黑色TiO2纳米管在光电催化中的应用研究进展

由于TiO_2纳米管列具有无毒性,并且具有光学性能好、比表面积大、耐腐蚀、成本低等优点,成为目前应用最广泛的光催化材料之一。同时与其它结构形态的TiO_2相比,TiO_2纳米管具有理想的一维几何形状,这种一维几何形状可以有效地进行电荷转移。黑色TiO_2首次是在2011年由chen及其团队研发出来,随后在此基础上人们制备了黑TiO_2纳米管。黑TiO_2纳米管作为新型半导体材料具有较低的禁带宽度和较高的可见光吸收率。因而是一种很有前途的光催化剂。     

斜板液膜反应器光电催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Ti电极,进行光电催化降解罗丹明B(RhB)试验。确定了最佳降解条件:外加偏压+0.8 V、废水流量7.7 L/h、初始pH=2.5和电解质质量浓度2.0 g/L。在最佳条件下,处理20 mg/L的RhB溶液1.5 h,脱色率和TOC去除率分别达到97.3%和76.2%。结果表明,由于同时强化了激发光源的利用率和溶液的传质效率,斜板液膜反应器可高效降解RhB。     

电解液对TiO2纳米管阵列薄膜光电催化性能的影响

采用电化学阳极氧化法,在HF—H2O,NH4F—H2O,NH4F—H2O-乙二醇三种不同的电解液体系中,于Ti基底上制备了TiO2纳米管阵列薄膜,并在空气气氛中于500℃进行结晶热处理。以亚甲基蓝为模拟污染物,考察了TiO2纳米管阵列薄膜的光电催化降解效果,并比较了电解催化、光催化和光电催化对亚甲基蓝溶液降解效率的差异。结果表明在NH4F—H2O-乙二醇电解液体系中制备的TiO2纳米管阵列光电催化性能最好。经过340min后,催化效率达到了94．23％。     

TiO2纳米管光电极的制备及其光电催化性能研究

采用阳极氧化法在Ti箔上原位生成了TiO2纳米管光电极,并利用SEM和XRD对样品的表观形貌和晶相结构进行了表征。结果表明:TiO2纳米管管口均匀,管径为90~100 nm,且具有单一的锐钛矿晶相。此外,重点考察了初始pH值和外加偏压对TiO2纳米管光电极光电流响应及光电催化活性的影响。结果表明:当溶液pH为7.5、外加偏压为2.0V时,光电流响应最强,为10.4 mA·cm-2。350 W氙灯下光照60 min对罗丹明B的光电催化降解效率可达82.6%。     

光电催化降解印染废水的羟基自由基机理研究

光电协同催化的主要作用原理为羟基自由基机理,但羟基自由基的分析较为困难。以水杨酸为分子探针,以分光光度法对光电协同催化处理印染废水过程中的羟基自由基进行测定,通过改变光照时间、光照强度、外加电压和pH进行试验。结果表明,光电催化降解酸性紫红比单独的光催化和电催化效果好;.OH是酸性紫红降解的主要因素。水杨酸分子探针浓度升高时,酸性紫红的脱色率相应减少;一定的光照时间内.OH生成量与时间成正比关系;光照强度增大,羟基自由基产生量也相应增加;外加电压10 V,pH为6～8时.OH有较高的生成量。     

Ag-Ti3+-TiO2纳米锥的制备及光电催化性能研究

抗生素的过度使用对环境造成了持久性的污染,光电催化是降解抗生素的环保、高效技术,其中光电极的设计尤为重要。为提高抗生素降解速率,采用电化学还原和光还原法制备了Ag-Ti³⁺-TiO₂纳米锥复合光电极,并用于模拟可见光照射下光电催化降解四环素的过程,考察其光电催化性能。结果表明,由于Ti³⁺自掺杂和Ag纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应,复合电极有效地抑制了光生电子-空穴对的复合,并表现出更低的电荷转移电阻,提高了光电催化性能。复合光电极在可见光照射下,90 min后可降解87.9%的四环素,且5个循环后降解率保持在82.5%。这些结果表明,Ag-Ti³⁺-TiO₂纳米锥复合光电极具有高降解效率、良好的稳定性和可持续的循环利用性,有望实现高效环保地光电催化降解抗生素。     

