光催化活性二氧化钛溶胶的低温制备与表征

以钛酸丁酯为原料,在70 ℃制备了具有光催化活性的TiO2溶胶.用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征了溶胶结构;用紫外-可见分光光度计研究了TiO2溶胶对甲基橙的吸附和光催化降解性能.XRD图谱表明TiO2溶胶粒子的一次粒径约4 nm,晶型主要为锐钛矿型,并含有少量结晶不完善的板钛矿型;TEM图像表明溶胶中TiO2粒子分散良好,二次粒径约10 nm.吸附实验表明TiO2溶胶使甲基橙溶液褪色约17%;光催化实验表明TiO2溶胶光催化性能优异,自然光催化降解甲基橙溶液(10 mg/L),16min后甲基橙浓度几乎降为0.     

氨基修饰Pd/TiO_2/C复合催化剂的制备及在碱性溶液中对乙醇的催化氧化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,采用水热法合成二氧化钛纳米片(TiO2),通过3-氨基丙基-三甲氧基硅烷(APTMS)分子对TiO2表面进行氨基修饰后,将其与Vulcan XC-72活性炭复合作为载体,吸附钯前驱体后,再进行液相还原制得Pd/TiO2/C-APTMS复合催化剂.用透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了催化剂的形貌、组成和结构.电化学测试结果表明,与传统液相混合还原制备的Pd/TiO2/C复合催化剂和Pd/C相比,经氨基修饰后的Pd/TiO2/C-APTMS复合催化剂在碱性溶液中对乙醇氧化具有更高的电催化活性和稳定性.     

纳米复合材料Ag/TiO_2-ZrO_2的制备及其微波增强光催化降解甲基橙

采用EO20PO70EO20(P123)作模板剂,通过溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法,并经萃取处理制备了具有光催化活性的纳米复合材料Ag/TiO2-ZrO2.用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测定和扫描电子显微镜配合X射线能量色谱仪(SEM-EDS)等测试手段对其组成、结构及形貌等进行了表征.结果表明,复合材料Ag/TiO2-ZrO2中Ag以单质形式存在,材料具有双孔结构,颗粒分布较均匀,结构也较规整,平均孔径约为3.6和9.0nm.通过微波增强光催化降解染料甲基橙的实验,对复合材料Ag/TiO2-ZrO2的光催化活性进行了探究.实验结果表明,微波辅助光催化效果优于紫外辐射,并且萃取后的合成产物Ag/TiO2-ZrO2在90min内对甲基橙的降解率可达81.5%,其活性高于市售P25以及TiO2-ZrO2.     

组合型Pt/TiO_2催化剂用于低温催化甲苯完全氧化

将均匀分布的纳米Pt粒子直接吸附到TiO2载体上,即制得了组合型Pt/TiO2催化剂(Pt/TiO2-AS).与浸渍法制备的Pt/TiO2催化剂(Pt/TiO2-WI)比较,Pt/TiO2-AS催化剂在催化甲苯完全氧化反应中表现出了很好的催化性能,甲苯转化率为100%时的反应温度低至150°C,而且即使在较高甲苯浓度和较高气体空速下,该催化剂也能保持较好的催化性能.通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)及傅里叶变换红外(FTIR)光谱等对两种Pt/TiO2催化剂的结构和表面性能进行了表征.结果表明组合型Pt/TiO2-AS催化剂粒径小(2.5 nm),活性组分主要以Pt0形式存在且分布在载体表面,而且载体表面Ti―O键活化使催化剂具有较强的催化氧化能力.另外,活性中心的价态变化(Pt0→Ptδ+)是导致Pt/TiO2-AS催化剂失活的主要原因.     

有序介孔材料H6P2W18O62/TiO2(Brij-76)的制备与微波增强光催化降解一氯苯

采用非离子表面活性剂C18H37(OCH2CH2)10OH(Brij-76)作为模板剂, 在以杂多酸H6P2W18O62对TiO2掺杂改性基础上, 通过模板-溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法在较低温度下制备了有序复合介孔材料H6P2W18O62/TiO2(Brij-76). 通过傅立叶变换红外(FT-IR)光谱, X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 能量色散X射线(EDX), N2吸附-脱附测定和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对其进行了表征. 结果表明, 以非离子表面活性剂Brij-76为模板剂制得的复合材料H6P2W18O62/TiO2(Brij-76)平均孔径约为3.31 nm, BET比表面积为99.78 m2·g-1. 与TiO2相比, 其孔径有序性大幅度提高, 粒子的聚集度降低, 表面酸性显著增加. 微波增强光催化性能研究结果显示, H6P2W18O62/TiO2(Brij-76)在微波作用下催化活性更高, 可有效地降解一氯苯溶液.     

