焙烧温度对Mn-Fe/CeO2-TiO2催化剂低温NH3选择性催化还原NO的影响

采用等体积浸渍法制备了Mn-Fe/CeO2-TiO2催化剂,考察了不同焙烧温度对其NH3选择性催化还原(SCR)NO活性及催化剂性能的影响。并用N2吸附-脱附,X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行了表征。活性结果表明,随着焙烧温度的升高,Mn-Fe/CeO2-TiO2催化剂的催化活性先升高后降低。其中焙烧温度为500℃时Mn/CeO2-TiO2的NH3-SCR活性最佳,该催化剂在113～250℃之间表现出了良好NO去除效率。表征结果表明,500℃焙烧时,催化剂中Fe和Mn物种在CeO2-TiO2表面的分散效果最好。500℃焙烧时Mn-Fe/CeO2-TiO2表面Mn以+4价存在,Fe以+3、+2价存在,而Ce以+4、+3存在。     

酸催化水解法制备可见光响应N掺杂纳米TiO2催化剂

 以TiCl4为钛源,采用酸催化水解法合成了TiO2前驱体,在NH3/N2气氛中经程序升温处理制得不同N掺杂量的TiO2可见光响应催化剂. 以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光及紫外光区的催化活性. 采用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构进行了表征. 结果表明,掺杂N后锐钛矿TiO2的可见光催化活性显著提高,在500 ℃焙烧5 h制得的催化剂在可见光区及紫外光区均表现出最高的光催化活性. N掺杂对TiO2的晶粒大小、比表面积和晶相结构影响不大. 适量N掺杂可在TiO2表面形成Ti-O-N键,形成了新的能级结构,使催化剂的吸收带边红移至490～550 nm; 同时该结构也可有效提高TiO2的紫外光催化活性.     

N掺杂纳米TiO2可见光催化氧化丙烯的动力学行为

通过在不同温度的氨气气氛中处理纳米管钛酸(NTA)制得具有可见光响应的氮掺杂纳米二氧化钛. X射线衍射(XRD)谱表征结果显示, 当温度高于400 ℃时, 样品由正交晶系向锐钛矿相转变, 700 ℃处理得到的样品除了锐钛矿相TiO2外还有TiN 新相存在; 紫外-可见扩散漫反射(DRS)结果表明, 氮掺杂纳米TiO2在整个可见光区都有明显的吸收. 不同波长可见光及不同气体流速的光催化氧化丙烯动力学研究表明, 活性最好的N掺杂纳米TiO2催化剂(600 ℃ NH3处理)对可见光的利用范围可扩展至500 nm, 低浓度丙烯光催化氧化反应为一级反应.     

TiO2-yNx纳米光催化剂的制备及其可见光响应机理

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。     

改性TiO2纳米球在可见光诱导抗菌中的应用

本研究以硫酸钛作为钛源,油酸为表面活性剂,尿素为氮源,采用简单有效的一步水热法,在180℃条件下反应6h制备了N掺杂的改性TiO2纳米球（N-TiO2）。N元素的成功引入,扩展了TiO2对光谱的响应范围,使其能够充分利用可见光产生活性氧（ROS）。在可见光照射下,这种N-TiO2纳米复合材料与原始的TiO2、商用的光催化剂德固赛P25-TiO2和Ag沉积的N-TiO2相比,在其周围产生透明的抑菌圈,而其余三种材料看不到明显的抑菌圈。这说明其对革兰氏阴性大肠杆菌具有明显的杀灭效果。     

N、F共掺杂TiO2可见光响应光催化剂的酸催化水解法制备及表征

采用酸催化水解法由TiCl4、NH4F混合液合成N、F共掺杂可见光响应TiO2光催化剂(TONF). 以苯酚为模型物, 考察了催化剂在可见光区、紫外光区的催化活性. 采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构等进行表征. 结果表明, 适量的N、F共掺杂TONF催化剂表现出较高的可见光催化活性. N、F共掺杂可显著提高TiO2分散性能, 促进锐钛矿相的形成, 抑制其向金红石相转变, 提高相转变温度. N掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收; F掺杂可使TiO2能隙变窄.     

