CuWO_4促进金红石TiO_2光催化降解苯酚及其可能机理（英文）

已知金红石光催化降解水中有机物的活性远低于锐钛矿和板钛矿。本文报道,加入少量钨酸铜能显著加快金红石光催化降解水中苯酚。反应速率增加的幅度不仅远高于在相同煅烧温度(600°C)下制得的锐钛矿和板钛矿,而且随金红石煅烧温度(150-800°C)的增加持续增加。这些现象说明通过加入助催化剂钨酸铜,高温焙烧温度合成的金红石所具有的高的固有光催化活性可以被开发出来。此外,在过量苯酚存在下,H_2O_2的生成量随钨酸铜的加入量而先增加后减少,并且该趋势与苯酚降解速率基本一致。钨酸铜的这种正效应归结于固态的钨酸铜,而不是溶于水中的铜离子。(光)电化学测试表明,体系发生了从受光激发的金红石到钨酸铜的电子转移。这将提高光生载流子的分离效率,从而增大了O_2还原和苯酚降解的速率。     

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.     

CuWO4促进金红石TiO2光催化降解苯酚及其可能机理

已知金红石光催化降解水中有机物的活性远低于锐钛矿和板钛矿。本文报道,加入少量钨酸铜能显著加快金红石光催化降解水中苯酚。反应速率增加的幅度不仅远高于在相同煅烧温度（600 ℃）下制得的锐钛矿和板钛矿,而且随金红石煅烧温度（150-800 ℃）的增加持续增加。这些现象说明通过加入助催化剂钨酸铜,高温焙烧温度合成的金红石所具有的高的固有光催化活性可以被开发出来。此外,在过量苯酚存在下,H₂O₂的生成量随钨酸铜的加入量而先增加后减少,并且该趋势与苯酚降解速率基本一致。钨酸铜的这种正效应归结于固态的钨酸铜,而不是溶于水中的铜离子。（光）电化学测试表明,体系发生了从受光激发的金红石到钨酸铜的电子转移。这将提高光生载流子的分离效率,从而增大了O₂还原和苯酚降解的速率。     

锐钛矿光催化降解苯酚:氟离子吸附的影响大于磷酸根

已知氟离子和磷酸根能加快锐钛矿和P25 TiO₂光催化降解苯酚等有机物，但作用机理仍存在争议.合成了不含无机阴离子的锐钛矿，并在其表面沉积0.52 wt% Pt（Pt/TiO₂）.在初始pH 5.2的水溶液中，99%的氟离子和磷酸根分别为F^-和H₂PO₄^-.加入0.1～30 mmol/L阴离子，苯酚的光催化降解速率常数（k_obs）都增大，证实了氟离子和磷酸根均具有正效应.有趣的是，k_obs增加倍数均与阴离子吸附量呈线性关系，其中氟离子的斜率大于磷酸根，而Pt/TiO₂的斜率大于TiO₂.这表明阴离子的正效应源于吸附于固体表面的阴离子，并且氟离子的活性大于磷酸根.（光）电化学测试表明，氟离子和磷酸根分别抑制和促进O₂还原，但它们都促进苯酚氧化.此外，氟离子和磷酸根分别使TiO₂平带电位移动-159 mV和89 mV.前者有利于TiO₂价带与苯酚发生轨道重叠，后者有利于TiO₂导带分别与O₂发生轨道重叠，进而加快界面电荷转移.由于阴离子广泛存在，该结果将有助于半导体光催化的机理研究及其环境应用.     

Sn4+掺杂对TiO2纳米颗粒膜光催化降解苯酚活性的影响

金属离子掺杂能改善TiO2纳米微粒光催化活性,在光降解大气和水污染物的研究中,已引起人们的重视[1,2].实验证明,掺杂物的浓度、掺杂离子的分布、掺杂能级与TiO2能带匹配程度、掺杂离子d电子的组态、电荷的转移和复合等因素对催化剂的光催化活性有直接影响[3].Kamat等[4]曾利用TiO2颗粒与SnO2颗粒混合制膜,使光催化剂活性得到提高.但Sn4+掺杂TiO2用于光催化剂尚少见报道.本文采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)[5]制备了Sn4+离子掺杂的TiO2纳米颗粒膜催化剂(TiO2-Sn),考察了其对苯酚的光催化降解活性,讨论了Sn4+离子的掺杂方式及光催化活性提高的机理.     

