掺硼纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用改进的Sol-gel方法,制备了单分散椭球形微孔结构的掺B纳米TiO₂光催化剂,并用TG-DTA、XRD、XPS、UV-Vis、TEM、BET等手段进行表征.以难生化降解的染料罗丹明B为目标降解物,采用HPLC检测,通过不同光照时间下染料降解率考察了产物的光催化活性.结果表明,改进的Sol-gel法制得的光催化剂具有明显的孔结构,而且比表面积大、孔径分布窄、粒径小、分散性好;适量B的掺杂能够有效促进TiO₂纳米粒子的光催化活性.最佳催化剂制备条件:B掺杂的摩尔分数为20%、450℃煅烧2 h,此时所制得的B-TiO₂光催化剂活性比纯TiO₂有显著提高.     

Eu3+掺杂TiO2纳米晶的制备及光催化降解部分水解聚丙烯酰胺

以四异丙氧基钛(TTIP)为钛源, 采用溶胶-凝胶及水热合成方法, 制备了不同Eu3+含量的TiO2纳米晶催化剂, 运用载射线衍射谱、紫外-可见漫反射光谱仪、X射线光电子能谱仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪等手段对催化剂晶型、微晶尺寸、表面状态、组成及光学性能进行表征.结果表明, 所制备的样品均为锐钛矿型纳米晶, 粒子尺寸在9 nm左右, 铕以Eu2O3的形式存在于TiO2的晶格间隙. 在紫外光条件下降解部分水解聚丙烯酰胺(HPAM), 通过比较Eu3+的不同掺杂量对催化活性的影响, 得出Eu3+的最佳掺杂量为2.4%(w), 矿化率最终可达67%. 通过液质联机测定HPAM降解的中间产物, 推断了Eu3+/TiO2降解HPAM的机理.     

纳米TiO2/Si薄膜的制备与光催化性能的研究

1972年, Fujishima等发现受辐射的TiO₂上可以持续发生水的氧化还原反应产生氢, 从此, 半导体光催化受到了重视并得到进一步广泛的研究^[1]。     

Fe3+掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了一系列Fe3+掺杂的、具有中空纤维结构的TiO2光催化材料(Fe3+/TiO2), 利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、zeta电位、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应, 考察了不同Fe3+掺杂量的样品在太阳光下的光催化性能. 结果表明, 用模板法制备的Fe3+/TiO2中空纤维结构材料表面存在大量纳米微粒(平均尺寸约12 nm); Fe3+可能均匀分散于锐钛矿结构的TiO2中, 部分取代Ti4+的晶格位置, 既拓宽了TiO2的光谱响应范围, 又形成了TiO2晶体结构的缺陷, 使其表面带负电荷. 在太阳光条件下, 该纤维结构材料较纯TiO2对MB溶液具有更好的光催化脱色降解效果, 且Fe3+的掺入量显著影响该纤维材料的催化性能; 当Fe3+掺杂量为0.15%(w), 在500 ℃焙烧2 h所得中空纤维材料的催化性能最好, 2 h即可使MB溶液的脱色降解率达93%; 重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上, 且该催化剂材料易于离心分离去除. 因此, 以该模板合成法, 通过Fe3+的掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料.     

La3+-SiO2掺杂纳米TiO2的合成及其光催化降解甲基橙的研究

以三嵌段非离子表面活性剂P123为模板,采用水热法合成了La3+-SiO2掺杂纳米TiO2,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)等手段,考察了La3+-SiO2掺杂纳米TiO2的结构与光学特性.实验结果表明,La3+和SiO2掺杂使TiO2的晶粒在生长过程中受到阻碍.Ti-O-Si键和Ti-O-La键的形成抑制了金红石相的形成和晶粒长大,提高了TiO2的热稳定性,有利于获得高纯度锐钛矿相纳米TiO2.La3+-SiO2掺杂将TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,提高了纳米TiO2的光催化性能.与纯纳米TiO2相比,La3+-SiO2掺杂纳米TiO2光催化降解甲基橙的性能显著提高.     