N、F共掺杂TiO2可见光响应光催化剂的酸催化水解法制备及表征

采用酸催化水解法由TiCl4、NH4F混合液合成N、F共掺杂可见光响应TiO2光催化剂(TONF).以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光区、紫外光区的催化活性.采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外.可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、打描电子显微镜(SEM)及低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构等进行表征.结果表明,适量的N、F共掺杂TONF催化剂表现出较高的可见光催化活性.N、F共掺杂可显著提高TiO2分散性能,促进锐钛矿相的形成,抑制其向金红石相转变,提高相转变温度.N掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收;F掺杂可使TiO2能隙变窄.     

N掺杂富含(001)晶面TiO_2纳米片的制备及N掺杂浓度对可见光催化活性的影响(英文)

采用水热法制备了富含(001)晶面的锐钛矿型TiO2纳米片,并通过改变热处理过程中NH3流速制备不同N掺杂浓度的TiO2纳米片.运用X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨率透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱和荧光光谱对光催化剂进行了结构和性能表征,并以罗丹明B为目标降解物,考察了N掺杂浓度对TiO2纳米片可见光催化活性的影响.结果表明,NH3流速为40ml/min时制备的N掺杂TiO2纳米片具有最低的光生电子-空穴复合速率,最高的OH产生能力并表现出最高的光催化活性.同时,讨论了N掺杂浓度对TiO纳米片可见光催化活性影响的机理.     

钆及双稀土元素掺杂TiO2可见光催化降解罗丹明B的研究

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。     

氮铋共掺杂TiO2的合成及其可见光催化性能研究

以纳米管钛酸为钛的前驱体,Bi(NO₃)₃·5H₂O为N源和Bi源,采用水热法制备了N、Bi共掺杂的TiO₂;并以甲基橙为目标降解物考察了所制备样品的可见光催化性能(λ≥420 nm).利用XRD、XPS、UV-Vis DRS、TEM等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.结果表明,所得样品主要为锐钛矿型,粒径20 nm左右,掺杂的Bi主要以Bi₂O₃和BiONO₃两种形式存在.N元素除了以NO₃^-的形式存在于BiONO₃中,还有少量N以间隙氮掺杂于TiO₂中形成Ti-O-N键.N、Bi共掺杂的TiO₂在可见光下表现出了优越的光催化性能,其中水热温度为130 ℃,Bi/Ti摩尔比为1%时,催化活性最高.催化活性的提高源于N和Bi的掺杂增加了样品对可见光的利用效率,降低了光生电子空穴的复合速率.     

Influence of NH<Subscript>3</Subscript>-treating temperature on visible light photocatalytic activity of N-doped P<Subscript>25</Subscript>-TiO<Subscript>2</Subscript>

The influence of NH₃-treating temperature on the visible light photocatalytic activity of N-doped P₂₅-TiO₂ as well as the relationship between the surface composition structure of TiO₂ and its visible light photocatalytic activity were investigated. The results showed that N-doped P₂₅-TiO₂ treated at 600°C had the highest activity. The structure of P₂₅-TiO₂ was converted from anatase to rutile at 700°C. Moreover, no N-doping was detected at the surface of P₂₅-TiO₂. There was no simply linear relationship between the visible light photocatalytic activity and the concentration of doped nitrogen, and visible light absorption. The visible light photocatalytic activity of N-doped P₂₅-TiO₂ was mainly influenced by the synergistic action of the following factors: (i) the formation of the single-electron-trapped oxygen vacancies (denoted as V_o^·); (ii) the doped nitrogen on the surface of TiO₂; (iii) the anatase TiO₂ structure.     

