添加NaBF_4对阳极氧化法制备TiO_2纳米管光催化剂的影响

在阳极氧化电解液中添加Na BF4制得了具可见光活性的B掺杂TiO_2纳米管阵列(B/TNTs)。采用扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及X射线光电子能谱(XPS)对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应评价其光催化活性。结果表明:添加Na BF4后,TiO_2纳米管表面形貌变化较大;B掺入到TiO_2晶格中形成B-O-Ti键;B掺杂使得TiO_2纳米管表面羟基量增加、光学带隙能减小、光吸收阀值红移,且B掺杂量越多,其相应值的变化量越大;B掺杂能促进TiO_2锐钛矿相的发育,纳米管经550℃煅烧后仍保持未掺杂样品的锐钛矿相结构;Na BF4的最佳添加量为0.6%(w/w)时,所得样品光催化活性最佳,可见光下光催化降解MB的4 h降解率由未添加的39.90%提高至75.15%,且反复使用10次后其光催化性能基本保持不变;总有机碳(TOC)分析结果表明,MB在可见光下能被B/TiO_2有效矿化。     

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.     

添加NaBF4对阳极氧化法制备TiO2纳米管光催化剂的影响

在阳极氧化电解液中添加NaBF₄制得了具可见光活性的B掺杂TiO₂纳米管阵列（B/TNTs）。采用扫描电镜（FE-SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FTIR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）以及X射线光电子能谱（XPS）对样品进行表征,以亚甲基蓝（MB）的光催化降解为目标反应评价其光催化活性。结果表明：添加NaBF₄后,TiO₂纳米管表面形貌变化较大;B掺入到TiO₂晶格中形成B-O-Ti键;B掺杂使得TiO₂纳米管表面羟基量增加、光学带隙能减小、光吸收阀值红移,且B掺杂量越多,其相应值的变化量越大;B掺杂能促进TiO₂锐钛矿相的发育,纳米管经550℃煅烧后仍保持未掺杂样品的锐钛矿相结构;NaBF₄的最佳添加量为0.6%（w/w）时,所得样品光催化活性最佳,可见光下光催化降解MB的4 h降解率由未添加的39.90%提高至75.15%,且反复使用10次后其光催化性能基本保持不变;总有机碳（TOC）分析结果表明,MB在可见光下能被B/TiO₂有效矿化。     

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而积,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,与末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.     

可见光响应的镍硅共掺杂二氧化钛及其光催化性能

为了更好地利用太阳光和提高二氧化钛的光催化性能,以钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯、六水合硝酸镍为原料,在高压釜中140℃非水溶剂热反应,所得材料经400℃焙烧制得镍硅共掺杂的二氧化钛光催化剂.所得材料用X射线衍射、氮吸附、透射电镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、紫外漫反射等测试手段分析,结果显示所有样品均为锐钛矿型二氧化钛,Si和Ni均掺杂到TiO2体相中,样品具有较大的比表面积,其最大达303.3m2·g-1.在可见光照射下,以降解罗丹明-B为探针反应研究其可见光催化性能,与未掺杂和镍掺杂的二氧化钛相比较,共掺杂的二氧化钛具有更高的可见光催化性能,当Ni/Ti和Si/Ti的物质的量的比分别为0.01和0.20时,可见光催化性能最好.可见光催化性能的提高归因于镍和硅的协同作用.     

Sn4+掺杂TiO2中空纤维材料的制备及光催化性能

以Ti(OCH2CH2CH2CH3)4为钛源,脱脂棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了具有中空结构的Sn4+掺杂TiO2光催化纤维材料(Sn4+/TiO2),利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱(UV-vis)等技术对其晶体结构、形貌、尺寸、光吸收特性等进行了表征.以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了样品Sn4+/TiO,在太阳光下的光催化性能.结果表明:利用该法制得的Sn4+/TiO2材料具有中空纤维结构;煅烧温度影响材料Sn4+/TiO2的相结构、组成、尺寸、形貌以及催化性能;Sn4+的掺入能够显著改善TiO2在太阳光条件下的催化性能,600℃煅烧2h所得的Sn4+掺杂量x=0.29％的TiO2中空纤维材料具有最佳的光催化活性,太阳光下2h即可使MB溶液的脱色降解率达97.28％;重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90％以上,且该催化剂材料易于离心分离去除.     

