微波辅助离子液体中锌-铁共掺杂纳米TiO_2光催化剂的制备及其光催化活性

在[Bmim]PF_6离子液体介质中,用微波于燥的方法制备了锌-铁共掺杂纳米TiO_2(TiO_2-Zn-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、锌-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TiO_2-Zn-Fe光催化活性的影响.结果表明,掺杂物质硝酸锌和硝酸铁与钛酸丁酯的物质的量比分别为n(Zn)/n(Ti)=0.25%和n(Fe)/n(Ti)=0.005%时,在家用微波炉中于210W功率下干燥17.5min,再在高温箱式电阻炉中于540℃下煅烧处理1.5h,得到的TiO_2-Zn-Fe光催化剂的活性明显优于单一掺杂的TiO_2-Zn或TiO_2-Fe以及未掺杂的纯TiO_2,在紫外光照60min及太阳光照3h条件下相应的甲基橙的降解率分别达99.8%和99.6%.     

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.     

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.     

Sm掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

 采用溶胶-凝胶法、浸渍-提拉法制备了不同形式和不同含量Sm掺杂的锐钛矿晶型TiO2的光催化剂薄膜. 采用X射线衍射、UV-Vis光谱及电化学实验对所制得的TiO2光催化剂薄膜进行了表征,并通过甲基橙溶液的光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,与未掺杂的TiO2薄膜相比,Sm掺杂的TiO2薄膜的UV-Vis吸收光波长向长波方向移动,并且光照开路电压也相应提高; 适量Sm掺杂可以明显提高TiO2薄膜的光催化活性,最佳Sm掺杂量为x(Sm3+)=0.5%; 在各种掺杂形式中以表层Sm掺杂的Sm-TiO2(S)薄膜的光催化活性最好. 讨论了Sm掺杂提高TiO2薄膜光催化活性的机理.     

掺杂金属离子改性的TiO2薄膜光催化剂的研制

采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化剂，着重考察了掺杂铈、镧、钨等金属离子改性的TiO2薄膜的光催化活性，研究了其紫外-可见光透过性能，甲基橙水溶液的光催化降解实验表明：掺杂铈、镧、钨三种金属离子后，TiO2薄膜的光催化活性均有不同程度的提高，最佳掺杂浓度分别为3．0％、1．0％、0．5％，其中掺杂铈的TiO2薄膜光催化活性最高。     

La2O3掺杂TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3掺杂TiO2纳米光催化剂，并通过XRD、TEM、BET和XPS等手段进行了表征．掺入La2O3后，阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变，使TiO2的粒径减小，比表面积增大．以甲基橙为光催化降解反应模型化合物，考察了光催化剂的活性．测定了甲基橙在纯TiO2和La2O3掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数．考察了pH、H2O2对降解性能的影响．讨论了光催化活性与催化剂性质的关系．     

硼硫共掺杂TiO2的光催化性能及掺杂机理

采用水热法制备了硼硫共掺杂的TiO2光催化剂(TiO2-B-S),并用其光催化降解甲基橙.结果表明,在240℃下水热反应12h时制得的TiO2-B-S具有较高的催化活性,紫外光照射50min和太阳光照射230min时对甲基橙的降解率分别达99.8%和81%.X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱和X射线光电子能谱等研究表明,TiO2-B-S为锐钛矿晶型,硫硼掺杂能抑制TiO2粒径的生长;TiO2-B-S同时具有较高的紫外光和可见光活性的原因可能是掺杂的硼以B3 进入晶格中,导致TiO2晶格畸变,带隙变窄.掺杂的硼和硫还提高了TiO2的表面酸度和对可见光的吸收.     

可见光下Fe3+掺杂对K2La2Ti3O10分解水制氢性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂的Fe-K2La2Ti3O10光催化剂, 并通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对其进行了表征和分析, 考察了不同掺杂量对K2La2Ti3O10的性质及光催化分解水制氢活性的影响. 结果表明, Fe-K2La2Ti3O10在400-650 nm范围内显示强吸收, 光谱响应扩展到可见光区(λ>400 nm), 掺杂Fe3+后, K2La2Ti3O10的可见光区的光催化制氢活性显著提高, 掺杂量为nFe/nTi=0.04时活性最佳, 当催化剂用量为0.1 g, 反应液为CH3OH(30 mL)+H2O(90 mL)时, 产氢量达到1.92 μmol·h-1, 为未掺杂时的4倍.     

