几种制备方法的掺铁二氧化钛光催化特性

二氧化钛作为一种半导体光催化剂 ,在太阳能转换和储存 ,二氧化碳还原 ,有害复杂有机物降解等方面都引起了广泛的研究兴趣 .然而 ,二氧化钛悬浮降解体系的光催化活性却受到诸多因素的影响和制约 .有不少研究者从体系的晶体结构和表面物化性质 ,如晶相（锐钛矿 ,金红石 ,无定形）、比表面积、晶粒尺寸和表面羟基的角度讨论光催化活性 [1,2].近来有很多人希望通过掺杂方法来提高二氧化钛的光催化活性或者通过表面修饰的手法延伸光响应范围 .Kakuta、 Anderson、 Papp[3,4]等研究了复合氧化物如 TiO_2/Al2O3、 TiO_2/SiO2、 TiO_2/ZrO2、…     

铁掺杂纳米TiO_2可见光气相降解三氯乙烯的研究

采用溶-胶凝胶及水热法制备了铁掺杂的纳米TiO_2光催化材料.采用X射线衍射、X光电子能谱和紫外-可见漫反射等方法对铁掺杂的纳米TiO_2光催化材料进行了表征.以三氯乙烯作为目标污染物,研究了铁掺杂的二氧化钛的光催化性能.结果表明,Fe-TiO_2对光的吸收拓展到可见光范围内,铁掺杂后TiO_2催化剂有更多的表面羟基,这些表面羟基的存在有利于有机物在催化剂表面的吸附,同时还能捕获光生空穴形成·OH氧化有机污染物.适量Fe掺杂有利于提高TiO_2光催化性能.     

掺杂纳米TiO2光催化性能的研究

利用浸渍法分别制备了Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu六种过渡金属离子掺杂改性的二氧化钛光催化剂，以乙酸水溶液的光催化氧化反应和二氧化碳还原反应为探针,评价了掺杂催化剂的光催化性能.借助光电子能谱（XPS）、X射线衍射分析（XRD）等手段对掺杂催化剂进行了表征.研究结果表明，经过渡金属离子掺杂后，光催化性能均有不同程度的改善，改善程度按Cr、Co、Ni、Fe、Mn、Cu递增.掺杂后催化剂表面吸附氧的活泼性、金属离子的价态及得电子能力上的差异决定了不同离子掺杂纳米二氧化钛光催化性能的差异.     

商品二氧化钛的光催化性能比较

以甲醛的光催化氧化反应为指标反应 ,对商品二氧化钛的光催化性能进行了对比研究 ,发现不同的商品二氧化钛 ,其光催化活性呈现较大的差异 .利用XPS ,XRD等手段研究了各种二氧化钛的表面物种和晶体结构 .探讨了影响二氧化钛光催化性能的各种因素     

含Sr纳米晶粒二氧化钛多孔微球的制备与表征

半导体光催化剂引发的光化学反应被广泛地应用到有毒有机污染物的深度处理、 光有机合成、 能量的转化与存储等研究领域[1~5]. 其中, 利用半导体二氧化钛光催化降解有机污染物受到了广泛的关注. 近年来, 通过掺杂和负载重金属-[6]和金属氧化物[7]等方法来改性二氧化钛, 虽然在一定程度上提高了其光催化活性, 但是没有彻底解决催化剂回收和重复使用的问题.本文通过溶液浸渍和高温处理的方法合成了含Sr纳米晶粒二氧化钛多孔微球, 在保证了二氧化钛微球粒径较大、 易于回收和重复使用等优点的同时, 使其降解活性艳蓝的活性提高了2倍, 具有较为广阔的应用前景.     

