Ni^2＋／TiO2介孔材料光催化降解造纸废水影响因素的研究

溶胶-凝胶法合成了不同Ni掺杂量的Ni2 /TiO2介孔复合材料.用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外(FT - IR)光谱和N2吸附脱附等对产物结构进行了表征.考察了Ni掺杂量、催化剂的用量、初始pH、外加氧化剂等因素对光催化降解造纸废水的影响.结果表明: Ni2 /TiO2介孔复合材料光催化降解造纸废水的最佳反应条件为:Ni掺杂量为2%、催化剂用量1.5g/L、初始pH=4、通氧;光照4 h后,废水色度去除率达100%; 12 h后,废水CODCr去除率达到83.4%.     

BiVO4/TiO2复合光催化剂的制备及可见光降解腐殖酸

首先以P123为模板剂利用溶胶-凝胶法制备TiO2载体,然后采用沉淀法制得介孔BiVO4/TiO2复合光催化剂.采用X射线衍射仪、漫反射吸收光谱仪、比表面分析仪对所制得的光催化剂进行了表征.结果表明,催化剂样品中的TiO2主要以锐钛矿型存在,BiVO4为四方相和单斜相共存的混晶,与单纯的BiVO4、TiO2光催化剂相比,BiVO4/TiO2复合光催化剂具有更高的可见光吸收性能、较好的比表面积和均一的介孔结构.腐殖酸的可见光降解试验表明,随着腐殖酸初始浓度的增大,其光降解率逐渐降低,ln(C/C0)对t呈线性关系.试验同步研究了腐殖酸光催化降解过程中荧光光谱、红外光谱和GC-MS谱图的变化情况.     

SnO2掺杂对TiO2/Si纳米复合材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法在p-型单晶硅的表面镀上一层TiO2-SnO2纳米复合薄膜,并在一定的温度下煅烧得到TiO2-SnO2/Si复合材料.实验研究发现,在TiO2中掺杂一定量的SnO2会使TiO2/Si复合材料的光电压增强,且SnO2的掺杂会抑制TiO2的晶相转变,使复合材料的高温稳定性增强.另外,SnO2的掺杂量和煅烧温度对复合材料的光电压都有影响.当SnO2掺杂量约为20%,煅烧温度为600℃时复合材料的光电压最强.     

孔道三维相互连通锐钛矿TiO2-SiO2纳米复合介孔材料的制备及其高光催化活性

本文报道一种孔道三维相互连通锐钛矿TiO2-SiO2纳米复合介孔材料的制备.该介孔材料是以两维六方有序结构、直孔道、锐钛矿70TiO2-30SiO2-950纳米复合介孔材料(于950oC晶化2 h)为前驱体, NaOH为SiO2的刻蚀剂,通过“在孔壁内造孔”的方法获得.我们的策略是采用温和的造孔条件,如稀NaOH溶液,合适的温度与固/液比等.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和低温N2吸附等技术对样品的介孔结构进行了系统表征.结果表明,墙内孔的密度非常高,孔径均一(平均尺寸3.6 nm),且在三维网络高度连通原孔道,但介孔结构仍保持其完整性.锐钛矿纳米晶粒的结晶度和大小在墙内造孔前后基本保持不变.该材料光催化降解罗丹明B(0.303 min–1)与亚甲基蓝(0.757 min–1)的活性相当高,此活性分别是其母体材料的5.1和5.3倍,甚至是Degussa P25光催化剂的16.5和24.1倍.这充分表明三维连通孔道结构对活性的大幅提高起了关键作用.孔道三维连通式锐钛矿TiO2-SiO2纳米复合介孔材料对上述污染物展现出意想不到的高降解活性,显著高于迄今已报道的金属氧化物基介孔材料对上述污染物的降解活性.更重要的是,该光催化剂具有相当高的稳定性和重复使用性.相信,本方法将为具有超高性能的孔道三维相互连通其它金属氧化物基介孔材料的制备铺平了道路.
　　小角XRD结果表明,母体材料的孔道是两维六方有序结构,在孔壁内造孔之后,样品原有的介孔结构仍保持其规整性.宽角XRD结果显示,二氧化钛的晶相是锐钛矿,晶粒尺寸为10.8 nm.造新孔之后,锐钛矿纳米晶粒的结晶度和大小与母体样品的相比变化不大. TEM结果显示,母体样品的孔壁内没有孔.孔道是两维六方有序排列的直孔道,孔径大小均一(平均尺寸4.1 nm).高分辨透射电镜(TEM)观察揭示,锐钛矿纳米晶粒(平均大小11.3 nm)在孔壁内随机排列,并与无定形SiO2纳米颗粒相互连接,相间共存,形成类似“砖块?水泥砂浆”砌成的孔壁,这种独特的复合骨架结构赋予其很高的稳定性.当一些SiO2纳米颗粒被去除之后, TEM观察显示,孔壁内有密集分布的孔,这些孔取向随机,并在三维方向连通原孔道,但介孔骨架结构仍保持其完整性.墙内孔的大小范围很窄(3.1?4.3 nm),平均大小为3.6 nm.高分辨TEM观察显示,锐钛矿晶粒大小与母体材料内的相比基本未变.上述结果与XRD结果一致.低温N2吸附表征结果显示,母体样品内只有一种孔道,孔径为4.0 nm.去除部分SiO2后的样品内有两种孔道,孔径分别是3.4和4.1 nm.这些结果与TEM的观察吻合.罗丹明B与亚甲基蓝在造孔前后样品内扩散速率评价结果显示,其在三维连通孔道内的扩散速率很高,大约是其母体材料内的5倍以上.这表明相互连通的孔道网络结构非常有利于客体分子在其内扩散.光催化降解性能评价结果显示,罗丹明B与亚甲基蓝在相互连通孔道内降解的速率相当高,分别是其在不连通孔道内的5.1和5.3倍.这充分证明孔道三维相互连通对活性的大幅提高起了关键作用.我们对材料的稳定性和重复使用性作了评价,经过10次循环使用孔道三维相互连通锐钛矿TiO2-SiO2纳米复合介孔材料,其吸附与光催化降解罗丹明B的性能变化不大.这充分证明本文制备的孔道连通复合介孔材料的性能是相当稳定的和可重复使用的.该方法可用于制备具有超高性能的孔道三维相互连通其它金属氧化物基介孔材料,如Nb2O5, Ta2O5等.     

