漂珠基聚吡咯敏化TiO2复合光催化剂的制备及其光催化性能的研究

本文利用溶胶-凝胶法实现了二氧化钛(TiO2)膜层在粉煤灰漂珠表面的负载,得到TiO2/漂珠复合光催化剂;采用原位聚合的方法将聚吡咯负载到TiO2/漂珠复合光催化剂上,实现材料的敏化改性,成功制备出聚吡咯-二氧化钛/漂珠(PPy-TiO2/漂珠)复合光催化材料.以亚甲基蓝(MB)为降解对象,研究了在不同吡咯(Py)与Ti投加摩尔比和不同掺杂盐酸浓度条件下制备的PPy-TiO2/漂珠复合光催化材料在可见光下的催化效果,并结合SEM、XRD、UV-vis等表征手段较为系统地研究了复合光催化剂的表面形态、晶体结构、光响应范围等.结果表明:PPy-TiO2/漂珠的光催化活性优于TiO2/漂珠,当Py/Ti摩尔比为1％,以lmol/L盐酸溶液为掺杂剂时所制备的PPy-TiO2/漂珠复合光催化剂光催化降解性能最优.     

可见光下上转换发光材料掺杂纳米TiO2的光催化活性研究

印染工业的发展加剧了环境污染,传统的处理染料废水的方法存在许多难以克服的缺点.从保护环境和节省能源的角度出发,人们对TiO2应用在染料污水降解领域的研究给予了较大的关注.本文制备出上转换发光材料掺杂的纳米TiO2光催化剂.用XRD和TEM对这种催化剂进行了表征,通过在可见光下降解亚甲基兰溶液对样品的光催化活性进行了评价,研究了掺杂浓度,样品投放量以及光照时间对催化剂的光催化活性的影响.结果表明掺杂样品在可见光下能有效地分解有机物,而未掺杂样品则产生了大量有毒中间产物,因此上转换发光材料掺杂的TiO2光催化剂在可见光下具有较好的光催化活性.     

纳米TiO2光催化剂的催化机理及改性方法

纳米TiO2禁带宽度较宽,只能在紫外光条件下激发。拓宽纳米TiO2的光谱响应范围,实现可见光激发,是二氧化钛基光催化材料所面临的主要问题。文章概述了纳米TiO2光催化剂的光催化机理,阐述了提高纳米TiO2光催化剂催化活性的主要方法,并且展望了其今后的研究和发展方向。     

二氧化钛包裹碘单质(I_2/TiO_2)制备及其光催化降解苯酚

采用水热法,以Ti(SO4)2为钛源,KIO3为掺碘剂制备了具有高可见光活性,高稳定性的二氧化钛包裹碘单质(I2/TiO2)光催化剂.利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线晶体粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等表征手段对样品进行表征.结果表明,I2/TiO2中除含有锐钛矿相二氧化钛外、还含有碘单质和碘酸;I2/TiO2粒径大小为45 nm左右;在波长384 nm至700 nm范围内,该催化剂有强烈的吸收.探讨了该催化剂的形成过程和可见光催化机理.以苯酚降解反应为探针,测定了I2/TiO2光催化活性.结果显示:在全谱光源照射下I2/TiO2活性略高于P25,在可见光范围内其活性是P25的3倍多.确定了降解苯酚的最佳条件:全谱光源照射,投加量为0.5 g/L,苯酚浓度大于10 mg/L,溶液pH为3.2.I2/TiO2重复使用4次后,催化活性没有明显下降.     

Tb掺杂介孔TiO_2/聚噻吩复合材料的制备及其可见光光催化性能研究

采用原位聚合法制备了一系列不同质量比m(Th)/m(Tb掺杂介孔TiO2)的复合光催化剂(其中Th为噻吩),采用XRD、FTIR、荧光光谱(PL)、场发射透射电镜(FETEM)和X射线光电子能谱(XPS)对复合光催化剂进行了表征。结果表明,复合粒子上的聚噻吩骨架中S原子与TiO2粒子间存在相互作用。以罗丹明B为模型降解物,研究了不同比例复合光催化剂在可见光下的光催化性能,其中m(Th)/m(Tb掺杂介孔TiO2)=1/10复合光催化剂光催化性能最好。在可见光照射下4 h,脱色率达到82.4%。这是由于Tb掺杂介孔TiO2与PTh(聚噻吩)之间的协同作用,拓宽了TiO2纳米粒子的光响应范围,提高了光生电子和空穴的分离效率,从而有效提高了其光催化性能。     

