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%.     

液相沉积法制备光催化活性掺铁TiO2薄膜

 通过在氟钛酸铵－氟铁酸混合溶液中加入硼酸溶液，应用液相沉积法制备了具有高光催化活性的掺铁TiO2薄膜．用ICP－AES测定了掺铁TiO2薄膜中Fe3＋的浓度，用XRD，AFM，UV－Vis和阶梯仪等对TiO2薄膜的沉积条件、结构、膜厚和性能进行了表征，并以亚甲蓝降解反应评价了掺铁TiO2薄膜的光催化活性．结果表明，在硼酸／六氟钛酸铵摩尔比为2～4时，掺铁TiO2薄膜中含有锐钛矿相TiO2．当掺Fe3＋浓度为0．05％，热处理温度为300℃时，掺铁TiO2薄膜具有最高的光催化活性，其光催化活性是未经热处理时的3．9倍，是经300℃热处理但未掺铁TiO2薄膜的1．4倍．     

Co掺杂对TiO2光催化剂结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Co掺杂的TiO2粉末, 利用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见光谱和X射线衍射技术对粉末进行了表征, 并利用环形光催化反应器对其光催化活性进行了测试. 结果表明, 随焙烧温度的增加, Co/TiO2粉末的晶粒尺寸逐渐增大, 升至873 K时, 钴元素以CoTiO3形式从TiO2中析出, 同时TiO2由锐钛矿型向金红石型发生转变, 相转变过程中晶格常数a和c以及晶胞体积发生收缩. 掺杂钴以后, 粉末的光谱吸收范围被拓展至可见光, 但是其光催化活性却明显降低.     

TiO2/Mo-TiO2 的制备、表征和光催化活性

 采用溶胶-凝胶法制备了掺 Mo 的 TiO2 粉末, 再由其制得 TiO2/Mo-TiO2 复合物光催化剂. 使用 X 射线光电子能谱、X 射线衍射、透射电镜、N2 吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等手段对催化剂进行了表征. 在紫外光照射下, 以甲基橙溶液降解为探针反应, 研究了 Mo 掺杂量对样品光催化活性的影响. 结果表明, Mo-TiO2 催化剂的活性不如纯 TiO2, 这是因为 Mo 离子促进了光生载流子的复合; 而带有 n-n 异质结半导体结构的 TiO2/Mo-TiO2 复合催化剂具有比纯 TiO2 和 Mo-TiO2 催化剂更高的光催化活性. 当 Mo 掺杂摩尔分数为 2%, TiO2:Mo-TiO2 质量比为 10:1 时, 活性是纯 TiO2 的 1.57 倍.     

控制胶体合成法制备掺铁TiO_2粉末及光催化降解甲基橙

分别采用控制胶体合成法和溶胶-凝胶法制备了2种不同掺铁方式的TiO2粉末,并用XRD、TEM、BET、UV-Vis、FS等技术对样品进行了表征。在紫外光照射下,以甲基橙溶液的光催化降解反应为探针,研究了掺Fe离子浓度、包覆的次数、不同掺杂方式对样品光催化活性的影响。结果表明,以均匀掺铁TiO2(铁含量大于0.02mol%)干凝胶粉末为载体,采用控制胶体合成法制备了具有P-N结型结构的非均匀掺铁TiO2粉末,其光催化活性较均匀掺杂TiO2粉末明显提高,并且随着包覆次数(≤3次)的增加而增强,以0.04mol%掺铁TiO2粉末包覆3次后制备的样品具有最佳光催化活性,其表观速率常数是未掺杂的TiO2粉末的5.32倍,是具有相同Fe含量的均匀掺杂TiO2粉末的4.58倍。     

