CdS修饰TiO2纳米带制备及光催化降解有毒有机污染物

以硫酸钛为原料,在210℃低温下,水热制备TiO₂纳米带.通过沉淀法用CdS修饰TiO₂纳米带表面,制得TiO₂@CdS复合光催化剂,采用XRD、TEM和反射紫外对其结构及光化学特性进行初步表征.以可见光(λ≥450 nm)光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、水杨酸(Salicylic Acid,SA)及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,研究反应温度、介质和负载CdS对TiO₂@CdS结构性能的影响.结果表明,所制备的TiO₂纳米带分散性好.复合粉末由锐钛矿相TiO₂和立方相CdS组成.常温25℃中性介质中用CdS修饰的TiO₂的活性,在可见光照射下,为单纯TiO₂纳米带的29倍.同时,TiO₂也促进了CdS可见光光催化活性的提高.通过跟踪降解体系紫外-可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,结果发现TiO₂@CdS/vis体系在pH 7.0时,对SA的降解率较TiO₂纳米带有显著地提高,反应15 h和21 h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别可达到47.8%和30.8%.     

AgBr/TiO2复合催化剂:双注法制备及其可见光催化性能

以TiO₂为载体,采用双注法合成了AgBr/TiO₂复合光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)对AgBr/TiO₂的结构、光吸收、形貌进行了表征.研究了AgBr/TiO₂在可见光下对甲基橙和丁基罗丹明B的光催化活性.结果表明,与TiO₂相比,AgBr/TiO₂的光吸收范围拓展到400—600nm波段,并且随着AgBr负载量的增加,AgBr/TiO₂的可见光吸收强度增强;当AgBr与TiO₂的摩尔比为0.25时,AgBr/TiO₂具有最大催化活性;在相同条件下,AgBr/TiO₂对丁基罗丹明B的降解效果优于甲基橙.     

B,N-SnO2/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

为了提高TiO₂在可见光下的光催化活性, 采用聚合物前驱体法制备了B,N共掺杂的SnO₂/TiO₂(B,N-SnO₂/TiO₂)粉体型光催化剂. 进一步为了提高光催化剂的实用性, 通过浸渍-裂解法制备了氧化铝纤维毡负载的B,N-SnO₂/TiO₂光催化剂. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、场发射透射电子显微镜、X射线光电子能谱、比表面积分析仪、紫外-可见分光光度计等对其进行了表征. 以氧氟沙星水溶液为模拟污染物, 考察了B,N-SnO₂/TiO₂粉体型光催化剂和负载型光催化剂的可见光催化活性及稳定性. 结果表明, 该粉体型光催化剂在可见光下光照15 min, 对氧氟沙星的降解率可达98.3%. 负载型光催化剂也表现出了良好的光催化性能及可重复性和稳定性, 在21次重复使用后光催化性能几乎不发生变化.     

铋掺杂介孔二氧化钛的制备及光催化动力学

以介孔分子筛(KIT-6)为载体,采用溶液浸渍法合成了铋(Bi)掺杂的介孔二氧化钛(TiO₂)光催化剂。利用XRD、TEM、SEM、XPS、N₂吸附-脱附法和拉曼光谱法等技术手段对材料的结构和形貌进行表征。通过紫外-可见吸收光谱法考察了催化剂对罗丹明B光催化降解效率,进一步考察了Bi的掺杂量对光催化反应速率的影响,并对光催化降解动力学进行了初步研究。结果表明,Bi掺杂的介孔TiO₂具有较窄的孔径分布(3~4 nm),而且吸收范围扩展到可见光区,其光催化活性明显高于商品TiO₂(P25)。随之Bi掺杂量的提高,反应速率常数也增大,其光催化降解罗丹明B的反应均符合准一级动力学方程。     

Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性

用酸催化溶胶-凝胶法制备了Fe³⁺掺杂TiO₂/凹凸棒（Fe³⁺-TiO₂/ATP）复合光催化剂,对其结构、微观形貌、光吸收性能和可见光下的光催化性能进行了表征。XRD和TEM测试结果表明,Fe³⁺-TiO₂/ATP具有较好的热稳定性,经450 ℃热处理后的ATP晶体结构基本保持不变,锐钛矿TiO2均匀的分布在ATP表面,TiO2颗粒之间无团聚,且平均粒径小于纯TiO₂。UV-Vis-DRS测试结果表明,Fe³⁺的掺杂可明显增强复合光催化剂对可见光的吸收,光响应范围拓展到了整个紫外-可见光区。在可见光下,Fe³⁺-TiO₂/ATP复合光催化剂对亚甲基蓝具有很好的催化降解活性。Fe³⁺-TiO₂/ATP的反应速率常数分别为TiO₂/ATP、P25和纯TiO2的1.37、4.83和6.51倍。复合光催化剂的沉降性能优于纯TiO2和P25,易于分离。     