漂珠负载Fe3+改性TiO2复合光催化剂的制备及光催化活性研究

利用溶胶-凝胶法实现了Fe3+掺杂的二氧化钛(TiO2)膜层在漂珠表面的负载,成功制备出Fe-TiO2/漂珠复合光催化剂。以亚甲基蓝为降解对象,研究其在可见光下的光催化效果,并结合SEM,XRD,UV-vis,FTIR等表征手段较为系统的研究了复合光催化剂的表面形态,晶型结构,光响应范围以及各种微观变化等。实验结果表明:Fe-TiO2/漂珠的光催化降解效率优于TiO2/漂珠。煅烧温度为450℃,Fe/Ti摩尔比为0.01%条件下制备的复合光催化剂降解性能最好。     

Ag-AgCl、C对TiO_2光催化剂的改性研究

为了解决二氧化钛在可见光下光催化效率低的难题,对二氧化钛进行改性研究。以钛酸丁酯为钛源,利用溶胶凝胶法制备出TiO_2、TiO_2/碳球、Ag-AgCl/TiO_2两相复合光催化材料以及Ag-AgCl/TiO_2/碳球三相复合光催化材料。采用XRD、SEM、EDX、UV等手段对光催化材料的组成、微观形貌及光响应特征进行了分析,并在可见光照射下进行罗丹明B溶液的光降解反应,从而研究这一系列复合材料的光催化降解效果。实验结果表明,在可见光照射下,Ag-AgCl/TiO_2/碳球三相复合光催化剂的光降解效果最好;Ag-AgCl/TiO_2两相复合光催化剂的光降解效果次之;TiO_2/碳球的两相复合光催化剂的光降解效果最差。     

AC/掺氮TiO_2复合光催化剂的性能及应用研究

以活性炭(AC)和掺氮TiO2为原料制备了AC/掺氮TiO2复合光催化剂,对其结构进行了表征。设计开发了可重复使用的复合空气清洁装置。在可见光下,研究了AC/掺氮TiO2复合光催化剂对丙酮的吸附-光催化降解行为。结果表明,在模拟室内光照条件下,掺氮TiO2与AC质量比为1∶1.0、催化剂用量为7.5 g时,丙酮去除效果最好,降解率可达96.7%。     

正交实验法在Cr3+掺杂TiO2/凹凸棒复合光催化剂制备中的应用

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了一系列Cr3+掺杂TiO2/凹凸棒(Cr3+-TiO2/ATP)复合光催化剂材料.在可见光条件下,以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解反应,评价了样品的光催化性能.采用正交实验设计,用正交表L16(44)安排实验,优化了复合光催化剂制备条件,得到了影响复合材料吸附性能和光催化性能诸因素的排列次序和各因素的最佳条件,基于降低能耗和原料加入量的考虑和综合分析的基础上,得到了制备高活性复合光催化材料的较优工艺条件.对比实验结果表明,MB在复合材料上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood动力学模型,在较优工艺条件下制备的掺Cr3+复合光催化剂对MB的光催化降解效率最佳,优于未掺杂样品的,且远优于P25和纯TiO2.另外,复合材料的沉降性能优于P25和纯TiO2,易于分离,是一类有应用前景的复合光催化剂.     

