氮掺杂TiO2/SiO2核壳型复合微球的制备及其可见光催化性能

 以单分散性良好的SiO2微球为模板,以钛酸四丁酯为钛源,利用化学吸附和原位水解方法制备了TiO2/SiO2核壳结构复合微球,并在氨气气氛下进行了氮掺杂. 以罗丹明B水溶液的光催化降解为模型反应,评价了所制试样在可见光照射下的光催化活性,并借助透射电镜、高分辨透射电镜、 X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱和X射线光电子能谱等测试手段对其结构、形貌和光谱性质进行了表征. 结果表明,氮掺杂TiO2/SiO2为核壳结构, TiO2包覆层厚约10 nm. 由于SiO2核与TiO2壳间形成了 Ti-O-Si 键, TiO2的热稳定性增强. 掺杂的氮形成了 Ti-O-N 键. 600 ℃下氮化1 h得到的试样的可见光活性最佳. 由于结合了SiO2核优良的吸附性能及氮掺杂TiO2壳的可见光响应性能,该复合微球在整体上表现出比P25更优的光催化活性.     

制备方法对SrTiO_3可见光光催化活性的影响

采用分步沉积法、溶胶-凝胶法和共沉淀法分别制备了SrTi-F,SrTi-S和SrTi-C三种SrTiO3复合氧化物,XRD,UV-V is,BET,SEM,TEM和EDX对样品进行了表征,并考察了SrTiO3降解亚甲基蓝的可见光光催化活性。结果表明,SrTi-S和SrTi-C样品表现为纯钙钛矿晶相,SrTi-F样品除钙钛矿晶相外还掺杂有少量的Sr2TiO4杂晶相。光催化活性测试表明,SrTi-F表现出最高的活性,其一级反应速率常数是商用P25样品的4.6倍。杂晶相Sr2TiO4的存在有利于SrTiO3复合氧化物光生电子和空穴的传导,可提高催化剂光催化活性。     

水热法合成在可见光照射下具有高催化活性的纳米TiO2催化剂

 以丙酮为溶剂,采用水热法在240 ℃合成了表面吸附有机物的纳米TiO2粉体光催化剂,并采用XRD,TEM,UV-Vis和DRS等技术对催化剂进行了表征. 结果表明,合成的纳米TiO2催化剂在可见光激发下具有良好的光催化降解甲基橙的性能和较好的热稳定性. 经180,250和365 ℃热处理后,催化剂的晶型和尺寸没有变化,但催化剂表面吸附的有机物发生了明显变化. 催化剂表面吸附的有机物、可见光波段的光响应性能和可见光下催化降解甲基橙的效率之间存在良好的关联性,催化剂表面吸附适量的有机物可提高纳米TiO2催化剂在可见光波段的光响应性能,从而提高其在可见光照射下催化降解甲基橙的性能.     

镧掺杂二氧化钛光催化性能的研究

通过在TiO2晶格中掺杂La2O3,考察不同的La2O3掺杂量对光催化活性的影响,找出了La2O3的最佳掺杂量.实验结果表明由于进入TiO2晶格中的La2O3使TiO2晶格发生畸变,减少了光生电子-空穴对的复合率,提高了催化剂的光催化效率.     

TiO_2/Ag_2NCN复合光催化剂的制备与可见光催化性能

利用银盐与单氰胺水溶液的沉淀反应,通过共混不同质量分数的纳米TiO2粒子制备了TiO2/Ag2NCN复合光催化剂.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪对复合光催化剂的结构进行了表征.结果表明,锐钛矿相TiO2纳米颗粒沉积在Ag2NCN表面形成异质结构,二者间以弱的物理作用力相结合.TiO2的掺杂使得复合颗粒的UV-Vis吸收光谱发生红移,带隙变窄.以亚甲基蓝(MB)为光催化降解对象,研究了TiO2/Ag2NCN复合颗粒的可见光催化活性.结果表明,与单一Ag2NCN相比,复合颗粒表现出增强的光催化性能.对TiO2/Ag2NCN复合颗粒的光催化反应动力学过程及光催化机理进行了探讨.     

