光析出二氧化钛负载银膜的制备及其光催化特性

以二氧化钛膜为载体,配制一定浓度的AgNO₃溶液,利用光析出方式在氧化钛膜表面还原析出Ag,控制光析出时间来控制氧化钛膜表面上的银析出量,制备银负载氧化钛膜,研究膜的抗菌特性和光催化特性.结果表明:由于银在氧化钛膜上的负载,使膜的抗菌性能得到很大的提高,在保持氧化钛膜的光催化能力基本维持不变的前提下,由于在氧化钛膜的表面负载银,对E.coli和青霉菌的杀菌能力分别提高了10⁴和10²,光催化降解甲基橙的能力与氧化钛膜相比,能够提高10%左右,显示了良好的光化学特性.     

微波载银对纳米二氧化钛相变及光催化性能的增效作用

用微波法制备系列载Ag纳米TiO2,发现微波载Ag对纳米TiO2的相变和光催化活性具有增效作用。采用X-射线粉末衍射(XRD),透射电镜(TEM),X-射线光电子能谱仪(XPS),激光Raman光谱及漫反射光谱(DRS)方法对比研究纳米TiO2与载Ag纳米TiO2的性质。结果表明,所制得载Ag纳米TiO2是以锐钛矿为主相的混晶,平均粒径约为10 nm,负载Ag促进纳米TiO2中锐钛矿相转化金红石相相变,减小纳米晶尺寸,并使纳米TiO2光响应范围向可见光区移动 6 nm。在低浓度范围,微波法能均匀地将Ag负载于纳米TiO2表面,并以Ag0/Ag+的形式存在,抑制光生电子与光生空穴复合,大大地提高了纳米TiO2光催化活性。在近紫外-可见光照射下,载Ag量为0.05 mol %的纳米TiO2对罗丹明B的光催化降解效果最好。     

Ag-TiO2/蒙脱土复合纳米光催化剂的研究

本文以蒙脱土(简称MMT)为载体,利用四氯化钛水解法将纳米TiO2引入到蒙脱土层间,经500℃煅烧后得到稳定结构的TiO2柱撑蒙脱土,再通过化学还原法将金属银负载于其上,合成出载银/二氧化钛柱撑蒙脱土复合光催化剂(Ag-TiO2/MMT).通过XRD、IR、BET、AAS等分析方法对复合光催化剂的物相组成、键合状况、比表面积、元素含量等物化性质进行了表征.对降解亚甲基蓝的光催化活性测试表明具有如下的光催化活性序列:Ag-TiO2/MMT>TiO2/MMT>TiO2(P25),其中Ag-TiO2/MMT由于柱化后具有较大的比表面积和Ag的负载改性而具有最高的光催化活性.     

Ag改性提高TiO2对Cr(Ⅵ)的光催化还原活性机理

在消除了质子缺乏、光生电子-空穴复合对Cr6+光催化还原负效应影响下,比较了TiO2和Ag/TiO2(Ag质量分数1.0%)光催化还原活性.结果表明,相同条件下Ag/TiO2表现出比TiO2更高的催化活性.EPR分析表明,对于Ag/TiO2,UV照射后Ag表面有活性物种O-2生成,在TiO2上有活性中心表相Ti3+生成.光生电子通过表相Ti3+向Cr6+传递电子是Cr6+光催化还原的速度控制步骤.较多的表相Ti3+参与还原反应是Ag/TiO2表现出较高催化活性的主要原因,担载Ag上积聚光生电子的较强流动性对反应也起到一定促进作用.     

纳米薄膜光催化剂的制备与表面态研究

利用溶胶-凝胶提拉成膜法制备了TiO2,SnO2,Ag/SnO2,Ag/SnO2/TiO2纳米薄膜半导体催化剂.采用粉末电导法初步研究了纳米半导体薄膜催化剂的表面结构,测定了表面态能级相对于半导体导带边的位置.实验表明:四种催化剂在不同的表面能级位置都存在表面态:TiO2具有两类表面态,其能量分别为0.75eV和0.58eV.Ag/SnO2/TiO2由于Ag的担载,出现更负的表面态能级(0.33eV).这将会显著提高导带电子密度,加速光催化反应速率.     

