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相似文献
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1.
B掺杂TiO2/AC光催化剂的制备及活性   总被引:13,自引:1,他引:13  
以硼酸和钛酸丁酯为主要原料,以活性炭(AC)为载体。用溶胶-凝胶法制备了B掺杂TiO2/AC光催化剂.用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV—VIS)对制得的光催化剂进行了表征.以甲基橙水溶液的光催化脱色反应和氧化乐果水溶液的光催化降解反应。考查了不同B掺杂TiO2/AC光催化剂的活性.结果表明,所有B掺杂TiO2/AC光催化剂均为锐钛矿晶相.B的掺杂未导致TiO2/AC光催化剂的吸收带边发生明显的移动.当B-TiO2质量分数分别为2.0%和2.5%时,TiO2/AC光催化剂的活性有明显的提高.B-TiO2质量分数2.0%时活性最高.但是,当B-TiO2质量分数分别为1.5%和3.0%时。TiO2/AC光催化剂的活性降低.B的缺电子特性可能改变了TiO2能带中的电子密度,使光催化反应中光生电子和空穴的俘获方式发生变化;同时。B的缺电子特性也会使光催化剂表面的Lewis酸强度增强,导致表面吸附OH-数量和目标反应物的吸附方式发生变化.这些可能是B-TiO2/AC光催化剂活性发生变化的主要原因.  相似文献   

2.
La2O3掺杂TiO2光催化剂的制备和性能   总被引:24,自引:2,他引:24  
采用溶胶-凝胶法制备了La2O3掺杂TiO2纳米光催化剂,并通过XRD、TEM、BET和XPS等手段进行了表征.掺入La2O3后,阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,使TiO2的粒径减小,比表面积增大.以甲基橙为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在纯TiO2和La2O3掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数.考察了pH、H2O2对降解性能的影响.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.  相似文献   

3.
用溶胶-凝胶法技术制备了掺杂Ce^3+的纳米TiO2复合粒子,并对其进行了XRD,TEM和DRS表征及光催化活性检验。水中苯酚的Ce^3+/TiO2光催化降解效果和矿化率分别采用降解率和COD表征。结果表明,未经掺杂的TiO2与掺杂Ce^3+的TiO2均为锐钛和金红石的混合晶型;掺杂抑制了TiO2晶粒的生长,使得TiO2粒径明显变小,其颗粒大小为10mm左右。用DRS表征微粒的光吸收能力和光吸收带边移动情况,发现掺杂导致了TiO2光吸收能力增强及吸收带边红移。通过对苯酚的光催化氧化降解研究,发现铈的掺杂量有一适宜值,当Ce^3+在0.08%-0.4%之间时,随着掺杂量的增加光催化活性提高;当Ce^3+在0.5%~3.0%之间时,随着掺杂量的增加光催化活性降低;Ce^3+=0.4%时,TiO2光催化活性最高。  相似文献   

4.
金属离子掺杂的TiO2薄膜的制备及其光催化降解甲苯的性能   总被引:10,自引:0,他引:10  
 采用溶胶-凝胶法制备了负载于铝板上掺杂金属离子的TiO2薄膜光催化剂,并通过空气中甲苯光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,Pt和Fe的掺杂对TiO2薄膜的光催化活性起促进作用,甲苯降解率分别提高了17%和6%; Ag的掺杂引起催化剂失活; Mn的掺杂未对TiO2薄膜的光催化活性起明显促进作用. XRD结果表明,掺杂金属离子前后TiO2均为锐钛矿相; TEM观察到薄膜催化剂微观结构为球形颗粒,粒径分布均匀,平均粒径为19 nm; 紫外漫反射光谱表明,Pt-TiO2薄膜催化剂的反射率几乎为0,表明其对光的吸收能力很强,因而Pt掺杂的TiO2薄膜光催化降解甲苯的活性最高.  相似文献   

5.
掺杂金属离子改性的TiO2薄膜光催化剂的研制   总被引:8,自引:0,他引:8  
采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化剂,着重考察了掺杂铈、镧、钨等金属离子改性的TiO2薄膜的光催化活性,研究了其紫外-可见光透过性能,甲基橙水溶液的光催化降解实验表明:掺杂铈、镧、钨三种金属离子后,TiO2薄膜的光催化活性均有不同程度的提高,最佳掺杂浓度分别为3.0%、1.0%、0.5%,其中掺杂铈的TiO2薄膜光催化活性最高。  相似文献   

