F-掺杂TiO2制备及光降解甲基橙性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,氟化铵为掺杂源采用溶胶-凝胶法制备了F掺杂二氧化钛(F/TiO2),通过甲基橙降解实验研究了掺杂量和外部加入氟化钠对光催化性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征.实验结果显示:氟离子掺杂会影响TiO2的结晶程度、晶粒尺寸、形貌和光吸收带边,热处理过程F几乎没有损失;550℃煅烧和350 W金卤灯照射75min,10; F/TiO2对甲基橙的降解率达到了91.12;,未掺杂样品在相同条件下降解率只有45.6;;在甲基橙溶液中事先加入氟化钠,能加快催化剂对甲基橙的降解,在相同条件下照射60 min,10; F/TiO2对甲基橙的降解率达到了96.46;,未掺杂二氧化钛在相同条件下降解率为59.40;.550℃煅烧时,F掺杂使得二氧化钛的光吸收带边发生一定的蓝移.     

(001)晶面主导的TiO2纳米片表面的F-对其光催化性能的影响

采用水热法以HF为晶面控制剂制备了TiO2纳米片,并用NaOH溶液对其处理,以甲基橙、甲基紫、罗丹明B和亚甲基蓝四种染料为降解对象,研究了处理前后TiO2纳米片的光催化性能并提出了机理.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试对处理前后TiO2纳米片的结构、形貌以及表面组成进行了表征.结果表明用NaOH溶液处理前后,样品均为边长24 nm、厚度6～7 nm、(001)晶面含量为84;的锐钛矿TiO2纳米片,但是处理后的样品表面F-、表面羟基和吸附水的数量都减少了,而且处理后样品的光催化活性降低.未经NaOH溶液处理的样品具有更高的光催化活性,归因于氟较氧更强的电负性可使TiO2表面吸附更多的水,促进了价带空穴对水的氧化,从而生成更多的羟基自由基.     

SnO2负载TiO2纳米管的制备与光催化活性

结合阳极氧化法和脉冲沉积法合成SnO2/TiO2纳米管光催化剂,实现了SnO2纳米颗粒在TiO2纳米管表面的均匀负载.利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,以甲基橙为模拟污染物,评价了纳米管的光催化活性.结果表明,SnO2/TiO2纳米管经750℃煅烧后主晶相为锐钛矿相TiO2,含少量金红石相TiO2和SnO2,三者两两之间形成三元异质结,促进光生电子-空穴对的分离,此时SnO2/TiO2纳米管表现出最佳的光催化活性,紫外光下对甲基橙1 h分解比例由32.4;提升至96.5;.     

镧掺杂混晶结构TiO2纳米粉体的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为Ti源,采用溶胶-凝胶自蔓燃法制备了镧掺杂的La-TiO2(简写为LT)纳米粉体.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FIIR)、透射电子显微镜(TEM)等对掺杂型TiO2粉体的晶型结构与颗粒尺寸等进行表征.利用紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)研究了H2O2改性、镧掺杂量以及混晶结构对TiO2纳米粉体降解甲基橙的影响.结果表明:镧掺杂混晶TiO2粉体的光催化活性明显优于未掺杂的锐钛矿TiO2粉体.当La3+掺杂量为0.5;,合成温度为475℃(金红石相含量为26.0;)时,得到的TiO2粉体光催化活性最好.H2O2的加入有助于TiO2光催化剂表面的电子-空穴对生成,提高光催化剂对甲基橙的降解率,当H2O2浓度为6;时,光照3h后,降解率达到了91.97;.     

