N 掺杂TiO2光催化剂的制备及其可见光活性研究

A visible-light-active photocatalyst was prepared by calcination of the hydrolysis product of tetrabutyl titanate with ammonia as precipitant. The photocatalyst was characterized by X-ray diffraction (XRD), UV-Vis diffuse reflection spectra (DRS), thermal gravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscope (SEM). The color of the photocatalyst was yellow and could absorb light wavelength under 550 nm as measured by DRS. The catalyst calcined at higher temperature will give lower absorbance for visible light. Structures of the sample were characterized mainly to be anatase by XRD except for the sample calcined at 700 ℃ which gave mixtures of anatase and rutile. TG-DTA results showed that temperature for anatase formation was 415 ℃. XPS results showed that doped-nitrogen was presented in the sample, they are important to show visible-light absorbency. The photocatalytic activities were evaluated using methyl orange and phenol as model pollutants, the results showed that over 90% of phenol could be degraded under visible light using N/TiO₂ as the catalyst after 4 hours reaction. Almost the same activity was found for the TiO₂ photocatalyst calcined at different temperature under sunlight but activities were different when the treatment was under UV light.     

TiO2光催化剂可见光化研究进展

TiO2在光催化和光电转换方面应用前景十分广阔,而阻碍其应用的是它的大禁带宽度(E_g=3.2_eV),不能有效地利用太阳能,因此研究开发可见光响应的TiO₂就成为当前光催化剂研究的关键课题.目前TiO₂可见光化的研究取得了一定进展,金属离子掺杂、非金属离子掺杂、离子注入以及染料光敏化等方法都不同程度地实现了TiO₂可见光化.本文综述了目前的研究现状,并对今后的研究提出了展望.     

有机改性TiO2光催化剂的制备及可见光催化性能

以染料黄叱精(Chrysoidine G)和TiO₂ (Degussa P25)为原料, 利用甲苯二异氰酸酯为桥连体, 成功合成了一种有机改性的TiO₂光催化剂. 采用XRD, TEM, FT-IR, UV-Vis对所得催化剂进行了表征, 以亚甲基蓝降解为探针反应, 考察其可见光催化性能. 结果表明: 甲苯二异氰酸酯在黄叱精和TiO₂之间形成了稳定的化学键, 从而实现了对TiO₂的表面有机改性; 改性后的TiO₂在可见光区(400～550 nm)有明显的吸收; 与未改性TiO₂相比, 有机改性的TiO₂催化剂在可见光照射下表现出了很好的光催化性能.     

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.     

低温下溶胶凝胶法制备TiO2纳米晶

从含过量水的溶胶出发,在室温下得到了TiO₂纳米晶。通过红外光谱,透射电子显微镜法和X射线粉末衍射法对含有过量水的溶胶体系中TiO₂纳米晶的室温形成机理进行了研究。与传统的溶胶凝胶法相比,在改良的溶胶凝胶体系中,在缩聚反应之前由于水过量使得钛的先驱体快速且充分的水解,从而生成[TiO₆]基团,随之形成TiO₂纳米晶。晶粒的尺寸为约3.5 nm,该法得到的TiO₂纳米晶比传统溶胶凝胶法得到的TiO₂纳米晶和商用光催化剂德固赛P25具有更好的光催化活性。     

Pt / InVO4 / TiO2可见光催化剂的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Pt / InVO₄ / TiO₂三元体系可见光催化剂。以乙烯为模拟目标分子，评价其光催化活性并与二元体系催化剂Pt / TiO₂ 和InVO₄ / TiO₂进行比较。用DRS，XRD对催化剂的吸收带边和晶型进行了表征。结果表明：Pt / InVO₄ / TiO₂在可见光区（λ>450 nm）的光催化比活性比Pt / TiO相似文献   

空气电极改性TiO2光催化剂的研究

将TiO2/C光催化剂负载在具有合成H2O2性能的空气电极上形成双功能新型复合电极.TiO2/C光催化层的微多孔特性使新型载体保持了高效合成H2O2的优势,J=15mA/cm2时,电流效率达到82%.新型载体又为TiO2/C光催化剂获得了阳极偏压,有利于将光生电子迅速导入载体,减少了光生载流子的复合.在新型光催化体系中,光化学氧化作用与光催化氧化作用有机地统一在同一电极/溶液界面附近,造成了该界面的强氧化环境,从而使有机分子的氧化降解速度得到显著提高.     

Si掺杂TiO2纤维的溶胶-凝胶法制备及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法并结合水蒸气活化制备了Si掺杂TiO₂纤维, 通过TG-DSC, XRD, FT-IR, UV-Vis-DRS, N₂吸附-脱附, SEM等手段对纤维样品的结构参数及其表面形貌进行了表征, 并以活性艳红X-3B模拟废水体系评价了其光催化活性．结果表明, 与纯TiO₂产物相比, 适量Si掺杂制得的产物是具有丰富介孔结构的TiO₂长纤维, 不仅热稳定性和晶型稳定性俱佳, 而且光催化活性得以显著提高, 经900 ℃热处理后仍能保持结晶完好的锐钛矿相; 在Si/Ti摩尔比为0.15时, 其比表面积和孔容最大, 光催化活性最佳, 该纤维作为光催化剂反应75 min, 水中X-3B的降解率可达99.6%.     