One-step solvothermal synthesis of N-doped TiO2 nanoparticles with high photocatalytic activity in the reduction of aqueous Cr（Ⅵ）

N-doped TiO2 （N-TiO2） nanoparticles were synthesized via a one-step low temperature （180℃） solvothermal route, which adopted NH4NO3 as the nitrogen source. The structure, composition, BET specific surface area, and optical properties of the as-synthesized product were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, N2 adsorption- desorption isotherms, and UV-vis diffuse reflectance spectroscopy. In addition, its photocatalytic properties were tested by the reduction of aqueous Cr（VI） under UV and visible light （x 〉 420 rim） irradiation. It was observed that for the reduction of aqueous Cr（VI）, the as-synthesized N-TiO2 nanoparticles not only exhibited much higher photocatalytic activity than P25 TiO2 under UV light, but also exhibited remarkably high photocatalytic activity under visible light （λ 〉 420 nm）.     

The role of crystal phase in determining photocatalytic activity of nitrogen doped TiO2

Two series of nitrogen doped TiO(2) samples with different ratios of anatase to rutile phases were prepared by milling the mixture of P25 TiO(2) and C(6)H(12)N(4) in air and gaseous NH(3) atmosphere, respectively. Compared to air, NH(3) atmosphere plays an important role in delaying the crystallite transformation from anatase to rutile in the mechanochemical reaction of TiO(2) and C(6)H(12)N(4). In contrast to the previously reported results for pure TiO(2), it is found that nitrogen doped TiO(2) with higher content of rutile phase demonstrates higher photocatalytic activity in photodegrading pollutant Rhodamine B under both UV light and visible light irradiation (lambda>420 nm), and the amount of the surface-adsorbed water and hydroxyl groups on nitrogen doped TiO(2) have little correlations with their crystallite phases (anatase or rutile) and photocatalytic activity. The more abundant surface states characterized by photoluminescence spectroscopy together with the lowered valence band maximum of rutile TiO(2) by nitrogen doping are considered as the key factors for the higher activity of nitrogen doped TiO(2) with higher content of rutile phase.     

N掺杂TiO_2纳米粉体的制备及其可见光催化性能

首次以钛酸纳米管(NTA)为Ti的前驱体,以尿素为N源,采用水热法制备N掺杂TiO2纳米微粒,并用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.探讨了尿素的掺杂量、水热温度对N掺杂TiO2形貌和结构的影响,并以亚甲基蓝为模型反应物考察了其在可见光下的催化性能,结果表明样品UN-130-1/2催化活性最高.     

氮自掺杂暴露（001）晶面TiO2微米片的可见光光催化CO2还原性能增强

化石能源的使用可产生大量CO2,带来严重的温室效应。光催化CO2还原生产太阳燃料技术既有望缓解温室效应,又可以将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的化学能储存起来方便使用。高效光催化材料的开发是发展光催化技术的关键。迄今,在已开发的所有半导体光催化材料中, TiO2仍是广泛研究的明星材料。在实际使用中, TiO2的光催化效率仍受限于其极弱的可见光利用率和较高的电子-空穴复合几率。近年来,越来越多的研究表明TiO2的结构与形貌特征极大地影响其光催化效率。尤其, TiO2的外露晶面设计与晶面效应研究引起了广泛关注。由于具有较高表面能和较多表面不饱和键,起初大多数理论和实验研究认为锐钛矿TiO2(001)晶面是光催化活性晶面。后来,越来越多研究表明并非锐钛矿TiO2(001)晶面的暴露比例越高其光催化活性就越高。最近,我们发现锐钛矿TiO2(001)晶面与(101)晶面在调控光催化CO2还原性能上具有良好的协同效应。密度泛函理论计算表明,锐钛矿TiO2的(001)晶面与(101)晶面的能带结构有差异,(001)晶面的导带位置相对于(101)晶面而言较高,而(101)晶面的价带位置相对于(001)晶面而言较低。基于此我们提出,具有合适比例的锐钛矿TiO2的(001)晶面与(101)晶面的交界处可以形成最佳的表面异质结或晶面异质结。表面异质结的形成导致光生电子倾向于向(101)扩散,光生空穴倾向于向(001)扩散,从而促进光生电子-空穴分离,降低光生电子-空穴复合几率。在此工作基础上,我们直接以氮化钛为原料,氢氟酸为添加剂,通过简单的水热反应一步合成了氮自掺杂的TiO2微米片。利用X射线粉末衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、氮气吸附-脱附以及电化学阻抗谱等方法手段对所制备的光催化剂进行了基本结构与理化性质表征分析,并研究了其可见光光催化CO2还原性能。电镜照片结果表明,我们所制备的氮自掺杂锐钛矿TiO2微米片的(001)晶面与(101)晶面比例分别为65%和35%。基于我们前期研究结果, TiO2微米片的(001)晶面与(101)晶面可以形成表面异质结,具有良好的电荷分离效率,这也得到了电化学阻抗谱研究结果的证明。同时,由于N的原位掺杂,所制备的TiO2微米片具有优异的可见光捕获能力。由于可见光利用效率增强与光生电子-空穴分离效率提高这两方面的综合作用,所制备的氮自掺杂TiO2微米片具有非常好的可见光光催化CO2还原制甲醇性能,比商用P25及氮掺杂TiO2纳米粒子等参考样品的可见光光催化性能更优异。研究表明,通过原位自掺杂方法与晶面设计方法相结合,可以同时改善TiO2的可见光利用效率和光生电子-空穴分离效率,优化TiO2的可见光光催化性能,这也为后续开发新型高效光催化材料提供了新思路。     

