不同晶相TiO2负载Cu2O催化甲醛乙炔化反应

分别以金红石相和锐钛矿相TiO₂为载体, 采用液相还原-沉积法制备了Cu₂O/TiO₂催化剂. 采用氮气物理吸附-脱附(N₂-physisorption)实验、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 CO红外光谱(CO-IR)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等技术, 研究了不同晶相TiO₂载体对Cu₂O/TiO₂结构及其催化甲醛乙炔化反应性能的影响. 结果表明, 以金红石相TiO₂为载体的催化剂炔化活性明显高于以锐钛矿相TiO₂为载体的催化剂, 原因在于金红石相TiO₂主要暴露(110)晶面, 其与铜物种的配位环境及较高的空位密度形成了更多的Cu—O—Ti结构物种, 表现为Cu₂O与TiO₂之间强的相互作用. 这导致Cu₂O高效转变为乙炔亚铜活性物种, 并保持了较高的分散度与稳定性, 抑制了过度还原物种金属Cu的生成, 进而使催化剂表现出较高的催化性能.     

方形锐钛矿TiO2纳米晶的合成及表征

在不添加任何模板剂或形状控制剂的条件下,以TiCl₄为前体,经氨水沉淀、乙醇洗涤和超临界干燥(AS制备法)选择性地合成了方形锐钛矿TiO₂纳米单晶.热稳定性研究结果表明,当焙烧温度不超过650℃时,方形锐钛矿TiO₂纳米晶的表面积、孔容、晶粒/颗粒尺寸基本保持不变.XRD和拉曼光谱分析表明,方形锐钛矿TiO₂纳米晶在800℃下焙烧后仍能保持晶相不变,表现出很强的抗晶相转变能力.但在1000℃焙烧后,样品可以完全转变成金红石相TiO₂.     

不同制备条件对TiO2/beads光催化活性的影响

以空心玻璃微球为载体,采用浸涂法制备TiO₂/beads光催化剂;利用X射线衍射、扫描电镜、热分析对TiO₂/beads进行了表征。研究了不同制备条件对TiO₂/beads光催化活性的影响。结果表明,热处理600℃,5h,A/R为81/19时,TiO₂/beads光催化活性最高;样品由非晶向锐钛矿型转变的温度为429℃,当锐钛矿型TiO₂与金红石型TiO₂以一定的比例共存时,TiO₂/beads的光催化活性较好.     

液相一步合成金红石型超细TiO2

二氧化钛在自然界中存在三种结晶形态:金红石型、锐钛矿型和板钛矿型.金红石型TiO₂因其折射率高,性能优越,因而得到广泛的应用^[1～3].传统金红石型TiO₂的制备需经高温固相反应,经历由无定形→锐钛矿→金红石的转化过程.     

阴离子对TiO2晶形的影响及光催化性能研究

以SO₄^2-、F^-、Cl^-和PO₄^3-作为阴离子来研究其对水热合成TiO₂(分别记为TiO₂-S、TiO₂-F、TiO₂-Cl和TiO₂-P)晶体的影响,并考察了其光催化性能.SEM显示TiO₂-S、TiO₂-F、TiO₂-Cl和TiO₂-P分别呈粒子、十面体、刺球和不规则块状.XRD图谱表明TiO₂-S和TiO₂-F为锐钛矿晶型,TiO₂-Cl为金红石晶型,而TiO₂-P为锐钛矿、金红石和板钛矿混合晶型,这一结论也被紫外-可见漫反射实验所证实.XPS能谱表明这4种TiO₂纳米材料都受到了各自阴离子掺杂的影响,光催化试验显示:它们的光催化活性顺序为: TiO₂-F>TiO₂-S>TiO₂-Cl>TiO₂-P,这表明锐钛矿的光催化活性要大于金红石和板钛矿,且具有{001}面,掺杂了F的锐钛矿光催化活性更强.     

模拟太阳光下稀土Gd掺杂TiO2纳米晶的光催化性能研究

以甲基橙的光催化降解为探针反应,采用氙灯模拟自然条件下的太阳光,评价了通过酸催化的溶胶-凝胶法制备的稀土Gd掺杂改性TiO₂纳米晶的光催化活性及对甲基橙水溶液TOC的去除效果.运用XRD和UV-Vis DRS表征技术考察了Gd掺杂对纳米TiO₂的微晶尺寸、晶体结构与光学性能的影响.结果表明,Gd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且有利于对可见光的吸收,从而使Gd掺杂TiO₂在模拟太阳光下光催化降解甲基橙的能力得到明显提高,但样品对甲基橙水溶液TOC的去除效果要滞后于其对色度的去除.     

