超临界流体干燥法制备纳米TiO2-SnO2-SiO2复合光催化剂及其光催化性能研究

半导体多相光催化法作为一种污染治理新技术越来越受到人们的重视,在所使用的半导体光催化剂中,TiO2以无毒,催化活性高,价廉,无污染等特点,成为最具有前途的绿色环保型催化剂之一[1],但其自身具有局限性,如禁带宽度大,需在近紫外光下才能激发产生电子空穴对,对太阳光的利用率仅     

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.     

B-TiO2/MWCNTs光催化剂的制备及性能研究

以四氯化钛和碳纳米管为原料,通过溶胶凝胶法、超临界干燥技术合成了硼掺杂的B-TiO2/MWCNTs催化剂,并采用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜和紫外-可见吸收光谱手段对其进行了结构、形貌、组成和催化活性的表征。结果表明,催化剂中TiO2为锐钛矿型,尺寸均一,平均粒径约为13nm,B-TiO2/MWCNTs光谱吸收向可见光移动。以甲基橙和亚甲基蓝为目标物,评价了B-TiO2/MWCNTs的光催化性能。3小时后对甲基橙和亚甲基蓝降解率分别达到98.8%和99%,TOC去除率分别为74%和86%。     

超临界流体干燥法制备纳米TiO2－ZnO复合催化剂及其对苯酚降解的光催化性能

 以TiCl4和Zn（NO3）2·6H2O为原料，采用溶胶－凝胶法结合超临界流体干燥法制备了纳米级TiO2－ZnO（7～10nm）复合催化剂，并用XRD和TEM等手段进行了表征．以苯酚光催化降解为模型反应对所制备催化剂的催化性能进行了评价．结果表明，与单组分TiO2及普通干燥法制备的TiO2－ZnO催化剂相比较，纳米TiO2－ZnO复合粒子的光催化活性有较大提高．用超临界干燥法制备的催化剂具有粒径小、分布窄、比表面积大、分散性好和光催化活性高等特点．采用超临界流体干燥法可直接制得纳米TiO2（锐钛矿型）－ZnO（非晶态）复合催化剂，可实现干燥、晶化一步完成．复合催化剂中ZnO的最佳掺入量为x（ZnO）＝0．8％．超临界流体干燥法是制备纳米材料的一种新技术，具有产物容易收集和溶剂可回收利用等优点．     

TiO2-SiO2复合气凝胶：常压干燥制备及性能表征

以廉价的四氯化钛和工业水玻璃为原料,通过溶胶-凝胶法制得TiO2-SiO2复合湿凝胶,用三甲基氯硅烷(TMCS)/乙醇(EtOH)/正己烷(Hexane)混合溶液对湿凝胶进行改性,常压干燥制备了TiO2-SiO2复合气凝胶.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及N2吸附/脱附法对复合气凝胶的形貌和性质进行了分析.结果表明,TiO2-SiO2复合气凝胶具有连续多孔结构,150℃干燥后复合气凝胶的比表面积为1 076 m2·g-1,孔体积为4.96 cm3·g-1;经550 ℃热处理后,复合气凝胶仍然具有高的孔隙率,比表面积为856 m2·g-1,孔体积为3.46 cm3·g-1.吸附和光催化降解罗丹明B的结果表明,复合气凝胶同时具有较好的吸附和光催化性能,其吸附/光催化协同作用活性优于纯SiO2气凝胶和锐钛矿TiO2粉末;且重复利用四次降解率仍然可达到89%.     

SiO2负载氮掺杂TiO2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,尿素为氮源,采用液相水解-沉淀法制得SiO2负载N掺杂TiO2可见光响应TiO2-xNy/SiO2光催化剂(TSN)。以苯酚为模型物,考察了TSN在可见光区、紫外光区及太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命、分离性能。采用XPS、FTIR、UV-Vis DRS、XRD、TEM和低温氮物理吸附等对催化剂的结构进行表征。结果表明,N以阴离子形式进入TiO2体相并置换晶格中的O,适量N掺杂的TSN在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性。SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固。N掺杂在TiO2表面生成Ti-O-N键,形成新的能级结构,使催化剂的吸收红移至450~500 nm,诱发TiO2可见光催化活性。SiO2负载可减小TiO2颗粒平均尺寸,增加催化剂比表面积;同时SiO2负载还可改善催化剂的分离性能,提高催化剂使用寿命。     