低含量铁掺杂对TiO_2薄膜结构和亲水性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备了锐钛矿型TiO2和Fe/TiO2薄膜,并通过SEM、XRD、XPS、AFM和PAS等技术对其进行表征。结果表明,铁离子掺入后,TiO2薄膜变得更加致密,铁离子以Fe2O3的形式存在,0.1%Fe/TiO2薄膜的正电子寿命最长。在可见光照射下,TiO2薄膜表现为明显的亲水性。对于Fe/TiO2薄膜,随着铁掺杂量的增加,亲水性呈先增加后趋于平衡的趋势,镀膜5层、450℃焙烧时薄膜的亲水性最佳。     

Fe掺杂TiO2和Fe2O3量子点共负载催化剂:吸附与光催化协同作用高效降解有机染料

光催化作为节能、清洁的环境处理技术,被广泛应用于污染物处理领域,如室内气体净化、尾气VOCs处理和水体有机污染降解等.在众多光催化剂中,TiO2以其良好的化学稳定性、无二次污染、无刺激性和安全无毒等优势得到广泛研究.然而TiO2是宽禁带材料,仅能吸收太阳光谱的紫外光部分,通常需要用紫外光源来激发,光生电子-空穴易复合,这限制了其应用.过渡金属离子掺杂能在TiO2价带之上形成新的掺杂能级,从而提高其光谱响应范围,提高全光谱反应活性; 与体相TiO2相比,纳米尺寸的TiO2具有更高的光催化活性,尤其小于10 nm的量子点尺寸TiO2有着高活性面积、较短的光生电子-空穴迁移路径和独特的量子尺寸效应; Fe2O3作为吸附材料与TiO2构建复合材料能够发挥吸附与光催化协同作用,从而提高污染物处理效率.我们以构建Fe掺杂TiO2和Fe2O3量子点共负载催化剂为目标,以钛酸四丁酯(TBT)和硫酸亚铁为前驱体,采用常温水解方法将Fe掺杂的TiO2量子点生长在MCM-41分子筛表面,并通过调节硫酸亚铁加入量合成了MCM-41负载的Fe掺杂TiO2和Fe2O3量子点催化剂.采用透射电子显微镜和X射线衍射研究了复合晶体结构,采用X射线光电子能谱、紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱等表征手段研究了复合量子点材料生长机理和能带结构.结合吸附过程和光降解过程建立了吸附与光催化协同作用与污染物处理效率之间的关联关系.表征结果表明,硫酸亚铁水溶液加速TBT水解成功地在MCM-41表面生长了Fe掺杂TiO2量子点,并且量子点粒径随Fe前驱体量的增加而变大; 前驱体比例Ti/Fe ≤ 3.0时,过量的硫酸亚铁会析出并在焙烧过程中在MCM-41上分解为Fe2O3量子点,Fe2O3量随着硫酸亚铁加入量提高而增多.通过调节Fe前驱体的量,一方面Fe掺杂在二氧化钛价带之上形成了掺杂能级,减小了带隙,拓宽了光响应范围,另一方面引入适量Fe2O3量子点,实现了Fe掺杂TiO2和Fe2O3量子点共负载催化剂的构建.复合材料实现了吸附过程与光催化降解过程的协同作用,Fe2O3将污染物富集于催化剂表面,Fe掺杂TiO2将其有效降解,大大提高了污染物处理能力,其中FT/M-3.0处理效率最高,并在10次循环处理后依然维持较高的吸附能力和光催化降解能力.该工作为高效光催化水处理催化剂的设计和构建提供了新思路和策略.     

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.     