以花瓣为模板制备TiO2分层介孔纳米片

以月季花花瓣为模板, 经钛盐溶液浸渍后煅烧, 合成了新型TiO2 分层介孔纳米片. 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 环境扫描电子显微镜(ESEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)和氮气吸附-脱附曲线分析等手段对样品进行了表征. 结果表明, 所得样品由厚度约4 nm的具有生物形态结构的锐钛矿型TiO2 纳米片组成. TiO2 薄层表面存在大量介孔, 其孔径集中分布于4 nm左右. 由紫外-可见漫反射吸收光谱可知, 材料的吸收边较纳米TiO2 (P25)红移了约20 nm, 因而具有更高的可见光光催化活性. TiO2 分层介孔纳米片在阳光下表现出较强的光催化活性, 在90 min内对亚甲基蓝的降解率可达98%, 远高于TiO2 纳米粉.     

纳米TiO2-SnO2的制备及其对庚烷的气相光催化性能

纳米TiO2-SnO2的制备及其对庚烷的气相光催化性能;溶胶-凝胶;正庚烷;光催化降解     

Au与Fe_3O_4纳米微粒共嵌TiO_2纳米纤维的制备及可见光催化性能

通过静电纺丝法制备出含有Fe3O4纳米微粒的TiO2纳米纤维,再采用浸渍还原法将Au纳米微粒嵌入到TiO2纳米纤维上,制备出一种具有较强磁性和良好可见光响应能力的复合光催化材料.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见固体漫反射光谱仪(UV-VisDRS)等对样品的结构和形貌进行表征,并以降解罗丹明B(RhB)为模型反应,考察了样品在可见光照射下的光催化性能.结果表明,嵌入Au纳米微粒可使复合纳米纤维在可见光下降解RhB时表现出非常好的降解速率和降解率;同时,将Fe3O4纳米微粒嵌入TiO2纳米纤维内部可以赋予材料较强的磁性,使材料便于分离和重复利用.     