铂非均匀掺杂二氧化钛薄膜的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了铂非均匀掺杂的二氧化钛薄膜, 并用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行为, 通过对甲基橙的光催化降解动力学来表征催化剂的光催化活性. 结果表明 Pt非均匀掺杂可以明显增强二氧化钛的光催化活性, 而均匀掺杂的效果较差; Pt非均匀掺杂的最佳量为0.3 mol%. 催化剂薄膜的电化学行为显示: Pt非均匀掺杂二氧化钛薄膜的开路电压高, 交流阻抗小. 并从半导体的PN结原理探讨了Pt非均匀掺杂二氧化钛的催化活性机理.     

微波助离子液体中Y掺杂TiO_2光催化剂制备及微波强化光催化活性

在微波助离子液体介质中制备稀土元素Y掺杂改性TiO_2光催化剂,以提高催化剂的光催化降解活性,用XRD、SEM和BET等测试手段对催化剂结构进行表征;以甲基橙溶液和苯酚溶液为模拟污染物,分别在紫外光照(UV)和微波辐射-紫外光照(MW-UV)条件下考察TiO_2-Y催化剂的光催化活性;以对苯二甲酸作为荧光探针利用荧光技术检测TiO_2-Y催化剂表面所产生的羟基自由基,并对光催化降解反应进行动力学分析,探索了光催化降解反应机理.实验结果表明,通过优化反应条件后制得的TiO_2-Y催化剂具有较高光催化活性和热稳定性,在UV和UV-MW条件下降解甲基橙和苯酚溶液1.5h后,甲基橙降解率分别为98.3%和99.5%,苯酚降解率分别为97.5%和98.2%.荧光光谱分析表明,TiO_2-Y在MW-UV条件下产生的羟基自由基比UV条件下要多,因而微波辐照具有强化TiO_2-Y降解模拟污染物的作用;反应动力学数据分析表明,TiO_2-Y光催化降解甲基橙溶液反应呈现一级反应动力学规律,其表观速率常数K最大值为0.051 9min-1.     

氟离子对二氧化钛选择性光催化氧化环己烷的影响

在氧气和波长大于320nm的紫外光作用下,TiO2能够催化氧化环己烷,生成环己酮和环己醇中间产物.在水悬浮液中加入少量氟化钠,能够显著提高锐钛矿型TiO2的光催化活性.随着氟离子浓度的增加,环己酮和环己醇的生成量,以及环己醇对环己酮的物质的量比均随之增加尔后达到饱和,且几乎与溶液的起始pH值(3.0和5.5)无关.随着TiO2煅烧温度的上升,环己酮和环己醇的生成量是先增加后下降;氟离子存在时也呈现类似的变化趋势,但环己酮和环己醇生成量的增加幅度与氟离子在TiO2表面的吸附量高低不尽一致.此外,金红石型二氧化钛的光催化活性较差,且加入氟离子反而抑制环己酮和环己醇的产生.对这些影响因素进行了讨论.再次假设,在二氧化钛双电层内形成的氟氢键能够促进表面羟基自由基脱附,从而加快环己烷的氧化,提高环己酮和环己醇的产率.     

环境污染物的光催化降解:活性物种与反应机理

以二氧化钛为代表的光催化能使许多有毒的有机污染物发生降解或矿化,产生易被生物降解的小分子和二氧化碳,过程涉及羟基自由基等活性物种.本文在作者小组的工作基础上,试图总结近年来二氧化钛、(羟基)氧化铁、杂多酸和金属酞菁光催化或光敏化在水处理方面所取得的研究进展.综述的重点是二氧化钛半导体光催化,讨论的内容包括:(1)超氧自由基、羟基自由基和单线态氧的检测和各种生成机理;(2)金属离子、杂多酸和氟离子修饰催化剂表面对活性物种产生的影响和可能机理;(3)离子交换树脂和有机膨润土负载金属酞菁对吸附和可见光敏化降解水中有机物的影响.     

非金属改性可见光诱导的TiO2光催化

为拓展二氧化钛的光响应波长范围并提高其光催化活性,通常采用掺杂金属、金属氧化物或金属离子的方法.大量研究表明,掺杂金属、金属氧化物或金属离子往往以损失TiO2光催化剂在紫外光区的光催化活性为代价,而掺杂非金属离子不但能将TiO2的光响应波长拓展至可见光区域外,还能保持在紫外光区的光催化活性,在利用太阳光光催化方面展现出崭新的应用前景.本文综述了非金属氮、碳、硫、氟等掺杂改性二氧化钛光催化的最新进展.     

