离子液体介质中微波辅助制备铁掺杂纳米TiO_2及光催化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体中,用微波干燥的方法制备了铁掺杂的纳米TiO2-Fe光催化剂,并以甲基橙为模拟污染物,紫外灯为光源,考察了离子液体加入量、铁掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、煅烧温度、煅烧时间等因素对TiO2-Fe光催化活性的影响.结果表明:在离子液体加入量为5.6 mL,掺杂物质硝酸铁与钛酸丁酯的物质的量百分比为0.005%,于家用微波炉中在210 W功率下干燥17.5 min,再在高温箱式电阻炉中于540℃煅烧处理1.5 h后所制得的TiO2-Fe光催化剂,分别用紫外光照90 min及太阳光照射3 h后,甲基橙都几乎达到完全降解,其活性明显优于未掺杂纯TiO2的光催化活性.     

微波助离子液体中锌和氮共掺杂TiO2催化剂的制备及微波强化光催化氧化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim]PF6）离子液体介质中,采用微波干燥的方法制备了锌和氮共掺杂的TiO2催化剂TiO2-Zn-N,分别采用IR、XRD、SEM、BET对催化剂结构进行了测试和表征。室温条件下,以甲基橙和苯酚溶液为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,分别利用微波辐射（MW）、紫外光照（UV）、微波辐射-紫外光照（MW-UV）和太阳光照射（SL）等降解方式,着重考察了制备条件对TiO2-Zn-N光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量为5.6 mL、Zn掺杂量n(Zn)/n(Ti)=0.015:1、N掺杂量n(N)/n(Ti)=4:1、微波干燥功率350 W、微波干燥时间20 min、煅烧温度700 ℃、煅烧时间2 h的条件下所制得的TiO2-Zn-N催化剂具有较高的光催化活性;在MW、UV、MW-UV和SL四种降解条件下,TiO2-Zn-N对甲基橙的降解率分别为29.6%、95.4%、99.2%和79.2%;并且在前三种降解条件下,甲基橙降解率始终是：MW-UV> UV> MW。这表明在紫外光照条件下,微波辅射具有强化催化剂降解甲基橙的作用。     

微波超声强化银掺杂TiO_2催化剂光催化活性的研究

在[Bmim]PF6离子液体介质中,用溶胶凝胶-微波干燥法制备银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag.以甲基橙为有机污染物,用微波超声组合仪分别在微波(MW)、紫外(UV)、紫外-微波(UV-MW)和超声-紫外-微波(UT-UV-MW)4种条件下降解甲基橙溶液,考察银掺杂对催化剂降解甲基橙的影响,以提高催化剂光催化性能.分别用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSCDTG)、固体紫外可见分析(Uv-vis)和红外分析(IR)对TiO_2-Ag催化剂进行测试表征.结果表明,优化条件下制备TiO_2-Ag催化剂在UV、UV-MW和UT-UV-MW条件下降解甲基橙35 min后,甲基橙的降解率分别为88.05%、93.98%和99.84%;降解甲基橙55min后,甲基橙的降解率分别为98.79%、99.05%和99.90%.在UTUV-MW条件下降解25min后,降解率接近100%.表明TiO2-Ag催化剂具有较高的光催化降解活性,微波超声协同作用加快光催化降解反应进行.催化剂的结构分析表明,银掺杂抑制了二氧化钛晶相的转变,使相变温度升高,稳定性增强;同时,催化剂向可见光区扩宽了光响应范围,提高了量子效率,从而光催化性能得以提高.     

