钕掺杂对纳米TiO2光催化分解水制氢活性的影响

 采用溶胶-凝胶法制备了一系列纳米TiO2和掺杂Nd3+ 的纳米TiO2光催化剂,并通过XRD, UV-Vis, TEM和N2吸附等技术对其进行了表征和分析,考察了样品光催化分解水制氢的活性. 结果表明, Nd3+的掺杂使TiO2的相变温度从600 ℃提高到800 ℃, 同时有效抑制了TiO2的粒径增长,提高了粒子的分散性和样品的比表面积, Nd3+掺杂量越大,催化剂的比表面积越大. 掺杂Nd3+ 后, TiO2的光催化制氢活性提高,本实验中Nd3+的最佳掺杂量为0.1%, 此时催化剂的活性比未掺杂TiO2提高了3.5倍. 随着焙烧温度升高, TiO2和Nd3+/TiO2样品的光催化活性均下降,但同时一定量的金红石相与锐钛矿相共存所产生的协同效应也使样品的光催化活性有所提高.     

P掺杂量对纳米TiO2结构及其光催化甘油水溶液制氢性能的影响

以钛酸丁酯为前驱体,以NaH2PO4为掺杂离子给体,采用溶胶-凝胶法制备了系列P掺杂的TiO2光催化剂,运用N2吸附-脱附、透射电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外吸收光谱、激光拉曼光谱、紫外-可见光漫反射等技术对催化剂进行了表征.结果表明,适量掺杂的P可以进入TiO2骨架中,而掺杂量过高时,P将溶解于TiO2晶格间隙中;P掺杂后的TiO2均为具有介孔结构的锐钛矿晶型纳米颗粒,其晶粒变小,分散度明显提高.适量P掺杂增大样品的比表面积,并使得TiO2禁带内引入杂质能级,降低了禁带能量,增加了光生电子和空穴的分离性能,提高了TiO2的吸光性能.光催化甘油水溶液制氢反应结果表明,P掺杂的TiO2表现出远高于纯TiO2的光催化活性;5%P掺杂样品在紫外光和模拟太阳光辐射下,其最高产氢速率可分别达1838和209μmol/(g.h).这与掺P后晶粒变小、比表面积增大、禁带能量降低以及光生电子和空穴的分离性能增加有关.     

Eu~(3+)离子掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化降解甲基兰溶液的研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列不同原子摩尔比的Eu3+离子掺杂纳米TiO2光催化剂,通过XRD,SEM和UV-V is等测试手段对纳米TiO2晶型、颗粒度大小、形貌以及光学性能进行了表征;并以甲基兰溶液为目标物,对所制备样品的光催化活性进行了研究。结果表明,稀土Eu3+离子的掺杂能有效抑制纳米TiO2的晶型的转变进而减小晶粒尺寸、提高分散度;稀土Eu3+离子的掺杂使TiO2光催化剂紫外-可见吸收有一定的蓝移,并在可见区有一定的吸收峰;稀土Eu3+离子的掺杂有效提高了TiO2光催化剂的活性,并在本实验条件下,当掺杂原子摩尔比为1%、退火温度500℃时,对甲基兰溶液的光催化活性最强。     

稀土掺杂TiO_2光催化剂的制备及产氢性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂的系列光催化剂RE/TiO2(La/TiO2,Eu/TiO2,Y/TiO2,Pr/TiO2,Nd/TiO2,Sm/TiO2,Gd/TiO2),XRD晶相结构表征分析表明稀土离子的掺杂有效抑制了TiO2晶粒的增长。分别考察了不同酸、醇为牺牲剂时RE/TiO2对光催化产氢性能的影响。实验结果表明:以乙醇为牺牲剂时,稀土的掺杂均提高了光催化产氢性能;以乙酸为牺牲剂时,只有铕和镧的掺杂提高了光催化活性。以La/TiO2为光催化剂,甲醇、乙醇和正丙醇为牺牲剂,光催化产氢活性顺序为:乙醇甲醇正丙醇;以Eu/TiO2为光催化剂,以甲酸、乙酸和丙酸为牺牲剂,光催化产氢活性依次为:甲酸丙酸乙酸;因此,牺牲剂的选择对光催化产氢活性有重要的影响。     

Gd掺杂TiO2/活性炭纤维复合材料的制备及表征

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。     

Gd掺杂TiO2/活性炭纤维复合材料的制备及表征

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。     

模拟太阳光下稀土Gd掺杂了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.     