波长对Ag/TiO2催化剂上二氧化碳光催化还原的影响

Photocatalytic reduction of CO2 by water was performed in the presence of a Ag/TiO2 catalyst under illumination by lamps with different wavelengths(254,365,and 400 nm).The yields of the main products(methane and methanol)were higher with the 254 nm lamp than with the 365 lamp while no products were observed with the 400 nm lamp.This was because the electron-hole generation rate increased with increasing energy of irradiation(decreasing wavelength)and there were higher densities of electron states at higher energies in TiO2. The increased efficiency of electron-hole generation with a shorter wavelength irradiation increased the efficiency of the catalyst.The energy of the electrons excited by visible light(400 nm)was too low for CO2 photocatalytic reduction.     

铕掺杂TiO2的制备及其可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同铕(Eu)掺杂量的TiO₂纳米颗粒(Eu-TiO₂),利用透射电镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)及紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对Eu-TiO₂进行了物理特性的初步表征.结果表明:与未掺杂纳米TiO₂比较,Eu-TiO₂禁带宽度变窄,具有可见光光催化活性.在可见光下(λ≥420 nm)照射下,以光催化降解染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标反应,探讨了Eu-TiO₂不同制备条件对RhB降解光催化活性的影响,优化得到制备高活性Eu-TiO₂最佳pH为3、掺杂比例(n_Eu/n_Ti)为0.05%、煅烧温度为500 ℃.研究了可见光照射下Eu-TiO₂降解RhB和无色有机小分子水杨酸(SA)光催化反应条件及降解特性,RhB的12 h深度氧化矿化率为60.2%,SA的8 h降解率达到100%.通过跟踪测定可见光下Eu-TiO₂光催化反应过程中氧化物种的变化,研究了可见光激发Eu-TiO₂光催化反应机理,表明其光催化反应主要涉及羟基自由基(·OH)历程.     

稀土离子掺杂对纳米TiO2光催化制氢活性的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2和一系列稀土离子掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射、透射电镜及N2吸附等技术对其进行了表征,考察了样品光催化分解水制氢的性能.结果表明,稀土离子掺杂有效抑制了TiO2粒子的生长,提高了粒子的分散性,增大了催化剂的比表面积,从而大幅度提高了其光催化分解水制氢的性能.其中,Gd3 掺杂的TiO2样品粒径最小,分散性最好,比表面积最大(是未掺杂TiO2的35倍).掺杂离子的电子构型对样品的光催化制氢活性有较大影响,具有全空电子构型的La3 和半充满电子构型的Gd3 掺杂的样品具有较高的光催化制氢活性(分别是未掺杂TiO2的3.69倍和3.72倍).     

碳含量对C/TiO2复合材料光催化活性的影响

 通过热解单层分散在TiO2表面的蔗糖制得了碳均匀覆盖的C/TiO2复合材料,并采用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和N2物理吸附等方法对复合材料进行了表征. 以亚甲基蓝和罗丹明B为模型化合物评价了C/TiO2复合材料在紫外和可见光照射下的光催化性能,考察了碳含量对催化活性的影响. 结果表明,光源不同,污染物不同,碳含量不同对催化活性的影响均不相同. 对于考察的三个碳含量的C/TiO2催化剂,在紫外光照射下,前驱体中蔗糖/氧化钛质量比为0.1时制得的C/TiO2光催化降解亚甲基蓝的活性最高,蔗糖/氧化钛质量比为0.2时制得的C/TiO2光催化降解罗丹明B的活性最高; 在可见光照射下,蔗糖/氧化钛质量比为0.05时制得的C/TiO2光催化降解亚甲基蓝和罗丹明B的活性都最高.     

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.     

