稀上元素(镧、铈)掺杂TiO2复合材料的制备及其光催化性和抑菌性的研究

以钛酸丁酯(C₁₆H₃₆O₄Ti)、蒸馏水、无水乙醇、冰乙酸、氧化镧(La₂O₃)和氧化铈(CeO₂)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂和稀土元素掺杂的TiO₂复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、ICP-OES等离子体发射光谱元素分析、紫外-可见光谱仪和培养基扩散法对样品进行了表征和性能研究.实验结果表明:本实验成功制备了锐钛矿晶型的TiO₂粉末和镧掺杂的二氧化钛粉末(La/TiO₂),因氧化铈微溶于酸,没有溶解到溶液中,Ce基本没有掺入到二氧化钛中,所制备的粉末主要是锐钛矿型二氧化钛和氧化铈的混合物,对TiO₂的性能基本没有影响.La/TiO₂粉末中La元素的含量为8.24;,在300 min内La/TiO₂光催化罗丹明B溶液的脱色率提高达到91.2;,对金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用.     

AgBr/TiO2纳米纤维的制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、无水乙醇为原料,利用静电纺丝技术制备出Ti(OC₄H₉)₄/PVP纳米纤维,经500~1 000 ℃高温煅烧制得TiO₂纳米纤维,再通过水热法将AgBr纳米颗粒负载到TiO₂纳米纤维表面。利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、差热-热重分析对AgBr/TiO₂纳米纤维进行表征分析。利用甲基橙(MO)为降解底物模拟染料废水,研究TiO₂、AgBr/TiO₂纳米纤维的光催化性能。分析结果表明,经800 ℃煅烧后的TiO₂纳米纤维,在添加量为100 mg时光催化效果较好;相同条件下,AgBr/TiO₂纳米纤维的光催化降解率高于TiO₂纳米纤维,AgBr/TiO₂纳米纤维对甲基橙的降解率为95.97%。     

水热法制备银修饰混晶二氧化钛及其光催化性能研究

采用水热法制备了锐钛矿、金红石、板钛矿三相混晶TiO₂,对其进行了Ag修饰改性。利用XRD、SEM、TEM、PL、DRS等测试技术研究了样品的晶体结构、形貌以及光学性质。结果表明,制备的TiO₂为锐钛矿/金红石/板钛矿三相混晶结构,Ag修饰后金红石含量增加,锐钛矿、板钛矿含量减小。Ag以单质Ag以及AgCl的形式存在,Ag@TiO₂异质结构更加有利于光生电荷的转移,提高了光催化活性。光照90 min后,银修饰TiO₂对盐酸四环素(TC)的降解率由纯TiO₂的78.5%提高到91.6%。     

还原氧化石墨烯/TiO2纳米线复合膜的制备及对Cu2+吸附性的影响

以石墨烯和自制TiO₂粉末为原料,通过两步水热法联合真空抽滤法制备还原氧化石墨烯/TiO₂纳米线(rGO/TiO₂ NWs)复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对rGO/TiO₂ NWs复合膜的形貌、结构进行表征。研究结果表明,还原氧化石墨烯和TiO₂ NWs成功地复合在一起,复合材料中TiO₂ NWs分散性较好。Cu²⁺吸附实验结果表明,复合材料中TiO₂ NWs所占比例、pH值是影响Cu²⁺吸附效果的重要因素,研究复合材料对Cu²⁺的吸附效果应该在pH值为6.0的近中性环境。其中TiO₂ NWs含量为50%时,复合膜对Cu²⁺的吸附量最高,达到rGO薄膜的4倍。复合薄膜有较好的吸附稳定性,重复使用5次后,吸附率是原吸附量的91%。     

TiO2/Ni3[Ge2O5](OH)4复合材料的制备及光催化性能

以Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄为载体,氟钛酸铵为原料,采用水热辅助液相沉积法制备了纳米TiO₂/ Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄复合材料。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱分析(RM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、高分辨透射电镜(HTEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等表征手段对样品的物相组成、结构特性及微观形貌做了检测分析,并且探究了不同二氧化钛负载量对纳米TiO₂/Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄复合材料光降解亚甲基蓝能力的影响规律。结果表明,实验实现了纳米TiO₂与Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄的紧密复合与有效分散,TiO₂为锐钛矿型结构,平均粒径20 nm。该复合材料能够有效抑制光生载流子的复合,改善材料的吸附性能,提高材料的光催化效率。当复合材料中TiO₂与Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄的摩尔比为3.1∶1时,材料对亚甲基蓝的光催化效率最高,90 min亚甲基蓝的光降解率为99.81％。     