LiF掺杂TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了LiF掺杂的TiO2光催化剂,并采用X射线衍射、X射线光电子能谱和光致发光光谱等技术对样品进行了表征.以亚甲基蓝的光催化降解为反应模型,考察了LiF掺杂量、退火温度和溶液pH值对催化剂光催化性能的影响.结果表明,LiF的掺杂降低了金红石相的形成温度,同时在TiO2表面引入大量羟基氧并提高了TiO2表面氧空穴浓度,因此提高了TiO2的光催化性能.在LiF掺杂量为8%,退火温度为500℃和反应液pH值为6.6的条件下,LiF掺杂的TiO2的光催化活性是未掺杂TiO2的6倍.     

低量Yb3+掺杂的TiO2复合纳米粉体的制备及光催化活性

姜洪泉,王鹏,线恒泽. 低量Yb3+掺杂的TiO2复合纳米粉体的制备及光催化活性[J]. 化学学报, 2006, 64(2): 145-150.     

Mo掺杂TiO2/AC负载膜的制备及光催化活性

溶胶-凝胶法;Mo掺杂TiO2/AC负载膜的制备及光催化活性     

纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

分别采用水热法和溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米粉体;利用X射线衍射仪和扫描电镜分析了两种方法制备的TiO2粉体的形貌和晶体结构,并测定了纳米TiO2粉体对罗丹明B的光催化降解活性.结果表明:采用水热法制备的TiO2纳米粉体含有锐钛矿相和金红石相,粒径较小,大约为50nm,而且分散均匀,光催化性能良好;采用溶胶-凝胶法制备的TiO2粉体经过550℃煅烧后仍然为锐钛矿相,而且粒径较大,大约为80nm.     

掺Sn的纳米TiO2表面光致电荷分离及光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺Sn量的TiO₂纳米粒子, 主要利用表面光电压谱(SPS)和光致发光光谱(PL)对样品进行了表征, 并通过光催化降解苯酚实验来评估样品活性. 重点考察了热处理温度和掺Sn量对样品表面光生载流子的分离及光催化活性的影响, 并探讨了Sn使TiO₂纳米粒子改性的机制. 结果表明, 在适当温度处理下, 适量Sn的掺入能够有效促进TiO₂纳米粒子表面光生载流子的分离, 以至于使其光催化活性得到显著提高.     

镧含量对La-SrTiO3催化剂的结构和光催化活性的影响（英文）

采用溶胶-凝胶方法制备了不同La含量掺杂SrTiO3催化剂,通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和BET比表面积测量对其进行了表征,用甲基橙(MO)催化降解实验评价了其光催化活性。结果表明:钛酸锶经镧掺杂后仍然保持了钙钛矿结构;与纯SrTiO3相比,0.5%La-SrTiO3样品的粒子大小和形貌没有大的区别,但它的吸收带边发生明显红移;La-SrTiO3样品的紫外和可见光催化活性随La含量增加先增加,当La含量为0.5%时分别达到最大值,然后随La含量的进一步增加而减小;与纯SrTiO3相比,0.5%La-SrTiO3样品明显具有更高的紫外和可见光催化活性,这改善的光催化活性主要归因于比表面积增加、吸附性能提高、在250~650 nm区域有较强的光吸收和较低的禁带能级。     

Preparation and Photocatalytic Properties of Ti1-xZrxO2 Solid Solution

A series of Ti1-xZrxO2 materials were synthesized through a multistep sol-gel process. The structural characteristics were investigated using X-ray diffraction （XRD）, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） and Raman measurements. The experimental results showed that a solid solution could be obtained at low Zr/（Ti＋Zr） molar ratios （x ≤0.319）. Raman measurements exhibited that the presence of zirconium in the solid solutions greatly retarded the amorphous-anatase and anatase-rutile transitions. The diffuse reflectance UV-Vis spectra revealed that the bandgap of the solid solution was enlarged gradually with the increment of incorporated zirconium content. The Ti1-xZrxO2 solid solutions exhibited higher photocatalytic activity than pure TiO2 for the degradation of 4-chlorophenol aqueous solution.     