RE/TiO2用于NO2-光催化氧化的研究

 以稀土盐和钛酸丁酯为原料,采用溶胶－凝胶法制备了掺杂稀土\r\n光催化剂RE／TiO2（RE＝La,Ce,Er,Pr,Gd,Nd,Sm）,并用XRD,\r\nDRS和IR等手段对RE／TiO2进行了表征;以NO－2为目标降解物,考察了\r\n其光催化氧化活性．结果表明,适量RE的掺入,可有效扩展TiO2的光谱\r\n响应范围,有利于NO－2的吸附,使光催化活性均有不同程度的提高．\r\n其中掺杂Gd样品的光催化活性最高．掺杂量是影响光催化活性的重要因\r\n素,一般最佳掺杂量为w（RE）≈0．5％．     

铂修饰的稀土掺杂TiO2的光催化制氢活性

采用溶胶-凝胶浸渍法和光沉积法制备了系列Pt/RE/TiO2纳米光催化剂,通过XRD和电化学等手段进行了表征.以甲醛为电子给体,考察了光催化剂在紫外光照射下的制氢活性.稀土掺杂提高了Pt/TiO2光催化制氢活性,其顺序分别为La/TiO2＞Sm/TiO2＞Eu/TiO2＞Dy/TiO2＞Er/TiO2.掺入稀土元素后,阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,这是光催化剂活性提高的原因之一.计算晶格畸变应力e数据表明,Ti^4 可能反掺入了表面稀土氧化物的晶格中.电化学实验表明稀土掺杂TiO2的平带电位负移,其原因可解释为晶格畸变促使费米能级升高,-致催化剂导带的平带电位负移,因此导带上被激发电子具有更强的还原能力,从而有利于光催化制氢活性的提高.     

掺杂Cu的TiO2纳米粒子的制备、表征及其光催化活性

采用Sol-gel法制备了纯的和掺杂不同量Cu的TiO2纳米粒子,并用TG-DTA,XRD,XPS,UV-Vis和荧光光谱对样品进行了表征,考察焙烧温度和Cu含量对TiO2纳米粒子的性质及光催化活性的影响,初步探讨了Cu的掺杂对TiO2相变的作用机制及样品荧光光谱与光催化活性的关系.结果表明,Cu2+的掺杂对TiO2的相变有很大的促进作用,并使其光谱响应范围向可见光区拓展.Cu的掺杂未引起新的荧光现象,但适量Cu的掺杂能够降低TiO2纳米粒子的荧光强度.此外,在光催化降解苯酚的实验中,于500℃处理的掺杂Cu的TiO2纳米粒子的光催化活性较高,与表征结果一致.而掺杂不同量Cu的TiO2的光催化活性顺序与样品荧光光谱强度的顺序相反,即荧光光谱强度越低,其光催化活性越高.     

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.     

稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO2光催化活性影响的理论和实验研究

从理论和实验两方面探讨稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO2光催化活性的影响.理论上采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,对稀土掺杂TiO2前后的几何结构、能带结构、态密度及电子结构进行了系统的研究.结果表明,Y,La,Gd,Lu,Ce,Eu,Yb和Tb掺杂有助于TiO2光催化活性的提高;而对于Pr,Nd,Pm,Sm,Dy,Ho,Er和Tm掺杂,由于在价带顶和导带底之间形成了较多的可能成为光生电子和空穴的复合中心的杂质能级,故此类稀土的掺杂浓度需要控制在较小的范围内.另一方面,采用溶胶-凝胶法制备了9种稀土金属(RE=Y,Ce,Pr,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Yb)掺杂的TiO2粉体,运用X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱法(UV-Vis)分别表征其晶体结构和光学吸收性质.结果表明,掺杂前后的TiO2均为锐钛矿相,且Ho,Pr,Ce,Sm,Y,Yb和Gd掺杂使TiO2在可见光区的吸收有不同程度的提高.理论预测与实验结果基本一致,且理论研究结果与周期表中稀土元素外层电子轨道排布规律一致,从而揭示了稀土元素掺杂的本质规律,指明了适量的稀土掺杂有利于TiO2光催化活性的提高.     