纳米复合Sb2O3/TiO2的光催化性能研究

采用溶胶－凝胶法制备复合纳米Sb2O3/TiO2Sb2O3掺入浓度越大,催化剂中锐钛矿相含量越高,晶粒直径与颗粒直径越小,比表面积越大,在380－460nm,范围内,Sb2O3/TiO2的反射率则减弱,表明光吸收增强,Sb^5＋,占48．42％、Sb^ 占17．58％,以亚甲基蓝溶液光催化降解为模型反应,掺入2％,5％Sb2O3,亚在蓝溶液的光催化脱色降解一致动力学常数与总有机炭（TOC）去除率增大,发射光谱证明,Sb2O3的最佳比例为2％,当其比例大于2％时,其电子空穴对的复合率升高,光催化活性下降。     

蛭石负载TiO2光催化剂的制备与性能

以新疆尉犁工业蛭石为载体,采用溶胶-凝胶法制备负载型二氧化钛光催化剂,利用XRD、TG、SEM、IR和低温N₂吸附－脱附对负载型二氧化钛进行表征,并以亚甲基蓝为目标降解物对其光催化性能进行研究。讨论了不同TiO₂负载量、反应温度和煅烧温度等因素对负载型二氧化钛光催化性能的影响,结果表明：TiO₂负载量为4.0wt%,反应温度为40 ℃,煅烧温度为400 ℃时,复合材料光催化效果最好,经60 W紫外灯照射20 min后,TiO₂/VMT复合材料对亚甲基蓝溶液的降解率为92.08%。     

大尺寸TiO2/SiO2大孔材料的制备及光降解性能

先以三维骨架聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位溶胶-凝胶过程并结合高温烧结的方法制备出大尺寸大孔径的SiO2载体,然后通过钛酸丁酯溶液浸渍、原位水解、煅烧制备出大尺寸的TiO2/SiO2大孔材料并用SEM、TEM、FTIR、XRD和XPS对其表征,结果表明SiO2载体具有三维连续的超薄层,TiO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2的三维超薄层上,形成TiO2/SiO2/TiO2三层夹心结构,层与层界面存在Si-O-Ti键,同时复合结构提高了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变温度.以甲基橙为目标降解物考察不同条件下制备的复合材料的光催化活性,采用复合材料吸入甲基橙溶液的方式,并借助甲醇萃取手段研究光降解动力学过程.结果表明,该复合材料具有较好的光降解催化活性,当焙烧温度为600℃和TiO2的负载量为54.5wt%时,其活性最大且降解速率常数达到1.78 h-1.     

超临界 CO2 辅助制备 TiO2 外负载火山岩复合体及其光催化降解亚甲基蓝性能

 以钛酸丁酯为前驱体, 封堵的火山岩为载体, 通过超临界 CO₂ 辅助制备了 TiO₂ 外负载火山岩复合体, 并将其用于光催化降解亚甲基蓝反应, 考察了溶液 pH 值及催化剂浓度对反应性能的影响. 结果表明, TiO₂ 外负载火山岩复合体的光催化性能优于纯 TiO₂ 和 TiO₂ 体负载火山岩复合体. 这是由于外负载复合体对亚甲基蓝的高吸附性、小晶粒尺寸的 TiO₂ 颗粒以及吸附和光催化降解间的协同效应. 亚甲基蓝浓度为 1.5 mg/L, 溶液 pH 为 8, 催化剂浓度为 6.8 mg/L 时, 外负载 TiO₂ 火山岩复合体上亚甲基蓝降解速率最高, 且使用后的催化剂仍具有高的光催化活性.     

超临界流体干燥法合成超微二氧化锡

采用溶胶－凝胶法制备出胶体，利用超临界流体干燥技术合成出高比表面，纳米级ＳｎＯ＿２超细粉体，用ｘ－射线衍射，透射电镜和比表面及孔分布测试等分析了ＳｎＯ＿２的结构，形貌及比表面。     

微波辐射对TiO2制备及其光催化氧化乙醛性能的影响

采用微波辐射与常规加热法由TiO₂溶胶制备出TiO₂催化剂，采用高频低功率微波-光催化装置考察了微波对两种催化剂上CH₃CHO光催化氧化转化率和产物分布的影响。结果表明，微波干燥制备的TiO₂晶体比普通加热制备的TiO₂晶体对乙醛有更高的光催化活性和更强的氧化能力，且它们对乙醛光催化氧化的途径不同，前者的初始中间体为甲醛和甲酸，后者的初始中间体却为乙酸。还发现，微波辐射对两种样品上乙醛的光催化转化率有不同的影响，对微波辐射法所制样品的影响比对常规加热法所制样品的影响显著。微波辐射通过场效应可加速光催化初始中间体的转化，但它不改变光催化反应的途径，反应途径取决于光催化剂的特性。     