具有高光催化活性的介孔单晶TiO2薄膜的制备

光催化技术在常温下能够直接利用太阳能来驱动反应, 已成为一种理想的环境污染治理和洁净能源生产技术. 但是比较多的限制条件阻碍了光催化发展和实际应用, 如何有效解决这些限制因素成为光催化技术走向工业化应用必须解决的问题. 目前光催化材料研究存在的问题主要包括: (1)研究工作主要集中的粉体催化剂存在分离困难、难以重复利用的缺点, 开发与基底结合牢固的薄膜材料是十分必要的; (2)光催化材料本身的光响应范围影响光催化材料的应用, 拓宽催化剂材料的光吸收范围是亟待解决的; (3)光生电子和空穴的复合问题是影响光催化剂催化活性的主要因素之一, 很多方法被用来阻止电子-空穴对的复合, 如: 金属和非金属的掺杂、贵金属修饰、异质结、新型催化剂结构的设计等, 如何设计促进催化剂光生电子和空穴的分离成为光催化技术应用的重要问题.介孔单晶TiO2通过自组装的方法被制备, 成为TiO2的一种新结构材料. 介孔单晶TiO2结合了介孔材料的大比表面积、单晶材料的电荷传输快等优点, 对于光催化性能有了很大的提高. 目前介孔单晶TiO2主要是以粉体的形式存在, 但是粉体TiO2的应用受到多方面的影响, 如: 难回收不易重复利用, 与电催化结合难, 不能借助电催化提高电荷分离效率等. TiO2薄膜能够解决粉体的不足, 近年来, TiO2光催化薄膜得到广泛的研究, TiO2薄膜的制备方法很多, 主要有液相制备方法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、电化学方法、溅射法等. TiO2薄膜主要是以纳米颗粒的形式沉积在基底上, 并且多为多晶和无定形. 而对于介孔单晶TiO2薄膜的制备和研究还没有报道. 我们通过直接焙烧一步法制备了介孔单晶TiO2薄膜, 并对TiO2薄膜的生长情况、表面结构、TiO2晶相和晶体完整程度的变化对性能的影响进行了研究. 通过调变Ti与F的比例和煅烧温度, 研究不同的制备条件对其性能的影响, 从而制备高活性TiO2薄膜. 为了进一步提高介孔单晶TiO2薄膜的活性和拓展其吸收光谱范围, 使用高温热解自组装技术一步法制备了贵金属Au负载的介孔单价TiO2薄膜, Au纳米颗粒跟TiO2有较好的结合度. 在可见光照射下, Au/TiO2异质结构中Au表面由等离子体共振效应产生的活泼电子会注入TiO2导带, 使光生电子和空穴得到分离; 同时Au具有特殊的可见光等离子体共振效应能显著改善TiO2类宽带隙半导体的可见光响应性能.实验用还原Cr(Ⅵ)作为探针反应, 考察不同Au含量对光催化性能的影响.     

硫和银共掺杂介孔TiO2的制备表征及光催化活性

以P123为模板,以钛酸四正丁酯、硝酸银和硫脲为原料采用模板法制备了一系列硫和银共掺杂介孔TiO2光催化材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、BET和紫外-可见光谱（UV-Vis）等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征。以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应, 考察了不同掺杂量的样品在紫外和可见光下的光催化性能。结果表明：用模板法制备的共掺杂介孔TiO2光催化材料在紫外和可见光条件下较纯介孔TiO2和单掺杂介孔TiO2对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果, 且硫和银的掺杂量及样品焙烧温度显著影响该材料的催化性能。当硫掺杂量为2%（mol）和银掺杂量为1%（mol）,在500℃焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳, 4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在87.5%以上。因此, 以该模板合成法, 通过硫和银的共掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料。     

磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的制备

以磁性CoFe2O4为核,采用改进的溶胶-凝胶法,制备了磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料.利用VSM(振动样品磁强计)技术对其磁性能进行了研究,结果表明:由该法所得的TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的饱和磁化强度虽稍弱于纯CoFe2O4纳米材料,但其矫顽力则优于CoFe2O4.TEM、XRD、UV-Vis等的结果表明,该纳米复合材料中的TiO2为锐钛矿结构;与TiO2相比,纳米复合材料对光的吸收拓展到了整个紫外-可见区,且吸收强度大大增强.对染料废水光催化降解的模拟研究表明,该复合材料在紫外光下,6 h可以使亚甲基蓝染料溶液的脱色率达95%,且重复使用3次时染料溶液的脱色率仍能保持在90%,明显优于纯TiO2.     

UV/H2O2/草酸铁络合物光降解偶氮蓝染料的研究

光氧化法是近年来日益受人们重视的一种治理染料废水的新方法,而现有方法光量子效率低、光能耗大、处理费用高。已有研究表明草酸铁络合物有较高的光降解效率。而在到达地面的太阳辐射中,紫外辐射只占4％左右,所以研究弱紫外辐射下光降解染料废水意义重要。本文用6W低压汞灯光源,过氧化氢．草酸铁络合物光降解水溶液中的偶氮蓝染料,考察pH值、H2O2浓度、染料浓度及光强等因素对降解结果的影响,探讨以自然光为光源催化降解偶氮蓝染料的可行性。     

Fe3+-TiO2/SiO2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe3+的TiO2光催化剂(Fe3+-TiO2/SiO2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.结果表明,Fe3+-TiO2/SiO2比TiO2纳米粉有更好的催化活性,Fe3+的最佳掺入量为0.03％.罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理.根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO2在SIO2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因.     