掺硼纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用改进的Sol-gel方法,制备了单分散椭球形微孔结构的掺B纳米TiO₂光催化剂,并用TG-DTA、XRD、XPS、UV-Vis、TEM、BET等手段进行表征.以难生化降解的染料罗丹明B为目标降解物,采用HPLC检测,通过不同光照时间下染料降解率考察了产物的光催化活性.结果表明,改进的Sol-gel法制得的光催化剂具有明显的孔结构,而且比表面积大、孔径分布窄、粒径小、分散性好;适量B的掺杂能够有效促进TiO₂纳米粒子的光催化活性.最佳催化剂制备条件:B掺杂的摩尔分数为20%、450℃煅烧2 h,此时所制得的B-TiO₂光催化剂活性比纯TiO₂有显著提高.     

铕掺杂TiO2的制备及其可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同铕(Eu)掺杂量的TiO₂纳米颗粒(Eu-TiO₂),利用透射电镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)及紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对Eu-TiO₂进行了物理特性的初步表征.结果表明:与未掺杂纳米TiO₂比较,Eu-TiO₂禁带宽度变窄,具有可见光光催化活性.在可见光下(λ≥420 nm)照射下,以光催化降解染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标反应,探讨了Eu-TiO₂不同制备条件对RhB降解光催化活性的影响,优化得到制备高活性Eu-TiO₂最佳pH为3、掺杂比例(n_Eu/n_Ti)为0.05%、煅烧温度为500 ℃.研究了可见光照射下Eu-TiO₂降解RhB和无色有机小分子水杨酸(SA)光催化反应条件及降解特性,RhB的12 h深度氧化矿化率为60.2%,SA的8 h降解率达到100%.通过跟踪测定可见光下Eu-TiO₂光催化反应过程中氧化物种的变化,研究了可见光激发Eu-TiO₂光催化反应机理,表明其光催化反应主要涉及羟基自由基(·OH)历程.     

新型等离子光催化剂纳米金-钛酸锌复合物的制备与光解水制氢性能

利用溶胶-凝胶法及光沉积法制备纳米金-钛酸锌(Nano Au-ZnTiO₃)复合等离子光催化剂。 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外可见漫反射光谱、荧光光谱、光电流密度、光催化制氢性能等技术手段和测试表征了样品的结构及性能。 结果表明,ZnTiO₃在900 ℃煅烧下呈立方相和六角相的混合相,其形貌呈近似球形,粒径约为50~100 nm。 由于纳米金(Nano Au)的表面等离子共振效应,Nano Au-ZnTiO₃复合材料在可见光区有较强的吸收,吸收峰位于525 nm处。 Nano Au-ZnTiO₃复合等离子光催化剂在可见光激发下呈现出优良的光催化分解水制氢活性。     

胶体碳球制备新型Sn/Se共掺杂TiO2及其光催化性能

TiO₂的光催化性能改性是水污染治理和光催化领域研究的重点方向。为了增强TiO₂的光催化性能,以胶体碳球为模板,采用水热-煅烧法首次制备了TiO₂空心球、硒掺杂二氧化钛(Se-TiO₂)空心球和锡/硒共掺杂二氧化钛(Sn/Se-TiO₂)空心球。同时,对Sn/Se-TiO₂空心球的形貌、结构以及元素组成进行了表征,并以罗丹明B为模拟污染物,评价了样品的光催化性能。结果表明：TiO₂为单一的锐钛矿相,Sn和Se成功地掺杂进入了TiO₂晶格中;Sn/Se共掺杂形成了缺陷能级,降低了禁带宽度和电子-空穴对的复合几率,提高了可见光的响应范围。当Se掺杂2.0%(物质的量分数,下同),Sn掺杂0.5%时,样品光催化性能最好,去除率为76.92%。同等条件下空心球的光催化去除率：TiO₂22,说明Sn/Se共掺杂T...     

