二氧化钛光催化剂的制备及其性能研究

本文采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了纯相和掺杂不同量Fe3+、Zn2+、Cu2+和S2-的TiO2粉体,并讨论了不同热处理温度、掺杂元素及掺杂量对TiO2粉体光催化性能的影响。以甲基橙溶液为目标降解物,用紫外可见分光光度计对TiO2粉体的光催化性能进行测定。实验结果表明,煅烧温度为450℃、掺入0.25%的Zn2+的TiO2粉体的催化效果最好。     

溶胶-凝胶制备SnO2/TiO2复合材料及其性能研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了SnO2/TiO2复合光催化剂.以钛酸丁脂(Ti(C4H9O)4)为前驱体,冰醋酸为螯合剂,通过水解缩聚反应制备纳米TiO2,掺杂不同比例(n(SnO2)/n(TiO2)分别为1%、2.5%、5%)的SnO2对纳米TiO2进行改性,并对1%掺杂的粉体样品进行了不同温度(350～550℃)的焙烧处理.采用浸渍提拉法制备了1%(n(SnO2)/n(TiO2))掺杂的纳米SnO2/TiO2膜.运用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)及光吸收等手段,研究了不同掺杂量、热处理温度及光照时间对TiO2相变和光催化活性的影响.研究结果表明,350℃焙烧时,1%(n(SnO2)/n(TiO2))掺杂的粉体样品出现了合适比例的锐钛矿型和金红石型的混晶结构,具有较高的光催化效率,可达96.55%.而1%(n(SnO2)/n(TiO2))掺杂的纳米SnO2/TiO2光催化膜晶粒尺寸在20～30nm左右,光催化效率为79.6%,低于相同掺杂含量的纳米SnO2/TiO2掺杂光催化剂粉体.     

Zn_2SnO_4掺杂对BaTiO_3陶瓷介电性能的影响

用固相反应法分别合成了Zn2SnO4、BaTiO3粉体,用传统陶瓷制备工艺制备了Zn2SnO4掺杂的BaTiO3陶瓷(ZS-BT),研究了掺杂量变化对BaTiO3陶瓷介电性能的影响。研究发现,适量的Zn2SnO4掺杂可促进BaTiO3陶瓷的烧结,降低BaTiO3陶瓷的介电损耗;随着掺杂量的增加,BaTiO3陶瓷的介电居里峰逐渐降低弥散,并向低温方向移动;在测量频率范围内(102~109 Hz),Zn2SnO4掺杂使得介温曲线在40~125℃温度区间内变得平坦,当Zn2SnO4的掺杂比例为2%时,介电常数变化率低于8%。这些结果表明,ZS-BT陶瓷对研究温度稳定性良好的陶瓷电容器有着重要的意义。     

ZnO/AgNbO_3光催化剂的表征及活性研究

采用浸渍法合成ZnO/AgNbO3异质结光催化环境净化材料.利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、紫外漫反射(DRS)等分析方法对催化剂进行了表征.XRD分析结果表明,Zn的掺杂并未改变本体AgNbO3的晶型结构;随着Zn掺杂量和热处理温度的提高,异质结光催化剂体系中ZnO晶相结构逐渐出现;同时,XPS结果也说明Zn以ZnO的形式存在.DRS分析说明ZnO的引入有助于提高可见光区的吸收强度.无论在可见光还是紫外光照射下,光催化降解亚甲基蓝染料(MB)实验证明ZnO掺杂有利于提高AgNbO3的活性.当Zn掺杂量为3wt%,热处理温度为300℃时,紫外光照射3h下MB降解率达到93.5%.并对ZnO引入后光催化活性提高的机理进行了分析.     