金属Nd增强TiO2高硅氧纤维薄膜光催化性能及机理研究

用浸渍-提拉法在高硅氧玻璃纤维网格布上制备了具有优异光催化性能的金属Nd/TiO₂薄膜,甲基橙光催化降解实验表明Nd的掺杂对TiO₂催化剂薄膜的光学性能有明显的促进作用,当Nd的掺杂量为3 wt%时,表现出最优的光催化降解效果。采用XRD、SEM、UV-vis漫反射等分析方法对Nd/TiO₂薄膜进行表征分析,探讨光催化机理。结果表明:适量掺杂金属Nd能够细化TiO₂薄膜晶粒,得到分布致密均匀的锐钛矿型TiO₂薄膜;同时使TiO₂薄膜的拉曼和紫外可漫反射峰位红移,薄膜的禁带宽度从原来的3.15 eV减小到2.77 ev,促进了对紫外光的吸收,拓宽了TiO₂薄膜的光响应范围,增强了TiO₂薄膜的光催化活性。     

热处理对TiO2纳米管结构相变的影响

TiO₂纳米管为无定形结构,焙烧后则由无定形转变为锐钛矿型,纳米管的管状结构被破坏,晶型转变是TiO₂纳米管的管状结构破坏的根本原因.经热处理,原来的TiO₂纳米管部分转变为长棒状的金红石型晶柱结构,而原料TiO₂在较大温度范围内焙烧均未出现长棒状晶柱结构;TiO₂由A→R的相变温差很大,TiO₂纳米管的A→R相变温度比原料约低350℃;合成的TiO₂纳米管的比表面积和孔体积很大.     

单一板钛矿相TiO2微晶的制备

以新鲜的无定形TiO₂沉淀为前驱体,在水热条件下得到了板钛矿型TiO₂微晶粉末,考察了前驱体制备过程中碱的种类与用量以及水热反应的温度和时间等因素对板钛矿型TiO₂的影响.XRD,TEM和Raman测试表明,所合成的样品具有单一的板钛矿型TiO₂结构,晶相纯度很高,晶粒形状相同且具有完美的内部结构,粒度分布均匀.此板钛矿型TiO₂样品在900℃时开始向金红石结构转化,1000℃时完全转变为金红石结构.     

低量La3+掺杂S-TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La³⁺/S-TiO₂纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La³⁺掺杂对TiO₂纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO₂后明显提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,而La³⁺掺杂S-TiO₂后,进一步提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,La³⁺的最佳掺杂量(相对于TiO₂的质量分数)为0.369%;La³⁺/S-TiO₂(ω(La³⁺)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La³⁺掺杂抑制了TiO₂由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO₂晶粒的生长,提高了TiO₂的比表面积;XPS分析表明,S、La³⁺掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S⁶⁺形式置换TiO₂晶格中的Ti⁴⁺;UV-Vis分析表明,光催化剂La³⁺/S-TiO₂比纯TiO₂具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO₂相比,La³⁺掺杂TiO₂纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La³⁺掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表面积,增强了样品表面的紫外光吸收能力.     

WO3-TiO2薄膜型复合光催化剂的制备和性能

 采用溶胶－凝胶法在多孔钛片上制备了WO3－TiO2薄膜型复合光催化剂,并用甲基橙的光催化降解反应对所得薄膜型催化剂的活性进行了评价．实验结果表明：x（W）＝0．5％,涂覆层数为3层,在500℃焙烧1h的WO3－TiO2薄膜型光催化剂的活性最高,比纯TiO2薄膜高出96．7％．此时多孔钛片上负载的TiO2以锐钛矿和金红石两种晶形存在,表明适量W的掺入可使TiO2的相转变温度显著降低．     

NH3处理温度对N掺杂P25-TiO2的可见光催化活性的影响

研究了NH3处理温度对N掺杂P25-TiO2可见光催化活性的影响以及可见光催化活性与表面组成和结构的关系．实验结果表明：NH3处理温度在600℃时,有最高活性;在700℃,P25-TiO2转变为以金红石相为主,表面未发生N掺杂,这与700℃时NH3分解有关;N掺杂浓度、可见光吸收两者与可见光催化活性之间均不存在顺变关系．讨论揭示：N掺杂P25-TiO2的可见光催化活性是由三个要素协同作用产生：（i）表面生成大量束缚单电子氧空位（Vo）,（ii）表面有N掺入,（iii）晶型以锐态矿为主,三者缺一不可．     

Fe~(3+)掺杂的TiO_2纳米复合粒子的合成及表征

利用酸催化的溶胶-凝胶法合成了一系列不同Fe~(3+)掺杂量的TiO_2纳米复合 料子。用XRD,TEM,UV-vis等技术进行了表征。结果表明：在所研究的掺杂量范围 内(x_B = 0.0005 ～0.1000),未发现有铁氧化物的晶相生成;Fe~(3+)的掺杂可以 实现TiO_2由锐钛矿(anatase)结构向金红石(rutile)结构的低温转化,随着Fe~ (3+)掺杂量的增大,对光的吸收发生红移,吸收强度增大。掺杂适量的Fe~(3+)可 以使TiO_2纳米微粒的光催化活性得以提高。     

溶胶法制备的二氧化硅与二氧化钛复合薄膜的性能

在室温下, 采用溶胶法在玻璃基板上制备了厚度约为100 nm的均匀、透明的纳米SiO2-TiO2复合薄膜.研究了不同温度处理后薄膜的超亲水性、光催化能力等光致活性.通过XPS对薄膜表面及近表面元素的化学态的研究发现, Ti在表面及近表面不仅以Ti4＋形式存在, 也存在少量Ti3＋.紫外光照射后, 部分Ti4＋ 转变成了Ti3＋. XRD研究表明, 该薄膜中的TiO2主要以锐钛矿形式存在, 而且其晶粒大小为14～20 nm.用AFM研究了SiO2-TiO2薄膜的表面形貌及不同的温度处理对TiO2颗粒大小的影响.     

