Cu-Fe-TiO2/膨润土复合光催化剂的表征及性能

以膨润土为载体,用溶胶-凝胶法制备了不同焙烧温度的Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、TG-DSC和N2吸附技术对其结构进行了表征,通过光催化降解直接天蓝染料废水,考察了焙烧温度对催化剂光催化性能的影响.结果表明,当焙烧温度高于300℃时,催化剂中出现了锐钛矿型TiO2,掺杂的Cu2+、Fe3+可能进入了TiO2晶格取代了部分Ti4+,使其晶格产生了一定程度的畸变,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,并且Cu2+、Fe3+掺杂的TiO2复合半导体进入了蒙脱石层间,与膨润土成功复合,增大了催化剂的比表面积并改善了催化剂的孔体积,提高了光催化剂活性和再生性.     

掺Fe~(3+)对载Ag纳米TiO_2光催化性能的改良

为研究掺杂不同mol分数的Ag+,Fe3+对TiO2薄膜光催化性能的影响,采用溶胶-凝胶法分别制备了掺杂不同质量分数的Ag+,Fe3+及其共掺杂的纳米TiO2光催化杀菌膜。以大肠杆菌为光催化抗菌的反应模型,对TiO2薄膜光催化性能进行了评价。进而采用XRD,Uv-Vis对复合掺杂薄膜的特性进行了测试,以分析Ag+,Fe3+对影响TiO2薄膜的光催化杀菌性能的内在机理。结果表明:在荧光灯照射下,以Ag+,Fe3+各自最佳掺杂量Ag/Ti+=0.05%,Fe/Ti=0.1%,共同掺入TiO2中时,共掺杂杀菌率最高,并且共掺杂有良好的光催化分解能力。所得TiO2晶型基本为锐钛矿型,通过Uv-Vis可以看出共掺杂在可见光区具有良好的吸收性能。Fe3+是由于拓展了TiO2的吸收范围,而Ag+是由于正离子有效地抑制光生电子空穴的复合,它们二者共同合作从而提高了TiO2薄膜的光催化性能。共掺杂相对于单掺杂有着更优异的性能,是进一步的研究方向。     

铁掺杂TiO2可见光催化降解溴酚蓝的动力学

用水热法制备了铁掺杂的TiO2晶体粉末,以SEM和XRD表征了样品的形貌和晶型,研究了在不同反应条件下TiO2晶体粉末对溴酚蓝的光催化降解的动力学过程.结果表明:所制备的TiO2晶体为锐钛矿型;可见光照射下,5 mg· L-1的溴酚蓝溶液,掺10％ Fe3+(摩尔分数)的催化剂用量0.0500 g,室温下恒温反应4h时...     

铁和铈共掺杂二氧化钛中的协同效应

利用X射线衍射、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱和X射线光电子能谱研究了铁和铈对TiO2的共掺杂．当利用溶胶-凝胶法进行单独掺杂时,铁离子可以进入锐钛矿TiO2骨架,但铈离子却不能进入TiO2骨架;当铁和铈共掺杂时,铁离子和铈离子可以同时进入TiO2骨架．铁-铈共掺杂的TiO2表面羟基浓度要远高于单独掺杂或者纯的TiO2．第一次观察到过渡金属离子共掺杂进入TiO2骨架的协同效应．     

La/酸化膨润土吸附剂的表征与除磷性能

以酸化改性膨润土为载体,采用浸泡法制备了稀土La掺杂的La/酸化膨润土吸附剂.通过XRD和FTIR对其结构进行了表征,探讨了膨润土的改性机理,研究了该吸附剂对废水的除磷性能.结果表明：酸化过程洗掉了膨润土中的杂质和氧化铝,稀土镧的掺杂在膨润土层间及表面引入了一定数量的羟基化合物,改善了膨润土的层间结构并生成了新的La-O-Si键,实现了La与膨润土的复合,提高了膨润土的吸附性能.     

铁氮共掺杂纳米TiO_2复合膜的制备、光谱分析及光催化活性研究

用溶胶-凝胶法制备铁、氮共掺杂纳米TiO2凝胶,浸渍-提拉法将其镀膜于载玻片表面,经干燥、煅烧,制得Fe-TiO2-xNr复合膜;用XRD,SEM,XPS及UV-Vis对镀膜样品进行了表征.XRD分析表明,Fe-TiO2-xNr膜为锐钛矿结构,少数氮原子替代了TiO2晶格中的氧;SEM照片说明,构成膜的粒子分散均匀,形貌一致,粒径约19 nm:UV-Vis漫反射光谱显示,Fe3+掺杂可使复合膜对可见光的响应红移至740nm处;XPS图谱证明,铁、氮的掺入降低了Ti(2p3/2)电子结合能,从而拓宽了TiO2在可见光区的吸收范围.以光催化降解苏丹红I为模型反应,比较了不同掺杂样品的光催化活性,结果表明,当掺杂的Fe3+相对于Ti4-1的原子比达到0.4%时,复合膜表现出最佳催化性能,4 h后对苏丹红I的降解率达到97%.方法制备的氮和适量铁共掺杂Fe-TiO2-xNr复合膜能协同提高TiO2对可见光的响应能力及光催化活性,在污水处理领域具有潜在的应用价值.     