Characterization and mechanism analysis of Mo-N-co-doped TiO2 nano-photocatalyst and its enhanced visible activity

In this study, Mo-N-co-doped TiO(2) nano-photocatalysts have been synthesized through hydrolysis-precipitation method, combined with sonication posttreatment. The resulting materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and UV-vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-vis DRS). XRD showed that co-doping with Mo and N favored the formation of anatase and retarded the growth of crystallite size. XPS revealed that N was incorporated into the lattice of TiO(2) through substituting oxygen atoms and coexisted in the forms of β-N and γ-N in co-doped TiO(2). Meanwhile, Mo was also incorporated into the lattice of TiO(2) through substituting titanium atoms and existed in the form of Mo(6+). DRS indicated that the light absorbance in visible region was improved by co-doping with Mo and N, leading to a narrower band gap and higher visible light photocatalytic activity for the degradation of phenol than that of pure and N-doped TiO(2). The enhanced visible light photocatalytic activity of Mo-N-co-doped TiO(2) nano-photocatalyst was attributed to the small crystallite size, narrow band gap and intense light absorbance in visible region. This study provides a new method to synthesize visible light active TiO(2)-based photocatalyst.     

磷钨酸钾模板法制备高活性二氧化钛空心微球

TiO2空心微球因具有低密度、高活性、易分离而有利于多次重复使用的优点而广受关注.本文介绍一种无氟制备TiO2空心微球的简单方法——磷钨酸钾(K3PW12O40)模板法.首先,将H3PW12O40和KCl溶液混匀,得到白色牛奶状的K3PW12O40模板(式(1)),然后在磁力搅拌下加入一定量的Ti(SO4)2粉末,加热至大约125oC开始回流.回流8 h后,过滤洗涤.滤饼分散在强NaOH溶液中,原位除去K3PW12O40模板(式(2)).最后,将催化剂洗涤到滤液为中性,干燥后即得到TiO2空心微球.3KCl + H3PW12O40= K3PW12O40ˉ+3HCl (1) K3PW12O40+24NaOH =12Na2WO4+ K3PO4+12 H2O (2) Ti(SO4)2+2H2O = TiO2+2H2SO4(3)我们将所制备的TiO2空心微球,采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、固体粉末漫反射和X射线光电子能谱等进行了表征.采用紫外光催化降解阴离子染料(活性嫣红X3B)来评价催化剂的性能.实验结果显示：(1)所制TiO2空心微球直径在0.5–1.0μm;(2)磷钨酸钾模板剂充当晶核,有利于空心微球的晶化;(3)加入的高浓度硫酸钛,水解产生大量的硫酸,抑制硫酸钛水解,不利于TiO2空心微球的晶化(式(3));(4)催化剂的活性随着硫酸钛量的增加而先增后降.4 mmol硫酸钛用量的TiO2空心微球具有最高的光催化活性,是TiO2颗粒样品(无磷钨酸钾模板法制备)的2.1倍.用该方法制备的TiO2空心微球活性高可归因于以下主要原因：(1)TiO2空心微球独特的孔结构;(2)良好的晶化程度(TiO2样品晶化度越高,越有利于光生载流子的分离,抑制复合);(3)样品残余磷钨酸钾模板和TiO2之间存在光生电子转移,有利于空心微球TiO2活性的提高.该法具有操作简单、重复性好、易于批量制备的等优点,有望广泛应用于(光)催化、电化学、分离与纯化以及药物缓释等领域.     

Synthesis and structure of nanocrystalline TiO2 with lower band gap showing high photocatalytic activity

Nanocrystalline TiO2 was synthesized by the solution combustion method using titanyl nitrate and various fuels such as glycine, hexamethylenetetramine, and oxalyldihydrazide. These catalysts are active under visible light, have optical absorption wavelengths below 600 nm, and show superior photocatalytic activity for the degradation of methylene blue and phenol under UV and solar conditions compared to commercial TiO2, Degussa P-25. The higher photocatalytic activity is attributed to the structure of the catalyst. Various studies such as X-ray diffraction, Raman spectroscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area, thermogravimetric-differential thermal analysis, FT-IR spectroscopy, NMR, UV-vis spectroscopy, and surface acidity measurements were conducted. It was concluded that the primary factor for the enhanced activity of combustion-synthesized catalyst is a larger amount of surface hydroxyl groups and a lowered band gap. The lower band gap can be attributed to the carbon inclusion into the TiO2 giving TiO(2-2x)C(x) VO2**.     