Cu、Ag、Au掺杂BiVO_4可见光催化剂的制备及性能研究

水热法制备了币族金属(Cu、Ag和Au)掺杂的BiVO4可见光催化剂,借助X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征.XRD分析显示所有催化剂都呈现单斜结构.XPS结果显示掺杂元素均以其稳定氧化态形式存在与催化剂表面.DRS谱中掺杂样品的吸收边界比纯BiVO4都有不同程度的红移.以甲基橙的可见光催化降解反应为探针,研究了催化剂的可见光催化性能.结果表明,经币族金属掺杂改性的催化剂催化能力比纯BiVO4有所提高.对其掺杂增强催化能力的可能原因进行了分析讨论.     

Ti~(3+)自掺杂的纳米TiO_2的制备及其可见光催化性能

以TiH2为Ti源,H2O2为氧化剂,首先通过表面氧化得到不同状态的前驱体凝胶,然后采用后续水热处理制备Ti3+自掺杂的纳米Ti O2.考察了前驱体凝胶状态及水热处理时间对材料结构和性能的影响.利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、电子顺磁共振波谱和紫外-可见漫反射光谱手段对样品进行表征.以次甲基蓝溶液为模拟废水评价样品的可见光催化降解性能.结果表明,与纯Ti O2相比,Ti3+的自掺杂使材料在可见光区有明显的吸收,并具有良好的可见光催化降解性能和循环使用性能.当采用黄色凝胶为前驱体时,在160°C下水热处理24 h所得样品在可见光下光催化降解次甲基蓝的反应速率常数(0.0439 min-1)是纯Ti O2的18.3倍.     

La掺杂Bi2O3的制备、表征与可见光催化活性

采用浸渍法制备了La掺杂Bi2O3(La-Bi2O3)光催化剂,利用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)等分析测试手段对样品的La掺杂量、晶体结构和光谱特征等进行了表征,并以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)水溶液的降解作为探针反应,考察了样品的可见光催化性能.结果表明,适量的La掺杂能有效抑制Bi2O3由四方相向单斜相转变,并将光吸收范围拓展到550 nm以上.掺杂的La可取代Bi2O3晶格中部分Bi,形成Bi—O—La键,并生成了少量镧铋复合氧化物(La0.176Bi0.824O1.5),它们的存在能有效抑制光生电子-空穴对的复合,从而提高光催化量子产率.可见光照射下2,4-DCP的光催化降解实验表明,La-Bi2O3具有良好的可见光催化性能,并且当La的掺杂量为3%(摩尔分数)时,催化剂的可见光催化效率最高.     

Ce掺杂Bi2MoO6/TiO2纳米纤维异质结的制备及可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为基质,通过溶剂热法制备了异质结型稀土Ce掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及荧光光谱(PL)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征。以罗丹明B为模拟有机污染物,研究了样品的可见光催化性能。结果表明:在稀土掺杂样品中,Ce离子进入Bi_2MoO_6晶格,部分取代Bi3+,导致晶胞膨胀,晶格畸变,形成缺陷;与TiO_2复合形成异质结,有利于光生电荷的产生、转移和有效分离,从而提高TiO_2纳米纤维的光催化活性。可见光照射180 min,罗丹明B的降解率达到95.1%。经5次循环光催化降解活性基本不变,样品具有良好的光催化稳定性。     

用于NO_x低温下吸附还原的CoO_x/CeO_2二元氧化物的制备

研究了以多孔二氧化硅微球和活性炭为载体制备NOx吸附/还原催化剂的方法,摸索了最佳Ce/Co物质的量的比例。采用低温氮吸附方法测定了样品的BET比表面和孔容,利用XRD方法表征了样品中所掺杂的金属元素的晶型。研究发现:当nCe/nCo=75/25时,材料获得最佳NOx吸附能力,当以多孔二氧化硅微球作载体时,材料对于NOx的吸附主要来自CoOx和CeO2的二元氧化物;当以活性炭作为载体时,活性炭参与了NOx的吸附,因此其吸附容量大大提高。对NOx的吸附机理进行了探讨,并研究了样品的NH3还原性质。     