微波助离子液体中Y掺杂TiO_2光催化剂制备及微波强化光催化活性

在微波助离子液体介质中制备稀土元素Y掺杂改性TiO_2光催化剂,以提高催化剂的光催化降解活性,用XRD、SEM和BET等测试手段对催化剂结构进行表征;以甲基橙溶液和苯酚溶液为模拟污染物,分别在紫外光照(UV)和微波辐射-紫外光照(MW-UV)条件下考察TiO_2-Y催化剂的光催化活性;以对苯二甲酸作为荧光探针利用荧光技术检测TiO_2-Y催化剂表面所产生的羟基自由基,并对光催化降解反应进行动力学分析,探索了光催化降解反应机理.实验结果表明,通过优化反应条件后制得的TiO_2-Y催化剂具有较高光催化活性和热稳定性,在UV和UV-MW条件下降解甲基橙和苯酚溶液1.5h后,甲基橙降解率分别为98.3%和99.5%,苯酚降解率分别为97.5%和98.2%.荧光光谱分析表明,TiO_2-Y在MW-UV条件下产生的羟基自由基比UV条件下要多,因而微波辐照具有强化TiO_2-Y降解模拟污染物的作用;反应动力学数据分析表明,TiO_2-Y光催化降解甲基橙溶液反应呈现一级反应动力学规律,其表观速率常数K最大值为0.051 9min-1.     

微波助离子液体中TiO_2/聚苯乙烯复合材料的制备与光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱物,在离子液体([Bmim]BF4)中采用微波辐射加热法合成了TiO2/聚苯乙烯(PS)复合材料,用TG、XRD、IR、XPS和SEM对复合材料进行了表征.通过测试复合材料在乙酸乙酯中的吸光度及对甲基橙溶液的降解率,考察了离子液体体积、微波功率、反应温度、反应时间等因素对复合材料分散性和光催化活性的影响.结果表明:微波助离子液体介质中制备TiO2/PS复合材料的最佳条件是:钛酸丁酯与ST体积比为3.4∶1.1,[Bmim]BF42.0mL,微波功率700W,反应温度50℃,反应时间60min;在离子液体介质中使用微波辐射加热制备TiO2/PS复合材料,能够降低反应的温度,极大地缩短反应的时间;且制得的复合材料的亲油性能大大提高,在乙酸乙酯中具有较好的分散性,该复合材料不需要高温煅烧就具有较高的光催化活性(紫外光照射1.5h甲基橙降解率为96.2%).     

钕掺杂提高TiO2光催化活性的机制

采用X射线衍射(XRD), BET吸附, X射线光电子能谱(XPS)表征了溶胶凝胶法制备的Nd掺杂TiO2光催化剂的晶体结构、表面电子结构与化学组成. 以甲基橙为有机底物, 测试Nd掺杂对光催化剂吸附性能和光催化活性的影响. 结果表明, Nd掺杂可阻碍TiO2的晶相转变, 减小光催化剂的晶粒尺寸, 比表面积增大. Nd掺杂提高光催化剂表面三价钛(TiⅢ)的含量及其对甲基橙的吸附能力是其提高TiO2光催化降解甲基橙活性的主要原因. Nd掺杂量为1.2%时, 光催化剂活性最高.     

Cu(Ⅱ)/TiO2/H2O2联合体系中甲基橙的太阳光催化降解

以钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]为原料通过回流水解,制备了过渡金属Cu(Ⅱ)离子掺杂的TiO2光催化剂.通过TG DTA,IR,XRD对其进行了表征.结果表明:未经热处理的Cu(Ⅱ)/TiO2粉体为锐钛矿和板钛矿的混合晶型.在H2O2存在,太阳光照射下,甲基橙在该悬浮体系中迅速褪色降解,5min内降解率达90%以上.同时研究了pH值、H2O2浓度、甲基橙用量、光照条件、分散方式等对光催化剂活性的影响.     

微波助离子液体中纳米TiO2／PMMA复合材料的制备及光催化性能

微波加热法合成离子液体[Bmim]BF4,并以该离子液体为反应介质,在微波辐射条件下制备纳米TiO2/PMMA复合材料.用XRD,IR和TG对该复合材料进行测试和表征;并在高压汞灯下用甲基橙溶液对其进行光催化降解性能测试.结果表明,制备TiO2/PMMA复合材料的最佳条件是:离子液体1.7mL,钛酸丁酯与MMA的体积比为3.4∶1.0,微波辐射功率600W、反应温度70℃、反应时间35min.并且用[Bmim]BF4作为反应介质,能够显著提高TiO2/PMMA复合材料的光催化活性,所制备的TiO2/PMMA复合材料不需要经过高温煅烧,就表现出极高的光催化活性;TiO2负载PMMA后,复合材料的光催化活性得到了进一步的改善.该复合材料对甲基橙的降解率在1.5h就可达到98.4%,其活性明显优于未负载的纳米TiO2催化剂.     