Pt/TiO_2催化剂的制备及其在氨催化氧化中的应用

二氧化钛具有优良的光催化性能,以其为载体通过光催化还原沉积可在其表面实现单质金属活性组分负载.选择二氧化钛颗粒为载体,通过紫外光照射在二氧化钛颗粒表面还原沉积铂单质,形成Pt/TiO2负载型催化剂,并将该新型催化剂用于氨催化氧化反应.所制备的Pt/TiO2催化剂铂负载量减为0.2 gPt/gTiO2,比表面积增达10 m2/g.以该催化剂催化氨氧化反应,氨转化率在600~700℃即可达100%,低于目前硝酸工业中氨氧化反应温度800~900℃,也低于PtO2升华温度850℃.该催化剂经400 h连续反应,其铂载量、及催化活性均无降低,具有工业应用前景.     

Ag改性提高TiO_2对Cr(VI)的光催化还原活性机理

在消除了质子缺乏、光生电子-空穴复合对Cr6 光催化还原负效应影响下,比较了TiO2和Ag/TiO2(Ag质量分数1.0％)光催化还原活性.结果表明,相同条件下Ag/TiO2表现出比TiO2更高的催化活性.EPR分析表明,对于Ag/TiO2,UV照射后Ag表面有活性物种O2生成,在TiO2上有活性中心表相Ti3 生成.光生电子通过表相Ti3 向Cr6 传递电子是cr6 光催化还原的速度控制步骤.较多的表相Ti3 参与还原反应是Ag/TiO2表现出较高催化活性的主要原因,担载Ag上积聚光生电子的较强流动性对反应也起到一定促进作用.     

银促进的TiO2光催化降解甲基橙

 采用溶胶-凝胶和水热协同法制备了不同Ag含量的负载型Ag-TiO2样品,这些样品具有较大的比表面积和较小的粒径. 适量负载金属银后的TiO2在紫外及可见光下的光催化活性均得到提高. 银在TiO2上的最佳负载量为0.15%, 过高的负载量反而会降低TiO2光催化降解甲基橙的活性. 由于反应机理的不同,银负载对TiO2可见光下催化活性的提高要明显高于对其紫外光下催化活性的提高. 在可见光照射下,从激发态染料注入到TiO2导带的电子迅速转移到了Ag原子簇, Ag原子簇通过促进电荷分离抑制了电子和染料正离子自由基的复合,从而促进了光催化过程. 研究结果表明,有效地促进电荷分离以及激发态电子和氧气分子的反应是提高染料敏化光催化活性的关键.     

Ag改性提高TiO2对Cr(VI)的光催化还原活性机理

在消除了质子缺乏、光生电子-空穴复合对Cr6＋光催化还原负效应影响下，比较了TiO2和Ag/TiO2（Ag质量分数 1.0％）光催化还原活性.结果表明，相同条件下Ag/TiO2表现出比TiO2更高的催化活性. EPR分析表明，对于Ag/TiO2，UV照射后Ag表面有活性物种生成，在TiO2上有活性中心表相Ti3＋生成.光生电子通过表相Ti3＋向Cr6＋传递电子是Cr6＋光催化还原的速度控制步骤.较多的表相Ti3＋参与还原反应是Ag/TiO2表现出较高催化活性的主要原因，担载Ag上积聚光生电子的较强流动性对反应也起到一定促进作用.     

贵金属负载光催化剂在丙炔光催化水解反应中的研究(Ⅲ)

利用三种不同负载方法制备了含有不同贵金属的TiO2光催化剂,通过测试其XPS和光催化活性和选择性发现,TiO2光催化剂在丙炔和水的光催化水解反应中,由于贵金属的存在,有利于促进发生加氢反应,导致丙烯的生成量增加.Pt,Ru,Rh,Pd和Ag负载在TiO2上,在紫外线照射下(λ>270nm),Pd负载的TiO2光催化剂表现出最高的光催化活性.光催化活性和负载贵金属所处的氧化状态有密切的关系,贵金属完全被还原到0价是提高光催化活性的必要条件.     

AgBr/TiO2复合催化剂:双注法制备及其可见光催化性能

以TiO₂为载体,采用双注法合成了AgBr/TiO₂复合光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)对AgBr/TiO₂的结构、光吸收、形貌进行了表征.研究了AgBr/TiO₂在可见光下对甲基橙和丁基罗丹明B的光催化活性.结果表明,与TiO₂相比,AgBr/TiO₂的光吸收范围拓展到400—600nm波段,并且随着AgBr负载量的增加,AgBr/TiO₂的可见光吸收强度增强;当AgBr与TiO₂的摩尔比为0.25时,AgBr/TiO₂具有最大催化活性;在相同条件下,AgBr/TiO₂对丁基罗丹明B的降解效果优于甲基橙.     

