镧掺杂二氧化钛光催化性能的研究

通过在TiO2晶格中掺杂La2O3,考察不同的La2O3掺杂量对光催化活性的影响,找出了La2O3的最佳掺杂量.实验结果表明由于进入TiO2晶格中的La2O3使TiO2晶格发生畸变,减少了光生电子-空穴对的复合率,提高了催化剂的光催化效率.     

表面稳定单质铜的介孔二氧化钛的光催化产氢性能

采用十二烷基硫醇作为保护剂有效地稳定住了光催化过程中介孔二氧化钛(m-TiO₂)表面原位生成的Cu⁰物种。通过X射线衍射,X射线光电子能谱,高分辨透射电镜,高角环形暗场扫描透射电镜等手段对催化剂的组成结构进行了表征,发现催化剂中仅有Cu⁰物种存在。在紫外光照射下,以甲醛水溶液为牺牲试剂测试了Cu⁰物种对介孔二氧化钛产氢性能的影响,发现适量的Cu⁰纳米颗粒能够极大地提高介孔二氧化钛的产氢性能。当Cu⁰的物质的量分数为1.0%时,Cu⁰/m-TiO₂表现出最高的产氢速率,为725μmol·h^-1·g^-1。该样品中Cu⁰纳米颗粒的尺寸为(4.2±0.9)nm。此外,通过气相色谱检测到产生的H₂和CO₂的物质的量之比为2:1,表明部分氢气来自于水分解。     

磁性二氧化钛纳米粒子的制备及其光催化性能

以硫酸钛和Fe3O4为原料, 采用共沉淀法制备了掺杂不同量Fe3O4的磁性纳米TiO2 (Fey-TiO2+x) , 通过X-射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) 和荧光光谱等分析手段对样品的晶体类型、光谱吸收特征和磁响应性等进行了表征;以太阳光为光源, 考察其对甲基橙的光催化降解活性. 结果表明, Fey-TiO2+x纳米粒子主要以锐钛矿相存在, 粒子的粒径约为12 nm;在8 mT外加磁场作用下, 粒子悬浮液的吸光度在12 min内减少70%, 而无外加磁场时仅减少25%, 说明Fey-TiO2+x纳米粒子具有良好的磁响应性. Fe2+和Fe3 +离子掺入TiO2 后, 使TiO2晶格形成缺陷, 使吸收带边由380 nm 红移到460 nm, 从而提高了TiO2对可见光的吸收效率. Fe的最佳掺杂量为Ti的0.05%(摩尔比), 该催化剂在240 min内对甲基橙的降解率接近100%;加入少量H2O2能显著提高Fe0.05-TiO2的光催化性能, 在20 min内对甲基橙的降解率即接近100%.     

不同前驱体制备氮掺杂二氧化钛及其光催化性能比较

在氨气气氛中和不同温度下焙烧纳米管钛酸和商业Degussa-P25,得到两系列可见光响应型氮掺杂二氧化钛光催化剂.采用高分辨透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪和X射线衍射仪对两系列样品的形貌、光谱吸收和晶体结构等物理化学性质进行了表征和比较.通过可见光光催化氧化丙烯评价系统对两系列样品的活性进行了评价.结果表明,600℃处理纳米管钛酸得到的催化剂可见光催化活性最好,是相同条件下处理Degussa-P25得到的催化剂(N-P25)活性的3.3倍.研究表明,纳米管钛酸是制备可见光响应型光催化剂较好的前驱体.     

过渡金属掺杂二氧化钛光催化性能的研究

采用浸渍法制备了过渡金属掺杂的光催化剂MOx/TiO2(M=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu).以乙酸的光催化氧化降解反应为探针,研究了催化剂的光催化性能.研究结果表明,经过渡金属掺杂改性的二氧化钛,光催化性能都有所提高.掺杂量有一个最佳值,在最佳掺杂量时,催化剂光催化性能的提高程度与对应金属氧化物的生成焓有很好的一致性,还发现光催化性能与过渡金属离子稳定氧化态的电子亲和势与离子半径的比值间呈现火山型关系曲线.     

可磁分离二氧化钛光催化剂的制备及其光催化性能

通过液相催化相转化的方法制备了一种可磁分离的光催化剂TiO₂/SiO₂/NiFe₂O₄(TSN),这种光催化剂显示出了超顺磁性,能够通过外加磁场方便的实现催化剂在水中的分离与回收。该光催化剂的X-射线衍射和TEM结果表明：纳米TiO₂颗粒包裹在磁性颗粒-SiO₂/NiFe₂O₄(SN)的周围形成TiO₂层。利用光催化降解甲基橙的效果来考察了这种光催化剂的活性,结果表明：在NiFe₂O₄和TiO₂之间包覆一层无定型的SiO₂,可以显著的提高催化剂的脱色效果,3次循环后,仍能保持良好的催化活性。     