Effect of Preparation Methods of Bi2O3 Nanoparticles on their Photocatalytic Activity

Bi2O3 nanoparticles were prepared by means of ammonia precipitation, polyol mediated methods and microemulsion chemical method. The structure and properties of the as-prepared nanoparticles, having been submitted to a heat-treatment test at 750℃, were characterized by means of XRD. BET, XPS and UV-Vis absorption techniques. The photocatalytic oxidation reactions of benzene, toluene and xylene were used as the model reaction to measure the photocatalytic activity of Bi2O3 nanoparticles, respectively. The results show that the crystallite size of Bi2O3 prepared with different methods and calcined at 750℃ were 50. 6, 38.5 and 31.5 nm, respectively. The photocatalytic activity of Bi2O3 nanoparticles prepared with the microemulsion chemical method was higher than that of the particles prepared with the polyol mediated method; and that of the particles prepared with the micromulsion chemical method was the highest among the three. The degradation rates of the three pollutants xylene, toluene and benzene decreased in sequence.     

甲酰胺对介孔N-TiO2微结构及光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为前躯体,甲酰胺为氮源,采用溶胶凝胶法制备了具有可见光活性氮掺杂二氧化钛(N-TiO2)光催化剂.通过XPS、XRD、低温N2吸附.脱附和UV-Vis等表征,考察甲酰胺加入量对样品微结构和可见光活性的影响.当甲酰胺与钛酸四丁酯的物质的量的比为2、4、8、13时,制备的样品晶粒粒径在8～12 nm范围内,孔径在9～16咖范围内,孔隙率在54%～63%之间.甲酰胺与钛酸四丁酯的物质的量的比为13时,所制备样品具有较强的可见光吸收性能,其最大吸收边扩展到570 nm左右,禁带宽度减小至2.18 eV,比纯二氧化钛禁带宽度3.20 eV降低了1.02 eV.结果表明:随着甲酰胺加入量的增加,样品的晶粒粒径、孔径、孔隙率明显变大,禁带宽度减小.对甲基橙的室内自然光降解实验证明.氮掺杂二氧化钛具有良好的光催化活性,当甲酰胺与钛酸四丁酯的物质的量的比为13时,催化剂对甲基橙的降解率最高,为98.3%.     

WO3/TiO2纳米棒复合材料的制备及其光催化活性

 以纳米 TiO2 (P25) 为前驱体, 采用水热-煅烧法制备了具有大比表面积和高紫外光催化活性的 TiO2 纳米棒 (TiO2-NRs), 并考察了热处理温度对其形貌、晶型、比表面积及光催化活性的影响. 以400 oC 热处理制得的 TiO2-NRs 为载体, 采用溶胶-凝胶法制得负载型 WO3/TiO2-NRs 复合光催化剂, 并使用透射电镜、X 射线衍射和X 射线电子能谱等手段对其进行了表征. 结果表明, WO3 负载量为 2% 时, WO3/TiO2-NRs 的光催化活性是 P25 的 5 倍. 对 1 × 10?5 mol/L 罗丹明 B 溶液的脱色反应结果表明, 该催化剂具有高速染料脱色特性. 同时对光催化机理进行了探讨.     

氟化改性TiO2空心微球的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、氢氟酸为氟源、乙醇为溶剂,采用溶剂热法合成了氟化改性的TiO₂空心微球,并利用XRD、FE-SEM、FTIR、XPS等手段对氟化TiO₂微球的晶体结构、形貌、分子基团以及元素形态等性质进行了表征,同时将TiO₂微球应用于光催化降解甲基橙溶液。结果表明:氟化TiO₂空心微球由奥斯瓦尔德熟化过程获得,其中TiO₂以锐钛矿存在,氟以化学吸附态存在于TiO₂的表面,形成≡Ti-F基团。相比纯TiO₂,氟化TiO₂空心微球光催化活性有很大提高,对初始浓度为20 mg·L^-1的甲基橙溶液进行光催化降解30 min,其降解率达到98%。氟化改性TiO₂空心微球光催化活性的提高是源于TiO₂独特的空心微球结构以及TiO₂表面≡Ti-F基团的存在。TiO₂表面≡Ti-F基团有很强的吸电子能力,抑制了光生电子与空穴的复合,同时有利于羟基自由基的产生。     