Si掺杂TiO2纤维的溶胶-凝胶法制备及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法并结合水蒸气活化制备了Si掺杂TiO₂纤维, 通过TG-DSC, XRD, FT-IR, UV-Vis-DRS, N₂吸附-脱附, SEM等手段对纤维样品的结构参数及其表面形貌进行了表征, 并以活性艳红X-3B模拟废水体系评价了其光催化活性．结果表明, 与纯TiO₂产物相比, 适量Si掺杂制得的产物是具有丰富介孔结构的TiO₂长纤维, 不仅热稳定性和晶型稳定性俱佳, 而且光催化活性得以显著提高, 经900 ℃热处理后仍能保持结晶完好的锐钛矿相; 在Si/Ti摩尔比为0.15时, 其比表面积和孔容最大, 光催化活性最佳, 该纤维作为光催化剂反应75 min, 水中X-3B的降解率可达99.6%.     

高比表面TiO2光催化剂的制备及产氢性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成了高比表面的TiO₂超细纳米粉体。采用XRD、TEM、BET分析方法对催化剂的物相、颗粒粒径及比表面积进行了表征，结果显示TiO₂的晶粒尺寸和比表面积与CTAB添加量和焙烧温度有关。重点考察了不同条件下制备的TiO₂系列光催化剂无氧条件下的光催化分解水产氢性能。实验结果表明，当CTAB与Ti的投料的物质的量之比为0.15，焙烧温度为450 ℃时，获得的晶粒尺寸为5.73 nm、比表面为150 m²·g^-1的TiO₂粉体具有最好的光催化产氢活性，测得的3 h内平均产氢速率为12.5 mL·h^-1。     

Bi2O3 /TiO2复合纳米颗粒的可见光光催化性能

采用溶胶与水热相结合的方法合成了具有可见光光催化活性的复合纳米颗粒Bi2O3/TiO2,并对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射谱、红外光谱、低温N2吸附脱附及电子顺磁共振分析。结果表明,复合少量的氧化铋可显著抑制TiO2由锐钛矿到金红石的相转移过程,并将光吸收范围扩展到可见光区。可见光照射下(λ>420 nm),利用电子顺磁共振技术检测到明显的羟基自由基(.OH)信号。铋的最佳掺杂量为Bi/Ti质量比2.0%,适量铋的掺入能显著改善锐钛矿TiO2的结晶度,抑制光生电子-空穴对的复合,提高光催化量子效率。通过可见光照射下,4-氯酚的降解实验测试Bi2O3/TiO2复合纳米颗粒的可见光光催化活性。同时,利用气-质联用仪对4-氯酚降解过程的中间产物进行了测定,并提出可见光照射下的Bi2O3光敏化机理。     

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%。     

单斜与锐钛矿双晶相TiO2/MWNTs复合材料的制备及其可见光光催化活性

以超强耐酸碱的表面活性剂-丁基封端脂肪醇聚氧乙烯醚作为晶型调节剂,利用钛酸丁酯和氢氧化钠的水热反应制备了单斜相与锐钛矿相双晶相TiO2/多壁碳纳米管(简称MWNTs)复合材料,并考察了复合材料的可见光光催化活性。结果显示:MWNTs的加入可调控TiO2的晶相组成,增强TiO2的光催化活性,其中含5%MWNTs的样品具有较高的催化降解效率;随煅烧温度的升高,样品的光催化活性大幅提升。其机理归因于(1)促进单斜相和锐钛矿相双晶相结构的形成;(2)碳纳米管优良的导电作用及碳纳米管/TiO2间的异质结效应;(3)高温下碳纳米管分解产生的碳元素掺杂作用。     

单斜与锐钛矿双晶相TiO2/MWNTs复合材料的制备及其可见光光催化活性

以超强耐酸碱的表面活性剂-丁基封端脂肪醇聚氧乙烯醚作为晶型调节剂,利用钛酸丁酯和氢氧化钠的水热反应制备了单斜相与锐钛矿相双晶相TiO₂/多壁碳纳米管(简称MWNTs)复合材料,并考察了复合材料的可见光光催化活性。结果显示:MWNTs的加入可调控TiO₂的晶相组成,增强TiO₂的光催化活性,其中含5%MWNTs的样品具有较高的催化降解效率;随煅烧温度的升高,样品的光催化活性大幅提升。其机理归因于(1)促进单斜相和锐钛矿相双晶相结构的形成;(2)碳纳米管优良的导电作用及碳纳米管/TiO₂间的异质结效应;(3)高温下碳纳米管分解产生的碳元素掺杂作用。     

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。     

氮掺杂TiO2光催化剂的制备及可见光催化性能研究

在溶胶-凝胶法基础之上,以尿素为氮源,通过较温和的反应条件来制备氮掺杂TiO₂光催化剂。以亚甲基蓝为模型化合物、日光色镝灯为光源,探索了其可见光光催化性能;并用XRD、低温氮气吸附-脱附技术、UV-Vis等表征了其结构特征;同时以对苯二甲酸为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化体系中·OH自由基的变化规律,进一步验证了其光催化活性规律。结果表明：氮掺杂能引起TiO₂光催化剂的激发吸收光谱明显红移并具较好的可见光响应性;在不同煅烧温度和尿素/钛酸丁酯物质的量的比     

PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分, TiO₂为载体结构组分, 采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂, 并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征, 同时, 以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性, 考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响, 最后, 通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明, PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收, 低温(100 ℃)处理的膜为无定形态, 高温(500 ℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性, 用于RhB的可见光催化降解, 在中性条件下反应80 min, RhB的降解率为100%, TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高, 在pH=2.5的条件下, 达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下, PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB, 催化剂的光催化活性仍保留约90%。     

PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分,TiO₂为载体结构组分,采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂,并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征,同时,以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性,考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响,最后,通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明,PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收,低温(100℃)处理的膜为无定形态,高温(500℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性,用于RhB的可见光催化降解,在中性条件下反应80 min,RhB的降解率为100%,TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高,在pH=2.5的条件下,达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下,PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB,催化剂的光催化活性仍保留约90%。