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。     

Effects of polyoxometalate and fluoride on adsorption and photocatalytic degradation of organic dye X3B on TiO2: the difference in the production of reactive species

It has been reported that addition of polyoxometalates (POM) or fluoride anions into the TiO(2) dispersions can significantly enhance the photocatalytic degradation (PCD) of weakly adsorptive organic pollutants in water such as chlorophenol. In this work, however, contradictory effects of POM and fluoride were observed on the PCD of highly adsorptive substrate X3B, an anionic organic dye, under similar conditions. The total rate of X3B PCD, determined by total loss of X3B both in solution and on the catalyst surface, was increased in the presence of fluoride, but the rate was decreased in the presence of POM. In both cases, the dark adsorption of X3B on TiO(2) was greatly decreased, ascribed to competitive adsorption of POM or fluoride that reduces the positive charges on the catalyst surface. The spectral analysis and the kinetic study using tert-butyl alcohol as hydroxyl radical scavenger revealed that the PCD of X3B on naked TiO(2) was predominately initiated by direct hole transfer, whereas addition of POM or fluoride into the TiO(2) dispersions enhanced the degradation of X3B via hydroxyl radical pathway. It is proposed that the surface occupation of POM on TiO(2) accelerates the production of surface-bound hydroxyl radicals, due to enhanced charge separation, whereas the fluoride replacement of surface hydroxyl groups of TiO(2) increases the production of free hydroxyl radicals in solution, due to enhanced hole availability for water oxidation. Assume that the relative reactivity among various active follows the order of free hydroxyl radicals > subsurface holes > surface-bound hydroxyl radicals, the proposal could account for the observed effects of POM and fluoride on the PCD of both weakly and highly adsorptive organic substrates over TiO(2) such as chlorophenol and X3B.     

B掺杂TiO2/AC光催化剂的制备及活性

以硼酸和钛酸丁酯为主要原料，以活性炭(AC)为载体。用溶胶-凝胶法制备了B掺杂TiO2／AC光催化剂．用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV—VIS)对制得的光催化剂进行了表征．以甲基橙水溶液的光催化脱色反应和氧化乐果水溶液的光催化降解反应。考查了不同B掺杂TiO2／AC光催化剂的活性．结果表明，所有B掺杂TiO2／AC光催化剂均为锐钛矿晶相．B的掺杂未导致TiO2／AC光催化剂的吸收带边发生明显的移动．当B-TiO2质量分数分别为2．0％和2．5％时，TiO2／AC光催化剂的活性有明显的提高．B-TiO2质量分数2．0％时活性最高．但是，当B-TiO2质量分数分别为1．5％和3．0％时。TiO2／AC光催化剂的活性降低．B的缺电子特性可能改变了TiO2能带中的电子密度，使光催化反应中光生电子和空穴的俘获方式发生变化；同时。B的缺电子特性也会使光催化剂表面的Lewis酸强度增强，导致表面吸附OH-数量和目标反应物的吸附方式发生变化．这些可能是B-TiO2／AC光催化剂活性发生变化的主要原因．     

溴代甲烷在TiO2上的光催化降解研究

系统地研究了CH₃Br在溶胶-凝胶法制备的TiO₂催化剂上的气相光催化氧化行为,考察了催化剂煅烧温度、催化剂中残留NO-3、反应物料中的水份、反应温度等催化剂制备及反应条件对催化剂反应性能的影响,并结合XRD、BET比表面积和FTIR等表征结果对TiO₂催化剂的反应行为进行了解释.实验结果表明,CH₃Br在TiO₂上的气相光催化氧化是典型的一级反应,表观活化能为13.7kJ/mol.反应初始阶段存在显著的催化剂失活现象,催化剂高温煅烧,NO-3及水等对该反应活性都有明显的抑制作用,提高反应温度有利于改善催化剂的反应性能.     

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.     

焙烧的P-25 TiO2微结构特性和光催化活性

光催化氧化能把有机污染物完全转化为二氧化碳和水,被认是有广泛应用前景的水处理方法[1,2]．但是,这一方法真正在污水处理中实际应用,有许多问题仍待解决,其中光催化剂的活性和稳定性需要进一步改善．研究最多的光催化剂是TiO2,影响其催化活性的因素很多[3,4],本工作用XRD、TEM、BET研究了烧结的P－25TiO2微结构特征,并用苯酚光催化降解作探针反应,得到了很有意义的相关信息．1材料和方法1．1催化剂商品P－25TiO2是从Degussa公司购买．样品分别经不同温度和时间焙烧,具体条件见表1．1．2催化剂表征XRD用于测定样品品相…     

超临界流体干燥法制备TiO2／C纳米粒子及光催化性能

以TiCl4为原料,采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO2/C复合光催化剂.以苯酚的光催化降解对所得催化剂的催化活性进行了评价.结果表明,纳米TiO2/C复合粒子与单组分TiO2比较,复合粒子光催化活性高于单组分的TiO2,h苯酚降解率高达975 ％,COD为957%.并用XRD、TEM、 UV-Vis和XPS等手段进行了表征,iO2以锐钛矿型形式存在.比较了不同制备方法制得的TiO2/C复合催化剂,得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小,比表面积大,分散性好,光催化活性高等特点.