钴掺杂二氧化钛的光催化制氢性能

采用聚合络合法（PCM）制备出钴掺杂二氧化钛（CO/TiO₂）光催化剂.以热重-差示扫描量热同步热分析（TGA-DSC）,傅里叶变换红外（FT-IR）光谱,X射线粉末衍射（XRD）,氮气吸附-脱附,紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）,X射线光电子能谱（XPS）等手段对材料进行了表征.采用光催化制氧作为探针反应,以氧气的产量评价材料的光催化性能结果表明:采用聚合络合法制备的样品主体成分为锐钛矿晶型的二氧化钛,钴元素呈高度分散,钴的掺杂能够明显提升二氧化钛光催化材料的光催化制氢活性,当钴钛物质的量之比为0.3%时,催化剂具有最佳的光催化制氢活性,达到2499μmol,是同等条件下制备的无掺杂二氧化钛的近六倍.还对钴离子掺杂增强机理进行了探讨.     

掺磷二氧化钛的制备及其光催化性能研究

以TiCl4为原料,在低温下分别制备了纯二氧化钛和掺磷二氧化钛水溶胶,通过XRD、TEM、FT-IR、UV-vis等进行了表征。结果表明,两类样品中的TiO2颗粒均呈锐钛矿型晶相结构,粒径小于10nm,但是掺磷二氧化钛比纯二氧化钛的结晶度更高,颗粒分散更均匀,且禁带宽度和吸光度也有一定的增大,同时掺磷二氧化钛中的磷有效地溶入二氧化钛晶格中。通过对亚甲基兰的光催化降解表明,掺磷二氧化钛水溶胶的光催化性能比纯二氧化钛水溶胶大约提高了2倍。     

氢处理二氧化钛的光催化性能及电化学阻抗谱

通常可通过物理（浸渍法等）、化学方法（溶胶 -凝胶 ,电化学沉积法等）向光催化剂晶格中引入金属“小岛” ,以加速光生电子 -空穴的转移 ,提高改性后光催化剂的活性 [1].同时 ,运用物理和光电化学等手段研究半导体光催化剂的表面性质和光电化学性质 ,可以为评价这些改性光催化剂的活性和研究反应机理提供依据 [2,3].电化学阻抗谱 (EIS)方法是研究材料性质、化学 (特别是电化学 )过程和界面反应机理的有力工具 [4].本工作运用 EIS手段研究了纳米 TiO_2在氢气气氛下热处理后 TiO_2的阻抗谱特征同其光催化活性之间的关系 .1实验部分　　…     

载Ag二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能

Titania nanotubes (TNTs) were synthesized by hydrothermal treatment of rutile-phase TiO2 nanoparticles in 10 mol·L-1NaOHsolution at 110 ℃ for 24 h. The Ag loaded titania nanotubes (Ag/TNTs) were obtained by chemical deposition method with the TNTs suspending in the AgNO3 solution (pH=8) at 50 益. The characterizations of the as-synthesized samples were performed by TEM, EDS, XRD, XPS, and UV-Vis spectra. The photocatalytic performance of the Ag/TNTs was investigated by UV-light induced photocatalytic decomposition of methyl orange(MO). The results showed that the inner/outer diameters of TNTs were about 6/10 nm and the length was several hundred nanometers. Both the shape and the crystalline of the nanotubes were not changed after the modification. The zero oxidation state Ag quantumdots, about 4 nmin diameter, were well dispersed on the external surface of the nanotubes. Ag/TNTs exhibited enhanced absorption at the visible range in the UV-Vis spectra. The Ag nanoparticles were found to significantly enhance the photocatalytic activity of TiO2 nanotubes, and the catalyst system was demonstrated to be highly efficient for the UV-light induced photocatalytic decomposition of MO compared to both rutile-phase TiO2 nanoparticles and pure TNTs. After irradiation for 60 min, the decomposition rates of MO solution in rutile-phase TiO2 nanoparticles, TNTs, and Ag/TNTs systemwere 46.8%, 57.2%, and 92.2%, respectively.     

金属组分对TiO2光催化氧化NO-2反应的影响

亚硝酸根离子;金属组分对TiO2光催化氧化NO-2反应的影响     

Mg-Al 类水滑石/二氧化钛异质复合纳米晶光催化氧化苯的性能

 采用过饱和沉淀法合成 n(Mg)/n(Al) = 2 的 Mg-Al 类水滑石化合物 (Mg-Al-HT), 再用水热法将它与钛胶复合, 制得 Mg-Al-HT/TiO2 异质复合光催化剂. 采用 X 射线粉末衍射、透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、低温 N2 吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱和热重等技术对催化剂结构、成分和性质进行了表征. 结果表明, 在波长 365 nm 的紫外光照射降解苯的反应中, Mg-Al-HT/TiO2 异质复合光催化剂表现出优于单一的 TiO2 或 Mg-Al-HT 催化剂的光催化活性, 且稳定性更高; 同时讨论了该复合催化剂性能优异的原因. 另外, 运用电子顺磁共振技术检测到体系中存在羟基自由基等活性物种, 并据此提出了 Mg-Al-HT/TiO2 异质复合纳米晶催化剂光催化降解苯的反应机理.     

