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。     

光催化功能Fe_2O_3/TiO_2陶瓷的制备及其光降解特性

以九水硝酸铁和硫酸钛为原料,利用共沉淀法合成了Fe2O3/TiO2混合粉体,粉体压制成型的素坯经过高温烧结制备Fe2O3/TiO2陶瓷。通过XRD、SEM分析Fe2O3/TiO2多孔陶瓷的物相和微观结构,并通过对甲基蓝溶液(浓度为25mg/L)的降解研究其光催化性能和循环使用性能。结果表明:紫外和可见光条件下,该陶瓷第一次使用时对甲基蓝溶液的最大降解率分别是80%和94%,循环使用三次后,最大降解率分别仅下降16%和17%。所制备的Fe2O3/TiO2陶瓷具有良好的光催化性能和循环使用性能,且利于收集,可以广泛应用于污水处理。     

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。     

复合催化剂TiO2/Fe2O3的制备及其光催化性能

以Fe2O3和TiCl4为原料,通过水解法制备Fe2O3/TiO2包覆型复合光催化剂,并用XRD、SEM进行表征。以甲基橙为模型污染物,比较了Fe2O3、TiO2和TiO2/Fe2O3的光催化活性,确定了Fe2O3和TiO2的最佳配比,同时探讨了反应机理。     

Cu-Ce/TiO_2的制备及其在室内甲醛气体中的光催化性能

利用环境测试舱模拟室内环境,通过设计正交实验,采用"极差分析"法对制备出的一系列的Cu-Ce/TiO2光催化效果进行分析。利用X射线衍射仪、扫描电镜仪和紫外-可见分光光谱仪,对微晶尺寸、晶相结构与光学性能进行分析。结果表明:Cu-Ce掺杂负载量、Cu-Ce摩尔比和烧结温度三因素对Cu-Ce/TiO2光催化效果影响的程度相互独立,即:Cu-Ce掺杂负载量Cu-Ce摩尔比烧结温度,当A3=3%、B3=1∶1和C2=500℃,得到优方案A3B3C2。掺杂Cu、Ce可以在TiO2晶体内形成锐钛型和金红石型的混晶结构,提高吸附能力,减少表面光生电子与光生空穴的复合,并且促进锐钛矿相向金红石相的转变,抑制晶粒增长,使光吸收带边发生红移。     

晶面协同NaF–TiO2/rGO的制备及其光催化性能

为解决二氧化钛（TiO₂）光生载流子寿命短的问题,以钛酸四丁酯、氟化钠和石墨粉为原料,采用水热法制备了NaF–TiO₂/rGO复合材料,通过透射电镜（TEM）、X射线能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、光致发光光谱（PL）、紫外漫反射光谱（UV–Vis）对复合材料的微观形貌、物相组成、晶型、荧光强度等特性进行了表征,并以降解罗丹明B（RhB）测试其光催化活性及降解机理。实验结果表明,制备得到的产物主要为{001}、{101}晶面协同的锐钛矿相TiO₂并均匀分布于rGO表面,NaF与rGO的加入可有效降低其电子–空穴对的复合速率以及带隙宽度从而提高光催化活性。在最佳制备条件下,催化反应80 min后对1×10–5 mol·L–1 罗丹明B（RhB）溶液的降解率可达99.8%,降解速率常数（0.0448 min–1）是NaF – TiO₂的1.67倍,且复合材料的催化性能随其投加量的增大先加强后保持稳定,pH适用范围为3～11;自由基猝灭实验结果表明,在光催化降解过程中,起主要作用的活性物质是·OH和h+。      

TiO_2/MCM-41的制备及光催化脱色性能研究

用溶胶-凝胶法制备了不同TiO2含量的TiO2/MCM-41光催化剂,以罗丹明B为模拟有机污染物,对催化剂的光催化脱色性能进行了考察。用XRD、UV-Vis漫反射、N2吸附等方法对光催化剂进行了表征,结果表明:TiO2/MCM-41的比表面积和孔体积随TiO2含量的增加而减小,TiO2/MCM-41负载型催化剂上TiO2平均晶粒尺寸比纯TiO2的小。20%TiO2/MCM-41的光生电子-空穴分离效应最高,且光催化脱色活性最高。光催化反应体系中h+是主要的活性自由基,TiO2/MCM-41的光催化活性由材料的吸附能力和所含TiO2的光催化性能共同决定。     