S掺杂S-TiO_2/SiO_2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,硫脲为硫源,采用液相水解-沉淀法制备了S掺杂的TiO2/SiO2(S-TiO2/SiO2)催化剂,并以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光区、紫外光区和太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命和分离性能.采用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、透射电镜及N2吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,S以+6价形式进入TiO2体相并置换晶格中的Ti4+,适量S掺杂的S-TiO2/SiO2在紫外光区、可见光区和太阳光下均表现出较高的光催化活性.SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固.S掺杂在TiO2表面生成Ti-O-S键,形成新的能级结构,使光催化剂在450～550nm产生吸收,诱发TiO2可见光催化活性;同时提高了TiO2表面羟基数量.SiO2的加入可减小TiO2颗粒的平均尺寸,增大催化剂的比表面积,改善催化剂的分离性能,提高催化剂的使用寿命.     

Preparation of SiO2-TiO2 Aerogels Using Supercritical Impregnation

The preparation of SiO₂-TiO₂ aerogels by supercritical impregnation of titanium alkoxides into silica alcogels was investigated. A mixture of CO₂ and 2-propanol with dissolved titanium tetraisopropoxide modified with acetylacetone was used as the impregnation medium. Prior to the experiments, the supercritical behaviour of the impregnation solution was investigated. The microstructure and properties of aerogels prepared by the supercritical impregnation method were almost identical to those generated by the liquid impregnation. However, the time for impregnation was substantially decreased and the homogeneity of the impregnated titanium distribution on the aerogel increased.     

高度分散的Pt/TiO2的制备及光催化活性

用柠檬酸作为空穴捕获剂和分散剂, 在温和条件下用光催化还原法将3 nm金属铂沉积在7 nm的锐钛矿相及介孔二氧化钛纳米晶表面. TEM观察显示铂的负载量为w＝1.0%时, 多数二氧化钛纳米晶表面沉积了岛状的铂团簇, XPS和电子衍射结果表明铂以游离态存在. 负载w＝1.0%～2.0%铂的TiO₂在苯酚光氧化反应中活性显著提高. Pt/TiO₂在氨气中经550 ℃氮化, 可制得氮掺杂的Pt/TiO₂可见光光催化剂, 氮化过程中铂团簇没有烧结和显著长大.     

可磁分离二氧化钛光催化剂的制备及其光催化性能

通过液相催化相转化的方法制备了一种可磁分离的光催化剂TiO₂/SiO₂/NiFe₂O₄(TSN),这种光催化剂显示出了超顺磁性,能够通过外加磁场方便的实现催化剂在水中的分离与回收。该光催化剂的X-射线衍射和TEM结果表明：纳米TiO₂颗粒包裹在磁性颗粒-SiO₂/NiFe₂O₄(SN)的周围形成TiO₂层。利用光催化降解甲基橙的效果来考察了这种光催化剂的活性,结果表明：在NiFe₂O₄和TiO₂之间包覆一层无定型的SiO₂,可以显著的提高催化剂的脱色效果,3次循环后,仍能保持良好的催化活性。     

阳极氧化法制备TiO2纳米管及其光催化性能

纳米TiO₂对诸多环境污染物有显著的光催化降解作用,光催化已发展成为新型环境污染治理技术。本文采用阳极氧化法制备出TiO₂纳米管,对比了四种电解液组成(A氟化铵+硫酸铵+水;B氟化铵+硫酸铵+乙酸+水;C氟化铵+硫酸铵+甘油+水;D氢氟酸+二甲基亚砜(DMOS)+乙醇)对催化剂表面形貌及光催化性能的影响。结果表明,电解液A和C都制备出了形貌清晰的TiO₂纳米管,管径约为60~74 nm。样品经400 ℃煅烧,TiO₂晶型主要为锐钛矿相;经500 ℃煅烧,出现少量金红石相;经700 ℃煅烧,晶型全部为金红石相。具有良好形貌的TiO₂纳米管同时具有良好的紫外光吸收能力。当亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L^-1,经500 ℃煅烧的TiO₂纳米管光催化活性最佳,光照30 min亚甲基蓝的降解率达89.98%。亚甲基蓝光催化降解反应符合一级反应动力学,反应速率常数为0.079 30。