TiO2 /wAC复合光催化剂的酸催化水解合成及表征

以TiCl4为钛源, 采用酸催化水解法合成了活性炭(AC)复合光催化剂TiO2/wA(w:AC 的质量分数, %). 通过对苯酚、甲基橙以及六价铬的光催化降解, 考察了AC 含量、反应溶液初始pH值、使用次数对TiO2/wAC光催化剂催化活性的影响,并采用重力沉降法测试了催化剂分离性能. 采用XRD、DRS、FTIR、SEM、低温液氮吸附等对光催化剂晶相结构、光谱特征、表面结构等进行了表征. 结果表明, 适宜AC 含量的TiO2/wAC(wAC=5%, 记为5AC)具有较高的光催化活性.AC 掺杂可减小TiO2粒子凝聚, 而对TiO2的晶相结构、晶粒大小以及表面性质影响不大, 对TiO2能阈结构不产生影响. TiO2与AC结合牢固, 接触界面处有Ti—O—C 键生成. TiO2/5AC 表现出高光催化活性的主要原因是, AC 所提供的适宜高浓度环境及对纳米尺寸TiO2团聚的有效抑制. TiO2/5AC的高活性, 不易失活, 易分离以及活性受pH 变化影响较小的特性,使其在实际废水处理方面具有潜在应用价值.     

活性炭负载Cu离子掺杂纳米TiO2颗粒的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法在活性炭(AC)表面负载掺杂Cu离子的TiO2纳米颗粒, 制备负载型掺杂Cu2+-TiO2/AC复合光催化剂, 采用XRD, ESR, FS, UV-Vis和BET等手段对其进行了表征, 通过罗丹明B的光催化降解试验, 分析活性炭载体的比表面积和Cu离子掺杂量对负载型掺杂催化剂光催化活性的影响. 结果表明, Cu以+2价存在, Ti以少量的+3价存在; TiO2纳米颗粒具有量子尺寸效应, 吸光阈值显著蓝移, 并使光谱相应范围向可见光区拓展; 另外, 适量Cu离子的掺杂降低了负载型TiO2/AC的荧光强度. 负载和高温处理没有改变活性炭载体的微观结构. 以AC3为载体和质量分数为3%的Cu离子掺杂所制备的3%Cu2+-TiO2/AC3催化剂的活性最高, 并且该催化剂便于回收, 在重复使用中也表现出很高的光催化活性.     

TiO2/BixTiyOz气相光催化降解苯的动力学模型及反应机理

在密闭不锈钢反应器内考察了TiO2/BixTjyOz催化剂气相光催化降解苯的性能.结果表明,TiO2负载于Bi12TiO20,Bi2Ti2O7和Bi4Ti3O12上制成的催化剂,光催化活性得到很人的提高,TiO2最佳负载量为2.0%;其中,TiO2/Bi12TiO20的光催化活性最高,苯最高转化率是纯TiO2的2倍,催化剂使用寿命也延长了1倍.在本文实验条件下,TiO2/Bi12TiO20上苯气相光催化降解符合Lang-muir-Hinshelwood动力学模型,光催化反应速率常数k和Langmuir吸附常数K分别为0.006 4mg/(L·min)和9.670 2L/mg.采用红外光谱对失活的催化剂进行表征,结果表明催化剂表面出现了羰基与羟基等的振动峰,同时检测到主要的中间产物是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,它吸附在催化剂表面活性化上而导致催化剂失活.最后推测了苯在催化剂表面气相光催化降解的反应机理.     

溶胶-凝胶和浸渍-水热制备方法对TiO_2/AC光催化剂结构和性能的影响

分别采用溶胶-凝胶法和浸渍-水热法制得负载于活性炭(AC)的TiO2催化剂,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和氮气吸附等方法对催化剂进行了表征.结果表明:溶胶-凝胶法制得的TiO2以不规则碎片形式涂附在载体表面,而浸渍-水热法制得的球形TiO2颗粒呈柱形生长均匀覆盖在载体表面;不同温度处理的浸渍-水热法制得的TiO2/AC光催化剂的中孔和微孔比表面积均大于溶胶-凝胶法制得的样品,负载的TiO2粒径则小于溶胶-凝胶法制得的样品.对甲基橙(MO)溶液的光催化降解测试结果表明,600℃煅烧为两种方法的最佳热处理温度,浸渍-水热法制得的催化剂光催化效果明显强于溶胶-凝胶法的.     