6.
罗沙  刘守新 《应用化学》2011,28(1):66-71
以TiCl4和Gd(NO3)3·6H2O为主要原料,采用酸催化水解法制备Gd掺杂TiO2光催化剂并通过浸涂法将其负载在活性炭纤维(ACF)表面,制得Gd掺杂TiO2/ACF复合材料。 以气相苯为模型物,考察材料的光催化活性。 利用XRD、FTIR及GC-MS对催化剂的晶相结构、光谱特征等进行了表征。 结果表明,Gd掺杂能有效抑制TiO2的晶粒生长。 Gd掺杂量、浸涂次数影响TiO2/ACF光催化活性,Gd2O3掺杂质量分数为0.48%、浸涂2次的TiO2/ACF活性最高。 在苯光催化氧化后的Gd掺杂TiO2/ACF复合材料表面未发现醌类中间产物的存在。 Gd的掺入能减缓催化剂失活,光催化反应100 min后仍能表现出较高活性。  相似文献   

7.
罗沙  刘守新 《应用化学》2012,28(1):66-71
以TiCl4和Gd(NO3)3·6H2O为主要原料,采用酸催化水解法制备Gd掺杂TiO2光催化剂并通过浸涂法将其负载在活性炭纤维(ACF)表面,制得Gd掺杂TiO2/ACF复合材料。 以气相苯为模型物,考察材料的光催化活性。 利用XRD、FTIR及GC-MS对催化剂的晶相结构、光谱特征等进行了表征。 结果表明,Gd掺杂能有效抑制TiO2的晶粒生长。 Gd掺杂量、浸涂次数影响TiO2/ACF光催化活性,Gd2O3掺杂质量分数为0.48%、浸涂2次的TiO2/ACF活性最高。 在苯光催化氧化后的Gd掺杂TiO2/ACF复合材料表面未发现醌类中间产物的存在。 Gd的掺入能减缓催化剂失活,光催化反应100 min后仍能表现出较高活性。  相似文献   

8.
钬掺杂提高TiO2纳米晶光催化活性的光谱性能机制研究   总被引:11,自引:3,他引:11  
采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了未掺杂和掺杂0.5%Ho(摩尔分数)的纳米TiO2光催化剂,以甲基橙的光催化降解为探针反应,评价了其光催化活性。运用XRD,TEM,EDS,FT-IR,UV-Vis DRS以及PL光谱表征技术考察了Ho掺杂对纳米TiO2的微晶尺寸、晶体结构、表面组成与光学性能的影响,并对改性机制作了探讨。结果表明,Ho掺杂可以抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,阻碍TiO2晶粒增长,使TiO2的光吸收带边发生蓝移,增加表面羟基含量,促进光生载流子分离,从而使Ho掺杂TiO2样品光催化降解甲基橙的能力显著增强。  相似文献   

9.
钕掺杂提高TiO2光催化活性的机制   总被引:27,自引:4,他引:27  
采用X射线衍射(XRD), BET吸附, X射线光电子能谱(XPS)表征了溶胶凝胶法制备的Nd掺杂TiO2光催化剂的晶体结构、表面电子结构与化学组成. 以甲基橙为有机底物, 测试Nd掺杂对光催化剂吸附性能和光催化活性的影响. 结果表明, Nd掺杂可阻碍TiO2的晶相转变, 减小光催化剂的晶粒尺寸, 比表面积增大. Nd掺杂提高光催化剂表面三价钛(TiⅢ)的含量及其对甲基橙的吸附能力是其提高TiO2光催化降解甲基橙活性的主要原因. Nd掺杂量为1.2%时, 光催化剂活性最高.  相似文献   

10.
钆及双稀土元素掺杂TiO2可见光催化降解罗丹明B的研究   总被引:1,自引:1,他引:1  
以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶一凝胶法制备了钆及双稀土元素共掺杂纳米TiO2光催化剂,研究了自制催化剂在可见光下对有机染料罗丹明B催化降解反应的活性。稀土掺杂后的TiO2在可见光下催化活性比纯的TiO2有显著的提高。当Gd^3+与TiO2的摩尔比为1.5%,催化剂经过500℃焙烧,对罗丹明B的降解率达到99.5%;Gd^3+:La^3+:TiO2的摩尔比为O.5:0.5:100,焙烧温度为600℃,降解率高达99.9%,比双元素掺杂的结果更好。  相似文献   

