_4@SC磁性纳米粒子呈球状结构,粒径约为10 nm。     

B掺杂TiO_2纳米管的制备及光催化性能研究

采用水热法合成锐钛矿型B掺杂的TiO_2纳米粉,并进一步制得B/TiO_2纳米管,采用XRD、TEM、SEM、EDS、FTIR、UV-Vis、BET及PL等对B/TiO_2纳米管进行表征,并研究了其对罗丹明B的光催化降解性能。结果表明,B/TiO_2纳米管的比表面积较大且达到267m~2·g~(-1),平均孔径为4.85nm,长度为200~500nm,分散能力好,光催化活性高;B/TiO_2纳米管对罗丹明B的光催化性能明显优于TiO_2纳米管。     

g-C_3N_4-Ag_3PO_4/Fe_3O_4磁性光催化剂的制备及性能研究

以光催化降解罗丹明B为探针,考察了反应条件对催化剂性能的影响,并通过XRD、FTIR和UV-Vis-DRS对部分催化剂的结构和光吸收性能进行了表征。结果表明,该催化剂中g-C_3N_4呈现出类石墨层状结构,Ag_3PO_4为立方晶相,Fe_3O_4为立方尖晶石型,Ag_3PO_4对g-C_3N_4的复合拓宽了其光谱响应范围,g-C_3N_4、Ag_3PO_4和Fe_3O_4通过分子间作用力复合。光催化降解实验表明,在g-C_3N_4-Ag_3PO_4/Fe_3O_4投加量为0.83 g/L,反应体系pH=7及可见光下反应105 min的条件下,该催化剂对5 mg/L的罗丹明B的降解率高达98.81%。此外,该催化剂还对其它3种染料也表现出良好的光催化降解能力,并且该催化剂可通过磁分离回收,回用稳定性较好。     

石墨相氮化碳纳米片的可控制备及光催化性能EI北大核心CSCD

通过调控前驱体三聚氰胺和尿素比例采用热聚合法得到一系列厚度可控的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片。采用X射线粉末衍射、扫描电镜、原子力显微镜、比表面积测试、紫外可见光谱和荧光光谱等手段对纳米片的结构和性能进行了表征,并探讨了其光催化降解罗丹明B(Rh B)的性能。结果表明:当三聚氰胺和尿素比例为1:8时g-C_(3)N_(4)最薄(1:8-CN),厚度仅为3.518 nm,同时1:8-CN的比表面积是以三聚氰胺为原料制备的g-C_(3)N_(4)(M-CN)的7倍。光电学分析表明,1:8-CN具有更高的光生载流子分离效率。在可见光照射下,1:8-CN对Rh B的光催化降解率可以达到96.2%,是M-CN的1.9倍。1:8-CN光催化降解Rh B的反应机理表现为:光生电子-空穴对分离产生的电子与O2结合生成·O_(2)^(-),·O_(2)^(-)将Rh B氧化生成CO2和H2O,空穴几乎不参与反应。     

Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球的制备与磁性能研究

采用化学共沉淀方法制备Fe_3O_4磁性粒子,并使用油酸和十一烯酸对其进行表面改性,然后采用一步细乳液聚合法制备含有羧基官能团的Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球,对磁流体和磁性高分子纳米球进行性能表征。结果表明,改性的Fe_3O_4磁流体分散性好,粒径均一,在室温下呈超顺磁性,磁含量为68.5%(w),饱和磁化强度为51.3emu/g;Fe_3O_4/P(St/ACPA)磁性高分子纳米球成球性好,粒径为70 nm,磁含量为39%(w),饱和磁化强度为27.9 emu/g。     

氮掺杂石墨烯/四氧化三铁复合物负载含硫氮杂钴卟啉光催化降解有机污染物

将四羟甲基四(1,4-二噻)四氮杂钴卟啉[Co Pz(hmdtn)4]负载在氮掺杂石墨烯/四氧化三铁(N-graphene/Fe_3O_4)复合物上制备了复合催化剂N-graphene/Fe_3O_4/Co Pz(hmdtn)4,利用XRD、TEM和IR等对其进行了表征,并考察了复合催化剂的光催化性能,以及加入不同活性物种的猝灭剂对其光催化活性的影响。结果表明,复合催化剂N-graphene/Fe_3O_4/Co Pz(hmdtn)4具有较好的光催化性能,在以氙灯作为光源模拟太阳光的条件下,光照8 h可使有机染料罗丹明B(Rh B)的降解率达到92%;空穴(h+)、羟基自由基(·OH)、超氧负离子自由基(O_2~-·)和单线态氧(1O_2)是此光催化过程中的主要活性物种。