掺杂WO3的SiO2/TiO2的溶胶热液合成及光催化性能

采用溶胶-热液合成法制备了掺杂WO₃的SiO₂/TiO₂复合光催化剂,用X射线衍射、红外光谱、Zeta电位分析、BET和透射电镜对样品进行了表征,并以甲基橙降解评价了其光催化性能.结果表明:改性后的光催化剂表现出较高的光催化性能,WO₃和SiO₂不仅增加了锐钛矿TiO₂的稳定性,并阻止了TiO₂晶粒的聚集生长.     

ZnO-TiO2和WO3-TiO2复合薄膜光催化剂的制备与性能

采用溶胶一凝胶法在多孔钛片上制备了 ZnO-TiO₂和WO₃-TiO₂复合半导体光催化剂,用甲基橙的光催化降解反应对所得薄膜的催化活性进行评价,并通过XRD和DTA等手段对样品进行了表征.结果表明,ZnO和WO₃的掺入降低了TiO₂的相转变温度,ZnO适宜掺杂量为0.1 mol%, WO₃适宜掺杂量为0.5 mol%, ZnO-TiO₂和WO₃-TiO₂复合薄膜比纯TiO₂薄膜光催化活性分別高出77.0%和96.7%.     

固定在氧扩散膜表面的TiO2光催化膜

本文提出用氧扩散膜作TiO₂光催化膜的载体,介绍了氧扩散膜的制备及TiO₂在氧扩散膜表面的固定方法,TiO₂光催化膜的表面形态与微结构,不同条件下光催化分解草酸的速度.研究结果表明,以氧扩散膜作载体的TiO₂光催化薄膜表现出了较高的光催化活性.文中详细分析了氧扩散膜的作用.     

吸附—光催化联用去除室内挥发性有机物*

多孔吸附剂吸附和纳米TiO₂光催化是目前室内挥发性有机物（VOCs）去除所采用的主要手段。但存在吸附剂容量有限、饱和失效、TiO₂光催化剂活性低、失活和负载困难等问题。多孔吸附剂与纳米TiO₂联用,通过TiO₂光催化作用可实现吸附剂的原位再生,增加吸附剂的吸附容量;通过多孔吸附剂的吸附作用可为TiO₂光催化提供高浓度污染环境,提高催化剂活性,抑制催化剂失活,消除水蒸气分子对TiO₂表面活性吸附位的竞争吸附,解决催化剂分离难题;从而实现对室内VOCs污染的高效深度净化。本文对近年来多孔吸附剂与纳米TiO₂光催化联用去除室内VOCs进行了综合评述。介绍了吸附—光催化联用去除室内VOCs的多孔吸附剂类型,吸附/光催化复合材料的制备方法及常用反应器,分析了吸附—光催化联用去除室内VOCs过程中水蒸气、催化剂失活对光催化的影响等问题。     

异质结型光催化膜的活性及其机理研究

采用浸渍提拉法制得TiO₂,ZnO,Fe₂O₃,ZnO/TiO₂,TiO₂/ZnO,Fe₂O₃/TiO₂和TiO₂/Fe₂O₃石英玻璃基底负载膜.光催化降解亚甲基蓝实验表明,TiO₂和ZnO具有良好的光催化活性,Fe₂O₃活性较差.但形成异质结后,TiO₂和Fe₂O₃的光催化降解能力发生明显的变化.用254nm紫外光光照后,TiO₂,ZnO和Fe₂O₃等3种氧化物膜与水的接触角均有不同程度的降低,TiO₂表现出超亲水性,ZnO/TiO₂和Fe₂O₃/TiO₂膜与水的接触角小于对应的单纯ZnO和Fe₂O₃膜与水的接触角,其中Fe₂O₃/TiO₂表面出现超亲水性.瞬态光电导谱的少数载流子寿命的测定表明,异质结势垒电场能有效地增强光生电子-空穴对的分离效率.根据能带理论建立的两组异质结能带模型可合理地解释实验结果.     