TiO2/AC复合催化剂光催化降解气相1,2-二氯苯

以商品活性炭(AC)为载体, 采用溶胶-凝胶法制备不同比表面积和TiO2负载量不同的光催化剂(TiO2/AC). 用氮吸附、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征方法, 获得了所制备的TiO2/AC性能参数; 并通过降解气相1,2-二氯苯(1,2-DCBz)的实验研究了TiO2/AC催化剂的光催化氧化性能, 主要考察参数包括催化剂使用量、比表面积、气相1,2-DCBz浓度等对光催化氧化的影响. 结果表明: 负载于AC上的TiO2颗粒粒径为10 nm左右, TiO2颗粒负载在大比表面积的载体AC上有利于光催化降解气相1,2-DCBz. 通过比较商用P25和自制TiO2/AC光催化剂对气相1,2-DCBz的降解效果, 证明了AC吸附作用和TiO2光催化降解的协同作用使TiO2/AC光催化剂对气相1,2-DCBz的降解效率有较显著的提高.     

以偏钛酸为原料制备高效负载型纳米TiO2/活性炭光催化剂

以颗粒活性炭(AC)为载体, 偏钛酸为钛源, 采用浸渍-水热法制备负载型TiO2光催化剂, 在300～800 ℃下热解处理. 利用X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱和氮气吸附对催化剂样品进行了表征. 以甲基橙(MO)降解为模型反应, 对负载型TiO2光催化性能进行评价. 结果表明, 经600 ℃焙烧的样品具有最佳光催化性能, 为锐钛矿晶型, 负载于活性炭上的TiO2是由30～50 nm的球型颗粒组成. 负载型TiO2/AC光催化剂的光催化活性高于相同方法制备TiO2和AC混合物及商业化产品Degussa P25与活性炭混合物, 光降解反应符合一级反应动力学方程. 催化剂重复使用5次其光催化活性基本保持不变.     

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.     

TiO2/羟基磷灰石的结构及其光催化降解醛类的性能

 采用水热合成和离子交换法相结合制备了不同Ti/(Ti+Ca)摩尔配比的羟基磷灰石负载二氧化钛(TiO2/HAP)光催化剂. 用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱和微型连续光反应技术研究了催化剂的晶体结构、表面构造、光响应性能以及光催化降解甲醛和乙醛的性能. 结果表明, Ti/(Ti+Ca)配比是影响TiO2/HAP晶体结构、表面构造和光响应性能的重要因素, Ti/(Ti+Ca)摩尔比为 0.2时, TiO2/HAP为锐钛矿型TiO2和HAP的混合相, TiO2与HAP之间形成了 Ti-O-P 键,二者得到了有效的复合. 复合材料相对于TiO2在漫反射光谱吸光带边上有明显的红移,扩展了材料的吸光域. 在合适的条件下, TiO2/HAP光催化降解甲醛和乙醛的转化率分别达89.2%和82.7%, 矿化率达92.1%和75.2%.     

SiO2负载的TiO2光催化剂可见光催化降解染料污染物

 采用酸催化溶胶-凝胶法制备了SiO2负载的TiO2光催化剂,考察了制备条件对负载型TiO2光催化剂的晶相、结构、比表面积和可见光催化活性的影响. 结果表明,采用SiO2为载体时,TiO2以纳米颗粒的形态分散在载体表面,负载型TiO2/SiO2催化剂的比表面积大、等电点低而且热稳定性能良好. 偶氮染料酸性橙7的可见光催化降解实验结果表明,染料污染物在催化剂表面的吸附是影响催化剂可见光催化活性的重要因素. 与试剂TiO2样品相比,负载型TiO2/SiO2光催化剂具有更好的光催化活性和沉降性能.     

活性炭孔结构对TiO2/AC复合光催化剂光催化活性的影响

以4种表面化学性质相近, 而孔结构差异较大的活性炭(AC)为原料, 采用酸催化水解法合成了系列TiO2/AC复合催化剂, 考查活性炭孔结构对复合光催化剂活性的影响. 以苯酚为模型物, 考察了催化剂的活性;以低温(77 K)液氮吸附测定活性炭的比表面积、孔容和孔径分布;以Boehm滴定及元素分析定量表征活性炭表面化学性质. 以SEM观测复合催化剂表面TiO2的分散性能;以X射线衍射(XRD)、漫反射光谱(DRS)测试光催化剂晶相结构参数及光吸收阈值. 结果表明, 活性炭孔结构性质对TiO2/AC活性影响显著. AC1、AC2、AC3、AC4对TiO2活性提高的协同系数分别为1.55、2.03、1.28、1.43. 协同系数大小与接触界面面积变化值(⊿S)趋势相似. 具有发达的微孔及适量中孔结构的TiO2/AC复合光催化剂的催化活性最高.     

