TiO2纳米薄片的合成及其光催化降解苯酚性能

以钛酸纳米管为前驱体,通过添加NaF高温水热合成了(001)面暴露的TiO₂纳米薄片,并对其催化苯酚光降解行为进行了研究。结果表明经水热反应后,钛酸型TiO₂纳米管(NT)转晶成锐钛矿型TiO₂纳米薄片(NS),且具有高(001)暴露面。和NT相比,NS对苯酚的光催化降解活性显著提高,其活性随水热温度升高而增加。NS光催化去除苯酚符合一级动力学,其中200 ℃合成的NS反应速率常数k最高,为0.083 min^-1。同时,苯酚的光催化反应初活性与其初浓度的关系符合Langmuir-Hinshelwood模型,表明苯酚的光催化降解受吸附控制。     

Ce掺杂Bi2MoO6/TiO2纳米纤维异质结的制备及可见光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为基质,通过溶剂热法制备了异质结型稀土Ce掺杂Bi₂MoO₆/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）以及荧光光谱（PL）等分析测试手段对样品的物相、形貌和光学性能等进行表征。以罗丹明B为模拟有机污染物,研究了样品的可见光催化性能。结果表明：在稀土掺杂样品中,Ce离子进入Bi₂MoO₆晶格,部分取代Bi³⁺,导致晶胞膨胀,晶格畸变,形成缺陷;与TiO₂复合形成异质结,有利于光生电荷的产生、转移和有效分离,从而提高TiO₂纳米纤维的光催化活性。可见光照射180 min,罗丹明B的降解率达到95.1%。经5次循环光催化降解活性基本不变,样品具有良好的光催化稳定性。     

Bi2WO6/TiO2纳米管异质结构复合材料的多模式下的光催化活性比较

以TiO₂纳米管为模板,采用多组分自组装结合水热法制备Bi₂WO₆/TiO₂纳米管异质结构复合材料。通过多种技术如X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,N₂吸附-脱附,扫描电镜（SEM）,高分辨透射电镜（HRTEM）和紫外可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）考察所制备样品的组成、结构、形貌、光吸收和电子性质。Bi₂WO₆纳米片或纳米粒子分布在TiO₂纳米管上,形成异质结构。随后,通过在紫外、可见和微波辅助光催化模式下降解染料罗丹明B（RhB）来评价复合催化剂的光催化活性。与TiO₂纳米管和Bi₂WO₆相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在多模式下表现出更优异的光催化活性。与紫外和可见降解模式相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在微波辅助光催化模式下对RhB的降解效率最高。这种增强的光催化活性源于适量Bi₂WO₆的引入、纳米管独特的形貌特征和降解模式所引起的增强的量子效率。降解过程中的活性物种被证明是h⁺,·OH和·O₂^-自由基。而且,在微波辅助光催化模式下,可产生更多的·OH和·O₂^-自由基。     

Bi2WO6/TiO2纳米管异质结构复合材料的多模式下的光催化活性比较

以TiO₂纳米管为模板,采用多组分自组装结合水热法制备Bi₂WO₆/TiO₂纳米管异质结构复合材料。通过多种技术如X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,N₂吸附脱附,扫描电镜（SEM）,高分辨透射电镜（HRTEM）和紫外可见漫反射吸收光谱（UV-Vis DRS）考察所制备样品的组成、结构、形貌、光吸收和电子性质。Bi₂WO₆纳米片或纳米粒子分布在TiO₂纳米管上,形成异质结构。随后,通过在紫外、可见和微波辅助光催化模式下降解染料罗丹明B（RhB）来评价复合催化剂的光催化活性。与TiO₂纳米管和Bi₂WO₆相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在多模式下表现出更优异的光催化活性。与紫外和可见降解模式相比,Bi₂WO₆/TiO₂-35纳米管在微波辅助光催化模式下对RhB的降解效率最高。这种增强的光催化活性源于适量Bi₂WO₆的引入、纳米管独特的形貌特征和降解模式所引起的增强的量子效率。降解过程中的活性物种被证明是h⁺,·OH和·O₂^-自由基。而且,在微波辅助光催化模式下,可产生更多的·OH和·O₂^-自由基。     

Ag3PO4/Ni薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag₃PO₄/Ni薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索.结果表明:最佳工艺下制备的Ag₃PO₄/Ni薄膜具有致密的层状表面结构,是由多晶纳米颗粒构成的薄膜.薄膜具有较高的光催化活性和突出的光催化稳定性,可见光下催化作用60 min,薄膜光催化罗丹明B的降解率是多孔P25 TiO₂/ITO纳米薄膜(自制)的2.3倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次.给出了可见光下薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理.     