钙钛矿结构B位双掺杂LaMg_(0.34)Ni_xFe_(0.66-x)O_3的红外辐射性能

采用溶胶-凝胶法制备了纯的和Mg~(2+)-Ni~(2+)掺杂的LaFeO_3,并对它们在近红外波段的发射率进行了研究和比较。结果表明,34%(摩尔分数)的Mg~(2+)和23%(摩尔分数)的Ni~(2+)掺杂的LaFeO_3即LaMg0.34Ni0.23Fe0.43O_3在0.2~2μm波段的红外发射率达到了0.966,远高于未掺杂LaFeO_3的0.446。Mg~(2+)-Ni~(2+)共掺杂能够显著提高LaFeO_3在近红外波段的发射率的原因在于Mg~(2+)、Ni~(2+)进入铁酸镧的晶格中取代Fe3+,引入了杂质能级,氧空位浓度增加,提高了杂质能级吸收以及氧空位吸收,掺杂引起的晶格畸变使得晶格振动吸收增强;此外,电子在Fe3+和Fe4+之间的极化跃迁,也增强了化合物在相应光谱区域的吸收性能。     

Cu-ZnO/膨润土光催化氧化降解甲基橙废水

以膨润土为载体,采用溶胶-凝胶法制备了Cu-ZnO/膨润土光催化剂,通过XRD对其结构进行了表征,研究了该催化剂光催化降解甲基橙染料废水的性能.结果表明:ZnO插入了膨润土层间并与之成功复合,Cu2+渗入了ZnO晶格,拓宽了其光谱响应范围,提高了催化剂对太阳光和可见光的利用率.该催化剂易于回收,经高温活化后,可重复多次使用.     

金属离子掺杂对TiO2/白云母纳米复合材料中TiO2的颗粒形态及相组成的影响

采用化学液相沉积法制备了系列未掺杂和掺杂不同金属离子的TiO2白云母纳米复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM),x射线衍射(XRD)对其TiO2薄膜的TiO2颗粒形态和相组成进行了详细研究.结果表明,TiO2颗粒在15—50nm之间;除球形颗粒外,掺杂Mn2+,Zn2+的样品中还出现有金红石柱状颗粒.TiO2薄膜中相组成以锐钛矿、金红石共存为特征;掺杂金属离子对TiO2相组成的影响取决于金属离子的离子半径、电荷及配位体特征. 关键词： 金属离子掺杂 TiO2 颗粒形态 相组成     

Bi4-xLaxTi3O12-SrBi4Ti4O15,共生结构铁电材料拉曼光谱研究

在常温下，对La掺杂共生结构铁电陶瓷Bi_4-xLa_xTi_3O_12-SrBi_4-yLayTi_4O_15［BLT-SBLT(x+y),x+y= 0.00, 0.25,0.50,0.75,1.00,1.25,1.50］进行了拉曼光谱研究.结果表明，在掺杂量低于0.50时，La只取代类钙钛矿层中的Bi，当掺杂 量高于0.50后，部分La开始进入(Bi_2O_2)^2+层. La取代(Bi_2O_2)^2+层中的部分Bi以后，(Bi_2O_2)^2+层结构发生变化 ，原有的绝缘层和空间电荷库的作用减弱，导致材料剩余极化下降. La掺杂量增至1.50时，样品出现弛豫铁电性，这与30cm^-1以下模的软化相对应，说明La掺杂可引起材料 的结构相变. 关键词： Bi4-xLaxTi3O12-SrBi4Ti4O15 La掺杂 声子模 拉曼频移     

有机膨润土负载ZnO/TiO2光降解催化剂的研制及性能

以六水硝酸锌、酞酸丁酯和有机膨润土为原料,采用沉淀法制备ZnO/TiO2膨润土复合光催化材料,用IR和XRD对光催化剂的组织构造和微观结构进行表征,实验了光催化剂对亚甲基蓝废水的降解性能。结果表明：ZnO/TiO2成功负载于膨润土片层表面,ZnO的含量为有机膨润土的8%,反应温度为70℃,焙烧温度为420℃,催化剂用量为12mg/L时,亚甲基蓝废水的降解率可达97%以上。     