中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC_2纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC_2/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)及N2物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀(20~30 nm),碳化物主要以TaTiC_2晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO_2与Ta2O5通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。nTi∶nTa=2.5∶1.5时,相应的中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC₂纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC₂/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV-Vis）漫反射（DRS）及N₂物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀（20~30 nm）,碳化物主要以TaTiC₂晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO₂与Ta₂O₅通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。n_Ti∶n_Ta=2.5∶1.5时,相应的中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

Preparation and photocatalytic activity of high-efficiency visible-light-responsive photocatalyst SnSx/TiO2

Visible-light-responsive composite photocatalysts SnS₂/TiO₂ and SnS/TiO₂ with different mass ratios were prepared by in-situ synthesis technology in solution with commercial TiO₂. The junction-based materials SnS_x (x=1, 2)/TiO₂ were found to have high visible-light photocatalytic performance and possess much better activity than the single-phase SnS_x or TiO₂. The greatly enhanced photocatalytic activity of the SnS_x/TiO₂ composites was mainly attributed to the matching band potentials and efficient charge transfer and separation at the tight-bonding interface between SnS_x and TiO₂. The fact was confirmed by the comparison of photocatalytic activities of the SnS₂/TiO₂ samples prepared by physical mixing method and in-situ synthesis technique.     

室温下制备以{211}晶面为主的Ti1-xVxO2薄膜及其可见光催化性能

以金属Ti和V作为靶材,采用直流反应共溅射技术在室温下制备了以{211}晶面为主的锐钛矿相Ti_1-xV_xO₂薄膜,研究了不同V靶功率对Ti_1-xV_xO₂薄膜的薄膜成分、晶相结构和可见光催化性能的影响。研究表明,Ti_1-xV_xO₂薄膜的晶相结构为锐钛矿相,择优取向为(211),而结晶度受V靶功率的影响。随着V靶功率的增加,薄膜中V元素含量逐渐增加,同时,晶粒和沉积速率也逐渐增加。另外,当V靶功率为150W时,薄膜的表面粗糙度值有一个最大值。V的掺杂导致薄膜的能带间隙变窄,对光的吸收向可见光区偏移,从而有效地改善了薄膜的可见光催化能力。当V靶功率为150W时,Ti_1-xV_xO₂薄膜的能带间隙值为2.82eV,其在2h的可见光照射下分解了80%的RhB染料。这被归结于能带间隙窄,高能晶面{211}和结晶度高的共同作用。     

SiO2负载氮掺杂TiO2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,尿素为氮源,采用液相水解-沉淀法制得SiO2负载N掺杂TiO2可见光响应TiO2-xNy/SiO2光催化剂(TSN)。以苯酚为模型物,考察了TSN在可见光区、紫外光区及太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命、分离性能。采用XPS、FTIR、UV-Vis DRS、XRD、TEM和低温氮物理吸附等对催化剂的结构进行表征。结果表明,N以阴离子形式进入TiO2体相并置换晶格中的O,适量N掺杂的TSN在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性。SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固。N掺杂在TiO2表面生成Ti-O-N键,形成新的能级结构,使催化剂的吸收红移至450~500 nm,诱发TiO2可见光催化活性。SiO2负载可减小TiO2颗粒平均尺寸,增加催化剂比表面积;同时SiO2负载还可改善催化剂的分离性能,提高催化剂使用寿命。     

NixCo3-xO4表面修饰对CdSe/TiO2纳米管阵列光电化学氧化水活性的影响

利用氨挥发诱导法在CdSe/TiO2纳米管阵列表面负载一层NixCo3-xO4。采用SEM、XRD、XPS、UV-Vis对样品进行表征,通过线性扫描伏安法测定光阳极的释氧电势来评价其光电水氧化活性。结果表明:表面NixCo3-xO4是尖晶石结构;相对于CdSe/TiO2纳米管阵列光阳极,NixCo3-xO4/CdSe/TiO2光阳极能将光电氧化水的过电势降低430 mV。Ni离子的引入使得NixCo3-xO4表面富含三价阳离子(Ni3+,Co3+),从而促进CdSe/TiO2光阳极光电水氧化的进行。     

Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结的构筑及其催化活性增强机理

采用简单沉积-沉淀法合成了Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)(BWO/BMO_(6-x)F_(2x))异质结,借助XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、UV-Vis-DRS、PC和EIS等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物罗丹明B(Rh B)的光催化降解作为探针反应来评价Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结的光催化活性增强机制。形貌分析表明,所得Bi_2MoO_6微球由大量厚度为20~50 nm的纳米片组成;FE-SEM和HR-TEM分析表明,尺寸约为10 nm的Bi_2WO_6量子点均匀沉积在Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)微球表面,形成新颖的Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结;与纯Bi_2MoO_6或者Bi_2WO_6相比,1∶1Bi_2WO_6@Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)异质结表现出更好的光催化活性和光电流性质,其对RhB光催化降解的表观速率常数分别为纯BMO和BWO的6.4和11.6倍。PC和EIS图谱分析表明,Bi_2WO_6量子点表面沉积显著提高Bi_2MoO_(6-x)F_(2x)光生电子/空穴的分离效率和迁移速率;活性物种捕获实验证明了·O_2~-和h~+是主要的活性物种。根据实验结果,探讨了F-掺杂和Bi_2WO_6量子点之间的协同效应对Bi_2MoO_6的光催化活性的影响机制。     

Bi2WO6量子点(QDs)修饰Bi2MoO6-xF2x异质结的构筑及其催化活性增强机理

采用简单沉积-沉淀法合成了Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x（BWO/BMO6-xF2x）异质结,借助XRD、XPS、TEM、SEM、EDS、UV-Vis-DRS、PC和EIS等测试技术对其组成、形貌、光吸收特性和光电化学性能等进行系统表征,并以模型污染物罗丹明B（RhB）的光催化降解作为探针反应来评价Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结的光催化活性增强机制。形貌分析表明,所得Bi₂MoO₆微球由大量厚度为20~50 nm的纳米片组成;FE-SEM和HR-TEM分析表明,尺寸约为10 nm的Bi₂WO₆量子点均匀沉积在Bi₂MoO_6-xF_2x微球表面,形成新颖的Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结;与纯Bi₂MoO₆或者Bi₂WO₆相比,1∶1Bi₂WO₆@Bi₂MoO_6-xF_2x异质结表现出更好的光催化活性和光电流性质,其对RhB光催化降解的表观速率常数分别为纯BMO和BWO的6.4和11.6倍。PC和EIS图谱分析表明,Bi₂WO₆量子点表面沉积显著提高Bi₂MoO_6-xF_2x光生电子/空穴的分离效率和迁移速率;活性物种捕获实验证明了·O₂^-和h⁺是主要的活性物种。根据实验结果,探讨了F^-掺杂和Bi₂WO₆量子点之间的协同效应对Bi₂MoO₆的光催化活性的影响机制。     

CdS插层的K4Nb6-xCuxO17复合物的制备及其光催化制氢活性

以Nb2O5,K2CO3和CuO为原料经高温固相反应合成K4Nb6-xCuxO17催化剂,并通过层间离子交换反应,胺插入反应以及硫化反应制备CdS插层K4Nb6-xCuxO17复合催化剂(K4Nb6-xCuxO17/CdS)。利用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),场发射扫描电镜(SEM),X射线能谱仪(EDX),紫外-可见漫反射(UV-Vis),分子荧光光谱(PL)等技术对催化剂进行表征。考察了催化剂的可见光催化制氢活性。结果表明,Cu离子掺杂进入K4Nb6O17晶格中,CdS位于K4Nb6O17层间。CdS插层K4Nb6-xCuxO17催化剂的最大吸收光波长约为550 nm。催化剂制氢活性有明显提高,紫外光和可见光下3 h产氢量分别达到279.83 mmol.gcat-1和7.11 mmol.gcat-1。最后讨论了复合催化剂光生电荷转移机理。