TiO2纳米纤维无纺布的制备及光催化性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为配位剂与钛酸正丁酯(Ti(C₄H₉O)₄)反应制得前驱体，再以乙醇为溶剂，CH3COOH作为催化剂，采用静电纺丝法制得PVP/TiO₂复合纳米纤维，经550 ℃、700 ℃和900 ℃焙烧后分别得到以锐钛矿型的TiO₂为主、以金红石型TiO₂为主和完全金红石晶型的TiO₂纳米纤维。对所制得的纳米纤维的结晶度、纯度和形貌，分别采用差热-热重分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等进行了表征。光降解苯酚水溶液的实验结果表明，550 ℃下煅烧得到的以锐钛矿占主体的TiO₂纳米纤维，2 h使浓度为50 mg·L^-1苯酚水溶液的降解率超过85%，这充分说明这种TiO₂电纺纳米纤维具有良好的光催化性能。     

纳米TiO2固相光催化降解固体废弃塑料

以纳米TiO₂作光催化剂,制备出环境友好的可光催化降解的纳米复合塑料是解决“白色污染”行之有效的方法之一。本文综述了近年来纳米TiO₂固相光催化降解固体废弃塑料的研究进展,探讨了TiO₂-聚合物复合膜的固相光催化反应机理及光催化降解情况,从对纳米TiO₂表面改性以改善其在聚合物中的分散性,对纳米TiO₂进行修饰处理以提高其对可见光的吸收,从而提高其光催化效率等方面探讨了可光降解塑料研究存在的问题及应用前景。     

等离子体修饰磁载TiO2光催化剂性能研究

以化学共沉法制备的CoFe₂O₄纳米粒子为磁核,采用TiCl₄水解包覆技术制备磁载二氧化钛纳米复合粒子CoFe₂O₄ /TiO_x(TCF),利用低温等离子体技术修饰TCF制备了CoFe₂O₄/TiO₂(PTCF)纳米复合光催化剂。运用VSM(振动样品磁强计)技术对样品磁性能进行研究,结果表明：等离子体修饰后的复合材料仍具有较高的饱和磁化强度,可在外加磁场作用下实现催化剂在水中的分离与回收;样品的XRD、TEM和UV-Vis分析测试结果表明：等离子体修饰后的复合材料有锐钛矿型TiO₂存在;TEM谱图显示磁核CoFe₂O₄的平均粒径约为20 nm,TCF复合粒子的粒径约为30~40 nm,TiO₂包覆层的厚度为10~20 nm。与纯TiO₂相比PTCF样品对光的吸收拓展到整个紫外-可见区,扩大了光谱响应范围;对甲基橙溶液降解的光催化活性评价研究表明：TCF复合粒子等离子体修饰后的PTCF纳米复合光催剂的光催化活性明显提高。     

焙烧温度对In2TiO5纳米带晶型结构及光催化性能的影响

以Ti(OC₄H₉)₄、In(NO₃)₃和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备了In₂TiO₅纳米带。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N₂吸附-脱附等技术对不同焙烧温度处理得到的样品进行表征,详细研究了焙烧温度对In₂TiO₅纳米带晶粒尺寸、形貌、比表面积和孔径的影响。以20 mg·L^-1的氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星(LEV)为目标降解物,125 W高压汞灯为光源,评价了不同焙烧温度下In₂TiO₅纳米带的光催化活性。结果表明,焙烧温度对In₂TiO₅的形貌与光催化活性有明显影响。当焙烧温度为800℃时,制备的In₂TiO₅纳米带表面光滑,其宽度为(552±58) nm、厚度约为140 nm,光催化活性最强,光照60 min,LEV的降解率可以达到95%。     