La、Ho掺杂 TiO2光催化抗菌材料的制备与抗菌性能

采用溶胶-凝胶法结合旋转涂膜法制备了La、Ho掺杂TiO2光催化抗菌材料.以大肠杆菌为实验菌种,普通日光灯为光源,考察了旋转速度、稀土掺杂量、涂膜层数、烧结温度、烧结时间等因素对材料抗菌性能的影响.并采用SEM、XRD、TG-DSC等方法对材料进行了表征.结果表明,稀土掺杂TiO2光催化抗菌材料在普通日光灯照射下具备较强的抗菌性能.当旋转速度1100r/min,镧掺杂量为x(La)=0.3%、烧结温度550℃、烧结时间1.5 h、涂膜层数为3层时,La-TiO2抗菌性能最佳;旋转速度1100r/min,钬掺杂量为x(Ho)=0.4%、烧结温度600℃、烧结时间1 h、涂膜层数为2层时,Ho-TiO2抗菌性能较好,且La掺杂TiO2光催化材料抗菌性能优于Ho掺杂TiO2光催化材料,其1.5h杀菌率达92.21%.     

SnO2/TiO2纳米复合物的制备及光催化性质

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯和二氯化锡为原料,加入CTAB作软模板,制备SnO2/TiO2纳米复合物.分别用SEM、XRD、IR、UV-Vis等手段对产物进行表征,所得产物晶粒由锐钛矿相的TiO2和金红石相的SnO2组成.以亚甲基蓝和茜素红为模拟污染物,研究其催化活性,结果表明SnO2/TiO2纳米复合物具有较好的光催化活性.     

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。     

掺杂纳米TiO_2光触媒的甲醛降解研究

对纳米TiO2掺杂金属盐后的光催化甲醛降解性能进行了试验研究.研究结果表明:适当钒掺杂改性提高了纳米TiO2降解甲醛的能力,经过钒掺杂改性纳米TiO2后其可见光范围的吸收明显增强;0.5? 0.3%V复合掺杂改性具有较好的光催化效果,比单一金属元素掺杂效果好,其甲醛降解率可达85%以上.     

溶胶-凝胶法制备TiO2/硅藻土复合材料及其光催化性能

采用焙烧、酸洗等工艺预处理硅藻土，以改性硅藻土和钛酸丁酯为前驱体，采用溶胶-凝胶法制备TiO₂/硅藻土复合材料，采用XRD、SEM、FT-IR、TG等手段对其进行分析表征，以甲基橙为降解对象考察其光催化性能。结果表明：硅藻土表面均匀负载着锐钛矿型的二氧化钛，晶粒尺寸为35.76 nm。负载比2∶1、pH为>2～3、焙烧温度500℃制备的TiO₂/硅藻土复合材料的光催化性能最好，热稳定性良好。当TiO₂/硅藻土复合材料投入量为1 g/L,对60 mL(10 mg/L)的甲基橙溶液60 min内的降解率达到92%。     

锡掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料制备及应用研究

以片状高岭石为基材,采用Sn~(4 )化合掺杂方法,制备锡掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料。应用结果表明:Sn~(4 )化合掺杂提高了材料的光催化活性,且在自然光下的催化效果也有明显提高。该研究对矿物负载型光催化材料在自然光下降解有机物、抗菌、净化空气的工业应用具有重要意义。     

水热法制备La掺杂WO3及其光催化性能研究

采用水热法在不使用任何添加剂的情况下制备了La掺杂WO₃光催化剂材料。通过X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试仪(BET)对所制备材料的物理和化学性质进行了表征。XRD结果表明La掺杂WO₃具有斜方相结构。随着La掺杂量的增加,XRD图谱向低角度移动,表明La成功地掺入WO₃晶格中。通过XRD图谱和UV-Vis光谱可以发现,La掺杂WO₃样品的平均晶体尺寸和带隙能相比未掺杂WO₃的有所减小。SEM研究表明,掺杂和未掺杂的WO₃样品均由纳米颗粒团聚而成,且有很多纳米级孔结构。以亚甲基蓝(MB)为目标污染物研究了La掺杂WO₃样品的光催化活性。结果表明,掺杂(1%,质量分数)La的WO₃光催化活性明显高于纯WO₃的活性。     