光催化剂SO2- 4/TiO2和TiO2 的光谱行为比较

用ＩＲ、Ｒａｍａｎ和ＤＲＳ光谱研究了ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂和ＴｉＯ２光催化剂的光谱行为差别。结果表明,ＴｉＯ２光催化剂的表面只有Ｌ酸中心,而ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂表面既有Ｌ酸中心也有Ｂ酸中心。ＴｉＯ２的硫酸化有效地抑制了晶相转变和晶粒度的增加。与ＴｉＯ２相比,ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２光催化剂的锐钛矿相含量较多、晶粒较小、光谱吸收边蓝移,从而增大了光吸收阈值,增强了光生空穴和电子的氧化     

Fe-N共掺杂锐钛矿相TiO2电子性质与光学性质的第一性原理研究

近年来,Fe和N掺杂锐钛矿相TiO2半导体在实验中发现许多优异性能,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了纯锐钛矿相TiO2、Fe和N单掺杂及Fe和N共掺杂TiO2的能带结构、电荷布居、态密度和光学性质.分析发现:Fe掺杂引起杂质能带位于禁带中央,杂质能带最高点与导带相距大约0.6 eV而最低点与价带相距大约0.2 eV;N掺杂引起的杂质能带位于价带顶部附近. Fe和N共掺杂后杂质能带由两部分组成,位于价带顶上方0.62 eV和导带底下方0.22 eV处,其中一层杂质能带主要由N原子的2p轨道和Fe原子的3d轨道杂化形成,而另一条杂质能带主要由Fe原子的3d轨道形成,由于杂质能级的出现,使锐钛矿TiO2的禁带宽度变小.对光学性质分析发现:Fe和N共掺杂会使锐钛矿TiO2光学吸收带边红移,可见光区的光吸收系数明显增大,在低能区出现了新的吸收峰,对应能量为1.82 eV,与实验结果相符.     

Enhanced visible light photocatalytic properties of Fe-doped TiO2 nanorod clusters and monodispersed nanoparticles

In order to get photocatalysts with desired morphologies and enhanced visible light responses, the Fe-doped TiO₂ nanorod clusters and monodispersed nanoparticles were prepared by modified hydrothermal and solvothermal method, respectively. The microstructures and morphologies of TiO₂ crystals can be controlled by restraining the hydrolytic reaction rates. The Fe-doped photocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV-vis absorption spectroscopy (UV-vis), N₂ adsorption-desorption measurement (BET), and photoluminescence spectroscopy (PL). The refinements of the microstructures and morphologies result in the enhancement of the specific surface areas. The Fe³⁺-dopants in TiO₂ lattices not only lead to the significantly extending of the optical responses from UV to visible region but also diminish the recombination rates of the electrons and holes. The photocatalytic activities were evaluated by photocatalytic decomposition of formaldehyde in air under visible light illumination. Compared with P25 (TiO₂) and N-doped TiO₂ nanoparticles, the Fe-doped photocatalysts show high photocatalytic activities under visible light.     

TiO2/SiO2复合材料的制备及光催化性能

通过TiCl4水解与超细石英粉制备TiO2/SiO2复合材料,红外光谱表明TiO2与SiO2发生键合作用,形成了Si-O-Ti的网络结构,XRD结果表明TiO2/SiO2复合材料为锐钛矿晶型结构,透射电镜结果表明复合粒子之间有团聚现象.以TiO2/SiO2复合材料对甲基橙进行降解,光催化120min可达到69％的降解率...     

分光光度法研究插层膨润土负载掺氮TiO2光催化剂对亚甲基蓝的光降解

采用溶胶-凝胶法制备了具有高活性的可见光响应插层膨润土负载掺氮TiO₂光催化剂（以下简称光催化剂）。利用IR对光催化剂的微观结构进行表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,讨论了光催化剂在可见光下的催化活性。结果表明:氮掺杂TiO₂成功负载于插层膨润土片层表面。在尿素掺杂量为0.35g和催化剂用量为40mg条件下,光催化剂对25mL初始浓度为5mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率可达99%。     