掺杂二氧化锡的二氧化钛的光学性质及其光催化特性

二氧化钛多相催化是一种极具前途的环境污染深度净化技术。 本文以钛酸四丁酯和四氯化锡为原料,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂二氧化锡的二氧化钛薄膜和复合氧化物粉体。通过测量薄膜的吸收光谱推算光学能隙,结果发现掺杂样品的光学能隙比纯二氧化钛样品有所变小。随着热处理温度的提高,掺杂和纯二氧化钛样品的光学能隙都略微降低。X-射线衍射分析表明,复合氧化物粉体的热处理温度对样品的晶体结构和光催化性能有重要影响。以掺杂二氧化锡5 % 摩尔比的样品与纯二氧化钛对照,500 ℃以下热处理样品以锐钛矿结构为主,600 ℃热处理样品为锐钛矿与金红石相共存,并显示了较好的光催化性能。透射电子显微镜观察显示,同样600 ℃热处理,掺杂样品要比纯二氧化钛具有更小的颗粒尺寸。在700 ℃热处理的样品中,掺杂样品只存在金红石相而纯二氧化钛样品中仍存有锐钛矿相。用阿伦尼乌斯经验关系式推测的晶粒生长的活化能,纯二氧化钛47.486 kJ.mol, 掺杂5 % 摩尔比的复合氧化物样品33.103 kJ.mol。以亚甲基蓝为降解物质,考察了掺杂量和热处理温度对样品的光催化性能。     

稀土元素钬掺杂二氧化钛光催化剂的制备及对碱性品红降解性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯二氧化钛和稀土元素钬掺杂的二氧化钛光催化剂,以碱性品红为指示剂,采用紫外-可见分光光度法对样品的光催化性能进行了研究。结果表明:当掺杂钬的物质的量的分数为0.3%,碱性品红的质量浓度为20 mg·L^-1,温度为25℃,体系的pH值为6.2时,在可见光下4 h的脱色率达到20.0%;适量钬的掺杂可提高二氧化钛的光催化性能。     

铁酸锌掺杂对二氧化钛结构相变及光催化性能的影响

分别采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备铁酸锌和二氧化钛纳米粉体,较系统地研究了铁酸锌纳米掺杂对二氧化钛“锐钛矿→金红石”的结构相变及光催化性能的影响.结果表明,适量铁酸锌的掺杂可促进二氧化钛的结构相变,显著提高其光催化活性,在最佳掺杂浓度时,其光催化降解苯酚的效率可以提高2～3倍.     

镧掺杂二氧化钛纳米管光催化性能

以多孔有序阳极氧化铝为模板,利用溶胶-凝胶法制备掺杂La的二氧化钛纳米管,用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪和比表面分析仪对其进行表征,以甲基橙为目标降解物,对比未掺杂的二氧化钛纳米粉、纳米管以及掺杂的二氧化钛纳米粉研究其光催化性能,并对降解机制进行分析。结果表明：适量的掺杂有利于提高二氧化钛纳米管的光催化性能,掺杂存在一个最佳量,本试验条件下为1%（质量分数）。掺杂的二氧化钛纳米管光催化性能优于掺杂的纳米粉。     

过渡金属掺杂构建超细二氧化钛的表面缺陷以提升光催化产氢活性（英文）

载流子分离效率低和光吸收范围窄是制约二氧化钛光催化产氢活性的两个关键因素.研究表明,一定浓度的表面缺陷既有利于光生载流子传递到表面缺陷位点,抑制载流子的复合,又可以扩展光催化剂的光谱吸收范围,从而提高光催化活性.本文利用低成本过渡金属(Co,Ni,Cu和Mn)掺杂在超细二氧化钛表面,构建了表面缺陷(氧空位和金属阳离子取代缺陷).相对于原始的缺陷很少的二氧化钛,表面缺陷的二氧化钛活性可以提升3–4倍,而且可见光产氢速率高达3.4μmol/h,在365 nm处的表观量子效率达到36.9%,这些结果都远远高于商业的P25 TiO_2.我们认为,光催化产氢活性的明显提升可以归结为更快速的电荷分离和更好的光吸收.可见,利用过渡金属进行热液处理来实现表面掺杂是一种非常简便有效构建表面缺陷的方法.     

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.     

