SnO2负载TiO2纳米管的制备与光催化活性

结合阳极氧化法和脉冲沉积法合成SnO2/TiO2纳米管光催化剂,实现了SnO2纳米颗粒在TiO2纳米管表面的均匀负载.利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,以甲基橙为模拟污染物,评价了纳米管的光催化活性.结果表明,SnO2/TiO2纳米管经750℃煅烧后主晶相为锐钛矿相TiO2,含少量金红石相TiO2和SnO2,三者两两之间形成三元异质结,促进光生电子-空穴对的分离,此时SnO2/TiO2纳米管表现出最佳的光催化活性,紫外光下对甲基橙1 h分解比例由32.4;提升至96.5;.     

二氧化硅包裹铋基黄色料的制备及其稳定性

采用沉淀法合成了主要成分为Bi_0.82V_0.45Mo_0.55O₄和Na_0.5Bi_0.5(MoO₄)的铋基黄色料,再用水解法对色料进行SiO₂包裹,制得了一系列耐酸性和耐温性均有较大幅度提高的包裹型色料。 采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线荧光光谱(XRF)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对色料进行了表征。 研究结果表明,在V(H₂O):V(TEOS)=1:18、摩尔比n(Si)/n(Bi)=4、反应温度T_b为45 ℃、滴加水的速度v_d≤0.3 mL/min的条件下,可获得厚度为100 nm左右、均匀致密的二氧化硅包裹层,且包裹色料呈鲜艳明亮的绿相黄,其色度参数L^*、a^*和b^*值分别为78.85、-6.85和71.63;该条件下所得包裹色料的耐酸性和耐温性最佳,色料浸泡于1 mol/L的盐酸中30 min损失量由未包裹色料的100%降至28.25%,耐温性由未包裹色料的600 ℃提升到860 ℃。     

B掺杂量对TiO_2纳米粉体的结构与光催化性能影响研究

采用溶胶凝胶法制备了不同量B掺杂TiO_2纳米粉体,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等技术对催化剂进行了表征。结果表明:B部分掺入到TiO_2晶格间隙中形成B-O-Ti键,部分以B_2O_3的形式存在,随着B掺杂量的增加,进入晶格的B比例减少;B掺杂有效抑制了TiO_2由锐钛矿相向金红石相的转变,掺杂样品经650℃煅烧后仍为锐钛矿结构,随B掺杂量的增加,其晶粒变小;B掺杂使得TiO_2表面羟基量显著增加,且掺杂量越大表面羟基量越多;各掺杂样品的吸收边带没有明显红移,光吸收强度较未掺杂TiO_2稍弱,且随着B掺杂量的增加,光吸收能力呈递减趋势。可见光催化降解亚甲基蓝结果表明,B掺杂大大提高了TiO_2的光催化活性,这与掺B后晶粒变小,表面羟基量显著增加有关;当B掺杂质量百分数为1.0%时,B/TiO_2可见光催化活性最高,达93.40%。     

NiO/TiO2复合纳米管的水热制备及光催化性能

采用水热法,制得了管径约为10～15nm、管长约为10～300nm、管壁上附着NiO纳米颗粒的TiO_2纳米管复合光催化剂(NiO/TiO_2).采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电镜、X射线光电子能谱及紫外-可见漫反射光谱等技术对催化剂进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,评价了纳米管的光催化活性.结果表明:NiO晶粒与TiO_2晶粒结合形成p-n异质结,有效地促进了光生电子和空穴的分离;NiO对可见光有强烈的吸收,使复合TiO_2纳米管在整个可见光区域均有很好的光吸收;以上两点使NiO/TiO_2纳米管可见光下的光催化活性大幅提升,500℃煅烧后纳米管对甲基橙1h分解比由纯TiO_2纳米管的7.0%提升至NiO/TiO_2纳米管的95.6%.     

TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛箔上制备了TiO_2纳米管阵列,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计对TiO_2纳米管的形貌、结构和光学性能进行表征,详细考察了阳极氧化工艺参数对纳米管阵列形貌的影响,探讨了氧化钛纳米管阵列的形成机理,并对其光催化活性进行了测试,研究结果表明:在0.5 wt% HF和1 mol/L H3PO_4电解液中,控制氧化电压为20 V,反应60 min后,在钛箔表面可获得垂直导向的TiO_2纳米管阵列,管内径为60~80 nm,管壁厚约10 nm;600 ℃热处理后的TiO_2纳米管阵列薄膜对349.7 nm近紫外光和443.9 nm可见光有较强的吸收能力;煅烧温度对纳米管的晶型结构和光催化活性有显著影响.     

溶胶-凝胶法制备S掺杂TiO2纳米粉体的光催化性能

本研究采用溶胶-凝胶法制备了S掺杂TiO2纳米粉体.采用X射线衍射(XRD)、热重差热(TG-DTA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、能量弥散X射线能谱(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,评价了不同热处理条件下的粉体在可见光下的光催化活性.结果表明:S掺杂对TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变有抑制作用,但对其微观形貌没有影响;部分S进入TiO2晶格间隙形成Ti-O-S键,部分S以SO2-4的形式吸附于TiO2表面,S含量约为0.3at;;S掺杂TiO2纳米粉体具有较高的可见光催化活性,当硫酸钠加入量为10;,550 ℃煅烧1 h的S/TiO2样品的光催化活性最佳,在可见光下对亚甲基蓝的2 h降解率由未掺杂的74.12;提高至86.15;.     

水解法制备SiO2包裹γ-Ce2S3色料及其耐酸性研究

本文以市售大红色料γ-Ce2S3为原料,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用水解法制备了SiO2包裹γ-Ce2S3色料,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、傅立叶红外光谱(FT-IR)等技术对色料进行了表征.研究结果表明,在TEOS/H2O质量比为1∶20、Ce/Si摩尔比为3∶1、水解温度为45℃、水解用纯水滴加速率为0.3 mL/min的条件下,可获得均匀致密的无定型二氧化硅(SiO2·xH2O)包裹层,其厚度为100 nm左右,包裹色料仍保持鲜艳的红色,其色度L*、a*和b*值分别为26.82、35.53和29.60;该条件下所得包裹色料的耐酸性最佳,未包裹色料浸泡于1 mol/L的盐酸中半分钟之内已失去红色,而该色料浸泡2h其呈色仍没有明显变化.     

片状和球状纳米CeO_2的可控制备及其光催化性能

以乙二醇、水和丙酸为溶剂,使用无模板溶剂热法通过改变溶剂中乙二醇的体积比在180℃的条件下制备了前驱体,将前驱体在500℃的空气中焙烧2 h得到分散性较好的片状和球状纳米CeO_2。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(FE-SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应评价其光催化活性。结果表明:焙烧后试样仍保持前驱体的片状或球状形貌,由纳米颗粒组装而成,片状纳米CeO_2直径为0.3~1μm,厚度为20~60 nm,球状纳米CeO_2径为120~200 nm;超细纳米结构使得CeO_2光学带隙能减小、光吸收阀值红移、比表面积增大,因而光催化活性大幅提高,片状和球状纳米CeO_2在可见光下光催化降解亚甲基蓝的3 h降解率由棒状结构CeO_2的12.3%分别提高至80.1%和91.2%。     

B,Ru共掺杂TiO_2纳米粉体的制备及光催化性能

采用溶胶凝胶法制备了B、Ru共掺杂TiO_2纳米粉体,采用XRD、TEM、XPS、FT-IR及UV-Vis等技术对催化剂进行了表征。结果表明:B部分掺入到TiO_2晶格间隙中形成B-O-Ti键,部分以B2O3的形式存在;Ru掺入到TiO_2晶格;B、Ru掺杂均能抑制TiO_2由锐钛矿相向金红石相的转变,同时促使TiO_2晶粒细化;B掺杂能减少光生电子-空穴的复合、促进TiO_2表面活性基团Ti-OH的生成、减小光学带隙值,而Ru掺杂的这三方面的作用却有限。Ru掺杂降低了TiO_2的光催化活性,而B掺杂却能大幅提高了TiO_2的光催化活性,因而Ru、B共掺杂样品的光催化活性比仅B掺杂样品还稍低,当B掺杂质量百分数为1.0%时,可见光下光催化降解亚甲基蓝的2 h降解率由未掺杂TiO_2的68.5%提高至84.3%。