La-Ce-TiO_2纳米光催化剂的溶胶-微波法合成、谱学表征及其活性研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-微波法(Sol-Microwave Method)合成了镧和铈共掺型纳米TiO2粉体(La-Ce-TiO2),借助XRD、XPS和UV-Vis等测试手段对其进行了表征,并以甲基橙为模型污染物考察了掺杂量对样品光催化活性的影响规律.XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2,且稀土元素镧和铈掺杂后纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;XPS分析表明,镧和铈掺杂后样品表面存在大量的氧缺位;UV-Vis吸收光谱表明,所得粉体在400 nm以下均有连续宽化的吸收带,且La和Ce掺杂后样品对光的吸收显著增强,这足由于La(Ⅲ)-O荷移跃迁以及Ce(Ⅳ)f→d跃迁和Ce(Ⅳ)-O荷移跃迁所致;光催化实验表明,La和Ce共掺杂能显著提高纳米TiO2的光催化活性,其中当La(Ⅲ)和Ce(Ⅳ)掺杂量分别为2%和0.04%时,纳米TiO2光催化剂具有较高的催化活性,自然光照射下光催化氧化处理卷烟厂蒸叶车间废水,效果较好,废水COD去除率达到86.11%.     

Ultrasonic-assisted sol-gel method of preparation of TiO2 nano-particles: characterization, properties and 4-chlorophenol removal application

Nano-size TiO2 photocatalysts were prepared by sol-gel and ultrasonic-assisted sol-gel methods using two different sources of ultrasonicator, i.e., a bath type and tip type. The physicochemical characteristics of the catalysts were investigated by BET, XRD and TEM analyses and the photocatalytic properties of the TiO2 catalysts prepared by three different methods were compared. The intrinsic and extrinsic properties of TiO2, such as the particle size, surface area, pore-volume, pore-diameter, crystallinity as well as anatase, rutile and brookite phase ratios, could be controlled by the ultrasonic-assisted sol-gel method. During this preparation method, the effect of such important operating variables as the ultrasonic irradiation time, power density, the ultrasonic sources (bath-type and tip-type), magnetic stirring during synthesis, initial temperatures and size of the reactors are discussed here. It was found that each of the parameters played a significant role in controlling the properties of the TiO2 nano-particles. Among the three different methods, TiO2 photocatalysts prepared by ultrasonic (tip-US) assisted sol-gel possessed the smallest particle size, highest surface area and highest pore-volume than the catalysts prepared by the other two methods. 4-Chlorophenol was used as a pollutant to observe the photocatalytic degradation ability of the prepared photocatalysts and the TiO2 catalysts prepared by the bath-US ultrasonic-assisted sol-gel method were shown to be the most highly active. This is due to their high surface area and high pore-diameter. This study clearly demonstrates the importance and advantages of ultrasonication in the modification and improvement of the photocatalytic properties of mesoporous nano-size TiO2 particles.     

Ti(SO4)2水热法制纳米SO2-4/TiO2光催化剂的光谱研究

以Ti(SO4) 2 水溶液为前驱物 ,尿素为沉淀剂 ,采用水热沉淀 加热分解 浸渍烧结法制备纳米SO2 -4/TiO2 固体超强酸光催化剂 ,并用XRD ,BET ,FTIR ,DRS和FS等对中间态粒子和产物进行表征 ,以光催化降解罗丹明B为模型反应 ,筛选制备SO2 -4/TiO2 光催化剂的优化条件。结果表明 ,用Ti(SO4) 2 为前驱物 ,水热法能在较低的温度、弱碱性介质中 ,得到纳米锐钛矿型TiO2 晶体 ;在 30 0℃下控制焙烧 4h ,基本能使水热反应副产物 (NH4) 2 SO4等分解 ,又避免H2 SO4大量的流失 ;SO2 -4负载量和烧结时间是影响SO2 -4/TiO2 光催化活性的主要因素 ,当SO2 -4负载量 11%、烧结温度 4 5 0℃时 ,制备的SO2 -4/TiO2 光催化剂活性较高 ,达P 2 5光催化剂的水平     

氮气退火对二氧化钛薄膜光学性能的影响

 提出了一种利用离子注入和后续退火制备氮掺杂TiO₂薄膜的方法。首先在室温下向石英玻璃中注入Ti离子,随后在氮气中退火到900 ℃,从而制备了氮掺杂的玻璃基TiO₂薄膜。SRIM2006程序模拟和卢瑟福背散射谱（RBS）研究表明注入离子从样品表面开始呈高斯分布,实验结果和模拟结果吻合很好。X射线光电子能谱（XPS）研究结果表明注入态样品中形成了金属Ti和TiO₂,900 ℃退火后金属Ti转变成TiO₂,同时N原子替代少量的晶格O原子形成了O－Ti－N化合物。紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）结果显示,当退火温度至500 ℃时,在吸收光谱中开始出现TiO₂的吸收边,随退火温度升高到900 ℃,由于O－Ti－N化合物形成,TiO₂的吸收边从3.98 eV红移到3.30 eV,TiO₂吸收边末端延伸到可见光区,在可见光区的吸收强度明显增加。