高度有序的二氧化钛纳米管阵列的制备及其光催化活性的研究

采用电化学阳极氧化法在钛表面构筑了一种结构有序、微米级的TiO₂纳米管阵列膜层. 考察了制备电压、氧化时间、溶液搅拌等实验参数对TiO₂纳米管阵列形貌和尺寸的影响. 应用SEM和XRD对膜层的形貌和晶型进行了分析和表征, 并通过TiO₂纳米管阵列膜对甲基橙的光催化降解, 研究了TiO₂纳米管阵列膜层结构与光催化活性的关系. 结果表明: 阳极电压和溶液搅拌对制备TiO₂纳米管阵列的结构起到关键的作用. 控制20 V电压制备的TiO₂纳米管阵列膜, 管长达2.6～3.3 μm, 经500 ℃热处理后具有最高的光催化活性, 其光催化性能明显优于一般的TiO₂纳米颗粒膜.     

多孔TiO2薄膜自洁净玻璃的亲水性和光催化活性

亲水性多孔TiO₂薄膜自洁净玻璃以含聚乙二醇的钛醇盐溶胶前驱体中通过浸渍提拉法制备;随着前驱物中聚乙二醇加入量的增加,多孔TiO₂薄膜表面的羟基含量也增加,薄膜表面的亲水性增强,水与薄膜表面的接触角下降为0°.该亲水性多孔TiO₂薄膜自洁净玻璃具有明显的自洁净和易清洗功能.紫外-可见光透过光谱分析表明,随着TiO₂薄膜中孔径的增大,光的散射增强,透光率减小.该TiO₂镀膜玻璃对于紫外线具有吸收作用.甲基橙水溶液的光催化降解实验表明,在TiO₂薄膜中引入适当大小的微孔可显著增强薄膜的光催化活性,但当孔径接近400nm时,薄膜的光催化活性减弱.     

TiO2-CeO2光催化吸附协同脱除柴油中的有机硫

采用共沉淀法制备TiO₂-CeO₂光催化吸附脱硫材料,通过低温N₂吸附脱附和X射线衍射等技术对TiO₂-CeO₂的物理化学性质进行了表征。结果表明,紫外光辐射显著提高了TiO₂-CeO₂的吸附脱硫性能;柴油中有机硫在TiO₂-CeO₂表面发生了光催化氧化转化为极性较强的砜类,可选择性地吸附在材料表面而被脱除。当TiO₂-CeO₂材料中钛铈物质的量比为9：1、煅烧温度为500℃时,其光催化吸附协同脱硫效果最好;在紫外光辐射下反应5 h,油品中DBT的脱除率高达99.6%。TiO₂-CeO₂光催化吸附协同脱硫工艺可有效解决吸附脱硫工艺中芳烃竞争吸附导致吸附脱硫选择性低的问题;在模拟油品中添加质量分数为25%的甲苯,反应7 h后油品脱硫率仍高达96.6%。TiO₂-CeO₂对不同硫化物的光催化吸附协同脱硫效果顺序为：4,6-DMDBT> DBT> BT。TiO₂-CeO₂经四次再生循环使用后,脱硫率没有明显降低。     

Nd2O3/TiO2光催化剂的光生羟基自由基和光活性

以硝酸钕和钛酸四正丁酯作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Nd₂O₃/TiO₂纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以甲基橙为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在TiO₂和Nd₂O₃/TiO₂(1.0%)光催化剂上的吸附常数.结果表明:Nd₂O₃掺杂使TiO₂的粒径减小,比表面积增大;羟基自由基的生成速率越大,催化剂的催化活性越高.Nd₂O₃掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Nd₂O₃的最佳掺入量为Nd/Ti(摩尔比)=1.0%.     