低量Tm掺杂TiO_2纳米粉体的光致发光特性及光活性

利用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量及不同温度焙烧的Tm掺杂TiO2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD),紫外-可见漫反射谱(DRS)和光致发光光谱(PL)技术研究了Tm掺杂量和焙烧温度对其相结构、晶粒尺寸、光吸收及光致发光性能的影响;并以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解评价其光活性。结果表明:低量Tm掺杂强烈抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,减小晶粒尺寸;然而,Tm掺杂量增加,抑制相变作用减弱。Tm掺杂导致样品的紫外吸收能力略有降低,光吸收带边蓝移。Tm掺杂导致样品的PL谱强度降低(0.05%0.075%0.025%≈0.1%0%),光活性升高(0.075%0.05%0.1%0.025%0%),但二者顺序并不完全一致。低量Tm掺杂能有效提高纳米TiO2的光活性;当Tm掺杂量为0.075%(质量分数)、焙烧温度为550℃时,制得样品呈双相结构,锐钛矿相占91%,晶粒尺寸为24.48 nm,其光活性最佳。光活性提高的主要根源是Tm掺杂能有效促进纳米TiO2表面光生e-/h+分离,提高量子化效率。     

金属离子掺杂的TiO2薄膜的制备及其光催化降解甲苯的性能

 采用溶胶-凝胶法制备了负载于铝板上掺杂金属离子的TiO2薄膜光催化剂,并通过空气中甲苯光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,Pt和Fe的掺杂对TiO2薄膜的光催化活性起促进作用,甲苯降解率分别提高了17%和6%; Ag的掺杂引起催化剂失活; Mn的掺杂未对TiO2薄膜的光催化活性起明显促进作用. XRD结果表明,掺杂金属离子前后TiO2均为锐钛矿相; TEM观察到薄膜催化剂微观结构为球形颗粒,粒径分布均匀,平均粒径为19 nm; 紫外漫反射光谱表明,Pt-TiO2薄膜催化剂的反射率几乎为0,表明其对光的吸收能力很强,因而Pt掺杂的TiO2薄膜光催化降解甲苯的活性最高.     

碳掺杂的二氧化钛纳米管的制备及其可见光催化性能

以尿素作为碳元素前驱体对TiO2纳米管进行掺杂,采用比表面积测定、X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、固体漫反射紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征。 结果表明,以尿素作为前驱体可制备C掺杂的TiO2纳米管,C掺杂后,TiO2纳米管的可见光催化活性明显提高。 此外,研究了C掺杂量、煅烧温度、催化剂用量和pH值对TiO2纳米管光催化降解活性的影响,发现当C的掺杂量为5.3%、催化剂用量为1.5 g/L、溶液的pH值为5时,在其催化作用下,可见光光照3 h后罗丹明B的降解率可达到91%。     

磁功能性TiO2光催化剂的制备及特性

采用溶胶-凝胶法以Fe₃O₄为磁核制备了磁功能性光催化剂,以甲基橙为模拟污染物,考察了掺杂Fe比例、催化剂煅烧温度以及煅烧时间对催化剂活性的影响.催化剂的最佳制备条件为:Fe₃O₄掺杂Fe含量为5%,煅烧温度为450 ℃,煅烧时间为2 h.通过TG-DTA、XRD、UV-Vis、TEM对催化剂进行了表征,结果表明:制备的催化剂具有明显的核壳结构,原Fe₃O₄磁核经过高温煅烧被氧化;TiO₂包覆在磁核表面;催化剂的吸收带边发生红移,在可见光区的吸收强度有所增强;催化剂颗粒的平均粒径为20 nm.     

纳米TiO2复合薄膜光催化降解甲基橙的研究

本文通过Sol-Gel工艺在载玻片表面、多孔陶瓷表面及玻璃纤维表面制得了均匀透明的纳米TiO₂复合薄膜,以甲基橙为研究对象,紫外灯为光源,研究了甲基橙初始浓度、光照时间、催化剂载体比表面、初始溶液的pH值对甲基橙降解率的影响,并比较了半导体耦合薄膜的光催化降解能力.研究结果表明:SnO₂-TiO₂复合膜相对于其它耦合膜及金属(La)掺杂膜有较高的降解率.     