11.
TiO2-yNx纳米光催化剂的制备及其可见光响应机理   总被引:2,自引:1,他引:1  
利用溶胶-凝胶技术,以尿素为氮源,采用原位掺杂方式制备了TiO2-yNx纳米粉体;以亚甲基蓝(MB)溶液在可见光下的光催化降解评价其可见光催化活性;考察了体系初始pH值、N的掺杂量和焙烧温度对样品可见光催化活性的影响。 结合XRD、XPS、ESR和DRS测试技术,研究了N掺杂纳米TiO2的可见光响应机理。 研究结果表明,TiO2-yNx纳米粉体的优化制备工艺条件为:体系初始pH=0.52,掺杂比n(N)∶n(Ti)=1∶6,焙烧温度为440 ℃。 此条件下制备的样品N含量为0.77%,为单一的锐钛矿相,平均粒径为19.0 nm,具有良好的可见光催化活性。 N掺杂导致TiO2纳米粉体的表面羟基含量增加,形成了大量束缚单电子的氧空位;N取代晶格O形成了N-Ti-O和O-N-Ti键合结构。 N掺杂导致TiO2纳米粒子的吸收带边红移,对可见光的吸收能力明显增强,这表明N掺杂改变TiO2电子结构,使带隙窄化,降低光响应阈值。 N掺杂TiO2纳米粒子的可见光响应归因于N取代掺杂形成的掺杂能级与氧空位形成的缺陷能级共同作用所致。  相似文献   

12.
Mn‐doped SrMoO4 nanocrystals were synthesized by thermal decomposition of metal–organic salt in an organic solvent with the doping content in the range 0–12 mol%. The structures, morphologies and optical properties were characterized using various techniques. The results suggest that Mo sites in the SrMoO4 lattice are substituted by the Mn dopant, the adsorption bands are found to be shifted toward the visible light region and the band gap becomes narrower correspondingly. The photocatalytic performance of the as‐synthesized product was determined using the degradation of methylene blue by visible light irradiation. The photocatalytic performance is enhanced with Mn doping, and the optimal degradation rate is 85% in 140 min for 5 mol% Mn doping. The enhanced photocatalytic activity with Mn doping may be ascribed to the energy band adjustment and effective photogenerated electron–hole separation caused by the Mn doping. A possible photocatalytic mechanism is also discussed.  相似文献   

13.
通过直流反应磁控溅射制备了不同Mo掺杂量的Mo-TiO2薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计详细研究了Mo掺杂量对薄膜表面形貌、晶体结构、元素价态及吸收带边的影响.用瞬态光电流和循环伏安法考察了不同Mo含量ITO/Mo-TiO2电极的光电特性.结果表明:在TiO2薄膜中掺入的Mo以Mo6+和Mo5+两种价态存在;随着Mo掺杂量的增加,Mo-TiO2薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变增大,吸收阈值显著红移;薄膜的禁带宽度先减小后增大,在Mo掺杂量为2.7%(n(Mo)/n(Ti))时禁带宽度最小;Mo掺杂量为0.9%的样品在氙灯下的光生电流最大,且随着所加阳极偏压的提高光生电流并未呈现出饱和的趋势.此后随着掺杂量的提高,薄膜的光生电流开始下降,当Mo掺杂量达到3.6%时,薄膜的光电流小于未掺杂的样品;说明适当浓度的Mo掺杂能够提高Mo-TiO2薄膜光电性能,光生电流最大可达未掺杂的2.4倍.  相似文献   