Effect of high-pressure ammonia treatment on the activity of Ge3N4 photocatalyst for overall water splitting

The photocatalytic activity of beta-Ge(3)N(4) powder for overall water splitting is successfully enhanced by ammonia treatment at 823 K for 5-24 h at ammonia pressures of 20 MPa or greater. The surface and bulk nitrogen content in the treated samples varies according to the treatment temperature and treatment time, related to the stability of beta-Ge(3)N(4) powder under pressurized ammonia. The change in nitrogen content resulted in a change in the photocatalytic activity for overall water splitting. A beta-Ge(3)N(4) powder treated at 823 K for 5 h under ammonia at 20 MPa exhibited a photocatalytic activity 4 times higher than that of the as-synthesized powder, attributable to a decrease in the density of anion defects in the bulk and surface.     

磷酸铋纳米棒的可控合成及其光催化性能

采用水热法合成了形貌可控的磷酸铋纳米棒光催化剂,并以亚甲基蓝(MB)为探针研究了其光催化活性.利用粉末X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对产物进行了表征.研究发现甘油含量、水热时间、水热温度及前驱体浓度会影响磷酸铋纳米棒的形貌及结构.甘油含量和前驱体浓度主要影响产物形貌.随着甘油含量的增加,产物的长径比先增大后减小.前驱体浓度越低,所得BiPO4纳米棒的尺寸越小,长径比越大.水热时间短时,产物结晶度差,且为六方相,时间延长后转化为单斜相.水热温度过低或过高均不利于完美晶体的形成,160°C时产物的结晶度最高.实验结果表明:BiPO4纳米棒在紫外光下具有良好的光催化性能,其光催化活性受长径比和尺寸大小影响的总体趋势是长径比越大,尺寸越小,其光催化活性越强.结晶度对BiPO4的光催化性能影响较大,结晶度越高,其光催化活性越好.单斜相BiPO4的光催化活性较六方相的强.     

铕掺杂对纳米TiO2的光催化活性的影响

用溶胶-凝胶法制备了掺杂Eu3+的纳米TiO2,用XRD和TG-DTA对其进行了表征,并以正庚烷为气相有机污染物的实例研究了样品的光催化活性,发现Eu3+进入TiO2晶格中引起了TiO2晶格膨胀,导致晶格畸变增大,抑制了TiO2晶相的转变和粒径的增长.结果表明,Eu3+掺杂可提高TiO2的光催化活性,并且当掺杂摩尔分数为0.3%时,光催化活性最好.随着焙烧温度的升高,光催化活性下降,而利用较高的水解酸度则有利于得到光催化活性较高的样品.     

铋掺杂二氧化钛纳米颗粒的制备及其可见光催化性能

采用水热法,以纳米管钛酸为前驱物制备了Bi掺杂的TiO₂,并利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等手段对样品进行了表征. 以甲基橙的光催化降解为模型反应评价了样品的可见光催化性能. 结果表明,Bi离子并没有进入TiO₂的晶格中,而是以BiOCl的形式存在. 所制得的BiOCl/TiO₂复合物对甲基橙降解表现出较优越的可见光催化活性;当Bi/Ti摩尔比为1%,水热温度为130℃时,所制催化剂的光催化性能最佳,并对光催化活性提高的机理进行了讨论. 同时,该催化剂对4-氯苯酚降解也表现出较高的光催化性能.     

Visible-light-driven photocatalyst of Bi2WO6 nanoparticles prepared via amorphous complex precursor and photocatalytic properties

The visible-light-driven photocatalyst Bi₂WO₆ nanoparticles have been prepared by calcining amorphous complex precursor at a relatively low temperature of above 450 ^oC. The effects of calcination temperature and time on the structures and properties of Bi₂WO₆ nanoparticles have been investigated in detail. The photocatalytic activity of the Bi₂WO₆ powders were evaluated by degradation of RhB molecules in water under visible light irradiation (λ>400 nm). The results showed that the particle size and grain size of Bi₂WO₆ increased with the calcination temperature and time. The photocatalytic activity of the best sample was about 8.8 times higher than that of the sample prepared by traditional solid state reaction and the photo-degradations was a zero-order reaction. The best route to enhance the photocatalytic activity of Bi₂WO₆ was to prepare the sample at a lower temperature for a longer time, due to the samples with better crystallization and smaller particle size.     