焙烧温度对In2TiO5纳米带晶型结构及光催化性能的影响

以Ti(OC₄H₉)₄、In(NO₃)₃和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备了In₂TiO₅纳米带。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N₂吸附-脱附等技术对不同焙烧温度处理得到的样品进行表征,详细研究了焙烧温度对In₂TiO₅纳米带晶粒尺寸、形貌、比表面积和孔径的影响。以20 mg·L^-1的氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星(LEV)为目标降解物,125 W高压汞灯为光源,评价了不同焙烧温度下In₂TiO₅纳米带的光催化活性。结果表明,焙烧温度对In₂TiO₅的形貌与光催化活性有明显影响。当焙烧温度为800℃时,制备的In₂TiO₅纳米带表面光滑,其宽度为(552±58) nm、厚度约为140 nm,光催化活性最强,光照60 min,LEV的降解率可以达到95%。     

TiO2 nanoparticles incorporated with CuInS2 clusters: preparation and photocatalytic activity for degradation of 4-nitrophenol

TiO₂ nanoparticles incorporated with CuInS₂ clusters were prepared in a solvothermal process and characterized with X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and energy-dispersion X-ray analysis (EDX). Compared with pure TiO₂ nanoparticles, the TiO₂ nanoparticles incorporated with CuInS₂ clusters display higher photocatalytic activity with 99.9% of degradation ratio of 4-nitrophenol after 2 h irradiation. In order to investigate the effect of the CuInS₂ clusters on the photocatalytic activity of TiO₂ nanoparticles, diffuse reflectance UV–Vis spectra (DRS), photoluminescence (PL) spectra, and photocurrent action spectra were measured. The results indicate that the enhanced photocatalytic activity is probably due to the interface between TiO₂ and CuInS₂ as a trap of the photogenerated electrons to decrease the recombination of electrons and holes.     

Hydrogen bond interactions at the TiO2 surface: Their contribution to the pH dependent photo-catalytic degradation of p-nitrophenol

We have obtained pK_a values of p-nitrophenol–TiO₂ by measuring the adsorption equilibrium constants of p-nitrophenol (PNP) on the TiO₂ surface at different pH values. These values have been obtained from Langmuir isotherms and from a plot of 1/rate vs. 1/[PNP]_o obtained during TiO₂ catalyzed solar light photo-degradation of PNP. Two limit equilibrium constants are readily obtained depending on the solution pH: at pH 5 at which the TiO₂ surface is mainly positively charged and at pH 8 when it is negatively charged. With these and other adsorption equilibrium constants and the PNP pK_a value in solution, thermodynamic cycles are established in order to obtain the PNP pK_a when it is adsorbed on positively charged, neutral and negatively charged TiO₂ surfaces. From these pK_a values useful information on the PNP–TiO₂ interaction is readily obtained. For instance, the PNP nitro group interacts with the TiO₂ surface via a hydrogen bond, arising from the complex of water molecules with the Ti⁴⁺ ions on its surface. The weaker the hydrogen bond donor, the stronger the oxygen nitro group basicity. Therefore, pK_a changes on the phenolic hydroxyl group result from these interactions. Linear free energy correlations, maximum PNP adsorption capacity values (Q_L) and FTIR ATR, spectrum support this proposal. A k_obs vs. pH degradation profile of p-nitrophenol is also provided.     

玻璃微珠/Ag/TiO2可见光催化剂的制备与表征

通过离子交换法将Ag纳米颗粒负载于玻璃微珠的表面及浅表层,并以钛酸四丁酯的乙醇溶液为前驱体,将TiO₂负载于包含银的玻璃微珠表面,制得一种玻璃微珠/Ag/TiO₂复合光催化剂。由于纳米银的表面等离子体吸收效应,该复合光催化剂具有一定的可见光响应特性。利用XRD、SEM对样品进行表征,可发现玻璃微珠表面形成一层均匀多孔的锐钛矿TiO₂,其粒径均在50 nm左右。由漫反射光谱可得出该催化剂具有较强的可见光吸收,并在降解甲基橙溶液的试验中表现出较好的可见光催化活性。     

Photocatalytic activity of N-doped TiO2: photocatalytic synthesis of o-aminophenol at room temperature

The photocatalytic synthesis of o-aminophenol in methanol was investigated with N-doped TiO₂ nanoparticles under UV-light irradiation. The catalytic quantities of N-doped TiO₂ prepared by a simple modified sol–gel process with urea as nitrogen source rapidly reduced o-nitrophenol to the corresponding amine at room temperature.     