光催化降解甲醛的波长效应研究

分别以紫外杀菌灯和黑光灯为光源,研究了TiO2薄膜催化剂上甲醛的光催化氧化反应.实验结果表明,紫外杀菌灯照射下,甲醛的光催化降解率明显低于以黑光灯为光源时甲醛的光催化降解率.采用傅立叶红外光谱(FT-IR)和热分析(TG-DTA)对反应后的TiO2光催化剂进行分析和表征,对两种不同光源照射下甲醛光催化降解率的差异进行了初步探讨.     

Preparation and Performances of RuO2/TiO2 Films Photocatalyst Supported on Float Pearls

"RuO2/TiO2 films were deposited on float pearls (FP) by the sol-gel-dipping method. The substrates were coated with RuO2/TiO2 precursor sol, air-dried at 120 oC and further heated at 500 oC to obtain the coupled photocatalyst of RuO2/TiO2 films supported on FP (RuO2/TiO2/FP). The structure of coupled photocatalyst was characterized by SEM, XRD, and FT-IR technique, respectively. The results showed TiO2 has anatase structure and doped RuO2 was highly dispersed on the surface of TiO2 particles as amorphous. The average thickness of RuO2/TiO2 films (3 layers) on FP was determined to be about 1 1m. This study was carried out under the following conditions: volume 60 mL, initial concentration of beta-cypermethrin (BEC) 45 mg/L, pH 6.5, amount of RuO2/TiO2/PF 5 g/L, air flow rate 200 mL/min, reaction time 60 min. The degradation rates of BEC are 88.1% (125 W Hg lamp), 82.8% (8 W UV lamp), and 75.1% (8 W solar lamp), respectively. The photocatalytic degradation of BEC was experimentally demonstrated to follow the Langmuir-Hinshelwood kinetic model, and the reaction rate constant (17.5 mg/(L min)) and the adsorption constant (3.486 L/g) were determined, respectively. It was also found that the RuO2/TiO2 /FP photocatalyst has significantly the visible light photoactivity for degradation of BEC."     

纳米TiO2光催化分解罗丹明B的动力学分析

锐钛矿型TiO2禁带宽度为3 2eV,在波长小于387nm的紫外辐射激发下,价带电子跃迁到导带,光生电子和空穴分离,与表面接触组分可发生一系列氧化还原反应,可将有机污染物降解为简单的无机化合物[1]。TiO2微粒粒径的降低(几十纳米),吸收光谱发生蓝移,催化活性随粒径的减小而增强[2,3]。纳米TiO2对罗丹明B的光催化分解过程与罗丹明B在TiO2表面的吸附有关[4]。本文采用自制纳米TiO2在4W紫外灯直接照射下,光分解罗丹明B为表观一级反应,反应速率与罗丹明B起始浓度及催化剂用量有关。1　实验部分纳米TiO2 采用sol gel法制备。分别配制不同…     

Template Synthesis and Characterization of Cu2O/TiO2 Coaxial Nanocable for Photocatalysis

Coaxial nanocable consisted of p-type Cu₂O nanowires and n-type TiO₂ nanotubes arrays was prepared in the porous anodic aluminum oxide(AAO) template via the sol-gel method and subsequent electrodeposition method. X-ray diffraction analysis identified an anatase structure of the TiO₂ nanotubes and cubic structure of the Cu₂O nanowires. The obtained samples were also characterized by scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS). The diffrence of open circuit potential of the coaxial nanocable electrode was larger than that of the TiO₂ nanotubes electrode under ultraviolet illumination, which means doping with Cu₂O could improve the photovoltage effectively. Meanwhile, nanocable arrays exhibited a high activity for photodegrading Rhodamine B under Xe lamp irradiation and the photocatalysis degradation efficiency was up to 98.69% after degradation for 7 h. The enhanced photocatalytic activity could be attributed to the high migration efficiency of photoinduced electrons, which may suppress the charge recombination effectively.     