Photoelectrocatalytic activity of two antimony doped SnO2 films for oxidation of phenol pollutants

Two types of Sb-doped SnO2 films on titanium substrate were prepared by the combination of electro-deposition and dip-coating (Ti/SnO2-Sb2O4/SnO2-Sb2O4) and single dip-coating (Ti/SnO2-Sb2O4), respectively. The surface morphology and crystalline structure of both film electrodes were characterized using X-ray diffractometry(XRD) and scanning electron microscopy(SEM). XRD spectra indicate that the rutile SnO2 forms in two films and a TiO2 crystallite exists only in Ti/SnO2-Sb2O4 electrode. SEM images show that the surface morphology of two films is typically cracked-mud structure. The photooxidation experiment was proceeded to further confirm the two electrode activity. The results show that the photoelectrocatalytic degradation efficiency of Ti/SnO2-Sb2O4 electrode with sub-layer is higher than that of simple Ti/SnO2-Sb2O4 electrode using phenol as a model organic pollutant. The Ti/SnO2-Sb2O4/SnO2-Sb2O4 photoanode has a better photoelectrochemical performance than Ti/SnO2-Sb2O4 photoanode for the removal of organic pollutants from water.     

Pd-TiO2/ITO膜的制备及催化活性研究

采用提拉 -光化学还原法制备了Pd -TiO2 /ITO催化膜 ,用XRD、SEM、紫外 -可见吸收光谱和光电流对Pd -TiO2 /ITO光电催化膜进行了表征 ,以甲酸为对象考察了Pd -TiO2 /ITO膜在不同条件下催化氧化有机污染物的活性。结果表明 ,与纯TiO2 /ITO膜相比 ,Pd -TiO2 /ITO膜不仅具有很高的光催化和光电催化活性 ,同时还表现出常温常压下对甲酸降解的非光催化活性。     

α-Fe2O3光电催化分解水研究进展

利用光电催化技术分解水制氢来获得清洁能源,有助于缓解当前化石能源日益萎缩及二氧化碳排放污染环境带来的压力。α-Fe_2O_3具有带隙合适、化学稳定性好、资源丰富以及经济可行性好等特点,使其在光电极材料研究中一直备受青睐。但是,由于氧化铁材料导电性差,光生电子和空穴复合率高等原因,限制了该材料在光电催化技术中的发展应用。从光阳极材料分解水制氢的原理出发,综述了近年来通过形貌控制如制备多层薄膜、纳米管(核壳结构的纳米棒)及纳米网等,引入Sn、Si、Ti、Mn、Al、Zn等元素以及部分元素的共掺杂,引入氧空位及与IrO_2、Co-Pi、Al_2O_3、石墨烯等其他材料的复合等几种途径,促进光生载流子的迁移效率,减少载流子的复合机率,进一步提高光电流密度并降低起动电压,以达到改善α-Fe_2O_3性能的研究工作。     

双阳极光电催化氧化降解2,4-二氯苯酚的研究

为提高高级氧化技术对内分泌干扰物的降解和矿化性能,首次研究了(TiO2/Ti-Fe)-石墨毡双阳极光电协同催化氧化体系,并考察了其对2,4-二氯苯酚的光催化氧化降解性能.研究了电流在TiO2/Ti-Fe两阳极上的分配,外加电压,pH等主要因素对2,4-二氯酚降解效率的影响及反应过程中H2O2的生成及积累情况.实验结果表明,本体系不仅具有较高的H2O2生成效率和较强的光催化氧化降解性能,而且该体系可以在较宽的pH范围内工作.在较低的电流密度下反应60 min,2,4-二氯酚的降解率可达95%以上,而矿化率高达80%.