二氧化钛与针铁矿复合光催化材料的制备与光催化性能

以四氯化钛为钛源,针铁矿(α-FeOOH)为载体,采用水解沉淀法制备了金红石相二氧化钛(Ti₂O)与α-FeOOH的复合光催化材料,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量散射谱和X射线光电子能谱对样品进行了表征.结果表明,低温下,金红石相Ti₂O包覆于α-FeOOH表面,并形成复合结构;较高温下,铁离子进入金红石相Ti₂O晶格,并形成铁掺杂金红石相Ti₂O纳米管;中温下,样品兼有复合和掺杂两者特征.在室温下以甲基橙为降解对象,采用钨灯+氘灯(波长200~800nm)为光源,对样品的光催化活性进行了测试.结果表明,样品对甲基橙的光催化降解效果良好;与纯α-FeOOH和金红石相Ti₂O相比,不同结构样品的光催化活性均有所提高,其中,复合兼掺杂型样品的光催化活性最高.由此可见,与α-FeOOH复合和铁掺杂是提高Ti₂O光催化活性的有效途径.     

Synthesis of hexagonal BaTa2O6 nanorods and influence of defects on the photocatalytic activity

Hexagonal barium tantalate (BaTa2O6) nanorods were synthesized by a hydrothermal method based on the reaction of concentrated Ba(OH)2 solution and Ta2O5. BaTa2O6 samples show a uniform cylindrical structure with diameters of 5-30 nm and the lengths of 50-200 nm. The formation of BaTa2O6 nanorods follows a dissolution-recrystallization mechanism and is governed by hydrothermal temperature and time. BaTa2O6 nanorod samples prepared at 270 degrees C for 72 h have exhibited the highest photocatalytic activity in the degradation of Rhodamine B (RhB) in aqueous solution under UV radiation. Hydrogen-related defects were detected in BaTa2O6 nanorods, which originate from the oxygen octahedron. The number of defects was dependent on the hydrothermal temperature, and the photocatalytic activities of BaTa2O6 nanorods increase with the decrease of defect amounts. On the basis of the experiment results, the difference in photocatalytic activities for samples is mainly caused by lattice defects, which can act as inactivation centers.     

稀土离子掺杂对纳米TiO2光催化制氢活性的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2和一系列稀土离子掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射、透射电镜及N2吸附等技术对其进行了表征,考察了样品光催化分解水制氢的性能.结果表明,稀土离子掺杂有效抑制了TiO2粒子的生长,提高了粒子的分散性,增大了催化剂的比表面积,从而大幅度提高了其光催化分解水制氢的性能.其中,Gd3 掺杂的TiO2样品粒径最小,分散性最好,比表面积最大(是未掺杂TiO2的35倍).掺杂离子的电子构型对样品的光催化制氢活性有较大影响,具有全空电子构型的La3 和半充满电子构型的Gd3 掺杂的样品具有较高的光催化制氢活性(分别是未掺杂TiO2的3.69倍和3.72倍).     

Effect of nitrogen-doping temperature on the structure and photocatalytic activity of the B,N-doped TiO2

B,N-TiO₂ photocatalysts were synthesized by boron doping firstly and subsequently nitrogen doping in NH₃ at variable temperatures. The effects of the nitrogen doping temperature on the structure and photocatalytic activity of the B,N-codoped TiO₂ were investigated. The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UV-vis diffuse reflectance spectrum (DRS), electron paramagnetic resonance (EPR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The photocatalytic activity was evaluated with photocatalytic degradation of methyl orange dye (MO) under visible light and UV-visible light irradiation. The results suggested that the boron and nitrogen can be incorporated into the TiO₂ lattice either interstitially or substitutionally or both, while the Ti-O-B-N structure plays a vital role in photocatalytic activity in visible light region. The optimal nitrogen doping temperature is 550 °C. Higher temperature may form many oxygen vacancies and Ti³⁺ species, resulting in the decrease of photocatalytic activity in visible light.