非金属掺杂改性TiO_2光催化剂的机理

为了扩展TiO2光催化剂对可见光的利用,以非金属元素对其进行掺杂和改性是近年来很活跃的研究内容,文献报道主要有氮、碳、硫、氟等非金属元素的改性结果。各种不同的改性方法如高温气氛还原、脉冲激光沉积、离子溅射、机械化学、溶液湿法等都可以得到非金属元素改性。本文重点探讨了氮改性TiO2光催化剂的结果,氮改性TiO2的方法和改性机理,讨论了氮改性TiO2的结构及其对可见光的利用机理等,对碳、硫、氟等元素掺杂改性也作了简要介绍。     

TiO2形态结构与光催化活性关系的研究

本文介绍了TiO₂多相光催化剂的作用机理及其结构特性对光催化活性的影响,并对TiO₂的晶相组成、晶粒尺寸、比表面积、表面形态与光催化活性的关系作了综述。     

TiO2形态结构与光催化活性关系的研究

本文介绍了TiO2多相光催化剂的作用机理及其结构特性对光催化活性的影响，并对TiO2的品相组成、品粒尺寸、比表面积、表面形态与光催化活性的关系作了综述。     

N掺杂TiO_2光催化剂的微结构与吸光特性研究

以紫外可见漫反射光谱(UV-VIS-DRS)和X射线光电子能谱(XPS)分析和研究了四种方法制备的N掺杂TiO2光催化剂的结构,即水解法(N/TiO2-H)、氨热还原法(N/TiO2-A)、机械化学法(N/TiO2-M)和尿素热处理法(N/TiO2-T)等.结果表明,N/TiO2-H和N/TiO2-T两种催化剂在490 nm处有吸收带边,可见光激发途径是掺杂的N以填隙方式形成的杂质能级吸收电子发生的跃迁引起的;而N/TiO2-A和N/TiO2-M两种催化剂在整个可见光区域内具有可见光吸收,其对可见光的激发途径是掺杂N和氧空缺共同作用的结果.理论计算的N杂质能级位于价带上0.75 eV,与实验观察到的吸收带边结果十分吻合.XPS结果表明,几种催化剂的N1 s结合能位置都在399 eV附近,显示为填隙掺杂的N原子.填隙掺杂的N/TiO2,其Ti原子的2p结合能与未掺杂的TiO2相比增加了+0.3-+0.6 eV,而O1s电子的结合能增加了+0.2-+0.5eV,这是因为填隙的N原子夺取Ti和O的电子,Ti和O原子周围的电子密度降低了.电子能谱和吸光特性的研究都表明,掺杂的机理是在TiO2晶格内形成N原子的填隙.     

主成分分析结合BP神经网络对短程生物脱氮中氮的近红外光谱研究

为实现高效短程生物脱氮及氨氮和亚硝酸盐氮的快速检测,采用主成分分析结合BP神经网络的方法建立短程生物脱氮工艺中氨氮和亚硝酸盐氮的近红外光谱定量分析模型(BP神经网络模型)。工艺运行结果表明：原水经过好氧阶段氨氮从45.3 mg·L-1下降到2.7 mg·L-1,亚硝酸盐氮从0.01 mg·L-1上升到19.6 mg·L-1,硝酸盐氮受到抑制;在缺氧段亚硝酸盐氮从19.6 mg·L-1下降至1.2 mg·L-1,系统实现了良好的短程生物脱氮效果。水样原始光谱主成分分析表明：前13个主成分代表了原始光谱数据的信息,其累计贡献率达到95.04%,排除了冗余信息且大大降低了模型的维数,光谱数据矩阵从192×2 203减少到192×13,大大降低了运算量并提高了模型的精度。BP神经网络模型校正结果显示：BP神经网络模型对氨氮、亚硝酸盐氮校正时的决定系数(R2)分别达到0.950 4和0.976 2,校正均方根误差(RMSECV)分别为0.016 6和0.010 9。BP神经网络模型预测结果显示：BP神经网络模型对氨氮、亚硝酸盐氮预测输出与期望输出之间的决定系数(R2)分别为0.974 0和0.981 4,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.033 7和0.028 7,模型预测效果良好。研究表明,BP神经网络模型可以通过快速测定水样的近红外光谱数据预测短程生物脱氮工艺中氨氮和亚硝酸盐氮浓度,并根据氨氮和亚硝酸盐氮浓度变化及时、灵活地控制工艺的运行,为生物脱氮提供快速有效的检测技术和科学依据。     