Keggin型铬取代的磷钨杂多阴离子/二氧化钛纳米膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以钛酸四丁酯Ti(OC₄H₉)₄为TiO₂前驱体,Keggin型铬取代的杂多阴离子PW₁₁Cr为可见光活性组分,采用溶胶-凝胶提拉法在玻片表面制备了PW₁₁Cr/TiO₂纳米膜光催化剂,并用UV-Vis DRS、IR、XRD、SEM和TEM等技术手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相和表面结构形貌等进行了表征;讨论了膜中PW₁₁Cr和TiO₂相互作用的方式;以染料模型污染物RhB的可见光催化降解为探针,评估了PW₁₁Cr/TiO₂光催化剂的可见光催化活性,讨论了光催化反应机理,并与TiO₂的光催化反应机理进行了比较;考察了焙烧温度、PW₁₁Cr剂量和溶液pH值对光催化活性的影响;最后用RhB的循环降解实验评估了催化剂的光催化稳定性。 实验结果表明,PW₁₁Cr/TiO₂光催化剂对可见光有明显吸收,较低焙烧温度(100 ℃)下得到的膜为无定形结构,而较高焙烧温度(500 ℃)为纳晶结构;前者的光催化活性较高,在200 W金卤灯照射下降解10 μmol/L RhB,120 min的降解率为95%,4 h的COD去除率为72%;羟基自由基是导致RhB降解的主要氧活性物质;低的膜处理温度,高的PW₁₁Cr负载量和溶液酸性有利于提高PW₁₁Cr/TiO₂膜的光催化活性;经循环重复使用10次,PW₁₁Cr/TiO₂膜的光催化活性仅有较少损失。     

TiO2/斜发沸石光催化降解罗丹明B的研究

制备了一系列TiO₂/斜发沸石催化剂(不同焙烧温度、不同粒度和不同负载量),它们在紫外光照射下可降解有机染料罗丹明B(RhB).发现焙烧温度为500℃、粒度为180—200目、TiO₂实际质量分数为6.18%的催化剂样品活性较好.将其与P25对比,发现其降解速率虽低于P25(紫外光照84 min,P25COD变化率为100%,而焙烧温度为500℃的TiO₂/斜发沸石催化剂经紫外光照5.5 h,COD变化率为71.8%),但是TiO₂/沸石催化剂易于回收再利用,而纯P25因为颗粒细小,沉降速率慢,而不能快速分离.用XRD、TEM、BET、TG-DTA和紫外可见漫反射等方法表征了这些催化剂,结果表明催化剂比表面积增大有利于催化活性的提高.     

A series of highly efficient photocatalysts for organic contaminants degradation under visible light irradiation

Antimonic acid and N-doped antimonic acid, solid acids with d(10) electron configuration, are reported as novel photocatalysts for rhodamine B (RhB) degradation under visible light irradiation. They show much higher activities in comparison with P25 and photolysis. However, the extent of degradation abilities for RhB was not consistent with the formation rate of the active ˙OH radicals under visible light irradiation.     

Microwave‐Hydrothermal Preparation and Visible‐Light Photoactivity of Plasmonic Photocatalyst Ag‐TiO2 Nanocomposite Hollow Spheres

Visible‐light‐driven plasmonic photocatalyst Ag‐TiO₂ nanocomposite hollow spheres are prepared by a template‐free chemically‐induced self‐transformation strategy under microwave‐hydrothermal conditions, followed by a photochemical reduction process under xenon lamp irradiation. The prepared samples are characterized by using scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X‐ray diffraction, N₂ adsorption‐desorption isotherms, X‐ray photoelectron spectroscopy, UV/Vis and Raman spectroscopy. Production of ?OH radicals on the surface of visible‐light illuminated TiO₂ was detected by using a photoluminescence method with terephthalic acid as the probe molecule. The photocatalytic activity of as‐prepared samples was evaluated by photocatalytic decolorization of Rhodamine B (RhB) aqueous solution at ambient temperature under visible‐light irradiation. The results show that the surface plasmon absorption band of the silver nanoparticles supported on the TiO₂ hollow spheres was red shifted, and a strong surface enhanced Raman scattering effect for the Ag‐TiO₂ nanocomposite sample was observed. The prepared nanocomposite hollow spheres exhibits a highly visible‐light photocatalytic activity for photocatalytic degradation of RhB in water, and their photocatalytic activity is higher than that of pure TiO₂ and commercial Degussa P25 (P25) powders. Especially, the as‐prepared Ag‐TiO₂ nanocomposite hollow spheres at the nominal atomic ratio of silver to titanium ( R ) of 2 showed the highest photocatalytic activity, which exceeds that of P25 by a factor of more than 2.     