硅、锌共掺杂介孔二氧化钛光催化剂的制备及应用性能研究

采用溶胶-凝胶法,以四氯化钛、无水乙醇、冰乙酸、正硅酸四乙酯及醋酸锌为原料制备硅、锌共掺杂二氧化钛凝胶,凝胶经烘干、450℃焙烧2h得Si、Zn共掺杂介孔TiO_2光催化剂。对所制得的样品采用XRD、BET、SEM等测试手段进行表征,结果表明,样品为锐钛矿相,未掺杂时材料比表面积为90.9 m~2·g~(-1),掺杂Si、Zn后材料比表面积为219 m~2·g~(-1),孔径分布均匀。考察了硅-锌掺杂量对样品性能的影响。利用正交试验设计方法研究硅、锌共掺杂介孔二氧化钛的最佳制备条件,确定组成为Zn_(0.1)Si_(1.0)/TiO_2时,掺杂介孔二氧化钛光催化剂可见光下对亚甲基蓝的降解率最好,达到90.8%。     

TiO2/CuS异质结的制备及光催化降解染料废水的研究

以原位沉淀法和水热法混合的合成手段,制备了TiO_2/CuS异质结光催化剂。这种异质结改善了单一TiO_2半导体光催化剂的缺陷,明显提高了太阳光下光催化降解甲基橙的效率。TiO_2与CuS之间形成的异质结结构和合适的能带结构能够扩展材料对太阳光谱的响应范围并且很好地收集和传输光诱导载流子,从而提高了载流子的分离效率,最终使半导体的光催化活性明显增强。结果表明,太阳光照射25min后,相比于TiO_2/MnS、TiO_2/CdS和TiO_2/ZnS异质结,TiO_2/CuS异质结(TiO_2和CuS的摩尔比为3∶1)对甲基橙的降解效果最佳,降解效率能达到97.3%。为提高半导体的光催化活性提供了一条可行的路径。     

纳米TiO_2膜修饰电极异相电催化还原马来酸

通过电化学合成前驱体和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO_2膜，SEM， XRD测试表明晶型为锐钛矿型，晶粒平均尺寸为25 nm。采用循环伏安法、循环方波 伏安法和电解合成法研究了纳米TiO_2膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对 马来酸（maleic acid）还原的电催化活性。结果表明，纳米TiO_2膜电极在阴极扫 描时有两对可逆氧化还原峰，可逆半波电位E_(1/2)~r分别为-0.53 V和-0.92 V（ sv. SCE，扫描速度0.05 V·s~(-1)），对应于TiO_2/Ti_2O_3和TiO_2/Ti(OH)_3两 个氧化还原电对的可逆电极过程。其中TiO_2/Ti_2O_3电对对马来酸具有异相电催 化还原活性，纳米TiO_2膜中的Ti~(IV)/Ti~(III)氧化还原电对作为媒质间接电还 原马来酸为丁二酸（butane diacid），反应机理为电化学偶联随后化学催化反应 （EC'）机理。     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备及其电催化活性

循环伏安;纳米TiO2-Pt修饰电极的制备及其电催化活性     

硅胶负载氯掺杂二氧化钛光催化剂的水热制备与光催化活性评价

利用水热法, 以硅胶为载体, 以Ti(SO4)2为钛源, NaCl为氯源制备了具有良好性能的硅胶负载氯掺杂二氧化钛(CTS)光催化剂, 考察了氯投加量、焙烧温度及钛硅比对光催化活性的影响. 结果表明, 氯投加量为15% (nCl/nTi)、钛硅物质的量比为3:1、焙烧温度为750 ℃时制备的CTS具有最佳的光催化活性, 其比表面积为60.8 m2·g-1. CTS中的硅胶除了作为载体, 还起到了促进锐钛矿二氧化钛的生成并抑制其向金红石相转变的作用; 氯掺杂二氧化钛(CT)经硅胶负载后, 其表面孔结构发生了变化, 并且热稳定性增加. 苯酚降解实验表明, 与CT相比, CTS以0.7740 g·g-1的二氧化钛含量具有更高的光催化活性.     