非金属掺杂改性TiO2光催化剂的机理

为了扩展TiO2光催化剂对可见光的利用,以非金属元素对其进行掺杂和改性是近年来很活跃的研究内容,文献报道主要有氮、碳、硫、氟等非金属元素的改性结果.各种不同的改性方法如高温气氛还原、脉冲激光沉积、离子溅射、机械化学、溶液湿法等都可以得到非金属元素改性.本文重点探讨了氮改性TiO2光催化剂的结果,氮改性TiO2的方法和改性机理,讨论了氮改性TiO2的结构及其对可见光的利用机理等,对碳、硫、氟等元素掺杂改性也作了简要介绍.     

非金属掺杂改性TiO2光催化剂的机理

为了扩展TiO2光催化剂对可见光的利用,以非金属元素对其进行掺杂和改性是近年来很活跃的研究内容,文献报道主要有氮、碳、硫、氟等非金属元素的改性结果.各种不同的改性方法如高温气氛还原、脉冲激光沉积、离子溅射、机械化学、溶液湿法等都可以得到非金属元素改性.本文重点探讨了氮改性TiO2光催化剂的结果,氮改性TiO2的方法和改性机理,讨论了氮改性TiO2的结构及其对可见光的利用机理等,对碳、硫、氟等元素掺杂改性也作了简要介绍.     

NH3热还原处理TiO2的结构与光催化活性研究

Different titanium oxide powders (ATiO2, BTiO2) were pretreated in ammonia (NH3) gas at high temperatures. After the pretreatment, the color of the titanium oxide powders changed from white to yellow or gray depending on the pretreatment temperatures. Morphologies and structures of the treated titanium oxide powders were characterized by physical chemical methods. XRD measurements showed that the crystalline structures were mainly mixture of anatase and rutile for the ATiO2 but only anatase for the BTiO2. Stronger absorption of visible light was observed for both types of samples using UV-Vis diffuse reflectance spectra.X-ray photoelectron spectroscopy demonstrated that doped nitrogen existed on the surface TiO2 after ammonia gas pretreatment. The photocatalytic activities of the treated titanium oxide samples were evaluated via the photodegradation of methyl orange and phenol in aqueous suspensions. No obvious improvement in photocatalytic activity was achieved by ammonia pretreatment although it could enhance the absorption of light. Effects of treatment temperatures on photoactivities were complete different for ATiO2 and BTiO2 (i.e. higher treated temperatures yielded higher activities for BTiO2 but lower for ATiO2). All samples yielded lower activity levels after ammonia pretreatment without regard to pretreatment temperature or the reaction light resource.     

NH3热还原处理TiO2的结构与光催化活性研究

研究了NH3气氛热还原处理两种TiO2光催化剂的形态(ATiO2,BTiO2)及其活性,400和500℃处理2 h的催化剂均显示黄色,而600℃以上处理则显示深灰色．以XRD、UV-Vis分析了NH3处理TiO2的结构,XRD表明ATiO2催化剂以锐钛矿和金红石混合晶型存在,而BTiO2只有锐钛矿型．UV-Vis结果发现NH3处理的两种TiO2在可见光区域都有很强的吸收．以甲基橙和苯酚研究了紫外光和太阳光下的光催化活性,结果表明NH3处理对两种不同制备方法的TiO2光催化活性影响存在显著差异,ATiO2随氨热处理温度提高活性降低,甲基橙50 min脱色率由400℃样品的100％逐步降到700℃样品的37％;而BTiO2随处理温度提高活性增加,甲基橙50 min脱色率由400℃样品的29％逐步提高到700℃样品的88％．在可见光下,ATiO2的活性与紫外光下规律相似,而BTiO2除了500℃样品外几乎都没有活性．最后对经过NH3处理的与未经处理的BTiO2活性进行了比较,发现NH3处理导致BTiO2光催化活性显著降低．     

TiO2光催化剂失活机理研究进展

评述了TiO₂多相光催化剂在处理环境污染物领域的催化剂失活研究进展,主要探讨了气固多相光催化反应过程影响催化剂活性的因素,液固多 相光催化反应的催化剂失活的几种途径,以及解决催化剂失活问题的办法,最后对该领域的研究提出建议.