可见光响应(001)晶面纳米TiO2光催化剂的制备及性能研究

以钛酸丁酯为钛源,氢氟酸为形貌控制剂,采用水热法合成了具有高表面能(001)晶面的锐钛矿相TiO2纳米材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱分析(UV-vis)对样品的形貌、结构和谱学性能进行表征,并以甲基橙溶液为目标污染物,研究其光催化性能和最佳制备条件.结果表明,以氢氟酸为形貌控制剂时,可制备锐钛矿相(001)晶面纳米TiO2纳米材料,能拓宽TiO2体系光响应范围,并具有较高的光催化性能;当反应温度为180.℃、时间为24 h、F/Ti摩尔比为1.5时,样品对甲基橙溶液光催化降解率最高,在紫外光照射条件下1h内降解率可达99.08;,其可见光降解率为66.79;.     

炭黑吸附水热法制备纳米TiO2粉体及其光催化降解甲基橙

利用炭黑吸附钛酸异丙酯水热法制得锐钛矿型TiO2纳米粉体.采用热重/差热分析(TG-DTA)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积吸附(BET)和紫外-可见光谱(Uv-vIS)等分析方法对不同煅烧机制下所得粉体的物相、颗粒度、分散性和光吸收性能进行表征.同时利用纳米TiO2粉体对甲基橙进行了光催化降解,研究了其光催化性能.结果表明,炭黑的吸附阻止了纳米TiO2超细颗粒的团聚和烧结,制得的颗粒分散均匀、具有单一锐钛矿晶型结构的TiO2纳米粉体.经500℃煅烧获得的TiO2粉体粒径约为15 nm,比表面积为76.31 g/m2.在紫外灯照射下,由于炭黑的吸附和纳米TiO2的光催化形成协同效应,甲基橙的光催化降解率在6min达到99;.     

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％.     

MoO3/TiO2复合催化剂的制备及光活性

以商业锐钛矿TiO2和钼酸铵水溶液作为前驱体,利用浸渍-焙烧的方法制备了MoO3与TiO2不同质量比率的MoO3/TiO2复合光催化剂.采用X射线衍射、高分辨透射电镜和紫外-可见漫反射对其进行了表征.以甲基橙为光催化反应的模型化合物,评价了其紫外光催化活性和MoO3/TiO2复合光催化剂的紫外产氢活性.通过添加各种自由基清除剂研究了甲基橙在光催化反应过程中的活性物种.结果表明:与纯的MoO3和TiO2相比,20; MoOJTiO2光催化剂在400 ～ 700 nm区域具有更强的光吸收性能并且吸收带边向长波方向移动.在所有MoO3/TiO2样品中,20; MoO3/TiO2光催化剂具有最高的紫外光活性.·OH,h+,·O2-和H2O2,特别是h+,共同支配了甲基橙的光催化降解过程.     

PAN/TiO2复合微粒的制备与表征

采用沉淀法合成聚丙烯腈(PAN),并通过化学吸附法制备得到PAN/TiO2纳米复合微粒.采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)等方法对复合微粒的结构和性能进行了分析表征.结果表明,复合微粒的形貌、晶型和粒径和纯二氧化钛比较基本没有发生改变;PAN/TiO2纳米复合微粒在可见光区的光吸收能力增强.对甲基橙降解实验研究结果表明,所制备的PAN/TiO2纳米复合微粒具有良好的光催化降解性能,其14 h对甲基橙的降解去除率可以达到86.5;.     

TiO2/P3HT纳米复合材料光催化降解甲基橙的动力学研究

用化学氧化聚合法制备了导电聚合物聚3-己基噻吩(P3HT).用聚3-己基噻吩改性纳米二氧化钛,合成TiO2/P3HT纳米复合微粒.对其光催化降解甲基橙的反应动力学进行了分析,测定了反应的表观活化能.结果表明,纯纳米TiO2和TiO2/P3HT纳米复合微粒光催化降解甲基橙的反应均为一级反应;纳米TiO2经聚3-己基噻吩(P3HT)修饰后在可见光下的光催化活性得到提高,且提高降解温度有利于提高甲基橙的降解率,纳米TiO2经P3HT修饰后降解甲基橙的表观活化能由23.44 KJ/mol下降到19.36 kJ/mol.