B掺杂TiO2/AC光催化剂的制备及活性

以硼酸和钛酸丁酯为主要原料，以活性炭(AC)为载体。用溶胶-凝胶法制备了B掺杂TiO2／AC光催化剂．用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV—VIS)对制得的光催化剂进行了表征．以甲基橙水溶液的光催化脱色反应和氧化乐果水溶液的光催化降解反应。考查了不同B掺杂TiO2／AC光催化剂的活性．结果表明，所有B掺杂TiO2／AC光催化剂均为锐钛矿晶相．B的掺杂未导致TiO2／AC光催化剂的吸收带边发生明显的移动．当B-TiO2质量分数分别为2．0％和2．5％时，TiO2／AC光催化剂的活性有明显的提高．B-TiO2质量分数2．0％时活性最高．但是，当B-TiO2质量分数分别为1．5％和3．0％时。TiO2／AC光催化剂的活性降低．B的缺电子特性可能改变了TiO2能带中的电子密度，使光催化反应中光生电子和空穴的俘获方式发生变化；同时。B的缺电子特性也会使光催化剂表面的Lewis酸强度增强，导致表面吸附OH-数量和目标反应物的吸附方式发生变化．这些可能是B-TiO2／AC光催化剂活性发生变化的主要原因．     

超临界流体干燥法制备TiO2／C纳米粒子及光催化性能

以TiCl4为原料,采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO2/C复合光催化剂.以苯酚的光催化降解对所得催化剂的催化活性进行了评价.结果表明,纳米TiO2/C复合粒子与单组分TiO2比较,复合粒子光催化活性高于单组分的TiO2,h苯酚降解率高达975 ％,COD为957%.并用XRD、TEM、 UV-Vis和XPS等手段进行了表征,iO2以锐钛矿型形式存在.比较了不同制备方法制得的TiO2/C复合催化剂,得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小,比表面积大,分散性好,光催化活性高等特点.     

Sm2O3掺杂TiO2光催化剂的制备和性能

 采用溶胶-凝胶法制备了Sm2O3掺杂TiO2光催化剂,通过X射线衍射、程序升温脱附和漫反射紫外-可见光谱等手段对催化剂进行了表征,并以苯酚为光催化降解反应模型化合物考察了光催化剂的活性,测定了苯酚在TiO2和Sm2O3掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数. 结果表明,Sm2O3掺杂TiO2光催化剂具有较强的紫外光吸收性能. Sm2O3掺杂使TiO2粒径减小,比表面积增大,同时导致氧脱附温度提高及脱氧量增大. Sm2O3掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Sm2O3的最佳掺入量为Sm/Ti摩尔比=0.8%.     

C-N-S-TiO2光催化剂的制备、表征及其性能

以钛酸四丁酯为钛源、功能生物小分子胱氨酸为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法同步合成了C-N-S-TiO2光催化剂,利用XRD、XPS、FT-IR和DRS等测试技术对样品的结构及物化性能进行了表征。XRD和DRS分析表明,共掺杂抑制了TiO2晶粒的生长,提高了晶相转变温度,且C-N-S-TiO2样品的吸收带边明显"红移",光吸收范围一直延长至800 nm左右。XPS分析结果显示,C-N-S-TiO2样品表面产生了杂质能级,C、S元素分别取代部分晶格Ti4+以CO23-和S6+形式存在;而N峰呈宽化状态,以O—Ti—N和Ti—O—N键存在,且样品表面羟基含量明显增加。以罗丹明B染料为模型污染物,考察了该催化剂的可见光催化活性。结果表明,与P25 TiO2比较,C-N-S-TiO2光催化剂活性得到改进,C-N-S-TiO2光催化剂在470～800 nm波长下辐射120 min后对罗丹明B的降解率可高达83%。     

Highly active TiO2N photocatalysts prepared by treating TiO2 precursors in NH3/ethanol fluid under supercritical conditions