铬和硫共掺杂二氧化钛催化剂的制备及其可见光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硝酸铬和硫脲为掺杂离子给体,通过溶胶-凝胶法成功制备了纯TiO2、不同浓度的铬掺杂和铬/硫共掺杂TiO2光催化剂.以靛红为目标污染物,进行了可见光催化降解活性测试实验.结果表明,共掺杂催化剂的活性高于未掺杂和单掺杂催化剂.当共掺杂催化剂含0.60%(原子比)的铬,1.2%(原子比)的硫,焙烧温度为500℃时具有最高的光催化降解活性.X射线衍射、N2吸附、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射吸收光谱表征结果显示,共掺杂催化剂为锐钛矿型,具有较高的比表面积,对可见光有较强的吸收能力.共掺杂TiO2具备较高可见光催化活性的原因可能是铬掺杂降低了TiO2的禁带宽度,拓展了可见光吸收区域,而硫掺杂能够维持体系的电荷平衡,增强催化剂对可见光的吸收.     

钬掺杂提高TiO2纳米晶光催化活性的光谱性能机制研究

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了未掺杂和掺杂0.5%Ho(摩尔分数)的纳米TiO2光催化剂,以甲基橙的光催化降解为探针反应,评价了其光催化活性。运用XRD,TEM,EDS,FT-IR,UV-Vis DRS以及PL光谱表征技术考察了Ho掺杂对纳米TiO2的微晶尺寸、晶体结构、表面组成与光学性能的影响,并对改性机制作了探讨。结果表明,Ho掺杂可以抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,阻碍TiO2晶粒增长,使TiO2的光吸收带边发生蓝移,增加表面羟基含量,促进光生载流子分离,从而使Ho掺杂TiO2样品光催化降解甲基橙的能力显著增强。     

In离子掺杂二氧化钛纳米管可见光催化活性的研究

采用两步预掺杂方法制备出In离子掺杂二氧化钛纳米管可见光催化剂. 可见光催化降解对氯苯酚实验证明: 掺杂In离子量为3%的TiO2纳米管可见光活性最高, 是纯TiO2纳米管的2倍以上. X射线衍射(XRD), X光电子能谱(XPS)和表面光电压谱(SPS)结果表明: 当In离子掺杂浓度较小时, In离子取代晶格Ti的位置形成InxTi1－xO2取代式掺杂结构. In离子的掺杂能级与Ti离子的3d轨道形成混合价带, 使禁带宽度变窄, 增强了可见光响应. 随着In离子掺杂浓度的增加, 同时在InxTi1－xO2纳米管表面生成In2O3, 形成InxTi1－xO2/In2O3纳米管复合结构. 该复合结构有效地增加可见光响应, 促进了光生载流子的分离, 提高了光生载流子在固/液界面参加光催化反应的利用率, 使纳米管催化剂可见光催化活性显著提高.     

水热法制备铂掺杂二氧化钛及其可见光催化性能

以纳米管钛酸为前驱体,采用水热法制备了Pt掺杂TiO2样品.水热反应过程中,纳米管钛酸表面羟基与氯铂酸发生酸碱中和反应,导致反应后pH值升高;在130°C开始纳米管钛酸晶体结构由正交晶系转变为锐钛矿相TiO2.表面化学组成分析表明,掺杂的Pt主要以+2价形式存在.以丙烯为模型污染物,评价样品的可见光(λ≥420nm)光催化活性.结果表明,Pt-TiO2具有明显的可见光光催化降解丙烯的活性,其中160°C水热处理制得的Pt-TiO2活性最高.最后讨论了低温水热法Pt掺杂的形成机理及Pt-TiO2具有可见光响应的原因.     