Zn掺杂SrTiO3光催化剂的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同Zn含量掺杂的SrTiO_3光催化剂(Zn-SrTiO_3),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子镜显微(SEM)和荧光光谱(PL)对其进行了表征,用亚甲基蓝(MB)光催化降解实验评价了其光催化活性。结果表明,SrTiO_3经Zn掺杂后仍然保持了钙钛矿结构,Zn~(2+)进入SrTiO_3晶格对Sr2+进行了替位掺杂,导致晶格畸变;热处理温度升高,样品发生热团聚;适量的Zn掺杂,能有效降低光生电子和空穴的复合几率,提高SrTiO_3的光催化活性;当掺杂量n(Zn)∶n(Sr)=1.5∶100,热处理温度900℃时制备的样品光催化活性达95.5%,明显优于同等条件下纯SrTiO_3活性58.5%,样品具有较高的光催化活性和良好的稳定性。     

尖晶石型铁氧体CaxZn1-xFe2O4的制备及其光催化性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法制备CaxZn1-xFe2O4粉体。用X射线粉末衍射仪(XRD)对样品进行结构表征,随着Ca2+掺杂量的增加,样品出现CaFe2O4的衍射峰。使用扫描电子显微镜(SEM)对样品进行形貌表征,结果表明样品的形貌呈不规则的颗粒状,且颗粒大小为2μm,并显现出片层堆叠情况。通过对甲基橙进行光催化降解实验,对CaxZn1-xFe2O4粉体的光催化活性进行了研究。结果表明,经过Ca2+掺杂的CaxZn1-xFe2O4样品,光催化活性明显提高。     

Ce4+/TiO2溶胶对酸性藏青GGR的光催化降解

以钛酸四正丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法常温制备稀土离子Ce4+掺杂的TiO2溶胶,用以光催化降解酸性藏青GGR,探究掺杂对TiO2溶胶光催化活性的影响.研究Ce4+掺杂量、pH、溶胶浓度和染料初始浓度对溶胶光催化活性的影响.结果表明:未掺杂TiO2溶胶粒径为29.7nm,随Ce4+掺杂量增加粒径逐渐降低至22.4nm,粒径的减小使得TiO2粒子比表面积加大,光催化活性提高.染料降解率随掺杂量增加而提高,当Ce4+的掺杂量超过1.0％时,降解率下降,说明过量的掺杂会抑制TiO2的光催化活性.溶胶pH会影响溶胶中TiO2晶型和带电情况,pH为1-2时溶胶光催化活性最高.溶胶浓度低光催化反应体系中TiO2受激发产生的电子和空穴少,染料降解率低.染料初始浓度高紫外光透过率小,光能利用率低,染料降解速度慢.当溶胶pH为1-2,溶胶浓度0.2mol·L-1,染料初始浓度59mg· L-1时,未掺杂TiO2溶胶对酸性藏青GGR的降解率为64.5％,摩尔掺杂比1.0％的Ce4+/TiO2对染料的降解率达90.2％.掺杂使TiO2的光催化活性提高了25.7％.     

不同煅烧温度及气氛制备Gd~(3+)-C~(4+)掺杂TiO_2的光催化活性

为了研究Gd3+、C4+离子掺杂Ti O2粉体的光催化活性,选取不同Gd3+、C4+加入量、煅烧温度、气氛等因素,采用溶胶-凝胶法制备Gd3+-C4+掺杂Ti O2复合粉体;通过X射线衍射、显微图像观察、表面及孔隙度分析等手段对复合粉体的物相、形貌及光催化活性进行表征。结果表明:Gd3+-C4+掺杂Ti O2复合粉体在N2气氛中经550℃煅烧2 h后,粉体分散较好,Ti O2仍为锐钛矿结构;当Gd3+与C4+的物质的量比为0.06时,复合粉体在太阳光下照射3 h后,对罗丹明B的降解率可达90%。     

复合纳米ZnO-SnO2粉体的电合成及光催化性能的研究

采用改进的电化学法制备了ZnO-SnO2纳米复合氧化物粉体,通过XRD、FT-IR、TEM等测试手段,对产物的物相组成、粒径大小、形貌等进行了表征;并考察了该纳米复合粉体的光催化活性.结果表明,得到的产物(氧化锌与氧化锡的复合物)颗粒分布均匀、平均粒径约为30～50 nm;该复合氧化物对甲基橙及亚甲基蓝溶液的光催化降解明显优于单纯的ZnO或SnO2;前驱体的焙烧温度以及ZnO和SnO2的复合摩尔比对ZnO-SnO2的光催化活性有较大的影响.     

