强悬浮性纳米TiO2的制备、表征及光催化活性研究(Ⅱ)光催化活性研究

将甲基橙溶液作为模拟废水,考察了热分解制备纳米TiO2后处理过程中采用硅油淬火改性和自然冷却所得产物的光催化活性。结果表明：两者均具有良好的光催化降解效果,且活性差别不大。但经硅油淬火改性的纳米TiO2因在水中具有强悬浮性,可更为有效地利用外部光源在工业废水的表层降解有害成分。     

强悬浮性纳米TiO2的制备、表征及光催化活性研究(Ⅰ)制备与表征

以热分解方法制备纳米TiO2,后续处理采用甲基硅油淬火改性和自然冷却,对改性前后的产物进行了XRD,TEM,FTIR等表征。结果表明,两种后续处理方法对所制备的纳米TiO2的物相、晶粒度、结晶度影响不大;但经硅油改性后的纳米TiO2的团聚程度降低。进一步的研究表明,经硅油改性后的纳米TiO2可长期悬浮于水的表面及浅层,这可能有利于直接用阳光有效光催化降解污水和光催化剂的回收再利用。     

强悬浮性纳米TiO2的制备、表征及光催化活性研究（I）制备与表征

以热分解方法制备纳米TiO2，后续处理采用甲基硅油淬火改性和自然冷却，对改性前后的产物进行了XRD，TEM，FTIR等表征。结果表明，两种后续处理方法对所制备的纳米TiO2的物相、晶粒度、结晶度影响不大；但经硅油改性后的纳米TiO2的团聚程度降低。进一步的研究表明，经硅油改性后的纳米TiO2可长期悬浮于水的表面及浅层，这可能有利于直接用阳光有效光催化降解污水和光催化剂的回收再利用。     

金属离子对纳米TiO2悬浊液的光催化性能影响的光谱研究

以钛氧有机物为前驱体,利用微乳液法制备了纳米TiO2微晶。用X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)等测试技术对产物进行了表征,并就纳米TiO2悬浊液中加入金属离子后光催化降解甲基橙溶液进行了初步的研究。光谱分析表明,纳米TiO2悬浊液中加入Bi3 离子后对甲基橙溶液的光催化降解有很大的促进作用,Bi3 与TiO2质量比为1∶8及TiO2的浓度为1.6g·L-1时光催化活性最佳。     

磁性纳米TiO_2/Fe_3O_4的制备及其光催化性能

采用特殊液相沉淀法分两步制备了壳核结构的磁性纳米TiO2/Fe3O4,并讨论了TiO2/Fe3O4比例对其磁性的影响。利用XRD、TEM和VSM对其进行了表征,用它做催化剂,甲基橙溶液为降解目标,在日光作用下对其光催化活性进行了研究,并测出了其回收率。结果表明,在本实验条件下制备的磁性纳米TiO2/Fe3O4表现为超顺磁性,具有较强的光催化活性和较高的回收率。当TiO2∶Fe3O4为4∶1,在450℃焙烧30min条件下得到的催化剂,对20mg/L的甲基橙溶液在60min内降解率高达91.5%,明显高于纯TiO2的催化活性,在外加强磁场的作用下,此催化剂很快从溶液中分离出来,测得其回收率为88.2%。     

TiO2/SnO2复合光催化剂的制备及性能

采用特殊液相沉淀法制备纳米级的TiO2/SnO2复合粒子,对制备的纳米TiO2/SnO2采用XRD、TEM等手段进行了表征。用它做催化剂在日光下对甲基橙溶液进行了光催化实验。结果表明,纳米级TiO2/SnO2复合催化剂比纯TiO2的催化活性好,当SnO2摩尔百分数为20%时效果最佳,在60min内对10mg/L的甲基橙水溶液的降解率高达90.2%,具有较好的光催化活性。     

镍锰共掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶的方法,镍、锰离子在钛酸丁酯[Ti(OBu)4]水解的条件下掺杂到TiO2中,合成了不同摩尔比的镍、锰离子共掺杂的TiO2光催化剂.通过光催化降解甲基橙实验,对所制备光催化剂的光催化活性进行了考察.结果表明掺杂后的TiO2光催化剂在可见光下对甲基橙能有效地降解,表现出了较好的光催化活性,当镍、锰离子掺杂量...     