Ag/N-TiO2/SBA-15光催化剂的制备及其可见光催化还原CO2

以钛酸四正丁酯(TB),羧基改性的SBA-15 (COOH/SBA-15),尿素和AgNO3为原料,利用溶剂热及焙烧处理制得Ag/N-TiO₂/SBA-15催化剂. 采用X 射线衍射(XRD),低温N2吸脱附,X 射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS),荧光(PL)光谱,电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)和元素分析(EA)等表征. 结果显示：Ag/N-TiO₂/SBA-15样品具有介孔结构,TiO₂以单一的锐钛矿晶型均匀的分散在载体表面,Ag以单质形态沉积在TiO₂表面,N则掺入到TiO₂晶格中,并以取代N(O-Ti-N)和间隙N(Ti-O-N)两种方式共存. Ag/N-TiO₂/SBA-15催化剂中单质Ag既可以捕获光生电子提高量子效率,又促进了TiO₂对可见光的吸收. N掺杂拓宽了TiO₂吸收光谱的吸收范围,并且适量的N掺杂有助于光生电荷的分离,提高了光催化效率. 以光催化还原CO₂为探针反应,考察了催化剂在可见光下的催化活性. 结果表明：Ag/N-TiO₂/SBA-15系列催化剂均表现出了可见光催化还原CO₂性能,发现当Ag的质量分数为2%,N与Ti的物质的量比为3时,催化剂光催化活性最佳,产物甲醇产量高达45.7 μmol·g^-1·h^-1.     

Synthesis of the Dy: SrMoO4 with High Photocatalytic Activity under Visible Light Irradiation

Dysprosium (Dy)‐doping SrMoO₄ (with different molar ratio of Dy/Sr = 0/100, 10/100, 15/100 and 20/100) have been synthesized by high temperature thermal decomposition of metal–organic salt in organic solvent with a high boiling point. Their structures, morphology, and optical properties were characterized by X‐ray diffraction (XRD), high‐resolution tuning electron microscopy ((HR)TEM), X‐ray photo‐electron spectroscopy (XPS), and UV–vis diffuse reflectance spectroscopy (UV–vis DRS). Using this method, the pure phase, nano‐size, and low band gap of SrMoO₄ sample are obtained. The results shows that the size of as‐synthesized SrMoO₄ nanoparticles was about 200 nm. The band gap of Dy‐doped SrMoO₄ ranges from 3.76–3.90 eV, and decreases with increasing Dy concentration. The photocatalytic performance of as‐syntheszied products were determined from the degradation of methylene blue (MB) by UV–vis light irradiation. The 15 mol%Dy‐doped SrMoO₄ sample shows the best performance for photocatalytic degradation of methyl blue of nearly 100% in 120 min under visible irradiation, which is higher than most of those reported before. The present work is meaningful for revealing the underlying mechanism in photocatalyst and improving the photocatalytic performance.     

SiO2负载的TiO2光催化剂可见光催化降解染料污染物

 采用酸催化溶胶-凝胶法制备了SiO2负载的TiO2光催化剂,考察了制备条件对负载型TiO2光催化剂的晶相、结构、比表面积和可见光催化活性的影响. 结果表明,采用SiO2为载体时,TiO2以纳米颗粒的形态分散在载体表面,负载型TiO2/SiO2催化剂的比表面积大、等电点低而且热稳定性能良好. 偶氮染料酸性橙7的可见光催化降解实验结果表明,染料污染物在催化剂表面的吸附是影响催化剂可见光催化活性的重要因素. 与试剂TiO2样品相比,负载型TiO2/SiO2光催化剂具有更好的光催化活性和沉降性能.     

四丁基氢氧化铵改性TiO_2的可见光催化活性

采用溶胶-凝胶法和四丁基氢氧化铵(TBAH)表面改性的方法制备出改性TiO2光催化剂(TBAH-TiO2).利用X射线衍射谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和表面光电压谱(SPS)等表征了催化剂的晶体结构、晶粒粒径和能带结构,并研究了其光催化活性.研究结果表明,TBAH-TiO2催化剂的表面主要存在NOx(x=1,2,3)物种,该物种能级(价带上0.20eV)产生了可见光响应,有效地促进了光生电子和光生空穴的分离,使催化剂的可见和紫外光催化活性显著提高,TBAH-TiO2催化剂降解对氯苯酚的可见光和紫外光催化活性分别是TiO2的2.6倍和1.7倍.     

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。