CdS/TiO_2纳米管可见光催化剂的制备、表征及光催化活性

以纳米颗粒TiO2(P25)为原料,采用水热合成法制备了具有锐钛矿晶型的TiO2纳米管(TNTs),考察了水热反应温度和焙烧温度对TNTs形貌和结构的影响.以具有双官能团结构的有机分子2-巯基丙酸为偶联剂,采用原位合成和在线组装的方法将CdS量子点(QDs)负载于TNTs上,制得了CdS/TNTs可见光催化剂,研究了2-巯基丙酸浓度对CdS负载量和CdS/TNTs光催化活性的影响.结果表明,在水热温度为150oC,焙烧温度为400oC的条件下,可制得管径为8～10nm,管壁为2～3nm,管长为数百纳米的锐钛矿型TNTs.经CdSQDs修饰后,TNTs的吸收阈值拓展至580nm,在模拟可见光照射下,CdS/TNTs表现出优异的光催化降解罗丹明B性能.     

铽负载介孔二氧化钛的制备、表征和协同效应

以嵌段共聚物P123为模板剂,采用蒸发诱导自组装法制备了铽负载介孔TiO2光催化剂,并利用XRD、N2吸附解吸和UV-Vis吸收光谱等技术手段对样品进行了表征。 制备的样品为锐钛矿和金红石混合晶相,以罗丹明B为模拟有机降解物,样品显示了良好的可见光催化活性。 研究发现0.7%的铽负载和380 ℃的煅烧温度是较佳的制备条件。 介孔结构所具有的高的比表面积、小的晶粒尺寸、铽负载诱导的电荷分离和可见光吸收增强协同提高了光催化活性。 同时,提出了铽负载二氧化钛诱导增强光催化作用的机理。     

季膦-磷钨酸室温离子液体的合成及光催化降解罗丹明B

以不同摩尔比的磷钨酸与烷基取代季膦盐为原料合成了一系列磷钨酸类离子液体,并使用DSC和IR对系列离子液体进行了表征。 结果表明,[P(C14H29)(C6H13)3]-磷钨酸系列离子液体为室温离子液体,磷钨酸根保留了Keggin结构。 进一步研究了在可见光照射下,以所制备的磷钨酸季膦盐离子液体为催化剂催化降解罗丹明B染液。 以脱色率和COD来表征染料的降解效果,分别探讨了离子液体中阳离子碳链长度、催化剂用量、光照时间和罗丹明B的初始浓度等因素对光降解罗丹明B的影响。 结果表明,其中[P(C14H29)(C6H13)3]3-PW12O40离子液体的催化效果最好,在催化剂用量为0.3 g时,3 h内50 mL 8.35×10-5 mol/L罗丹明B的降解率可达到95%以上,催化剂重复使用5次后,脱色率仍可达到97%以上。     

球形、花形和线状钒酸铋的可控合成及光催化性能

通过无模板、无助剂的可控水热法, 制备出球形、花形和线状钒酸铋(BiVO₄), 研究了其光学和可见光催化性能. 通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)观测其结构和形貌特征. XRD谱线显示, 所制备的样品为单斜晶体结构. TEM结果表明, 通过控制水热过程的反应参数可以得到不同形貌的纳米粉体. 基于不同条件下制备的样品的微结构分析, 提出了这些不同形貌的形成机制. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明BiVO₄样品的带隙能约为2.19-2.33 eV. 利用可见光(λ>420 nm)照射下的罗丹明B(RhB)降解实验评价了BiVO₄样品的光催化性能. 结果表明, BiVO₄的光催化活性比商用TiO₂催化剂P25 和掺氮TiO₂ (N-TiO₂)高得多. 所制备的球形BiVO₄光催化效率最高, 经可见光照射180 min, RhB溶液的降解率可达100%. 系统地研究了结构和形貌对不同pH值下制备的BiVO₄样品光催化活性的影响.     

A simple route for the preparation of Eu, N-codoped TiO2 nanoparticles with enhanced visible light-induced photocatalytic activity

A simple route has been developed for the synthesis of europium, nitrogen-codoped titania photocatalysts under mild conditions (i.e., low temperature, < or = 348 K, and ambient pressure). The as-prepared photocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and diffuse reflectance spectra (DRS) analyses. The results showed that the codoped photocatalyst with a spheroidal shape exhibited a smaller size than the undoped titania. The transformation from anatase to rutile was suppressed by doping with Eu and N atoms. Furthermore, the absorbance spectra of Eu, N-codoped TiO(2) exhibited a significant red shift to the visible region. The photocatalytic activity of Eu, N-codoped TiO(2) was evaluated by photodegradation of the dye reactive brilliant red X-3B under visible light. This codoped sample exhibited enhanced photocatalytic activity compared to N-doped TiO(2), pure TiO(2), and P25.