S掺杂TiO_2/粉煤灰复合材料的制备及光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为前驱体,粉煤灰为载体,采用溶胶凝胶法制备了掺杂不同质量分数S的TiO2/粉煤灰复合纳米材料。用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等测试手段对其进行了表征,以甲基橙的降解为模型反应,评价了试样光催化活性。结果表明,掺杂TiO2/粉煤灰具备较高可见光催化活性,原因是掺杂的硫取代TiO2中的晶格氧形成Ti—S键,使TiO2的带隙能窄化引起对可见光的响应,增强催化剂对可见光的吸收,与未掺杂的TiO2/粉煤灰相比较,掺杂负载型二氧化钛催化剂能够获得更高的光催化活性。     

固体酸S_2O_8~(2-)/ZrO_2-SiO_2催化合成马来酸二辛酯

用S2O2-8浸渍锆硅复合氧化物,制得固体酸催化剂S2O2-8/ZrO2 SiO2。用马来酸酐与正辛醇的酯化反应考察了催化剂的活性,并与硫酸、对甲苯磺酸等催化剂的催化效果比较。结果表明:对于给定反应,S2O2-8对ZrO2 SiO2的促进作用明显高于SO2-4;当n(Zr)∶n(Si)为1∶6,用硝酸铵作硅酸钠的沉淀剂,用0.7mol/L的过硫酸铵浸渍12h,在550℃下焙烧3h制得的催化剂S2O2-8/ZrO2 SiO2具有最高的催化活性,用于催化马来酸酐和正辛醇的酯化反应,可得无色透明的酯化产物,3h内酯化率达98.4%,较SO2-4/ZrO2 SiO2催化剂的酯化率提高了约18%。     

ZrO2(f)-NiFe2O4惰性阳极在冰晶石熔盐中的腐蚀行为

以NiO和Fe2O3为原料,采用固相烧结法合成了NiFe2O4尖晶石,通过添加ZrO2纤维[ZrO2(f)]制备了ZrO2(f)-NiFe2O4惰性阳极材料. 采用失重法测量了阳极试样在冰晶石熔盐中的静态热腐蚀率和电解腐蚀率,并对腐蚀机理进行了探讨. 结果表明,ZrO2(f)添加量由0增加至4%(w)时,阳极试样的气孔率从4.9%上升到5.8%,导致其静态热腐蚀率由3.8 mg/(cm2×h)增大到4.3 mg/(cm2×h);在电场作用下,氧化物在冰晶石熔盐中的溶解反应受到抑制,含3%(w) ZrO2(f)阳极试样的电解腐蚀率为2.2 mg/(cm2×h),远小于其静态腐蚀率,腐蚀均为物理化学溶解过程;高温下ZrO2(f)在冰晶石熔盐中稳定性良好,可作为铝电解NiFe2O4基惰性阳极的强韧化材料.     

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e~-/h~+复合,使光生e~-/h~+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。     

SO4^2—／ZrO2—SiO2超强酸催化剂的制备及催化合成丁酸异戊酯的研究

以硝酸锆为主要原料,采用酸浸渍法制得SO4^2-/ZrO2-SiO2固体超强酸,对主要影响其催化活性的焙烧温度进行了考察,并将制得的SO4^2-/ZrO2-SiO2作催化剂,合成了丁酸异戊酯,确定了最佳工艺条件。实验表明制得的该催化剂具有较高的催化活性,用其催化合成丁酸异戊酯其收率达93％。     

光催化纳米CdS复合TiO2薄膜的表面形貌及太阳光光催化性能

采用禁带宽度较窄的CdS与TiO2进行复合,形成复合光催化纳米薄膜,可使自洁净玻璃的太阳光光催化效率大大提高.以溶胶-凝胶法,通过旋转涂膜工艺在玻璃表面制备CdS复合TiO2薄膜.利用SEM研究玻璃表面复合薄膜的形貌,电子能谱研究玻璃表面薄膜成分,并且利用高效液相色谱和可见光分光光度计测定薄膜对油酸、醋酸等有机物的太阳光光催化降解效率.     

