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,在紫外灯照射下,通过测量甲基橙溶液在470nm处吸光度的变化,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,并初步分析了两者光催化甲基橙的机理和在35min内的降解率和动力学反应过程。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。     

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。     

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.     

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。     

纳米光催化杀菌技术及空气净化技术研究

本文从纳米TiO2光催化杀菌及空气净化基本原理出发,对纳米光催化杀菌、杀病毒特性及污染物降解特性进 行了详细的理论分析和实验研究,结果发现纳米TiO2对细菌、病毒有很好的杀灭作用,对污染物有很好降解效果。     

TiO2/5A光催化降解水中CN-的催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备TiO2/5A型催化剂,以其对水样中CN-降解率的大小来评价催化剂的光催化活性,并与P25型纳米TiO2催化效果作比较,从而探讨5A型分子筛负载纳米TiO2的百分含量、催化剂加入量、水样的pH值及CN-初始浓度对TiO2/5A光催化降解水中CN-催化活性的影响.结果表明:5A型分子筛负载纳米TiO2的量为20％、加入量为1.5g/L、pH=10、CN-初始浓度为50mg/L,反应时间为3h时,降解率达88.64％,且优于P25型纳米TiO2的降解效果.     

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.     

FTIR-ATR技术考察TiO2膜对油酸的光催化氧化性能

采用Sol-Gel和PVD法在玻璃、陶瓷、铝片表面制备出TiO2膜,直接将食用油中的主成分油酸用溶剂稀释后均匀涂在膜表面,采用FTIR-ATR技术实现了对膜样品光催化自清洁性能的快速准确评价,并通过测量水的接触角评价了膜的亲水性。结果表明,Sol-Gel法和PVD法制备的TiO2/玻璃膜都具有较好的光致亲水性和光催化降解油酸性能,两者的亲水性没有明显差别,但前者的光催化活性稍优于后者。比较Sol-Gel法制备的TiO2/玻璃、TiO2/陶瓷和TiO2/铝片膜对油酸的光催化降解性能发现,光照3·5h后3个样品的降解率分别为92%,85%和46%,表明基底材料性质对TiO2膜的光催化活性有明显影响,镀在非导电性玻璃和陶瓷表面的TiO2膜比镀在导电性金属铝表面的TiO2膜对油酸有更高的光催化降解能力。     

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。     

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.     

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...     

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%。     

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。     

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.     

TiO2柱撑蒙脱土的制备及其对品红降解的催化反应

基于TiO2光催化剂的优良光催化活性,采用酸性溶胶法合成了TiO2柱撑蒙脱土复合光催化剂,利用IR,UV-Vis,TG/DTA,XRD及SEM等手段对复合催化剂进行了表征,通过太阳光对酸性品红光催化降解实验,考察了催化剂的光催化活性。该催化剂比纳米TiO2对酸性品红的光催化降解反应表现出更高的催化活性,而且更易于沉降、回收。当TiO2柱撑蒙脱土光催化剂的用量为0.2 g.(100 mL)-1,酸性品红溶液的pH值为3时,在太阳光下40 min内酸性品红基本降解完全,而且该降解过程符合Langmuir-Hin-shelwood方程。X射线衍射(XRD)分析表明钛柱撑蒙脱土的层间距较钠基蒙脱土有明显的增大,紫外-可见吸收光谱表明TiO2柱撑蒙脱土比纳米TiO2具有更高的光吸收效率。     

镉掺杂氧化锌纳米花的制备及其光催化活性

以氯化锌、氯化镉、氢氧化钠为原料,采用水热法合成Cd掺杂纳米花状ZnO光催化剂,并通过该样品对罗丹明B水溶液的降解来研究其光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、光致发光谱(PL)及紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对材料物性进行表征。实验结果表明:当掺杂Cd2+时,样品形貌发生变化、粒径减小;掺杂Cd2+后的ZnO的吸收边和紫外峰对比于纯ZnO均发生红移,禁带宽度由3.24 eV减小到3.16 eV。通过光催化实验分析可知,掺杂后纳米ZnO光催化剂对罗丹明B水溶液的降解率有所提高,光照3 h其降解率高达98%,说明与纯ZnO相比,Cd掺杂ZnO纳米花具有更高的光催化活性。     

水热合成钛酸盐纳米管及其光催化性能研究

本文采用水热法制备了钛酸盐纳米管,并用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-可见光谱(UV-VIS)对样品进行了分析。以罗丹明B溶液为目标降解物,考察了样品的光催化性能。结果表明纳米管管径在8～20纳米之间,管长从几百纳米到几微米,具有不同于锐钛矿的钛酸盐结构。在紫外光照射下,钛酸盐纳米管的光催化性能明显高于TiO2纳米粒子,光照100分钟后降解率达到87%。     

镉掺杂氧化锌纳米花的制备及其光催化活性

以氯化锌、氯化镉、氢氧化钠为原料,采用水热法合成Cd掺杂纳米花状ZnO光催化剂,并通过该样品对罗丹明B水溶液的降解来研究其光催化活性。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散谱（EDS）、光致发光谱（PL）及紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等测试手段对材料物性进行表征。实验结果表明：当掺杂Cd²⁺时,样品形貌发生变化、粒径减小;掺杂Cd²⁺后的ZnO的吸收边和紫外峰对比于纯ZnO均发生红移,禁带宽度由3.24 eV 减小到3.16 eV。通过光催化实验分析可知,掺杂后纳米ZnO光催化剂对罗丹明B 水溶液的降解率有所提高,光照3 h其降解率高达98%,说明与纯ZnO相比,Cd掺杂ZnO纳米花具有更高的光催化活性。