Microemulsion synthesis, characterization of highly visible light responsive rare Earth-doped bi(2) o(3)

In this paper, Bi₂O₃ and rare earth (La, Ce)‐doped Bi₂O₃ visible‐light‐driven photocatalysts were prepared in a Triton X‐100/n‐hexanol/cyclohexane/water reverse microemulsion. The resulting materials were characterized by X‐ray powder diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area, photoluminescence spectra (PLS) and UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy. The XRD patterns of the as‐prepared catalysts calcined at 500°C exhibited only the characteristic peaks of monoclinic α‐Bi₂O₃. PLS analysis implied that the separation efficiency for electron‐hole has been enhanced when Bi₂O₃ was doped with rare earth. UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy measurements presented an extension of light absorption into the visible region. The photocatalytic activity of the samples was evaluated by degradation of methyl orange (MO) and 2,4‐dichlorophenol (2,4‐DCP). The results displayed that the photocatalytic activity of rare earth‐doped Bi₂O₃ was higher than that of dopant‐free Bi₂O₃. The optimal dopant amount of La or Ce was 1.0 mol%. And the mechanisms of influence on the photocatalytic activity of the catalysts were discussed.     

钴前驱体对掺杂TiO2微结构和可见光催化性能的影响

In order to develop photoactive cobalt-doped TiO2 for the degradation of organic pollutants using visible light irradiation, the effects of cobalt precursor on TiO2 microstructure were investigated. Three cobaltprecursors, i.e. CoCl2, Co(NO3)2 and CoSO4 with two doping levels (nominally 1% and 10%), and two annealing temperatures (400 and 800 ℃) were adopted to prepare the doped titania through the sol-gel method. The powder samples were characterized with XRD, SEM, BET surface area analysis and UV-Vis absorption spectroscopy, and their photocatalytic activities were evaluated by the degradation of aniline under visible light irradiation. The results showed that the distribution of titania phases, particle size,morphology, surface area and the optical absorption of the catalysts were greatly dependent on the cobalt precursors. Samples prepared from Co(NO3)2, especially for those doped at 1% and calcined at 400 ℃,showed the highest photocatalytic activity towards the degradation of aniline, and the possible reasons are discussed briefly.     

Characterizations of lanthanum trivalent ions/TiO2 nanopowders catalysis prepared by plasma spray

Lanthanum trivalent ions (La(3+)) doped titanium dioxide (TiO(2)) nanopowders in the range of 20-60 nm were prepared successfully by plasma spray in the self-developed plasma spray equipment. The photocatalytic activity of samples at different doping concentrations in photocatalytic degradation of methyl orange was discussed. The nanopowders prepared were characterized by transmission electron microscopy, X-ray diffraction, ultraviolet-visible spectra, photoluminescence (PL) and X-ray photoelectron spectroscopy. The results show that La(3+) doping increased the photocatalytic activity of TiO(2) greatly, the optimal doping concentration was 0.5 at%. The La(3+) doping decreases the particle size and the distribution of particle sizes becomes more uniform. The doped powders were the mixture of anatase and rutile phase. The contents of anatase phase decreased firstly and then increased with an increase in the contents of La(3+). The intrinsic absorption band of La(3+) doped TiO(2) nanopowders appears red shift from that of pure TiO(2) nanopowders. The intensity of PL spectra increases and then decreases with increasing the content of La(3+). The PL spectral intensity reaches its peak when the ratio of La(3+)/TiO(2) is 0.2 at%. There are O, Ti, C and La elements in the prepared La(3+) doped TiO(2) nanopowders, La element still exists in trivalent and Ti element always exists in tetravalent.     