N-TiO2/Ti3C2复合材料的原位合成及其光催化性能

以钛碳化铝、氢氟酸、氟硼酸钠为原料，以尿素为氮源，通过简单的溶剂热反应，在高导电性的Ti3C2 MXenes（二维过渡金属碳化物）纳米片上原位生长氮元素掺杂的TiO2纳米片，合成了二维N-TiO2/Ti3C2光催化复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪、光致发光光谱仪等对催化剂样品进行了结构表征。结果表明，在可见光照射下，N-TiO2/Ti3C2复合材料对罗丹明B（RhB）表现出较好的光催化降解性能，其降解速率是纯TiO2的8.41倍，在150min内，罗丹明B降解率达到96.3%。这主要是由于氮元素的掺杂缩小了TiO2的带隙，将光响应范围扩展到可见光区域。同时，TiO2纳米片的原位生长使其与具有优异电导率的Ti3C2 MXenes纳米片形成了紧密的接触界面，促进了光生载流子的分离和迁移。自由基捕获实验和电子自旋共振测试结果显示，•O2-和•OH是N-TiO2/Ti3C2光催化体系降解罗丹明B的主要活性物种。此外，N-TiO2/Ti3C2复合材料具有良好的稳定性和可重复利用性。     

溶胶-悬浮液混合制备ZrO_(2(n))-Al_2O_3纳米复合陶瓷

采用微波加热水解氧氯化锆及醇水混合液体,制得ZrO_2前驱物——纳米水合氧化锆溶胶。讨论了反应液体中氧氯化锆浓度和醇/水比对生成物平均粒度及其分布的影响;得出了采用聚甲基丙烯酸铵作为电空间稳定剂的亚微米级氧化铝水悬浮液的稳定条件;阐述了溶胶-悬浮液混合制备复合陶瓷的工艺过程。     

Ag／TiO2聚丙烯负载膜的制备及其光催化与抗菌特性研究

以聚丙烯负载二氧化钛膜为载体，在一定浓度的AgNO3水溶液中，利用光还原在氧化钛膜表面还原Ag，制备载银二氧化钛负载膜，在室光和太阳光下，分别选择Ag／]riO2聚丙烯膜、TiO2聚丙烯膜和活性炭聚丙烯膜，研究膜的抗菌特性和光催化特性．结果表明：Ag／TiO2负载膜由于同时具有Ag和TiOe的双重效用，显示了良好的杀菌特性，无论是在室内还是太阳光下，都没有检测到活的微生物；在水溶液中检测Ag／TiO2负载膜和TiO2负载膜的光催化特性，发现由于银离子的催化活性中心的作用，光催化降解甲基橙的能力与TiO2负载膜相比，能够提高10％左右，显示了良好的光化学特性。     

固体酸S_2O_8~(2-)/Fe_2O_3-ZrO_2催化制备马来酸二己酯

用S2 O2 -8 浸渍铁锆复合氧化物制得固体酸催化剂S2 O2 -8/Fe2 O3 ZrO2 (PSFZ) ,得到了较佳的制备条件 ,用马来酸酐与正己醇的酯化反应考察了催化剂的活性。通过XRD和TEM分析 ,对催化剂的结构进行了表征。结果表明 ,PSFZ的催化活性比SO2 -4/Fe2 O3 ZrO2 更强 ;S2 O2 -8对Fe2 O3 ZrO2 的促进作用明显高于SO2 -4;铁的引入减少了ZrO2 的团聚 ,增加了分散效果 ;有较好的使用重复性 ;它代替硫酸、对甲苯磺酸用于催化马来酸酐和正己醇的酯化反应可得无色透明的酯化产物。     

添加ZrO2的Pd/Al2O3催化剂及其催化蒽醌加氢性能

以四氯合钯（II）酸（H2PdCl4）为前体,活性氧化铝（Al2O3）为载体,硝酸锆（Zr（NO3）4）为添加组分,采用不同方式的分步浸渍法制备了添加ZrO2的Pd/Al2O3催化剂。考察了制备方法和反应条件对催化剂蒽醌加氢催化性能的影响,发现催化剂活性与制备方法有关。当对添加锆的载体进行适当焙烧,控制Pd负载量为0.3%,还原温度低于300℃时,催化剂的蒽醌加氢活性较高,与未添加ZrO2的催化剂相比提高了约20%。X射线衍射（XRD）、氮气物理吸附（BET）、透射电镜（TEM）、X光电子能谱（XPS）和程序升温还原（TPR）等表征对催化剂物相结构、比表面积、表面形貌及组分间相互作用的分析表明,ZrO2的掺杂提高了载体Al2O3的高温稳定性,改善了催化剂中活性组分Pd与载体间的相互作用,促进了Pd在载体表面的分散,从而提高了催化活性。