氟化改性TiO2空心微球的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、氢氟酸为氟源、乙醇为溶剂,采用溶剂热法合成了氟化改性的TiO2空心微球,并利用XRD、FESEM、FTIR、XPS等手段对氟化TiO2微球的晶体结构、形貌、分子基团以及元素形态等性质进行了表征,同时将TiO2微球应用于光催化降解甲基橙溶液。结果表明:氟化TiO2空心微球由奥斯瓦尔德熟化过程获得,其中TiO2以锐钛矿存在,氟以化学吸附态存在于TiO2的表面,形成≡Ti-F基团。相比纯TiO2,氟化TiO2空心微球光催化活性有很大提高,对初始浓度为20 mg·L-1的甲基橙溶液进行光催化降解30 min,其降解率达到98%。氟化改性TiO2空心微球光催化活性的提高是源于TiO2独特的空心微球结构以及TiO2表面≡Ti-F基团的存在。TiO2表面≡Ti-F基团有很强的吸电子能力,抑制了光生电子与空穴的复合,同时有利于羟基自由基的产生。     

Ag担载对TiO2光催化活性的影响

 采用光化学沉积法合成了Ag/TiO2光催化剂,以苯酚降解反应考察了光催化剂活性随Ag担载量的变化,用TEM观察了Ag在TiO2表面的分布与形貌,以漫反射紫外-可见光谱(DRS)分析了不同Ag担载量的光催化剂的光谱特征. 结果表明,适宜担载量的Ag可显著提高TiO2的光催化活性. TEM观察显示,Ag在TiO2表面形成纳米级团簇结构,随Ag担载量的增加,团簇尺寸增大. DRS分析表明,Ag的担载对TiO2紫外区域的光谱特征没有影响. 根据Ag团簇的能级随其几何尺寸的变化分析了Ag担载量的变化对TiO2光催化活性的影响机理.     

Cu2+掺杂的Bi2O3的制备及光催化性能的研究

本文采用并流沉淀法制备了Cu2+掺杂的纳米Bi2O3光催化剂(Cu/Bi原子比分别为1%,2%,3%和4%)。以甲基橙模拟有机污染物对催化剂的光催化性能进行了考察。用比表面(BET)、X-射线粉末衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射光谱(DRS)和表面光电压谱(SPS)对所制备的催化剂进行了表征。结果表明,Cu2+掺杂量为3%时制备的Bi2O3具有最高的比表面积、孔容、最小孔径和晶粒尺寸。对甲基橙的光催化脱色结果显示掺杂量为3%时Cu2+-Bi2O3表现出最佳的光催化活性。     

银修饰的二氧化钛多孔微管的制备、表征及光催化活性

在冰乙酸存在条件下, 以四氯化钛水解法制备了具有锐钛矿晶型结构的二氧化钛多孔微管, 并用化学沉积法对其进行修饰, 得到银修饰的二氧化钛多孔微管. 采用XRD, TG-DTA, SEM, TEM, XPS及氮吸附等手段对其进行了表征. 氮吸附的结果显示该样品具有很高的比表面积, 银的修饰没有显著影响二氧化钛微管的孔结构; XRD的表征结果显示, 银修饰的二氧化钛多孔微管具有良好的锐钛矿晶型; XPS的分析结果表明银以游离的金属态存在; TEM的观测结果显示, 银团簇沉积于二氧化钛纳米晶粒的表面. 降解苯酚的光催化活性测试显示出银的修饰对二氧化钛的光催化活性有显著的提高作用, 其中含银2.0%的样品活性最高.