EFFECTS OF RARE EARTH OXIDES ON PERFORMANCES OF Ni/Al_2O_3 CATALYSTS FOR METHANE STEAM REFORMING REACTION

The Catalytic performances for methane steam reforming reaction ofNi/Al_2O_3(commercial), Ni/Al_2O_3 (developed surface )and Ni/Al_2O_3-R_xO_y (R israre earth oxide) Catalysts were investigated by means of X-ray diffraction,TG, SEM/ X-ray analysis, pulse gas chromatography,BET and Mercuryporsiniter techniques. The distribution of rear earth oxides on the supports,themetal-support (additives) interaction and the influence of rare earth oxideadditives on the dispersion of active components,catulytic activities,variationof nickel crystallites size,CO chemisorption,formation of NiAl_2O_4 as well asthe reducibility of the catalysts were examined.The presence of rare earthoxides in the Ni/Al_2O_3 (developed surface) results in great improvement ofstubility through suppressing the growth of Ni crystallites,the oxidation of themetallic Ni and the formation of NiAl_2O_4. The effect of heavy rare earth oxidesis more distinct than that of the light ones.Strong metal support interaction(SMSI) exists in Ni/Al_2O_3- R     

超声微乳法合成TiO2-SiO2催化剂可见光光催化降解亚甲基蓝

采用可见光下亚甲基蓝的光催化降解为模型反应,考察了超声微乳法经钛酸丁酯水解合成的纳米TiO2-SiO2催化剂的性能,并用XRD和BET对催化剂进行了表征。结果表明:硅胶的加入有效地提高了TiO2-SiO2催化剂的热稳定性,抑制了热处理过程中TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变和晶粒的长大。随着焙烧温度和TiO2含量的增加,TiO2的晶粒变大,但比表面积减少。TiO2-SiO2的光催化活性明显改善,可见光照射120min,31%TiO2/SiO2催化剂存在下,有84%亚甲基蓝光催化降解。31%TiO2/SiO2催化剂光降解亚甲基蓝的能力大大优于Degussa P-25和纯TiO2,其降解亚甲基蓝的反应速率常数分别为P-25和纯TiO2的8倍和10倍。     

金属离子掺杂对TiO2光催化性能的影响

TiO₂光催化反应过程涉及光生电荷、电荷迁移、电荷在TiO₂表面的反应和溶液体相反应4个顺序相接并相互影响的步骤.在TiO₂中掺杂金属离子对以上4个步骤均有重要影响,合理的掺杂可有效地提高其光催化性能.本文综合了国内外此方面的最新研究成果,从提高TiO₂光催化性能和优化光催化反应的角度出发,在材料吸光能力、电荷扩散、表面反应、粒径和晶型等方面,全面地分析总结了金属离子掺杂的影响效果和规律性认识,并对TiO₂基光催化材料的金属离子掺杂改性研究的未来发展方向提出了建议.文中还简要介绍了相关的掺杂方法和材料表征手段.     

稀土掺杂的纳米TiO2分散性及光学性能研究

采用溶胶凝胶法在同一条件下制备REa+:Ti4+=0.02和0.10的稀土掺杂的纳米TiO2材料,其中REn+为Nd3+,Ce4+,La3+,Er3+四种稀土元素.通过TG-DTG,XRD,TEM,UV-Vis等测试方法对所制备的纳米TiO2进行焙烧温度、晶胞尺寸、晶粒形貌、谱学特性等方面的研究.研究表明,稀土掺杂的纳米TiO2径粒尺寸均在20 nm左右,少量稀土掺杂不但有利于TiO2颗粒的分散,而且有利于TiO2向金红石相转变.同时,由于表面修饰作用和晶场效应的影响,掺杂使纳米材料在可见光范围内有不同程度的"红移"现象,Ce4+掺杂的纳米TiO2在可见光的"红移"程度最强.稀土掺杂的纳米TiO2在农用膜和节能材料上可广泛运用.