氮掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及其可见光光电催化活性研究

联用电化学阳极氧化和湿化学法制备氮掺杂的TiO2纳米管阵列膜.应用SEM、XPS、DRS分析、表征,并研究该膜层的形貌、组成和光学性质以及在卤钨灯照射下降解甲基橙水溶液的光电催化活性.结果表明:氮以取代掺杂的形式进入TiO2晶格,掺氮的TiO2纳米管阵列在可见光区有较强的吸收,其光电催化性能优于纯的TiO2纳米管阵列膜.     

溶胶-凝胶-水热法制备Ce-Si/TiO2及其可见光催化性能

以钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯、六水硝酸铈为原料, 在140 ℃下通过溶胶-凝胶-水热法水解制备Ce-Si/TiO2. 所得样品用X射线衍射、氮吸附、透射电镜、紫外漫反射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等测试手段分析, 结果显示400-600 ℃条件下焙烧所有样品均为锐钛矿, 样品具有较大的比表面积, Si和Ce均被引入到TiO2中. 在可见光照射下, 以脱色降解罗丹明B为探针反应, 研究其可见光催化性能, 结果表明, 与未掺杂和单一组分掺杂的二氧化钛相比较, 共掺杂的二氧化钛具有更高的催化性能, 当Ce/Ti和Si/Ti的物质的量比分别为0.010和0.10时,可见光催化性能最好.     

Synthesis, characterization, and visible light activity of new nanoparticle photocatalysts based on silver, carbon, and sulfur-doped TiO2

New nanoparticle photocatalysts based on silver, carbon, and sulfur-doped TiO2 having only the homogeneous anatase crystalline phase and high surface area were successfully synthesized by a modified sol-gel route. The catalysts were characterized by EDX, XRD, BET, UV-vis, IR, and Raman spectroscopy. The effects of the experimental parameters on the visible light reactivity of the catalysts were evaluated for the photodegradation of gaseous acetaldehyde as a model indoor pollutant. The activity results show that the silver(I) ion, Ag(+), doping significantly promotes the visible light reactivities of carbon and sulfur-doped TiO2 catalysts without any phase transformation from anatase to rutile. Moreover, Ag/(C, S)-TiO2 photocatalysts degrade acetaldehyde 10 times faster in visible light and 3 times faster in UV light illuminations than the accredited photocatalyst P25-TiO2. The commendable visible photoactivities of Ag/(C, S)-TiO2 new nanoparticle photocatalysts are predominantly attributable to an improvement in anatase crystallinity, high surface area, low band gap and nature of precursor materials used.