离子交换法制备廉价而高效的可见光驱动CaMg(CO3)2@Ag2CO3微球光催化剂

Ag2CO3是一种典型的银基半导体,可在可见光照射下降解各种有机染料,但制备成本高,光腐蚀严重,稳定性差,难以循环利用等,因而限制了它的实际应用.针对这些问题,目前多数的改进措施是构建异质结,有效的分离光生电子与空穴来提高Ag2CO3的光催化性能.比如典型的异质结光催化剂有TiO2/Ag2CO3,Ag2CO3/ZnO,Ag2O/Ag2CO3和AgX/Ag2CO3等.也有在表面化学沉积,光化学还原Ag等贵金属形成等离子体等方式提高其光催化性能,但是很少通过特殊形貌控制以提高Ag2CO3的光催化性能.最近的研究表明,由于多尺度微球结构催化剂具有高效的光捕能力,同时具有比表面积大、易沉降,良好的物质传输能力和表面的渗透性,因而在液相光催化反应中具有明显的优势.因此,我们期望制备出一个多尺度微球结构Ag2CO3光催化剂.CaMg(CO3)2是一种具有微球结构的半导体,它与Ag2CO3有相同的阴离子结构,但是两者在水溶液中的溶解度相差较大,利用这个特性理论上可以将两个不同的半导体结合在一起,得到一种新型的复合微球.本文以CaMg(CO3)2微球为硬模板,通过简单的离子交换成功制备了粒径约为10μm的CaMg(CO3)2@Ag2CO3微球.利用X射线衍射、N2物理吸附、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱、光电流等手段对在不同反应时间与温度下制得的CaMg(CO3)2与Ag2CO3的复合物进行了表征.结果表明,在40°C下Ag+与Ca2+、Mg2+离子交换4 h后,得到了一种多尺度CaMg(CO3)2@Ag2CO3复合微球.此时,微球中Ag2CO3的含量约为2.56%.结果表明,这种具有多尺度结构的复合微球能够增强可见光的吸收.电化学阻抗测试和光电流测试表明,CaMg(CO3)2核的存在可以降低光生载流子的迁移阻力,进而促进光生电子与空穴的分离.在光降解酸性橙II的测试中,核壳结构的CaMg(CO3)2@Ag2CO3复合微球表现出了更高的催化活性,而且具有更好的循环使用性能.同时,相对于纯Ag2CO3光催化剂来说,CaMg(CO3)2@Ag2CO3复合微球制备的成本大幅度降低.ESR测试证明了·OH为CaMg(CO3)2@Ag2CO3复合微球光催化过程中的主要活性物质.     

TiO_2制备方法对光催化分解十二烷基苯磺酸钠的影响

本文以TiCl4 为前体 ,采用沉淀法、气相沉积法和溶胶 凝胶法分别制备了TiO2 光催化剂 ,比较了它们在十二烷基苯磺酸钠 (SDBS)光解反应中的催化活性。结果表明 ,以日光灯作光源时 ,气相沉积法获得的催化剂效果最好 ;以 5 0 0W紫外线高压汞灯作光源时 ,沉淀法获得的催化剂活性最高 ,10 0ml初始化学需氧量 (COD)为381mg/L的SDBS溶液 ,在 0 .1g催化剂作用下 ,室温光照 8h ,COD去除率可达 98 8%。在沉淀法制备的催化剂上 ,SDBS溶液的催化光解为一级反应     

Investigation of the photocatalytic degradation of organochlorine pesticides on a nano-TiO2 coated film

The photocatalytic degradation of organochlorine pesticides including -, β-, γ-, δ-hexachlorobenzene (BHC), dicofol and cypermethrin were carried out on a nano-TiO₂ coated films under UV irradiation in the air. The photocatalytic conditions, including the amount of TiO₂, irradiation time and the intensity of light were optimized. The pesticides were most effectively degraded under the condition of 2.24 mg/cm² on TiO₂ film and a 400 W UV irradiation of high-pressure mercury lamp with a wavelength of 365 nm. A typical organochlorine pesticide, 20 μg -BHC, was dipped onto the TiO₂ film surface and degraded completely within 20 min. In addition, the photocatalytic degradation pathways on the nano-TiO₂ coated film were discussed.     

TiO_2/Fe-杭锦2~#土催化剂光催化降解废水中乙酸的研究

首先采用离子交换法制得Fe-杭锦2#土,以其为载体使用溶胶-凝胶法制备了TiO_2/Fe-杭锦2#土负载型光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附(N2-BET)、固体紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)、X射线光电能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)分析等对催化剂进行了表征.以光催化降解乙酸为探针反应,考察了Ti的负载量、光源、光照时间、催化剂用量和反应温度等反应条件对催化剂催化性能的影响.实验结果表明,对于浓度为100 mg·L-1的乙酸溶液,选用氧化钛负载量为20%的光催化剂、300 W汞灯为光源、反应温度为50℃、反应时间为6 h、催化剂用量为50 g·L~(-1)时,对乙酸的光催化降解效果相对最优,降解率达到78.30%.