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%.     

Photocatalytic Reduction of CO2 on TiO2 and Other Semiconductors

Rising atmospheric levels of carbon dioxide and the depletion of fossil fuel reserves raise serious concerns about the ensuing effects on the global climate and future energy supply. Utilizing the abundant solar energy to convert CO₂ into fuels such as methane or methanol could address both problems simultaneously as well as provide a convenient means of energy storage. In this Review, current approaches for the heterogeneous photocatalytic reduction of CO₂ on TiO₂ and other metal oxide, oxynitride, sulfide, and phosphide semiconductors are presented. Research in this field is focused primarily on the development of novel nanostructured photocatalytic materials and on the investigation of the mechanism of the process, from light absorption through charge separation and transport to CO₂ reduction pathways. The measures used to quantify the efficiency of the process are also discussed in detail.     

Ag担载对TiO2光催化活性的影响

 采用光化学沉积法合成了Ag/TiO2光催化剂,以苯酚降解反应考察了光催化剂活性随Ag担载量的变化,用TEM观察了Ag在TiO2表面的分布与形貌,以漫反射紫外-可见光谱(DRS)分析了不同Ag担载量的光催化剂的光谱特征. 结果表明,适宜担载量的Ag可显著提高TiO2的光催化活性. TEM观察显示,Ag在TiO2表面形成纳米级团簇结构,随Ag担载量的增加,团簇尺寸增大. DRS分析表明,Ag的担载对TiO2紫外区域的光谱特征没有影响. 根据Ag团簇的能级随其几何尺寸的变化分析了Ag担载量的变化对TiO2光催化活性的影响机理.     

氮掺杂改性二氧化钛光催化剂的研究进展

综述了近年来国内外利用氮掺杂改性二氧化钛的光催化剂性能、提高可见光的利用效率的最新研究进展;分析和讨论了氮掺杂二氧化钛的制备方法、理论计算和结构模型、掺杂机理等;总结了氮掺杂改性二氧化钛存在的问题,同时讨论了今后的研究方向.     

氟离子对二氧化钛选择性光催化氧化环己烷的影响

在氧气和波长大于320nm的紫外光作用下,TiO2能够催化氧化环己烷,生成环己酮和环己醇中间产物.在水悬浮液中加入少量氟化钠,能够显著提高锐钛矿型TiO2的光催化活性.随着氟离子浓度的增加,环己酮和环己醇的生成量,以及环己醇对环己酮的物质的量比均随之增加尔后达到饱和,且几乎与溶液的起始pH值(3.0和5.5)无关.随着TiO2煅烧温度的上升,环己酮和环己醇的生成量是先增加后下降;氟离子存在时也呈现类似的变化趋势,但环己酮和环己醇生成量的增加幅度与氟离子在TiO2表面的吸附量高低不尽一致.此外,金红石型二氧化钛的光催化活性较差,且加入氟离子反而抑制环己酮和环己醇的产生.对这些影响因素进行了讨论.再次假设,在二氧化钛双电层内形成的氟氢键能够促进表面羟基自由基脱附,从而加快环己烷的氧化,提高环己酮和环己醇的产率.     

TiO2固定床光催化氧化头孢拉啶

 研究了抗生素头孢拉啶在负载型TiO2连续循环流动反应器中的降\r\n解，用红外和紫外光谱跟踪头孢拉啶的光催化降解过程．结果显示，在\r\n反应液流速4．5L／min，氧气流速1．6L／min，光照强度30W，反应温\r\n度28±2℃和反应时间120min的光催化氧化条件下，头孢拉啶能完全降\r\n解．光降解过程中头孢拉啶羧基的氧化比胺基容易．添加H2O2可以提高\r\n光催化氧化反应速率．光催化降解动力学研究表明，头孢拉啶的光催化\r\n氧化符合Langmuir－Hinshelwood一级动力学模型．     

树叶为模板网状TiO2的制备及其光催化性能

采用模板法与溶胶-凝胶法相结合的方法, 以羽状网脉的洋槐树叶为模板制备出网状的二氧化钛光催化材料. 利用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散型X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)对样品的表面形貌、成分和晶型进行表征, 以甲基橙的脱色降解为模式反应, 考察了宏观形貌对TiO₂光催化性能的影响. 结果表明: 以树叶为模板制得的TiO₂, 呈网状结构, 网孔直径约为5～10 μm, 且有少量直径约为2～3 μm规则球形和直径约5 μm管状的TiO₂; 当pH＝3时, 网状TiO₂在3 h内对甲基橙的降解率分别比粉末TiO₂高37.2%, 比商品粉末TiO₂高44.6%, 且重复使用4次后, 降解率仍能保持在90%以上, 明显优于粉末TiO₂, 同时为制备其它形貌的TiO₂提供一种新思路.