应用射线束制备可见光响应的TiO2薄膜

 由溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜. 为了改善TiO2对光的利用效率,采用过渡金属离子(V+和Cr+)注入和电子束辐照沉积贵金属纳米颗粒(Ag和Pt)两种射线束技术对TiO2薄膜进行改性. 紫外-可见光谱表明,两种射线束技术改性的TiO2薄膜的吸收光谱都发生了红移,说明这两种方法都是拓展TiO2吸收光谱的有效手段. 通过光催化降解甲基橙实验,比较了两种方法对TiO2可见光光催化能力的拓展情况,结果表明,两种方法均可显著提高TiO2在可见光作用下的光催化活性.     

TiO2薄膜的Ag改性及光催化活性

 用光化学沉积法对纳米TiO2薄膜进行了Ag改性,用漫反射紫外-可见光谱、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱分析了Ag-TiO2薄膜的光谱特征、表面形貌和表面组成. 以苯酚为模拟污染物,在不同波长光源及有氧和无氧条件下考察了Ag-TiO2薄膜的光催化活性. 结果表明,当银沉积量大于 0.0150 mg/cm2时, Ag-TiO2薄膜对紫外光的吸收发生了明显的蓝移,同时在346 nm附近出现了小的吸收峰且该峰随着银沉积量的增加逐渐向长波方向移动. 沉积在TiO2薄膜表面的银颗粒大小不均匀,主要以单质银的形式存在,也生成了部分Ag2O; 相对于TiO2薄膜, Ag-TiO2薄膜表面吸附氧的含量明显增大. Ag-TiO2薄膜的光吸收特性对其催化活性影响较大. 在低压汞灯及有氧参与的条件下,银沉积量为0.0523 mg/cm2的Ag-TiO2薄膜的催化活性最高, 其反应速率常数是TiO2薄膜的1.16倍. Ag+更易沉积在较大n值的Ag簇上,其颗粒大小不可能完全均匀. Ag-TiO2薄膜的光吸收特性、 Ag簇的大小以及Ag对O2的吸附作用是决定Ag-TiO2薄膜催化活性的主要因素.     

圆形片状纳米复合材料Ag/ZnO-ZrO2微波辅助合成与多模式光催化罗丹明B

采用微波辅助结合沉淀法制备了以ZnO为主体的纳米复合材料Ag/ZnO-ZrO₂。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N2吸附-脱附等表征手段研究了微波辐射对Ag/ZnO-ZrO₂晶型结构、形貌及表面物理化学性质的影响。结果表明, 在200 W微波辐射作用下, 该样品晶型结构未发生明显变化, 但Ag的衍射峰明显增强, 同时, 其晶粒尺寸、光吸收性质和表面物理化学性质等方面则发生改变, 尤其是样品Ag/ZnO-ZrO₂的形貌呈现了圆形片状结构。分别在紫外和微波辅助条件下对纳米复合材料的光催化性能进行了一系列考察, 同时为了进一步评价所合成样品在太阳光作用下的实用价值, 又考察了Ag/ZnO-ZrO₂在模拟日光条件下的光催化性能。结果显示, 紫外光作用下, 纳米复合材料Ag/ZnO-ZrO₂的光催化活性高于市售P25以及未经微波处理的样品, 且在微波辅助光催化条件下, 其活性有较大程度提高。200 W微波功率下所合成样品Ag/ZnO-ZrO₂在模拟日光作用下显现出较高活性。另外, 根据紫外光条件下对光催化活性物种的捕获实验提出了Ag/ZnO-ZrO₂可能的光催化机理。     

圆形片状纳米复合材料Ag/ZnO-ZrO2微波辅助合成与多模式光催化罗丹明B

采用微波辅助结合沉淀法制备了以Zn O为主体的纳米复合材料Ag/Zn O-Zr O_2。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和N2吸附-脱附等表征手段研究了微波辐射对Ag/Zn O-Zr O_2晶型结构、形貌及表面物理化学性质的影响。结果表明,在200 W微波辐射作用下,该样品晶型结构未发生明显变化,但Ag的衍射峰明显增强,同时,其晶粒尺寸、光吸收性质和表面物理化学性质等方面则发生改变,尤其是样品Ag/Zn O-Zr O_2的形貌呈现了圆形片状结构。分别在紫外和微波辅助条件下对纳米复合材料的光催化性能进行了一系列考察,同时为了进一步评价所合成样品在太阳光作用下的实用价值,又考察了Ag/Zn O-Zr O_2在模拟日光条件下的光催化性能。结果显示,紫外光作用下,纳米复合材料Ag/Zn O-Zr O_2的光催化活性高于市售P25以及未经微波处理的样品,且在微波辅助光催化条件下,其活性有较大程度提高。200 W微波功率下所合成样品Ag/Zn O-Zr O_2在模拟日光作用下显现出较高活性。另外,根据紫外光条件下对光催化活性物种的捕获实验提出了Ag/Zn O-Zr O_2可能的光催化机理。     