石墨烯—铁掺杂二氧化钛复合物制备及其光催化性能

以氧化石墨烯溶液为底水,采用一步法热水解工业钛液制备石墨烯-铁掺杂二氧化钛复合光催化剂。以亚甲基蓝光催化降解为目标反应评价其光催化性能,考察了氧化石墨烯溶液浓度、加料速率、升温速率等因素对其光催化性能影响。采用XRD、SEM、FT-IR、UV-vis DRS及XPS等技术对其进行表征。研究结果表明:掺杂铁以Fe~(3+)形式进入TiO_2晶格形成杂质能级,提高复合物可见光响应范围。石墨烯有利于光生电子传输,实现光生电子-空穴对有效分离,提高光催化量子效率。最佳水解条件为:石墨烯溶液浓度为0.03 mg/mL、加料速率为8 mL/min、升温速率为1.0℃/min。在此条件下,紫外光下及可见光下光催化效率分别为94.15%和80.89%。     

SiO_2、Al_2O_3表面修饰TiO_2结构分析与光催化研究

利用硅酸钠、偏铝酸钠对TiO_2基体进行无机表面修饰堵塞光辐照二氧化钛产生的电子-空穴,以提高二氧化钛的耐候性能和分散性能。用聚焦光束反射测量仪(FBRM)在线测试粒子表面膜层的生长情况,用X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、表面面积(BET)等技术对修饰前后二氧化钛的物相和微/纳结构进行表征分析,结果表明TiO_2粒子表面形成了均匀致密的无定型二氧化硅、稳定的勃姆石胶体膜层,填补了空氧位,弥补二氧化钛的光化学活性缺陷;光降解试验结果表明:单硅修饰和硅铝二元修饰的二氧化钛样品的光催化活性降低,降解速率减缓,二氧化钛得到有效的保护。     

掺杂Co的纳米TiO2光催化降解水中五氯苯酚的研究

采用溶胶-凝胶法制备的掺杂Co纳米TiO2粉体(Co/TiO2),在紫外光照射下光催化降解水中五氯苯酚(PCP).研究了光照反应时间、催化剂加入量、PCP溶液初始浓度等因素对纳米Co/TiO2光催化降解五氯苯酚的影响.在溶液中五氯苯酚初始浓度为0.01 mg/mL,pH=9～10,纳米Co/TiO2加入量达到0.25 ...     

水热法制备氮、铁共掺杂TiO_2研究

以钛酸正丁酯为前躯体,硝酸铵和九水硝酸铁为氮、铁掺杂源,利用水热法制备了氮、铁共掺杂TiO2粉体。采用XRD、FE-SEM、EDS、BET、FT-IR等手段对所制备粉体进行了表征。结果显示:共掺杂TiO2粉体为锐钛矿型,呈球状,粒径为9.2 nm,较高的比表面积201 m2/g。对甲基橙溶液的光降解实验结果表明,在350W氙灯(模拟自然光)条件下,共掺杂的TiO2对于甲基橙的降解率为96.4%,光催化活性高于P25。在太阳光下,光照4 h,对甲基橙的降解率达到84.5%。     

TiO_2/Mg(OH)_2复合材料对有机污水中甲基橙的光催化降解动力学的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2,并以TiO2和镁盐溶液为前驱物用氨气鼓泡法制得了TiO2/Mg(OH)2复合材料.利用氢氧化镁在水溶液中较强的吸附能力和TiO2对有机物的催化降解作用,研究TiO2/Mg(OH)2复合材料对有机污水中的甲基橙暗反应吸附规律和光反应催化降解性能.结果表明:当TiO2/Mg(OH)2加入量为1 g·L-1时,在可见光下照射180 min后,对有机污水中含20 mg·L-1的甲基橙的降解率达到98.00%,同时在同等条件下选用国家标准(30 mg·L-1亚甲基蓝溶液)作为参照时,降解率可达99.20%.TiO2/Mg(OH)2复合材料对污水中甲基橙的催化降解反应较好地符合Langmuir动力学模型,可用一级反应动力学方程进行描述.     

电纺制备TiO_2纳米线及煅烧对其光催化性能的影响

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为络合剂,与钛酸丁酯Ti（OC4H9）4反应制得前驱体溶液,采用静电纺丝法制备PVP／Ti（OC4H9）4纳米线,再在不同温度（350℃、400℃、450℃）下煅烧,得到具有光催化性能的TiO2纳米线。采用XRD、FTIR、SEM对所制备的材料进行表征,并通过对罗丹明B溶液的降解研究探讨烧煅烧温度对TiO2纳米线光催化性能的影响。结果表明,采用该方法成功制备了具有光催化性能的TiO2纳米线,当煅烧温度为400℃时,纳米线的光催化性能最好,光催化率达到56．92％。