TiO2烧结助剂对纳米η-Al2 O3制备Al2 O3-Cr2 O3固溶体的影响研究

以纳米η-Al₂O₃粉和工业铬绿为原料,以摩尔比1:1配比制备Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体,以TiO₂为烧结助剂,在还原气氛下经1400 ℃、1500 ℃和1600 ℃固相烧结.研究了TiO₂的加入对纳米η-Al₂O₃制备Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体的致密度、线收缩率、相组成、晶胞参数、互扩散程度和微观结构的影响.结果表明:TiO₂的加入能促进Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体的致密化;当温度为1600 ℃,TiO₂的添加量为2wt;时,试样的体积密度最大为4.57 g·cm^-3,线收缩率为19.8;;TiO₂的加入能使Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体中Al³⁺和Cr³⁺的互扩散程度增加;微观结构表明,TiO₂的加入能使Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体晶粒之间结合更紧密,实验温度范围内,随着TiO₂添加量的增加晶粒从沿晶断裂向穿晶断裂转变,只在晶间和晶内存在极少量气孔,当温度为1600 ℃,TiO₂的添加量为2wt;时,晶粒大小较均匀,平均晶粒尺寸约10μm.     

形貌调控及掺杂改性对TiO2催化剂光催化性能的影响

为了改善TiO₂光催化活性,通过溶胶-凝胶法制备了介孔TiO₂、C/TiO₂、Nd/TiO₂和C/Nd/TiO₂,并以聚苯乙烯(PS)胶晶为模板剂制备了多级有序C/Nd/TiO₂催化剂。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis DRS和N₂吸附-脱附等表征手段对所制备的催化剂性能进行分析。在模拟可见光条件下研究了所制备催化剂材料对甲基橙溶液的光催化性能。结果表明,锐钛矿型多级有序C/Nd/TiO₂催化剂表面形貌排列整齐,内部具有交联的孔道结构,大孔形状表现出六边形结构,产生良好的开放性,较大的比表面积和孔容积为传质提供了较大的空间。非金属C和稀土金属Nd通过相互协同作用,使多级有序C/Nd/TiO₂的禁带宽度变窄,从而表现出良好的光催化活性,在光照210 min时,其光催化脱色率可达81.15%。     

SiW12、CsPbI3协同提高TiO2纳米管光电转换效率的研究

为克服TiO₂纳米管在光电转换时电子-空穴复合率高和吸收光谱范围窄的缺陷,利用多酸H₄SiW₁₂O₄₀(SiW₁₂)和CsPbI₃量子点对其协同修饰,采用电沉积法将SiW₁₂沉积在TiO₂纳米管上,制备了SiW₁₂/TiO₂纳米管复合薄膜;使用高温热注射法合成出CsPbI₃量子点,再通过化学浴沉积法沉积CsPbI₃量子点到复合薄膜上,得到SiW₁₂/CsPbI₃/TiO₂纳米管复合薄膜,探究SiW₁₂沉积时间、CsPbI₃沉积次数对TiO₂纳米管光电性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、红外分光光度计(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对薄膜进行表征,使用电化学工作站测试薄膜的光电化学性能。结果表明:TiO₂纳米管沉积多酸SiW₁₂和CsPbI₃量子点后,光吸收范围扩大、电荷转移电阻降低,光电转换效率得到显著提升,最高达到0.52%。说明SiW₁₂和CsPbI₃的协同作用很好地抑制了TiO₂纳米管电子-空穴的复合,并拓宽了吸收光谱范围,提高了TiO₂纳米管的光电转换效率。     

不同形貌TiO2薄膜的可控制备及其光电化学性能研究

采用水热法在FTO(fluorine-doped tin oxide)基底上制备不同形貌的锐钛矿结构TiO₂薄膜。通过不断增大反应前驱物中盐酸浓度,TiO₂薄膜由球状颗粒薄膜逐渐演变生长成大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜。通过对形貌演化规律及X射线衍射图谱变化规律进行分析,提出了不同形貌TiO₂薄膜的生长演化机制,并对盐酸在其中的作用进行了说明。为了进一步改善TiO₂薄膜的性能,采用连续离子层吸附反应法对不同形貌的TiO₂薄膜进行CdS量子点敏化。采用紫外可见吸收光谱分析法和三电极体系对复合薄膜的光吸收性能和光电化学(PEC)性能进行了研究,实验数据显示CdS/TiO₂复合薄膜的光电化学性能皆明显优于单纯TiO₂薄膜,而且纳米片阵列薄膜的性能明显优于其他形貌薄膜,说明了大面积高能(001)面裸露的TiO₂纳米片阵列薄膜的性能优越性。     