模板剂及Ni掺杂对中孔TiO2材料性能的影响

1992年美国Mobil公司首次报道了以离子型表面活性剂为模板剂通过水热法合成了中孔二氧化硅及硅铝材料，由于此类材料具有较大的孔径和比表面积以及优良的吸附性能，在较大的分子或基团的反应中具有较大的优势，引起了催化、吸附分离、无机合成及材料科学等许多领域研究者的广泛关注，许多不含硅的具有半导体性能的中孔氧化物材料在光催化、气体传感、局部氧化、完全燃烧、NOx降解、加氢脱硫等方面显示出优良的性能，二氧化钛是一类应用很广的氧化物。     

聚丙烯/纳米级金红石型二氧化钛/聚烯烃弹性体复合材料的抗老化性能研究

采用TEM和UV-Vis等测试手段表征了金红石型纳米级TiO2和体相TiO2的性能特征;通过熔融共混法分别制备了PP/纳米级TiO2/POE和PP/体相TiO2/POE复合材料,采用GB/T16422·2-1999所述的塑料实验室光源暴露实验方法,用氙灯气候试验机对纯PP和复合材料进行28天人工加速老化.结果表明,二氧化钛粒子在PP/POE基体中分散性良好,而纳米粒子对PP/POE基体具有增韧作用;改性后的两类复合材料均具有优异的抗老化性能,而PP/(1·0wt%)纳米级TiO2/POE复合材料的抗老化性能更加优异,其加速老化28天后的无缺口冲击强度达到80·45kJ·m-2,比纯PP提高4倍多,而同期加速老化28天后的PP/(1·0wt%)体相TiO2/POE复合材料的无缺口冲击强度只有47·88kJ·m-2;对纯PP老化过程中的羰基指数和冲击性能的变化情况进行了分析,发现二者近似成线性关系,其相关系数r在0·9以上.     

Au/TiO2薄膜的制备及其光催化氧化对硝基苯酚的性能

 采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Au的TiO2薄膜,考察了其光催化氧化对硝基苯酚的活性,并采用原子力显微镜、 X射线光电子能谱、热重-差示量热扫描和X射线衍射技术对薄膜进行了表征. 结果表明, Au/TiO2薄膜主要含有Ti, O, Au和C元素,其中Au主要以0价形式存在. 经高温焙烧后薄膜中的Au向表面聚集,随着焙烧温度的升高,薄膜表面逐渐变得粗糙,颗粒逐渐变大,薄膜的光催化活性下降. 与纯TiO2薄膜相比,掺杂Au的TiO2薄膜的光催化活性有所提高, 在673 K下焙烧的Au/TiO2薄膜的光催化活性较好,反应1 h后对硝基苯酚的降解率可以达到51.4%.     

酸性离子液体萃取-氧化模拟油品脱硫研究

以酸性离子液体N-羧甲基吡啶硫酸氢盐(\[CH₂COOHPy\]HSO₄)为萃取剂和催化剂,过氧化氢为氧化剂,用于模拟油品(二苯并噻吩溶于正辛烷配制而成)萃取-氧化脱硫反应,考察过氧化氢用量、离子液体用量、反应温度和反应时间对脱硫率的影响。研究结果表明,当氧硫摩尔比(H₂O₂/S)为6,在10mL模拟油品中加入0.6mL离子液体, 50℃下反应40min,脱硫率可达99.7%。离子液体循环再生使用5次,脱硫率没有明显下降。     

苯氨基甲酸甲酯分解催化剂Bi-Zn复合氧化物的制备及其催化性能

采用共沉淀法制备了一系列Bi-Zn复合氧化物催化剂并将其用于催化苯氨基甲酸甲酯(MPC)分解制备苯基异氰酸酯(PI).用热重、X射线衍射和傅里叶变换红外光谱考察了Bi/Zn摩尔比和焙烧温度对催化剂物相结构和表面性质的影响.结果表明,Zn的加入使Bi_2O_3由α晶相转变为活性更高的β晶相,500℃焙烧时Bi-Zn前驱体分解较为完全,析出Bi_2O_3粒子的同时伴生较多Bi_(7.65)Zn_(0.35)O_(11.83)晶相.在Bi/Zn摩尔比为2/1,焙烧温度为500℃条件下制得的催化剂活性最高,此时MPC转化率为86.O%,PI选择性为91.7%,优于单独使用Bi_2O_3时的催化性能.