Design of highly ordered Ag-SrTiO3 nanotube arrays for photocatalytic degradation of methyl orange

Ag-SrTiO₃ nanotube arrays were successfully prepared for the degradation of methyl orange (MO) under ultraviolet irradiation. In order to form highly ordered SrTiO₃ nanotube arrays, the preparation of TiO₂ nanotube arrays by anodic oxidation of titanium foil in different electrolytes was investigated. The selected organic solvents in electrolytes include glycerol, dimethyl sulfoxide and glycol. The results indicate that the morphology of TiO₂ nanotube arrays prepared in glycol containing ammonium fluoride electrolyte is more regular. Then SrTiO₃ nanotube arrays were synthesized by a hydrothermal method using TiO₂ nanotube arrays as the precursor. In order to further improve the photocatalytic activity of SrTiO₃ nanotube arrays, Ag nanoparticles were loaded on SrTiO₃ nanotube arrays by two sets of experiments. The loaded Ag results in an enhancement of photocatalytic activity of SrTiO₃ nanotube arrays. Moreover, the effect of pH on the photocatalytic degradation of MO was also studied.     

g-C_3N_4/CaTi_2O_5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳(g-C_3N_4)和亚稳相钙钛氧化物(CaTi_2O_5)固相法制备C_3N_4/CaTi_2O_5复合材料。利用X射线衍射(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)及附带能谱分析仪(EDS)和N2吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计(UV-Vis)测试了样品的光吸收性能,研究C_3N_4与CaTi_2O_5物质的量之比(nC_3N_4/nCaTi_2O_5)对C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明:相比纯C_3N_4和CaTi_2O_5样品,C_3N_4/CaTi_2O_5复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着nC_3N_4/nCaTi_2O_5增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当nC_3N_4/nCaTi_2O_5=1∶1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。     

g-C3N4/CaTi2O5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳（g-C₃N₄）和亚稳相钙钛氧化物（CaTi₂O₅）固相法制备C₃N₄/CaTi₂O₅复合材料。利用X射线衍射（XRD）、金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及附带能谱分析仪（EDS）和N₂吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计（UV-Vis）测试了样品的光吸收性能,研究C₃N₄与CaTi₂O₅物质的量之比（n_C3N4/nCaTi₂O₅）对C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明：相比纯C₃N₄和CaTi₂O₅样品,C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着n_C3N4/nCaTi₂O₅增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当n_C3N4/nCaTi₂O₅=1：1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。     

Preparation and photocatalytic activity of Sb2S3/Bi2S3 doped TiO2 from complex precursor via gel-hydrothermal treatment

Sb₂S₃/Bi₂S₃ doped TiO₂ were prepared with the coordination compounds [M(S₂CNEt)₃] (M=Sb, Bi; S₂CNEt=pyrrolidinedithiocarbamate) as precursors via gel-hydrothermal techniques. The doped TiO₂ were characterized by XRD, SEM, XPS and UV-vis diffuse reflectance means. The photocatalyst based on doped TiO₂ for photodecolorization of 4-nitrophenol (4-NP) was examined. The optimal Bi₂S₃/Sb₂S₃ content, pH and different doped techniques have been investigated. Photocatalytic tests reveal that M₂S₃ doped TiO₂ via the gel-hydrothermal route performs better photocatalytic activity for photodegradation reaction of 4-nitrophenol (4-NP).     

中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC_2纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC_2/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)及N2物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀(20~30 nm),碳化物主要以TaTiC_2晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO_2与Ta2O5通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。nTi∶nTa=2.5∶1.5时,相应的中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。