锐钛矿光催化降解苯酚:氟离子吸附的影响大于磷酸根

已知氟离子和磷酸根能加快锐钛矿和P25 TiO₂光催化降解苯酚等有机物，但作用机理仍存在争议.合成了不含无机阴离子的锐钛矿，并在其表面沉积0.52 wt% Pt（Pt/TiO₂）.在初始pH 5.2的水溶液中，99%的氟离子和磷酸根分别为F^-和H₂PO₄^-.加入0.1～30 mmol/L阴离子，苯酚的光催化降解速率常数（k_obs）都增大，证实了氟离子和磷酸根均具有正效应.有趣的是，k_obs增加倍数均与阴离子吸附量呈线性关系，其中氟离子的斜率大于磷酸根，而Pt/TiO₂的斜率大于TiO₂.这表明阴离子的正效应源于吸附于固体表面的阴离子，并且氟离子的活性大于磷酸根.（光）电化学测试表明，氟离子和磷酸根分别抑制和促进O₂还原，但它们都促进苯酚氧化.此外，氟离子和磷酸根分别使TiO₂平带电位移动-159 mV和89 mV.前者有利于TiO₂价带与苯酚发生轨道重叠，后者有利于TiO₂导带分别与O₂发生轨道重叠，进而加快界面电荷转移.由于阴离子广泛存在，该结果将有助于半导体光催化的机理研究及其环境应用.     

TiO2薄膜光催化降解4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚的研究

为了探索有机物４－（２－吡啶偶氮）间苯二酚（ＰＡＲ）,在固定光催化剂上的降解行为,采用溶胶一凝胶法,在玻璃表面制得均匀透明的纳米ＴｉＯ２薄膜,并以其作光催化剂,在２５４ｎｍ紫外光照射下,进行ＰＡＲ水溶液的光催化降解研究。研究了ＰＡＲ光催化降解率与溶液ｐＨ值、ＰＡＲ初始浓度、助催化剂（Ｈ２Ｏ２）浓度和不同光照条件的变化关系,得出了ＴｉＯ２薄膜的光催化降解ＰＡＲ的有利条件。     

TiO2薄膜的吸附能力对罗丹明B光降解过程的影响

采用浸涂的方法在玻璃表面制备了ＴｉＯ２薄膜。Ｘ射线衍射和Ｒａｍａｎ光谱结果表明,薄膜全部由脱钛矿组成。通过罗丹明Ｂ的光降解实验考察了薄膜的催化活性,结果表明,薄膜的吸附性与罗丹明Ｂ的降解途径有很大的影响。     

水面石油污染物的光催化降解

制备了漂浮负载型ＴｉＯ２光催化剂,并用ＸＲＤ,ＢＥＴ,ＴＥＭ和ＳＥＭ等方法进行了表征。研究了这类催化剂对水面石油污染物的光催化降解,实验结果表明,掺杂Ｆｅ＾３＋的ＴｉＯ２光催化剂具有高的光催化活性,经高压汞灯照射８ｈ,水面原油降解７５％。     

活性碳载体对TiO2光催化降解Cl2CHCOOH性能的影响

研究了活性碳(AC)载体对TiO₂光催化降解Cl₂CHCOOH性能的影响.结果表明,加入AC载体能提高TiO₂的光催化反应速度,而且AC加入方法及含量有明显影响.本文探讨了TiO₂光催化性能提高的原因.     

二氧化钛基固体超强酸的结构及其光催化氧化性能

采用溶胶－凝胶法制备了多孔性,大比表面积的ＳＯ４＾２－／ＴｉＯ２固体超强催化剂,运用ＸＲＤ,ＢＥＴ比表面积测定,ＸＰＳ和ＵＶ－Ｖｉｓ反射光谱等技术对该催化剂的结构,表面状态以及半导体特征进行了表征,并通过ＣＨ３Ｂｒ,Ｃ６Ｈ６和Ｃ２Ｈ４等典型有机物的气相光催化氧化反应。     

Photocatalytic decomposition of oil films floating on water using TiO_2 supported on hollow glass microbeads by sunlight

The feasibility of photocatalytic decomposition of oil films floating on water using TiO2 supported on hollow glass microbeads was studied.The results showed that 100% of ethylbenzene and 78% of dodecane can be photocatalytically removed after 8 h illumination with sunlight.The TiO2 supported on the hollow glass microbeads was not easily detached from the beads.After 150 h illumination there was no significant loss of the photocatalytic activity of TiO2 Some intermediate products of photocatalytic decomposition of dodecane were detected.     