纳米TiO2-Pt修饰电极的制备及电催化活性

采用电化学合成前驱体直接水解法和电沉积法制备高活性纳米TiO2-Pt修饰电极，并使用扫描电子显微镜(SEM)对电极的表面形貌和结构进行了表征; 通过循环伏安法研究了纳米TiO2-Pt修饰电极在H2SO4溶液中的电化学行为以及对Mn2＋氧化为Mn3＋的电催化活性. 结果表明,纳米TiO2的晶粒大小约30 nm,修饰在纳米TiO2膜表面的Pt微粒呈现单分散状态,平均粒径约60 nm,纳米TiO2-Pt修饰电极的电化学性能优于纯Pt电极,对Mn2＋的电氧化具有高催化活性,非均相无隔膜电解氧化Mn2＋生成Mn3＋平均电流效率可达86％.     

微波辅助制备CdS插层K2La2Ti3O10复合物及其光催化制氢的性能

采用微波辅助通过酸交换、胺柱撑、离子交换等步骤制备了CdS插层的K2La2Ti3O10(记做CdS-K2La2Ti3O10)复合光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)等对产物进行表征,考察了CdS-K2La2Ti3O10在紫外光及可见光下催化制氢活性.结果表明,微波辅助法与传统法制备的插层复合催化剂晶型结构相似,同时大大减少了离子交换反应时间,减少了对层间结构的破坏,拓展了催化剂的可见光吸收范围.微波辅助制备的催化剂在紫外光和可见光照射3 h后的产氢量分别为221.53 mmol/(g cat.)和3.23 mmol/(g cat.),并对光催化机理进行了分析.     

掺杂改性纳米TiO2降解挥发性污染物及产物研究

本文系统研究了水热法制备的铁掺杂纳米TiO₂和氮掺杂纳米TiO₂在可见光照射下对挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的降解能力和降解产物.铁掺杂纳米TiO₂和氮掺杂TiO₂对光的吸收边分别红移到540 nm和580 nm;在可见光下具有良好的催化活性,24 h内对挥发性有机物的降解率达20%—50%,降解后的最终产物可能主要为CO₂.     

纳米Fe2O3/膨润土复合催化剂的制备及光催化活性

Using the surfactant（PVA）in the preparation process,the nano-iron oxide / Bentonites were prepared through a reaction between a solution of iron salt and a dispersion of Bentonite clay. The X-ray diffraction（XRD）results reveal that the catalysts mainly consist of α-Fe2O3 . The photo-catalytic activity of iron oxide / Bentonites was examined in the photo-assisted degradation of an organic azo-dye Orange Ⅱ. It is found that the photo-catalytic activity of the catalysts is much higher than that of α-Fe2O3 . The experimental results（using the different catalysts in which the quantities of Fe2O3 are equal）demonstrate that the photo-catalytic activity of catalysts is as follows:Fe-A > Fe-B > Fe-C > Fe-D. In addition,the research shows that Orange Ⅱ degradation ratio of heterogeneous photo-Fenton process is higher than that of homogeneous one.     

β-二酮钛非茂催化剂催化降冰片烯聚合

用 (dibenzoylmethanato) 2 Ti(OPh) 2 [(dbm) 2 Ti(OPh) 2 ]/甲基铝氧烷 (MAO)为代表的新型 β 二酮钛非茂催化剂实现了降冰片烯的聚合 ,得到加成聚合和开环易位聚合的混合物 ,研究了实现高聚合活性所需的特殊条件及所得的聚合物结构 ,主要应用傅立叶转变红外技术 (FTIR)对聚合物结构进行了表征和分析     

Morphology-controlled synthesis and novel microwave electromagnetic properties of hollow urchin-like chain Fe-doped MnO2 under 10 T high magnetic field

Fe-doped MnO₂ with a hollow sea urchin-like ball chain shape was first synthesized under a high magnetic field of 10 T. The formation mechanism was investigated and discussed in detail. The synthesized samples were characterized by XRD, SEM, TEM, EMPA, and vector network analysis. By doping MnO₂ with Fe, the relative complex permittivity of MnO₂ and its corresponding loss tangent clearly decreases, but its relative complex permeability and its corresponding loss tangent markedly increases. Moreover, the theoretically calculated values of reflection loss show that with increasing the Fe content, the as-prepared Fe-doped MnO₂ exhibits good microwave absorption capability.     

新型CNT/nano-TiO_2复合膜电极的制备及其异相电催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了碳纳米管/纳米TiO2(CNT/nano-TiO2)复合溶胶,通过提拉法将复合溶胶涂覆在Ti基体上制得CNT/nano-TiO2复合膜修饰电极(C电极),其电化学性能经循环伏安、计时库仑、交流阻抗谱(EIS)等方法研究.研究结果表明,CNT可阻碍nano-TiO2粒子团聚.在循环伏安图中,C电极的氧化还原峰电流比nano-TiO2膜修饰电极(P 电极)的高出两倍多.通过对草酸溶液的异相电催化反应进一步证明C电极比P电极具有更高的电催化活性,而且对双氧水也有很强的异相电催化还原能力.