稀土Gd掺杂对SnO2电催化电极性能影响的研究

采用浸渍法、溶胶-凝胶法,以SnCl4·5H2O、Sb2O3、Gd(NO3)3为前驱体,制备了稀土Gd掺杂SnO2涂层电极及SnO2电极.以苯酚为目标有机物,研究了不同稀土掺杂量、不同制备方法所获得电极的电化学降解特性,确定了较适宜的稀土掺杂量和制备方法.在本实验条件,稀土掺杂量(原子质量比)为SnSbGd=10061条件下制备的电催化电极性能最好,溶胶-凝胶法制备的电极其电催化性能及稳定性能均优于浸渍法制备的电极.对所制备的稀土Gd掺杂电极及空白电极进行了TOC测试、UV扫描分析及SEM、XRD、XPS等表征,分析并讨论了稀土掺杂对SnO2电极性能的影响机理.结果表明,稀土Gd的掺杂有利于SnO2电极电催化性能的提高,而且不同稀土掺杂量对SnO2电极性能影响并不相同.     

电解阳极催化剂用介孔Sb、Co掺杂SnO2载体的研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,水热法制备介孔SnO2载体,以Adams法制备40％lrO2(质量分数)负载型催化剂,采用BET、XPS、XRD、TEM等手段对载体及催化剂结构与性能进行表征与分析;然后用Sb、Co掺杂SnO2载体并合成催化剂,探究其对载体及催化剂结构与性能的影响.结果表明:当水热反应时间为24 h时,获得的载体最有利于催化剂负载,并获得最优性能.掺杂有效改善了SnO2质子传递,当Sb掺杂SnO2时,其催化剂电化学循环性能不断增高,Sb掺杂量为20％(摩尔分数,下同)时,催化剂获得最好电化学性能;而当Co掺杂SnO2时,其催化剂电化学循环性能降低,Co掺杂量为5％时,催化剂获得最好性能,其电化学活性面积最大时,伏安电荷量Q?为1478 mC·(cm2·mg)-1.最后对不同掺杂元素单电池进行测试,Co掺杂的SnO2对lrO2单电池性能提升最大,在1.0 A/cm2测试条件下析氧过电位为1.884 V.研究发现掺杂后催化剂性能与掺杂离子的价态及尺寸有直接关系,离子价态差越大,催化性能越高.Sb离子尺寸高于Sn4+,性能随掺杂量增大而提高;Co离子尺寸低于Sn4+,性能随掺杂量增大而降低.     

氟、锌共掺杂TiO_2纳米晶的制备与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了氟、锌共掺杂TiO2纳米晶光催化剂,分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征,并通过降解亚甲基蓝实验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,样品为锐钛矿相,平均粒径约16nm。掺杂后,样品光吸收性能未得到显著改善,但其光催化活性却得到显著提高。掺杂离子F-有利于光催化反应过程中羟基自由基的形成,样品光催化活性因而得到显著提高;共掺杂样品中,随着Zn掺杂量的增加,样品光催化活性呈现先增加后减小的变化趋势,Zn掺杂量为2%时,共掺杂样品的光催化性能最佳。     

铌掺杂氧化锡陶瓷的电阻负温度系数特性

利用共沉淀方法合成了Nb掺杂SnO2材料,通过X射线衍射分析了材料的相组成,利用电阻-温度特性测试仪研究了材料的电阻温度特性,并利用半导体热力学理论分析了材料的NTC机理.结果表明,600℃煅烧能获得高纯的四方结晶相掺杂SnO2,粉体晶粒平均尺寸为10.5nm;Nb掺杂SnO2体现出良好的电阻负温度系数(NTC)效应,材料常数为3662K.     