以十二烷基苯磺酸钠为模型反应物的Y2O3/TiO2复合催化剂的制备及光降解催化性能

采用浸渍法制备了Y₂O₃/TiO₂复合氧化物催化剂,并用紫外可见光谱、SEM、BET等手段对其进行了表征.以水相十二烷基苯磺酸钠(DBS)溶液的光催化降解反应为实验模型,考察了TiO₂掺杂Y₂O₃后的光催化氧化活性,并探讨了Y₂O₃掺杂量、吸附性、焙烧温度及时间对Y₂O₃/TiO₂复合氧化物催化剂光催化活性的影响.实验结果表明:复合氧化物催化剂Y₂O₃/TiO₂存在某一最佳组分比值,当两者重量比为1:200时,其催化活性是同样条件下前体催化剂TiO₂的2.4倍.     

Interactions of 4-chlorophenol with TiO2 polycrystalline surfaces: a study of environmental interfaces by NEXAFS, XPS, and UPS

Despite a significant body of literature on the photocatalytic decomposition of 4-chlorophenol by TiO2 at liquid/solid and gas/solid interfaces, a fundamental understanding of the interaction of 4-chlorophenol with TiO2 is lacking. We present the first study of this interaction under well-defined UHV conditions by means of NEXAFS, time-dependent XPS, and UPS. XPS data show that the molecule adsorbs with the carbon framework intact and no scission of the C-Cl bond. The NEXAFS results indicate a coverage-dependent tilted geometry for the adsorbed molecule that is attached to the surface via a phenolate link. In contrast, because of the absence of an OH functionality, 1,2,4-trichlorobenzene lies flat. The adsorption of 4-chlorophenol is accompanied by a decrease in the TiO2 work function pointing to adsorbate --> substrate charge transfer. Interestingly, the UPS data suggest that 4-chlorophenol adsorption leads to the photosensitization of TiO2, thus providing a basis for understanding recent results on the visible light photocatalytic activity of TiO2 for 4-chlorophenol decomposition. It is also found that the molecule is stable against thermal decomposition at temperatures of up to approximately 473 K, which is well above the temperature range used for photocatalytic decomposition studies.     

不同制备条件对TiO2/beads光催化活性的影响

以空心玻璃微球为载体,采用浸涂法制备TiO₂/beads光催化剂;利用X射线衍射、扫描电镜、热分析对TiO₂/beads进行了表征。研究了不同制备条件对TiO₂/beads光催化活性的影响。结果表明,热处理600℃,5h,A/R为81/19时,TiO₂/beads光催化活性最高;样品由非晶向锐钛矿型转变的温度为429℃,当锐钛矿型TiO₂与金红石型TiO₂以一定的比例共存时,TiO₂/beads的光催化活性较好.     

纳米TiO2复合薄膜光催化降解甲基橙的研究

本文通过Sol-Gel工艺在载玻片表面、多孔陶瓷表面及玻璃纤维表面制得了均匀透明的纳米TiO₂复合薄膜,以甲基橙为研究对象,紫外灯为光源,研究了甲基橙初始浓度、光照时间、催化剂载体比表面、初始溶液的pH值对甲基橙降解率的影响,并比较了半导体耦合薄膜的光催化降解能力.研究结果表明:SnO₂-TiO₂复合膜相对于其它耦合膜及金属(La)掺杂膜有较高的降解率.