一维TiO2纳米管光催化降解气相苯的动力学研究

采用水热法制备出一维TiO₂纳米管,并将其应用于光催化降解气相苯。探讨了TiO₂用量、TiO₂面积、苯的初始浓度等因素对光催化性能的影响,并研究其降解动力学规律。结果表明,催化剂用量为0.5 g,面积为180 cm²,苯的初始浓度为480 mg/m³时,苯的去除率最高可达66%。并且随着催化剂用量和面积的增加,气相苯的降解率均随之升高,但其影响却逐渐减弱。而气相苯的初始浓度对光催化降解率的影响较大,且其过程符合拟一级动力学规律,可用L-H模型描述,并确定其反应方程为r=0.003 8C_t/(1+0.587C_t)。     

Fe掺杂Mn/TiO2低温脱硝催化剂的催化性能研究

采用氧化沉淀-浸渍法制备了不同含量Fe掺杂的Fe-Mn/TiO2低温脱硝催化剂,考察了催化剂在80~180 ℃范围内的脱硝能力并通过XRD、BET、TG、H2-TPR、NH3-TPD等测试手段,对催化剂的物理化学性质进行了表征.实验结果表明,Fe的加入并没有改变Mn/TiO2的主要晶相,仍是锐钛矿型的TiO2,MnOx和FeOx均以非晶态结构高度分散于载体表面,而且Fe的加入可以有效地改善催化剂的微观形貌、比表面积及表面酸性位点,从而提高其低温脱硝性能.Fe掺量在Fe/Ti为0.10时催化剂具有最佳性能,在120 ℃时脱硝率可达90;以上.     

常压干燥法制备铁掺杂二氧化钛气凝胶

以钛酸四丁酯(TRIP)为原料、硝酸铁为掺杂剂、冰醋酸为催化剂、甲酰胺为干燥控制化学添加剂,采用溶胶-凝胶法制备Fe3+掺杂TiO2醇凝胶,并结合常压干燥工艺,实现了Fe3+掺杂TiO2气凝胶的常压干燥法制备.采用XRD、BET、SEM、IR等对样品进行检测.结果表明:制备态Fe3+掺杂TiO2气凝胶密度为0.24 g/cm3,比表面积为529.17 m2/g,平均孔径约为20.10 nm,晶型为无定形;经850℃空气气氛下煅烧2h后,样品转变为锐钛矿型结构,平均孔径增大到22.32 nm,比表面积为136.22 m2/g.通过甲基橙溶液光催化降解实验,相比未掺杂二氧化钛气凝胶,掺入nFe∶nTi=0.05时,样品具有更高的光催化性能.     

共沉淀法制备的Mn-Ce/TiO2催化剂低温脱硝性能研究

本文分别以NH4OH、(NH4)2CO3、NaOH作为沉淀剂,采用共沉淀法制备了一系列Mn-Ce/TiO2催化剂,并借助XRD、BET、NH3-TPD及XPS等测试手段对催化剂进行了表征,初步探讨了沉淀剂对Mn-Ce/TiO2催化剂SCR脱硝性能影响.结果表明:与(NH4)2CO3和NaOH相比,采用NH4OH作为沉淀剂制备的Mn-Ce/TiO2催化剂表现出了最佳的低温脱硝活性.当空速为16000 h-1,活性组分的负载量为15;时,催化剂在80℃的NO去除率达85;以上.这主要是由于该催化剂中的锰氧化物主要以无定形态存在;其孔结构更加细化、孔径较小及较大的孔容,为活性组分的均匀负载提供了有利条件;表面具有较多的弱酸性位点和中等酸性位点,且具有良好的氧化还原性强能力,有利于NO和NH3的吸附、氧化,有效的促进了催化剂的低温SCR脱硝活性.     

介孔碳负载Ce-TiO2的制备及其光催化降解亚甲蓝性能

以Ce(NO3)3·6H2O、一水合柠檬酸、2-羟基对苯二甲酸、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、钛酸四丁酯为原料,通过水热法获得一种新型的Ce-Ti金属有机材料前驱体,将该前驱体在不同烧结温度下煅烧,获得一系列具有高比表面积的介孔碳负载Ce-TiO2新型催化剂.应用XRD、SEM、BET、TG、UV-vis DRS、UV紫外吸收等一系列手段对其进行了结构表征与性能测量.研究结果表明烧结温度在1000 ℃(CTOF-P10)的样品表现出良好的催化效果,其降解亚甲蓝(MB)的速率是商业型TiO2(P25)的2.15倍.引入Ce离子起到掺杂的作用,同时阻止TiO2晶粒的生长,也能抑制光生电子与空穴的复合,进而提高了光催化活性.     