有序介孔材料H6P2W18O62/TiO2(Brij-76)的制备与微波增强光催化降解一氯苯

采用非离子表面活性剂C18H37(OCH2CH2)10OH(Brij-76)作为模板剂,在以杂多酸H6P2W18O62对TiO2掺杂改性基础上,通过模板-溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法在较低温度下制备了有序复合介孔材料H6P2W18O62/TiO2(Brij-76).通过傅立叶变换红外(FT-IR)光谱,X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线(EDX),N2吸附-脱附测定和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对其进行了表征.结果表明,以非离子表而活性剂Brij-76为模板剂制得的复合材料H6P2w18O62/TiO2(Brij-76)平均孔径约为3.31 nm,BET比表面积为99.78 m2·g-1.与TiO2相比,其孔径有序性大幅度提高,粒子的聚集度降低,表面酸性显著增加.微波增强光催化性能研究结果显示,H6P2W18O62/TiO2(Brij-76)在微波作用下催化活性更高,可有效地降解一氯苯溶液.     

具有不同Bi/Ti摩尔比的BiOI/TiO2(A)光催化剂的结构与性能

在室温条件下通过沉积法制备了BiOI敏化纳米锐钛矿TiO2(A)光催化剂.用X射线衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS),光致发光(PL)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其进行了表征.通过罗丹明B (RhB)催化降解实验评价了其光催化活性.随BiOI含量增加, BiOI/TiO2(A)在370-630 nm的吸收强度增强,吸收带边红移增加,紫外和可见光催化活性先增加,当Bi/Ti摩尔比约为1.7%时,各自达到最大值,然后随BiOI含量的进一步增加而减小.1.7%BiOI/TiO2(A)的可见光活性明显高于P25,它的紫外光活性也略高于P25.在BiOI含量相近时, BiOI/TiO2(A)比BiOI/P25具有更低的光催化活性.和TiO2(A)相比,1.7%BiOI/TiO2(A)明显具有更高的紫外和可见光催化活性,这归因于它在370-630 nm的强吸收、吸收带边红移明显以及光生电子和空穴的有效转移,减少了电子-空穴对的复合     

高热稳定性纳米Au/TiO2催化剂的制备与表征

 采用三嵌段共聚物聚乙醚-聚丙醚-聚乙醚EO20PO70EO20 (P123)为有机模板剂合成了介孔TiO2载体,用沉积-沉淀法制得Au/TiO2催化剂. 运用N2 吸附-脱附、 X射线衍射、 X射线光电子能谱和高分辨电镜技术对催化剂的结构与形貌进行了表征. 采用P123模板剂合成的TiO2具有较均匀的介孔结构,孔径集中在6.1 nm附近,负载金后,其介孔结构保持良好,但孔径下降至5.4 nm. 400 ℃焙烧后,介孔TiO2负载的Au催化剂中Au主要以金属态存在. 负载在三种TiO2载体(介孔TiO2、溶胶-凝胶法合成的TiO2和工业TiO2)上的Au晶粒大小和分散度差异较大,其中介孔TiO2载体更有利于金的分散,以该载体制备的催化剂400 ℃焙烧后金的晶粒尺寸在1～5 nm范围内,催化剂显示了很好的CO氧化活性和抗热稳定性,即使在420 ℃焙烧,其室温下CO的转化率也在90%以上. 而溶胶-凝胶法制备的TiO2和工业TiO2负载的纳米金催化剂中,金晶粒尺寸约为10 nm,催化剂的CO氧化活性和抗热稳定性较差.     