纳米TiO2粉体的低温制备

采用液相沉积法制备锐钛矿型TiO2纳米光催化粉体,研究了沉积温度、反应物的摩尔比、沉积时间、[TiF6]^2-水溶液的浓度等对TiO2粉体性能的影响。用甲基橙的光催化降解表征了所制备的TiO2粉体的光催化活性。结果表明光催化活性最佳的实验参数为：温度为90℃,(NH4)2TiF6与H3BO3的摩尔比为1：2。5,沉积时间为1h,加水量为320ml。     

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%。     

Eu3+和Sm3+共掺杂TiO2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和Eu3+/Sm3+共掺杂TiO2复合粉体,采用XRD,DRS和SEM等技术进行表征,以亚甲基蓝(methylene blue,MB)的光催化降解为目标反应,评价了其光催化活性,探讨了Eu3+/Sm3+共掺杂对TiO2粉体光催化的影响机制.结果表明,Eu3+/Sm3+共掺杂可以显著提高TiO2粉体光催化活性,Eu3+/Sm3+共掺杂在TiO2粉体中产生协同作用,可以抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,使TiO2的粒径减小.Eu3+/Sm3+共掺杂增大了TiO2粉体的晶格畸变,使TiO2粉体吸收带边蓝移.当Eu3+/Sm3+的掺杂量分别为0.05%和0.1%,TiO2光催化活性最高,光催化降解率达到84.8%.     

Sn4+-TiO2的制备及其光催化降解苯酚的研究

采用硬脂酸法制备出Sn4+-TiO2复合光催化剂,用透射电子显微镜和X射线衍射仪对粉体的粒径、物相、形貌和热稳定性进行了表征.通过粉体对苯酚的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明,与纯TiO2相比,Sn4+-TiO2的光催化活性有较大提高,当SnO2的掺入量为摩尔比5.0%时催化活性最高.     

Bi_2O_3/ZnO复合材料的制备及太阳光处理孔雀石绿的应用研究

以竹纤维为模板,五水合硝酸铋[Bi(NO_3)_3·5H_2 O]和二水合醋酸锌[Zn(OAc)2·2H_2 O]为原料,采用浸渍-热转化法制备一系列Bi含量不同的氧化铋(Bi_2O_3)/氧化锌(ZnO)复合材料。通过热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射等方法对复合材料进行分析表征。以孔雀石绿染料为模拟污染物,在太阳光照射下进行光降解实验,探究了煅烧温度和Bi掺杂量对复合材料光催化活性的影响。研究结果表明:复合材料保持了竹纤维模板物的纤维形貌;煅烧温度和Bi掺杂量对Bi_2O_3/ZnO光催化性能影响显著。600℃煅烧2h制备的Bi掺杂量为2.5%(摩尔分数)的Bi_2O_3/ZnO催化剂对孔雀石绿降解效果最佳,太阳光照射240min后对100mL质量浓度为20mg/L的孔雀石绿降解率可达95.84%。催化剂重复利用4次后对孔雀石绿的催化降解率仍可保持在92%以上。     

Sn4+-TiO2的制备及其光催化降解苯酚的研究

采用硬脂酸法制备出Sn4+-TiO2复合光催化剂,用透射电子显微镜和X射线衍射仪对粉体的粒径、物相、形貌和热稳定性进行了表征.通过粉体对苯酚的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明,与纯TiO2相比,Sn4+-TiO2的光催化活性有较大提高,当SnO2的掺入量为摩尔比5.0%时催化活性最高.     

Fe掺杂纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

以醋酸锌和Fe(NO)_3·9H_2O为原料,采用水热法制备了Fe掺杂的纳米ZnO。利用XRD、SEM等方法对所制得的样品的结构及形貌进行表征,以亚甲基蓝为模拟染料废水,分别考察了反应温度、pH、掺杂比例、催化剂用量和亚甲基蓝pH对其光催化性能的影响。结果表明,在反应温度为150℃,Fe/Zn掺杂比为0.05,pH为11时,催化剂光催化性能较优;催化剂投加量为1.00g/L,亚甲基蓝废水pH为11时,亚甲基蓝的降解率达到93%。Fe~(3+)掺杂到ZnO晶格中。