14.
Multivalency iodine (I(7)+/I(-)) doped TiO(2) were prepared via a combination of deposition-precipitation process and hydrothermal treatment. The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area, UV-vis diffuse reflectance spectra, X-ray photoelectron spectroscopy, surface photovoltage spectroscopy, and electric-field-induced surface photovoltage spectroscopy. The electronic structure calculations based on the density functional theory revealed that upon doping, new states that originated from the I atom of the IO(4) group are observed near the conduction-band bottom region of TiO(2), and the excitation from the valence band of TiO(2) to the surface IO(4-) is responsible for the visible-light response of the I-doped TiO(2). The as-prepared I-doped TiO(2) showed high efficiency for the photocatalytic decomposition of gaseous acetone under visible light irradiation (lambda > 420 nm). A possible mechanism for the photocatalysis on this multivalency iodine (I(7)+/I(-)) doped TiO(2) under visible light was also proposed.  相似文献   

15.
Visible-light-driven TiO2 photocatalysts doped with nitrogen have been prepared as powders and thin films in a cylindrical tubular furnace under a stream of ammonia gas. The photocatalysts thus obtained were found to have a band-gap energy of 2.95 eV. Electron spin resonance (ESR) under irradiation with visible light (lambda > or = 430 nm) afforded the increase in intensity in the visible-light region. The concentration of trapped holes was about fourfold higher than that of trapped electrons. Nitrogen-doped TiO2 has been used to investigate mechanistically the photocatalytic oxidation of trichloroethylene (TCE) under irradiation with visible light (lambda > or = 420 nm). Cl and O radicals, which contribute significantly to the generation of dichloroacetyl chloride (DCAC) in the photocatalytic oxidation of TCE under UV irradiation, were found to be deactivated under irradiation with visible light. As the main by-product, only phosgene was detected in the photocatalytic oxidation of TCE under irradiation with visible light. Thus, the reaction mechanism of TCE photooxidation under irradiation with visible light clearly differs markedly from that under UV irradiation. Based on the results of the present study, we propose a new reaction mechanism and adsorbed species for the photocatalytic oxidation of TCE under irradiation with visible light. The energy band for TiO2 by doping with nitrogen may involve an isolated band above the valence band.  相似文献   

16.
A series of Cr doped TiO2 films were prepared by micro arc oxidation (MAO) using an electrolyte of Na3PO4+K2Cr2O7. X-ray diffraction and scanning electron microscopy revealed that the films mainly consisted of anatase phase with a porous surface morphology. The films have an excellent photocatalytic effect for degradation of methylene blue and decomposition of water under visible light illumination. This arises from the formation of Cr3+/Cr4+ and oxygen vacancy energy levels owing to Cr doping. The former reduces the electron-hole recombination chance, while the latter generates a new gap between the conduction band (CB) and valence band (VB) of TiO2, which lowers the photo energy of the excited electron in the VB to the oxygen vacancy states. The mechanisms for film synthesis during the MAO process are also presented.  相似文献   

17.
TiO2因其毒性低、稳定性高、制备成本低廉而获得广泛应用,特别是作为光催化剂在降解环境污染物方面受到了广泛关注;然而,纯TiO2较大的光生载流子复合率和较宽的带隙限制了其应用.元素掺杂作为一种拓宽光催化剂光吸收能力的方法广泛应用于各种光催化剂的修饰改性,而两种具有光催化性能的TiO2相共存则能有效抑制光生载流子的复合,因此采取合适的方法有效利用这两种TiO2改性的方法制备得到更具实际应用潜质的光催化剂具有一定的可行性.本文通过简单的溶胶-凝胶过程向锐钛矿相与金红石相组成的混相TiO2中共掺杂碳和钇得到了一种活性较高的可见光响应光催化剂.采用粉末X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和透射电镜等表征手段研究了碳和钇掺杂对TiO2结构的影响,发现碳掺杂有利于金红石相的形成且材料具有更大的晶粒尺寸,钇掺杂则有利于锐钛矿相的形成且能细化材料的晶粒尺寸,提高材料的比表面积,导致材料更好的光催化活性.材料在30 W荧光灯光照条件下的光催化降解亚甲基蓝(MB)性能的研究显示,C-Y-TiO2样品具有比单掺杂和未掺杂样品更高的光催化活性,其顺序为C-Y-TiO2>Y-TiO2>C-TiO2>TiO2≈P25.此外,降解反应动力学研究表明C-Y-TiO2样品光降解MB的速率是未掺杂样品在相同条件下降解速率的3.5倍.不同钇掺杂含量样品的结构和光催化降解MB的研究结果表明,钇掺杂显著促进了锐钛矿相TiO2的形成.这说明钇可能仅掺杂进入锐钛矿相,因此合适的钇掺杂量才能有效形成最优化的光催化性能的混相TiO2.不同热处理温度下获得的样品的光降解MB特性也表明,一定的热处理温度有利于合适的锐钛矿相和金红石相的组成,从而有利于相间的协同效应.紫外-可见光谱和荧光光谱表征分析表明,碳和钇的掺杂都拓展了其吸收光谱到可见光区域,且抑制了光生电子和空穴对的复合,进而提高了材料的光催化活性.碳和钇共掺杂的混相TiO2具有较高可见光光催化活性的主要原因有两个方面:一是元素掺杂减小了TiO2的带隙使得材料具有可见光响应;二是金属和非金属元素在锐钛矿相与金红石相TiO2中不同的掺杂特性形成的协同效应,抑制了光生电子和空穴的复合.  相似文献   