以花瓣为模板制备TiO2分层介孔纳米片

以月季花花瓣为模板, 经钛盐溶液浸渍后煅烧, 合成了新型TiO2 分层介孔纳米片. 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 环境扫描电子显微镜(ESEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)和氮气吸附-脱附曲线分析等手段对样品进行了表征. 结果表明, 所得样品由厚度约4 nm的具有生物形态结构的锐钛矿型TiO2 纳米片组成. TiO2 薄层表面存在大量介孔, 其孔径集中分布于4 nm左右. 由紫外-可见漫反射吸收光谱可知, 材料的吸收边较纳米TiO2 (P25)红移了约20 nm, 因而具有更高的可见光光催化活性. TiO2 分层介孔纳米片在阳光下表现出较强的光催化活性, 在90 min内对亚甲基蓝的降解率可达98%, 远高于TiO2 纳米粉.     

氮铂共掺杂纳米二氧化钛的制备及表征

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂纳米TiO2(N-TiO2),并用光分解沉积法在N-TiO2表面负载上微量金属Pt形成铂-氮共掺杂纳米TiO2(Pt/N-TiO2).通过X射线衍射、光电子谱、紫外-可见吸收、扫描电镜和光电流测试对催化剂进行了表征.结果表明:Pt和N共掺杂对TiO2的晶型和形貌影响不大,但其吸收边带较纳米TiO2约红移20nm,Pt/N-TiO2电极在可见光区的光电流约为纳米TiO2电极的4倍.     

Enhanced photocatalytic degradation of C.I. Basic Violet 2 using TiO2-SiO2 composite nanoparticles

In this report, TiO(2) -SiO(2) composite nanoparticles were prepared by the thermal hydrolysis method using titanium tetrachloride and tetraethylorthosilicate as TiO(2) and SiO(2) precursors, respectively. The prepared nanoparticles were characterized by X-ray powder diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), nitrogen adsorption/desorption and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS). The results indicated that, in comparison with pure TiO(2), TiO(2)-SiO(2) composite nanoparticles had a higher thermal stability, which prevents phase transformation from anatase to rutile. In addition, the TiO(2)-SiO(2) nanoparticles had a higher specific surface area, larger pore volume, greater band gap energy and smaller crystallite size. Thus, the surface area of TiO(2)-40% SiO(2) composite nanoparticles was about 17 times higher than that of pure TiO(2) nanoparticles. The photocatalytic activity of TiO(2)-SiO(2) composite nanoparticles in the photodegradation of C.I. Basic Violet 2 was investigated. The photodegradation rate of Basic Violet 2 using TiO(2)-40% SiO(2) nanoparticles calcined at 600°C was much faster than that using pure TiO(2) and Degussa P25 TiO(2) by 10.9 and 4.3 times, respectively. The higher photoactivity of the TiO(2)-SiO(2) composite nanoparticles was attributed to their higher surface area, larger pore volume, greater band-gap energy and smaller crystallite size compared with pure TiO(2).     

胶原纤维为模版制备TiO2及La/TiO2纳米纤维及光催化活性研究

以胶原纤维为模版分别负载钛(Ti4+)或钛(Ti4+)和镧(La3+),在高温下煅烧制得TiO2和La/TiO2纳米纤维。通过扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FESEM)、X-射线衍射(XRD)、比表面积和孔径分析、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等对这2种纳米纤维的结构和物理性能进行了表征。结果表明,TiO2和La/TiO2较完整地保持了胶原纤维的纤维状结构。在600~800℃范围内随着煅烧温度的升高,TiO2和La/TiO2的晶粒尺寸逐渐增大,晶格常数发生各相异性的变化。La/TiO2的相变温度在700~800℃之间,明显高于未掺杂TiO2的相变温度。N2吸附-脱附等温线按Langmiur分类为Ⅳ类,表明TiO2和La/TiO2纳米纤维具有介孔结构。与Degussa P25相比,TiO2和La/TiO2吸收光谱范围明显红移。当以可见光为光源进行酸性橙Ⅱ光助催化降解反应时,TiO2和La/TiO2纳米纤维均表现出比Degussa P25更高的催化活性。     