Effect of CeO2-doping on surface and catalytic properties of CuO-ZnO system

The effect of doping CuO-ZnO system with CeO₂ on its surface and catalytic properties was investigated using nitrogen adsorption at −196 °C, EDX technique and catalysis of CO oxidation by O₂ at 100-200 °C. Pure mixed solids were prepared by thermal decomposition of copper/zinc mixed hydroxides at 400 °C. The doped solids were obtained by impregnating a known mass of mixed hydroxides with calculated amount of cerium ammonium nitrate followed by drying then calcination at 400 °C. The dopant concentration was 1.5, 3.0 and 4.5 mol% CeO₂. The results revealed that CeO₂-doping modified the surface atomic Cu/Zn ratio of the system investigated and changed the crystallite size of both CuO and ZnO phases. The increase of the amount of dopant added changed the major phase present. This treatment decreased the specific surface area of doped solids. The doping process modified also the catalytic activity in a manner dependent on both mode of preparation and dopant concentration. However, CeO₂-doping did not modify the mechanism of the catalytic reaction but changed the concentration of catalytically active sites involved in the catalyzed reactions.     

Ag2O/TiO2异质结的光催化活性及耐光腐蚀性研究

以钛酸丁酯、硝酸铋和硝酸银为原料,FTO为基底,采用水热法结合超声沉积法合成了Ag2 O/TiO2异质结光催化剂.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析测试手段对样品的形貌和结构进行了表征.结果表明,Ag2O/TiO2异质结是由直径约200 ～ 300 nm的TiO2纳米棒镶嵌着Ag2O纳米颗粒组成,与TiO2纳米棒阵列相比,Ag2O/TiO2异质结在可见光区有明显的光吸收.Ag2O/TiO2异质结的光催化效率明显提高.尤为重要的是,经光处理后,最终得到稳定的Ag-Ag2O/TiO2三元体系,并对Ag-Ag2 O/TiO2三元体系提高光催化稳定性和活性的机理进行了分析.     

rGO/TiO2及其三元复合材料光催化性能的研究进展

rGO/TiO2复合材料优异的光催化性能为其在有机染料降解,雨水消毒和催化析氢等方面的应用提供可能,通过与金属、金属化合物或高聚物复合可提升光催化效率和化学稳定性.分析反应机理,阐述现阶段研究的重点和不足,同时对未来发展和应用进行展望.     

Ce/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能的研究

采用电化学阳极氧化法在钛表面制备TiO2纳米管阵列,并用稀土铈对其修饰改性.以甲基橙为目标降解物,考察了Ce3+溶液浓度、甲基橙溶液的初始浓度和初始pH对铈改性的TiO2纳米管光催化活性的影响.结果表明:Ce3+溶液的浓度存在一个最佳值,当Ce3+溶液浓度为0.01 mol/L,在10 mg/L,pH =3的甲基橙溶液中光催化活性最好.光照4h后,甲基橙的降解率达83％.     

载Ag二氧化钛纳米线的制备及其光催化性能

利用水热合成法,制备出了二氧化钛纳米线,通过葡萄糖还原Ag(NH3)+2,在制备出的二氧化钛纳米线表面负载了 Ag纳米颗粒.利用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征.结果表明:该Ag/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能.测试了样品降解酸性红3R溶液的活性.结果表明,TiO2纳米线表面负载Ag纳米颗粒对提高其光催化性能具有积极的作用.     

g-C3N4/TiO2可见光催化降解磺胺二甲基嘧啶的研究

以商用TiO2颗粒和三聚氰胺为原料,采用高温煅烧法制备g-C3N4/TiO2复合光催化材料.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气物理吸附和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-vis)对g-C3N4/TiO2的进行表征,并研究在可见光条件下g-C3N4/TiO2对溶液中磺胺二甲基嘧啶(Sulfamethazine,SMT)的光催化降解效果.结果表明:TiO2颗粒附着在层状结构g-C3N4/表面,形成具有孔隙结构和更大比表面积的g-C3N4/TiO2,有利于污染物的吸附.g-C3N4/TiO2的光吸收带边移动到430 nm,具有可见光响应.在可见光照射下,当g-C3N4/TiO2投加量为0.2 g/L时,初始浓度为0.5 mg/L的SMT在3h内去除率可达98.8;.在相同条件下,g-C3N4和TiO2只能分别去除57.8;和9.7;的SMT.活性物质掩蔽实验表明g-C3N4/TiO2光催化降解SMT过程中,超氧自由基(·O2-)和光生空穴(h+)在降解SMT时起主要作用.