18.
本文采用交流电沉积技术,在多孔氧化铝模板中合成出Co2+掺杂的纳米TiO2薄膜(Co2+/TiO2薄膜)。以次甲基蓝为降解物,研究了纳米Co2+/TiO2薄膜在可见光下的催化性能,考察了阳极偏压对光催化活性的影响。用电化学阻抗谱(EIS)研究了纳米Co2+/TiO2薄膜在次甲基蓝溶液中的电化学行为,给出了相应的等效电路和半导体能带结构参数-空间电荷层宽度。研究表明,适量Co2+掺杂可以提高TiO2薄膜的光催化活性。在Co2+/TiO2膜电极上施加一定阳极偏压,使空间电荷层宽度增加,因此能有效实现光生电子-空穴分离,进一步提高次甲基蓝的光催化降解效率。  相似文献   

19.
The structure and optical properties of carbon-doped titanium oxides, TiO2, in the rutile and anatase forms have been investigated theoretically from first principles. Two possible doping sites were studied, carbon at an oxygen site (anion doping) and carbon at a titanium site (cation doping). The calculated structures suggest that cation-doped carbon atoms form a carbonate-type structure, whereas anion-doped carbon atoms do not invoke any significant structural change. A density-of-states analysis revealed three in-gap impurity states for anion doping. The optical properties of anion-doped cells qualitatively agree with the experimentally reported visible-light absorbance values. We ascribe part of the absorption to transitions from the valence band to one of the impurity states. These transitions should be able to promote photocatalytic reactions, because electron holes in the valence band are considered to be crucial for this process. Neither in-gap impurity states nor visible-light absorbance were observed in the case of cation doping. The effect of oxygen vacancies was also investigated. Introduction of oxygen vacancies into anion-doped TiO2 populates the impurity states and thus suppresses photocatalysis. The interaction of a doped carbon atom with an oxygen vacancy at a finite spatial separation was also carried out. The possibility of either a carbon-oxygen vacancy pair or higher carbon-oxygen vacancy complex existing is discussed.  相似文献   

20.
采用溶胶-凝胶法,利用钛酸四丁酯、硝酸镧、硝酸铈和硼酸为原料,对TiO2光催化剂进行稀土-B(RE-B)的共掺杂改性制备和性能研究。采用X-射线衍射法(XRD)、冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱和荧光(PL)光谱对制得样品的相组成、表面形貌结构、表面元素组成、光响应范围及带隙能和电子-空穴的复合情况进行了初步分析。结果表明,所制掺杂TiO2的组成均为锐钛矿型,掺杂使晶格发生了较大畸变,且细晶粒由未掺杂的27 nm减小到RE-B-TiO2的10 nm,形貌为片层状不规则堆放状态存在。XPS结果表明掺杂元素有效进入二氧化钛, PL谱显示共掺杂可有效延长光催化剂的载流子寿命。掺杂后吸收边均红移, La-B-TiO2由TiO2的405 nm移动到466 nm,相应地禁带宽度减小了0.4 eV。光催化实验表明:2 h内降解亚甲基蓝(MB)时掺杂能够同时提高紫外和可见光下二氧化钛的光催化效率,而共掺杂的降解效果又优于单掺杂, La-B-TiO2紫外光下的降解率达到80.67%,为同等条件下纯TiO2的2.7倍,可见光下的降解率为74.78%。  相似文献   

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