WO3对MnOx/TiO2低温脱硝SCR催化剂的改性研究

以醋酸锰为前驱物通过浸渍法制备了MnO_x/TiO₂催化剂,用WO₃对载体进行改性制得一系列MnO_x-WO₃/ TiO₂催化剂,采用X射线衍射（XRD）、比表面积测定(BET)、拉曼光谱(LRS)、原位红外(FT-IR)光谱等表征技术进行相关的微观表征分析,同时在模拟氨气选择性催化还原NO_x（NH₃-SCR）的反应条件下对催化剂的脱硝反应活性进行了考察。研究表明,添加5%的WO₃拓展了载体的比表面积,提高了催化剂的抗热性,增加了催化剂表面的Brnsted酸位,拓宽其选择性催化还原脱硝活性温度窗口,对MnO_x/TiO₂催化剂有很好的改性作用;先钨后锰的负载顺序优于先锰后钨;随着温度的升高,化学催化反应速率提高,催化剂表面NH₃吸附峰呈减弱或消失趋势,故催化剂脱硝活性温度曲线呈中间高、两头低。     

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.     

Multivalency iodine doped TiO2: preparation, characterization, theoretical studies, and visible-light photocatalysis

Multivalency iodine (I(7)+/I(-)) doped TiO(2) were prepared via a combination of deposition-precipitation process and hydrothermal treatment. The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area, UV-vis diffuse reflectance spectra, X-ray photoelectron spectroscopy, surface photovoltage spectroscopy, and electric-field-induced surface photovoltage spectroscopy. The electronic structure calculations based on the density functional theory revealed that upon doping, new states that originated from the I atom of the IO(4) group are observed near the conduction-band bottom region of TiO(2), and the excitation from the valence band of TiO(2) to the surface IO(4-) is responsible for the visible-light response of the I-doped TiO(2). The as-prepared I-doped TiO(2) showed high efficiency for the photocatalytic decomposition of gaseous acetone under visible light irradiation (lambda > 420 nm). A possible mechanism for the photocatalysis on this multivalency iodine (I(7)+/I(-)) doped TiO(2) under visible light was also proposed.     

不同pH值制备的TiO2和TiO2/SiO2催化剂结构、表面性质及光催化活性

以TiOSO₄和SiO₂溶胶为原料, 采用沉淀法用氨水调节pH值制备TiO₂和TiO₂/SiO₂催化剂. 制备的催化剂用X射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), N₂吸附(BET), 紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱, 程序升温脱附(NH₃-TPD), 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱技术分析. XRD谱图显示纯TiO₂中锐钛型和金红石相共存, 且金红石相含量随pH值升高而增加. 但是, TiO₂/SiO₂催化剂只有锐钛型. 扫描电镜发现制备的催化剂呈类球形, 颗粒间相互交叠, 粒径在10-25 nm之间. TiO₂和TiO₂/SiO₂光催化剂的比表面积随pH值升高略有增大. SiO₂的添加会增大催化剂的比表面积. 程序升温脱附实验结果说明催化剂的表面酸量随pH值升高而增加. TiO₂/SiO₂的表面酸量比相同pH值制备的TiO₂大. 红外光谱分析说明Si掺杂和高pH值有利于催化剂表面生成更多的羟基. TiO₂和TiO₂/SiO₂光催化剂的催化活性随pH值升高而明显增强. TiO₂/SiO₂的光催化活性优于TiO₂. TiO₂/SiO₂催化剂具有较好的耐久性.     

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%。     

溶胶-凝胶-水热晶化法制备锐钛矿TiO2纳米膜的耐蚀性能

以钛酸正丁酯为前驱体, 采用溶胶-凝胶-水热晶化法在不锈钢(SS)表面制备TiO₂纳米膜. 利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、场发射扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和俄歇电子能谱(AES)表征了TiO₂纳米膜的晶型、表面形貌和表面化学组成. 通过极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了TiO₂纳米膜的耐蚀性能. 170 °C下水热晶化制备的锐钛矿TiO₂与450 °C焙烧制备的锐钛矿TiO₂的结晶度类似, 但两种TiO₂薄膜的表面结构存在明显差异, 水热晶化法制备的TiO₂纳米膜在3.5% (w) NaCl溶液中的耐蚀性能优于焙烧法制备的.     

La2O3助剂对Au/TiO2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体, 再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂, 并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试. 结果表明, La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性. X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明, La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积, 抑制了TiO2晶粒尺寸的长大, 并且增强了TiO2的晶格应变, 在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种. 原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明, La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率, 还使TiO2表面形成第二种活性位, 从而显著提高了催化活性.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.