Flower-like Au/Ag/TiO_2 nanocomposites with enhanced photocatalytic efficiency under visible light irradiation

Uniform flower-like TiO_2 coated Au nanostars and core-shell Au@Ag natiostars with different amounts of Ag coating were prepared through a facile method by hydrolysis of TiF_4 under an acidic environment.The photocatalytic capability of these flower-like nanocomposites under visible light irradiation was found to be enhanced by up to 4.7-fold compared to commercial P25 TiO_2 nanoparticles.The enhanced photocatalytic activity was ascribed to improved light absorption and hot electron injection from the photo-excited Au@Ag core to the TiO_2 shell.     

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.     

TiO2和ZnO表面CO光催化氧化活性研究

在TiO2和ZnO表面CO光催化氧化研究中发现,365 nm紫外光照下TiO2表面无活性,而ZnO表面却有明显的CO光催化氧化活性.研究表明,主要是由于紫外光照下,ZnO光分解而TiO2没有光分解,从而在表面产生不同吸附形态的氧所致.而且,ZnO表面CO光催化氧化反应活性可在27 h内保持稳定,暗示气相光催化反应中,ZnO不会因为光腐蚀而使其催化活性降低.     

Ag/AgCl/铁-海泡石异相可见光Fenton催化降解双酚A

光-Fenton技术是高级氧化技术中的一种,常用于难降解废水处理,由于其反应速度快、毒性低、反应条件温和而受到广泛关注.然而,传统的光-Fenton体系具有可见光利用率低、回收困难等缺点.为了解决这些问题,本文采用廉价易得、无污染、吸附能力强的天然矿物海泡石作为催化剂载体,并利用Ag/AgCl能够吸收可见光的表面等离子响应这一光学性质,合成了一种有潜力的非均相等离子体光催化剂Ag/AgCl/铁-海泡石催化剂(Ag/AgCl/Fe-S),并对该催化剂的形貌结构、性能和机理等进行了系统研究.通过XRD,SEM,XPS,BET,UV-vis等表征手段对催化剂形貌、结构和可见光性能进行了分析.其中,XRD和SEM结果显示,Ag/AgCl粒子已经成功负载在Fe-海泡石上;XPS结果显示,铁氧化物的组成主要为FeOOH和Fe2O3;UV-vis结果显示,催化剂有较好的可见光吸收性能.以双酚A为目标污染物,分别考察了Ag/AgCl/Fe-S,Ag/AgCl和Fe-海泡石的光-Fenton催化性能.结果显示,Ag/AgCl/Fe-S降解双酚A的效果明显优于另外两种催化剂,在H2O2浓度为6mmol/L,pH为4,光照强度500W,Ag/AgCl/Fe-S催化剂量为1.0 g/L,双酚A初始浓度为10 mg/L的条件下,1 h时,双酚A基本被完全降解,且3 h时,其矿化率达到61.2%;而Ag/AgCl和Fe-海泡石催化剂在同样的条件下完全降解双酚A至少要3 h,且其矿化率分别只有46.61%和28.85%.另外,还分别探讨了H2O2浓度、pH值、光照强度和催化剂剂量对双酚A降解的影响.最后,通过活性物种捕获、ESR、电化学和PL实验对该体系的反应机理进行了探讨.活性物种捕获实验和ESR实验结果表明,羟基自由基(?OH)和空穴(h+)是该体系中的主要活性物种,且Ag/AgCl/Fe-S+H2O2+vis体系产生的?OH明显多于Fe-S+H2O2+vis体系.为了探讨?OH增多的原因,我们进行了电化学实验和PL实验.电化学实验结果显示,Ag/AgCl/Fe-S催化剂具有更低的阻抗,因此有利于电子-空穴分离.PL结果显示,Ag/AgCl/Fe-S催化剂的电子-空穴复合率更低.结合以上实验,我们提出了Ag/AgCl/Fe-S+H2O2+vis体系对双酚A的降解机理,即一方面催化剂能够发生Fenton反应而产生?OH,另一方面,催化剂中的Ag/AgCl在可见光下由于表面等离子响应而产生电子-空穴,空穴本身可作为活性物种降解双酚A.同时,产生的电子被体系中的Fe3+捕获生成Fe2+,从而促进了铁循环,有利于体系中产生更多的?OH.最后,空穴和羟基自由基发生协同作用共同促进污染物降解.