锰离子控制掺杂二氧化钛薄膜光催化活性增强的机理探讨

采用溶胶-凝胶法通过工艺控制制备了锰离子以不同形式掺杂TiO₂的光催化剂薄膜,并通过XPS和SEM对薄膜的结构进行表征.通过UV-Vis分光光度计及电化学工作站表征了薄膜的光吸收性能和光电化学性能,通过甲基橙溶液的光催化降解脱色率来表征催化剂薄膜的光催化活性.结果表明,以锰离子MT掺杂方式制备的TiO₂薄膜可明显增强TiO₂的光催化活性,而以MM掺杂方式制备的TiO₂薄膜反而降低了TiO₂的光催化活性;锰离子MT掺杂方式的最佳掺杂质量分数为0.8%.催化剂薄膜的电化学行为显示,薄膜具有p-n结的电容-电压特性,锰离子MT掺杂TiO₂薄膜的开路电位和瞬时光电流信号较强,说明其光生载流子易于生成并且分离效果较好.依据半导体的p-n结原理探讨了锰离子控制掺杂TiO₂的光催化活性机理.     

Ag@AgCl修饰TiO2-xCx光催化剂的制备及其可见光降解污染物性能

以钛酸丁酯和葡萄糖为原料用水热法制备了碳掺杂二氧化钛,再进一步对其进行Ag@AgCl表面修饰.用X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),透射电镜(TEM),BET比表面仪和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等手段对样品进行测试表征;在可见光辐射下(λ＞420 nm),以甲基橙和苯酚溶液的光催化降解实验来评价样品的活性.结果表明:经Ag@AgCl修饰后,样品的粒径增大,比表面积减小,对可见光的响应增强;可见光光催化效率有大幅度提高,对甲基橙和苯酚的降解效率分别是修饰前的5.5和3.4倍,且光催化剂经三次循环使用后活性基本保持不变.     

球磨法制备复合光催化剂Bi12TiO20/ZnO及其光催化性能

本文用水作为分散介质,采用球磨法掺杂一定量的Bi₁₂TiO₂₀于ZnO中制备复合光催化剂Bi₁₂TiO₂₀/ZnO. 利用UV-Vis、XRD和SEM等仪器对样品进行了分析与表征. 通过对甲基橙的氧化来研究其光催化活性. 结果表明,光催化剂Bi₁₂TiO₂₀/ZnO对甲基橙氧化的催化活性高于氧化锌的催化活性.当Bi₁₂TiO₂₀的掺杂量为0.5%(质量分数),球磨时间为12 h,焙烧温度为300℃时,光照20 min后,复合光催化剂Bi₁₂TiO₂₀/ZnO对甲基橙的降解率可达到95.2%.     

一维CdS/TiO2纳米材料的制备及其光催化性能

采用含有氯化镉和硫脲的钛溶胶对钛酸纳米管载体进行修饰,再经焙烧制得不同CdS含量的一维CdS/TiO2纳米材料.运用X射线衍射、透射电子显微镜、N2吸附-脱附、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱等手段表征了材料的结构和性质,并考察了CdS/TiO2样品在紫外光及模拟日光条件下光催化降解甲基橙溶液的活性.结果表明,经高温焙...     

溴化银/二氧化钛复合材料的可见光催化性能

将硝酸银的乙醇溶液与溶胶凝胶TiO2混合得到前驱体,随后经共沉淀-煅烧制备得到AgBr/TiO2复合材料;采用扫描电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分析了复合材料的形貌、晶体结构、Ag元素的价态,采用紫外-可见漫反射光谱仪测定了其光吸收性能;进而以甲基橙(MO)的可见光降解为探针反应测定了AgBr/TiO2复合材料的可见光催化性能.结果表明,当前驱体在不同温度下煅烧后,无定形TiO2颗粒逐渐增大,并逐渐转变为锐钛矿结构;担载的AgBr可明显拓展TiO2的可见光吸收范围;Ag物种主要以Ag+形式存在.当煅烧温度为300℃时,复合材料的光催化活性最高,MO的降解率在60min内达到90%以上;随着煅烧温度的增加,催化活性逐渐降低.