Ti(SO_4)_2水解-水热法制备锐钛型纳米TiO_2及其光催化性能

以Ti(SO4)2水溶液为原料,在水热条件下直接水解合成了锐钛型纳米TiO2颗粒。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、BET低温吸附和紫外-可见光谱(UV-Vis)等方法对产物进行了表征,并研究了样品光催化降解甲基橙(MO)的性能。结果表明所制得纳米TiO2颗粒为锐钛矿型,晶型良好,平均粒径为24 nm,BET比表面积约为56.20 m2.g-1。光催化活性与商品纳米TiO2(P25)相近,具有良好的工业应用前景。     

铁和镧共掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备、表征及其光催化活性

以葡聚糖为模板,钛酸四正丁酯、硝酸铁和硝酸镧为前驱体采用模板法制备了一系列铁、镧单掺杂及共掺杂纳米TiO₂光催化剂. 利用SEM、XRD、BET比表面积测定和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,考察了不同掺杂的样品在紫外和可见光下的光催化性能. TiO₂材料具有较大的比表面积(约150 m²/g),铁和镧共掺杂纳米TiO₂在可见光区域有较强的吸收,在紫外和可见光条件下较纯TiO₂和单掺杂TiO₂对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果,且铁和镧的掺杂量显著影响该材料的催化性能. 当铁掺杂量为0.5mol%、镧掺杂量为0.3mol%,在500 ℃焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳,焙烧4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,且该复合材料有较高的循环回收利用率,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在88%以上.     

PbSe/TiO2同轴异质结纳米管的制备及光催化性能

通过溶液法合成了PbSe/TiO2复合纳米管,并对其进行了微观形貌、晶体结构等的表征。结果表明,制得的样品是由PbSe和TiO2两种材料构成的复合材料,致密、均匀的TiO2薄膜包覆在PbSe纳米管表面。以氙灯为模拟光源,通过对甲基橙的降解研究了PbSe/TiO2复合纳米管的光催化性能。结果显示,PbSe与TiO2之间形成的异质结使PbSe/TiO2复合纳米管具有较高的光催化性能,比纯PbSe纳米管的催化降解率提高了约4.5倍。另外,对PbSe/TiO2复合纳米管光催化稳定性也进行了研究。     

纳米TiO2光催化氧化活性嫩黄废水

以TiCl4为原料,采用可控水解法制备了TiO2光催化剂。以活性嫩黄为模拟污染源,紫外灯为光源,考察了溶液pH值、催化剂用量、反应时间和催化剂循环次数等对纳米二氧化钛光催化降解活性嫩黄的影响。实验结果表明,pH 5.5,催化剂投加量为2.0g/L,光催化反应时间为60min时,色度及化学需氧量（COD）去除率均较高。TiO2光催化剂重复使用在5次以内,其催化活性基本不变。     

掺铁TiO2纳米薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶提拉法制备了掺铁改性TiO2纳米材料镀膜玻璃,研究了掺铁、PEG用量、镀膜层数等因素对TiO2纳米膜透光率和光催化降解性的影响,并对相关机理进行了探讨。研究发现,掺铁能提升TiO2纳米膜的光催化活性,催化降解速率为不掺铁时的1．38倍;溶胶前驱体中PEG用量为0．1g（0．13wt％）时制取的薄膜具有最佳的光催化活性和较好的透光率,低于或超过这个值,催化降解效果都不理想;镀膜层数为2～5层时,均有较高的透光率,光催化活性依次递增,其中综合效果最佳的为2层镀膜。纳米TiO2镀膜玻璃是一种性能优异的新型自净节能环保材料,在高楼建筑、灯具制造、城市照明系统等领域具有潜在的广泛用途。     

NH3热还原处理TiO2的结构与光催化活性研究

研究了NH3气氛热还原处理两种TiO2光催化剂的形态(ATiO2,BTiO2)及其活性,400和500℃处理2 h的催化剂均显示黄色,而600℃以上处理则显示深灰色．以XRD、UV-Vis分析了NH3处理TiO2的结构,XRD表明ATiO2催化剂以锐钛矿和金红石混合晶型存在,而BTiO2只有锐钛矿型．UV-Vis结果发现NH3处理的两种TiO2在可见光区域都有很强的吸收．以甲基橙和苯酚研究了紫外光和太阳光下的光催化活性,结果表明NH3处理对两种不同制备方法的TiO2光催化活性影响存在显著差异,ATiO2随氨热处理温度提高活性降低,甲基橙50 min脱色率由400℃样品的100％逐步降到700℃样品的37％;而BTiO2随处理温度提高活性增加,甲基橙50 min脱色率由400℃样品的29％逐步提高到700℃样品的88％．在可见光下,ATiO2的活性与紫外光下规律相似,而BTiO2除了500℃样品外几乎都没有活性．最后对经过NH3处理的与未经处理的BTiO2活性进行了比较,发现NH3处理导致BTiO2光催化活性显著降低．     