Fe3+-TiO2/SiO2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe3+的TiO2光催化剂(Fe3+-TiO2/SiO2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.结果表明,Fe3+-TiO2/SiO2比TiO2纳米粉有更好的催化活性,Fe3+的最佳掺入量为0.03％.罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理.根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO2在SIO2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因.     

Crystallization and photovoltaic properties of titania-coated polystyrene hybrid microspheres and their photocatalytic activity

The hybrid microspheres with polystyrene core coated by titania nanoparticles were prepared by miniemulsion polymerization, and the as-prepared samples were characterized by SEM, XRD, TG-DTA, XPS, and SPS techniques. TiO2 nanoparticles experienced two processes of phase transition, i.e., amorphous to anatase and anatase to rutile at the calcining temperature range from 400 to 1000 degrees C. The phase transformation temperature of TiO2 hybrid microspheres from anatase to rutile was increased by about 300 degrees C due to the blocking function of calcined polymer remainder. SPS results present that the band-gap of hybrid microspheres is 3.2-3.4 eV, which is larger than that of pure TiO2. The maximum intensity of the SPS signal is about 3 times larger for the hybrid material as compared to the pure TiO2. In addition, the photocatalytic degradation rate of TiO2 hybrid microspheres was 15% faster than that of pure TiO2 in the experiment of the photocatalytic degradation of methyl orange.     

TiO2/SiO2的制备及其对染料X-3B溶液降解的光催化活性

 以粗孔球形硅胶为载体,以聚乙二醇和二乙醇单乙醚的钛酸四丁酯无水乙醇溶液为浸涂液,用涂覆法制备了TiO2／SiO2光催化剂．用XRD,SEM和UV－Vis等对催化剂的物相、形貌及TiO2负载量进行了表征,并通过可溶性染料活性艳红X－3B的降解反应,考察了其光催化活性．实验结果表明,当选用16．79％TiO2／SiO2光催化剂时,活性艳红X－3B溶液的脱色率可达93％以上．     

The adsorption and reaction of a titanate coupling reagent on the surfaces of different nanoparticles in supercritical CO2

The adsorption and reaction in supercritical CO2 of the titanate coupling reagent NDZ-201 on the surfaces of seven metal oxide particles, SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2 (anatase), TiO2 (rutile), Fe2O3, and Fe3O4, was investigated. FTIR and TG analysis indicated that the adsorption and reaction were different on different particle surfaces. On SiO2 and Al2O3 particles, there was a chemical reaction of the titanate coupling reagent on the surfaces. On the surfaces of ZrO2 and TiO2 (anatase) particles, there were two kinds of adsorption, weak and strong adsorption. On the surfaces of TiO2 (rutile), Fe2O3, and Fe3O4 particles, there was only weak adsorption. The acidity or basicity of the OH groups on the particle surface was the key factor that determined if a surface reaction occurred. When the OH groups were acidic, the titanate coupling reagent reacted with these, but otherwise, there was no reaction. The surface density of OH groups on the original particles and the amount of titanate coupling reagent adsorbed and reacted were estimated from TG analysis. The reactivity of the surface OH groups of Al2O3 particles was higher than that of the SiO2 particles.     

CO为还原剂同时还原SO2和NO的SnO2-TiO2固溶体催化剂Ⅱ.催化剂的物理化学性质

 用XRD, XPS, CO-TPR, NH3-TPD, SO2-TPD和IR等方法表征了SnO2-TiO2固溶体催化剂的物理化学性质. 不同配比的SnO2和TiO2均可形成均一的具有金红石结构的连续固溶体,其晶粒度比单纯的SnO2或TiO2的晶粒度小. SnO2-TiO2固溶体的比表面积随SnO2含量的增大呈火山形变化,说明在SnO2-TiO2固溶体中SnO2可阻止TiO2由锐钛矿型变为金红石型过程中比表面积的减小,而TiO2则提供了维持大表面的结构框架. SnO2倾向于在固溶体表面偏析,固溶体的表面氧含量高于单纯SnO2的表面氧含量而低于单纯TiO2的表面氧含量. SnO2, TiO2和SnO2-TiO2表面含有能被CO还原的吸附氧和晶格氧,被还原的SnO2, TiO2和SnO2-TiO2的表面晶格氧的数量仅占所有晶格氧的0.001%, 说明CO只使部分晶格氧还原并生成氧阴离子空穴. TiO2表面没有酸性, SnO2和SnO2-TiO2呈微弱酸性. 经CO还原的SnO2-TiO2上存在大量的强碱中心,说明SnO2和TiO2之间发生了协同作用. SnO2-TiO2固溶体的这些物化性质均十分有利于SO2+NO+CO的氧化还原反应.