N-doped TiO2 photocatalysts were prepared by pretreating the TiO2 precursor in NH3/ethanol fluid under supercritical conditions, denoted as TiO2N(SC). In contrast to the TiO2N(DC), obtained via direct calcination in which the N dopants were mainly present in the form of surface adsorbed NH3 molecules, most N dopants in the TiO2N(SC) were present in O-Ti-N and N-Ti-N nitrides, as confirmed by either the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and or the Fourier transform infrared (FTIR) spectra. During liquid-phase oxidative degradation of phenol under irradiation with UV light characteristic of 365 nm, the TiO2N(SC) exhibited much higher activity than either the TiO2N(DC) or the TiO2(SC), i.e., the undoped TiO2 obtained under SCs. According to various characterizations including X-ray diffraction, transmission electron microscopy, FTIR, Brunauer-Emmett-Teller, XPS, and UV-vis diffuse reflectance spectra, the higher activity of the TiO2N(SC) could be attributed to its higher surface area, larger pore volume, well-crystallized anatase, and stronger absorbance of light with longer wavelength. Meanwhile, the OH species resulted from the nitridation of TiO2 could supply more HO* radicals, which were considered as powerful oxidants during phenol degradation. Furthermore, the electron-deficient nitrogen atoms in O-Ti-N nitrides could also account for the higher activity since it could inhibit the recombination between the photoinduced electrons and holes by capturing the photoinduced electrons. The activity of the TiO2N(SC) first increased and then decreased with the increase of the N-content. The TiO2N(SC)-1 with N/Ti molar ratio of 1.73% exhibited maximum activity, which was even much higher than P-25.     

活性碳载体对TiO2光催化降解Cl2CHCOOH性能的影响

研究了活性碳(AC)载体对TiO₂光催化降解Cl₂CHCOOH性能的影响.结果表明,加入AC载体能提高TiO₂的光催化反应速度,而且AC加入方法及含量有明显影响.本文探讨了TiO₂光催化性能提高的原因.     

活性炭孔径和比表面积对TiO2/AC光催化性能的影响

采用“同步物理-化学活化法”二次活化商品活性炭, 制备不同孔径和比表面积的系列活性炭(AC)载体, 以偏钛酸为钛源, 利用均匀沉淀法制备TiO2负载型光催化剂(TiO2/AC), 用氮吸附、XRD、SEM等方法表征, 研究活性炭的孔径和比表面积对TiO2/AC性能的影响; 并通过降解水溶液中的亚甲基蓝(MB)研究TiO2/AC光催化氧化特性, 考察催化剂投加量、不同MB浓度等因素对光催化氧化的影响. 结果表明, 负载的TiO2粒子粒径为12-20 nm, 活性炭的比表面积大、平均孔径大有利于TiO2的均匀分散, 阻止TiO2晶粒生长, 有利于充分发挥TiO2小尺度效应; 另外, 活性炭吸附和TiO2光解的协同效应使TiO2/AC光催化剂对MB降解的效率显著提高. 动力学研究表明, TiO2/AC光催化降解MB反应符合表观一级动力学特征.     

Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2负载TiO2光催化降解气相苯

在密闭不锈钢反应器内研究了Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2负载锐钛型TiO2光催化降解气相苯的性能.确定了该系列光催化剂的最佳Ba含量,并应用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱以及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,TiO2在载体表面均匀分散.在210~400 nm范围内,TiO2/Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2比TiO2吸收更多的紫外光.TiO2/Ce0.5-xZr0.5-x-Ba2xO2包含Ti和O两种元素,TiO2/Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2的Ti 2p结合能向低能端偏移.Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2表面负载TiO2能有效提高催化剂的光催化活性.Ce0.5-xZr0.5-xBa2xO2的作用是转移电子和使催化剂在紫外区的吸收增强.     

Properties of TiO2-SiO2 Mixed Oxides and Photocatalytic Oxidation of Heptane and Sulfur Dioxide

A series of TiO2-XSiO2[X denotes the molar fraction(%) of silica in the mixed oxides] with different n(Ti)/n(Si) ratios was prepared with ammonia water as a hydrolysis catalyst. The photocatalysts prepared were characterized by XRD, thermal analysis, FTIR, UV-Vis and SPS. The characterization results of FTIR and UV-Vis spectra show that Ti atoms were gradually changed from octahedral coordination to tetrahedral coordination with the addition of silica, which is not beneficial for obtaining strong Bronsted acidity and higher photocatalytic activity. The photocatalytic activity experiments, which were conducted by using heptane (or SO2) as the model reactant, showed that TiO2-SiO2 containing a suitable amount of silica can exhibit much higher photocataiytic activity than pure TiO2. The enhanced photocatalytic activity can be attributed tothree following factors.. (1) smaller crystalline size;(2) higher thermal stability; (3) the new strong Broensted acidity.