纳米结构锌及锌氧化物薄膜对甲基橙的降解作用研

采用磁控溅射方法制备了纳米金属锌薄膜,结合后续的空气退火处理制备了纳米锌氧化物薄膜. 金属锌薄膜对甲基橙的还原降解以及锌氧化物薄膜对甲基橙的光催化降解过程都可以用一级反应动力学方程来描述. 甲基橙溶液在金属锌膜的还原降解下具有最快的褪色速率,但矿化不完全：在紫外光波段出现的额外吸收峰表明生成了芳香族中间产物. 完全氧化的氧化锌薄膜对甲基橙的光催化降解速率仅为金属锌膜还原降解速率的1/4左右,没有出现芳香族中间产物. 另外实验发现部分氧化的锌氧化物薄膜对甲基橙的光催化降解速率明显高于完全氧化的氧化锌薄膜,光催化活性的提高可能由于部分氧化薄膜中同时存在的金属锌及氧化锌相之间的协同效应.     

纳米TiO2光催化剂防团聚的光谱研究

本文用溶胶 凝胶过程超临界CO2 萃取制备纳米二氧化钛气凝胶 ,用FT Raman ,FTIR ,FS分别对初生态气凝胶粒子、在常态下以气凝胶形式保存了 36 0天的TiO2 纳米粒子及以初生态气凝胶的粉体保存了36 0天的TiO2 粒子进行表征 ,以光催化降解甲基橙为模型反应 ,结果表明 ,在常态下以气凝胶形式保存纳米TiO2 粒子能有效地防止由纳米TiO2 表面超亲水性引起粒子间的团聚 ,保持了初生态粒子的光催化活性。     

Ag-TiO_2/KIT-6复合纳米光催化剂的研究

以有序介孔SiO2(简称KIT-6)为载体,采用钛酸丁酯水解法将纳米TiO2与KIT-6复合,并通过沉积沉淀法将纳米Ag粒子负载于其上,首次制得Ag-TiO2/KIT-6复合光催化剂,并采用相同的方法制备了一系列相关的催化剂.以光催化降解甲基橙来评价其催化性能,光催化活性顺序为Ag-TiO2/KIT-6＞Ag/TiO2＞TiO2/KIT-6＞TiO2＞Ag/KIT-6.利用XRD、N2物理吸附、XPS、UV-Vis DRS和TEM对系列催化剂进行表征,结果表明Ag-TiO2之间形成的异质结和催化剂的大比表面积是Ag-TiO2/KIT-6具有最高光催化活性的重要原因.其中Ag-TiO2之间的异质结结构,有效抑制了光生电子和光生空穴在TiO2表面和体相内部的复合,提高了光催化活性;此外Ag-TiO2/KIT-6的大比表面积大大提高了催化剂的吸附能力,增加了催化剂与污染物的接触,达到快速光催化降解污染物的目的.     

Mn-BiOCl的制备及其光催化活性研究

以氧化铋、四水氯化锰为原料,盐酸为溶剂,采用水解法制备了Mn与Bi具有不同摩尔比率的Mn-BiOCl光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电子衍射(SAED)、表面光电压光谱(SPS)等对其进行了表征。以甲基橙为光催化反应模型化合物,评价了Mn-BiOCl光催化剂的紫外光催化活性。并研究了甲基橙降解过程中的活性物种。结果表明：Mn的含量对Mn-BiOCl光催化剂的催化活性有重要影响。当Mn与Bi的物质的量之比为0.25% 时,制备的Mn-BiOCl光催化剂催化活性最高,甲基橙的光催化降解率达到95.1%。     

硫和银共掺杂介孔TiO2的制备、表征及其对染料的光催化降解活性

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SEM、XRD、BET和紫外-可见光谱等技术对其形貌、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2mol%和银掺杂量为1mol%,在500 oC 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     

纳米复合材料TiO2-ZrO2光催化降解可溶性染料的研究

采用溶胶-凝胶方法将光催化剂TiO2和ZrO2复合,再经700℃灼烧5h后获得了纳米复合光催化材料TiO2-ZrO2.该材料经XRD检测具有光催化活性良好的晶型结构.TEM测定结果显示产物的平均粒径约为20nm.通过对可溶性染料刚果红等的光催化降解实验证明,该复合材料具有较高的光催化活性.     

微波场辅助银掺杂TiO2薄膜光催化降解甲基橙溶液的实验研究

用紫外-可见吸收光谱仪和原子力显微镜(AFM)表征了制备的TiO2和Ag/TiO2薄膜的光谱特性和表面形貌,研究了掺杂改性、微波场辅助作用以及两者相结合的光催化降解方法的薄膜催化活性.结果表明:催化剂的掺杂改性与微波场辅助作用相结合的光催化降解效果优于微波场辅助光催化方法和银掺杂光催化方法.