超声辅助介孔纳米TiO2光催化剂制备与光催化性能

以钛酸丁酯为钛源,在高能超声的辅助作用下,通过溶胶-凝胶法合成了纳米TiO2光催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光光度计(UV-Vis)等对光催剂进行检测与表征.结果表明:高能超声的空化作用细化了纳米TiO2的显微结构,形成了分散有序的介孔结构.当超声频率为45 kHz时,纳米TiO2的晶粒尺寸约为12 nm,介孔孔道尺寸为10 nm,对有机污染物的有效降解率为92;.     

介孔碳负载Ce-TiO2的制备及其光催化降解亚甲蓝性能

以Ce(NO3)3·6H2O、一水合柠檬酸、2-羟基对苯二甲酸、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、钛酸四丁酯为原料,通过水热法获得一种新型的Ce-Ti金属有机材料前驱体,将该前驱体在不同烧结温度下煅烧,获得一系列具有高比表面积的介孔碳负载Ce-TiO2新型催化剂.应用XRD、SEM、BET、TG、UV-vis DRS、UV紫外吸收等一系列手段对其进行了结构表征与性能测量.研究结果表明烧结温度在1000 ℃(CTOF-P10)的样品表现出良好的催化效果,其降解亚甲蓝(MB)的速率是商业型TiO2(P25)的2.15倍.引入Ce离子起到掺杂的作用,同时阻止TiO2晶粒的生长,也能抑制光生电子与空穴的复合,进而提高了光催化活性.     

La掺杂TiO2/电气石的制备及光催化性能研究

以电气石为载体,TiCl4为前驱体,采用水解沉淀法负载La掺杂纳米TiO2薄膜,制备La掺杂TiO2/电气石复合材料.结合XRD、FESEM、UV-vis等现代测试手段对所制备样品的结构和性能进行了表征.以甲醛为目标降解物,考察了样品的光催化活性.结果表明:La掺杂TiO2晶粒细小,均匀分布于电气石表面.经550℃煅烧,La掺杂后锐钛矿型TiO2粒径由13.5 nm降为8.73 nm.La掺杂后,TiO2光催化剂的吸收光谱向可见光区发生红移.1m3环境舱内,日光灯下照射360 min,La掺杂TiO2前后复合材料对甲醛的去除率分别达到66.4;和82.2;.     

水热法制备Nd3+-介孔TiO2/GO复合材料及光催化性能研究

采用水热法首先制备稀土Nd3+掺杂介孔TiO2,进而复合氧化石墨烯(GO)合成了系列Nd3+-介孔TiO2/GO复合材料.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、孔结构分析(BJH与BET)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-vis)等测试手段对样品的微观结构、形貌、样品表面各元素价态及谱学性质进行表征,并以甲基橙模拟污染物测试其光催化性能.结果表明,所制样品均为锐钛矿结构TiO2,晶粒尺寸在3~4 nm之间;从UV-vis测试结果分析可知,与Nd3+-介孔TiO2和TiO2/GO相比,稀土Nd3+和GO的协同效应更能有效减小TiO2半导体禁带宽度,从而增加其对可见光的吸收.此外,不同光照射下光催化降解甲基橙的实验表明,所制备样品均有较强的紫外及可见光光催化性能,其中系列Nd3+-介孔TiO2/GO复合体系可见光光催化性能更为显著.     

微胶囊模板法TiO2微球的制备及表征

以钛酸丁酯为原料、硝酸为催化剂,通过水解-胶溶法制备了TiO2溶胶.以TiO2溶胶为内水相、环己烷为油相,制备了稳定的W/O型乳状液.在此基础上,以聚乙烯醇水溶液为外水相在W/O/W复相乳液体系中制备了TiO2溶胶微胶囊,经500℃煅烧除去有机物模板可得TiO2微球.利用SEM、FT-IR、TG/DTG等表征手段,重点考察了外水相中表面活性剂的使用对TiO2微球形貌的影响.结果表明,外水相中添加表面活性剂OP-10时所制备微胶囊的球形完整性、分散性和囊壁包覆完整性均较好,经煅烧后可得到球形完整、分散良好、粒径均匀且平均粒径在6μm左右的TiO2微球.XRD分析表明所得TiO2微球呈单一锐钛矿型、晶粒的平均尺寸约为6.5 nm.     

CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂的制备及光催化性能

采用硬脂酸法制备了CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂,采用XRD及TG-DTA分析对其物相和热稳定性进行了表征,并通过苯酚的光催化降解行为对所制备催化剂的活性进行了评价.结果表明,经500 ℃热处理的CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂属于单一的锐钛矿相,且铜、锡氧化物的引入抑制了TiO2的结晶和晶粒的生长.当催化剂组成为Cu:Sn:Ti=0.25:5:100(物质的量比),焙烧温度为500 ℃,催化剂投加量为0.5 g·L-1,溶液pH为4.0时,经3 h光催化反应苯酚的降解率达97.1;.     

醇热法制备层状介孔结构TiO2及可见光催化性能研究

醇热法用钛酸四丁酯做钛源,囊泡为软模板制备了高可见光催化性能的层状介孔结构TiO2.采用XRD、SEM、TEM、XPS、BET物理吸附等对样品进行表征.结果表明:TiO2为锐钛矿晶型,由直径15 nm左右的粒子堆积成厚度为10 nm左右的层状相,层层叠加为15μm×20 μm的面包状结构,其比表面积为186.8 m2/g,并呈现出蠕虫状孔道.在可见光下,150min内降解质量浓度为0.167g/L的罗丹明B溶液,降解率为88.95;,比商用P25高出13.33;.     

Li2 CO3-Y3+共掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y3+-TiO2纳米粒子,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-vis)等仪器对样品的物化性质进行了表征.以对亚甲基蓝为目标降解物,考查了Y3+掺杂对纳米TiO2光催化活性的影响.实验结果表明,掺杂浓度摩尔比为0.03的Y3+有利于提升TiO2光催化活性,能有效提高对亚甲基蓝的光催化降解效率.对TiO2纳米粒子进行了Y3+和Li2 CO3共掺杂,Li2 CO3共掺Y3+-TiO2相比于Y3+-TiO2对亚甲基蓝的光催化降解效率有了进一步的提升,同时对相关机理进行了详细的论证,推测Li2 CO3在本研究中起到空穴补偿剂而不是电荷补偿剂的作用.     

铋铁共掺纳米TiO2复合薄膜的制备及光催化性能

本文以钛酸丁酯、硝酸铋、硝酸铁为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了铋铁共掺的纳米TiO2复合薄膜.用XRD、UV-VIS、SEM及降解率等方法对样品进行了表征.以甲基橙为降解物,考察Bi3+和Fe3+掺杂对TiO2复合薄膜催化剂的光催化活性影响及其机理研究.结果表明Bia+和F3+掺杂后,纳米TiO2复合薄膜光催化活性有了明显的提高.     

镧掺杂混晶结构TiO2纳米粉体的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为Ti源,采用溶胶-凝胶自蔓燃法制备了镧掺杂的La-TiO2(简写为LT)纳米粉体.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FIIR)、透射电子显微镜(TEM)等对掺杂型TiO2粉体的晶型结构与颗粒尺寸等进行表征.利用紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)研究了H2O2改性、镧掺杂量以及混晶结构对TiO2纳米粉体降解甲基橙的影响.结果表明:镧掺杂混晶TiO2粉体的光催化活性明显优于未掺杂的锐钛矿TiO2粉体.当La3+掺杂量为0.5;,合成温度为475℃(金红石相含量为26.0;)时,得到的TiO2粉体光催化活性最好.H2O2的加入有助于TiO2光催化剂表面的电子-空穴对生成,提高光催化剂对甲基橙的降解率,当H2O2浓度为6;时,光照3h后,降解率达到了91.97;.     

铁、氮共掺杂二氧化钛的水热法合成及其光催化性能研究

为了研制分解汽车尾气路面TiO2涂层,以钛酸丁酯为Ti源、硝酸铁为Fe源,尿素为N源,采用水热法合成了Fe-N共掺杂TiO2((Fe,N)-TiO2)纳米粉体.采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见光谱仪等对样品进行了表征.结果表明合成的(Fe,N)-TiO2样品均为锐钛矿晶型,样品的平均粒径大小约为7.2nm.Fe、N共掺杂对TiO2的晶体结构没有明显影响,Fe和N离子都已经进入TiO2晶格.相对于纯TiO2而言,随着Fe和N离子的掺入,(Fe,N)-TiO2样品在可见光范围内吸光强度明显增强,光吸收带边发生红移.以可见光光催化降解亚甲基蓝(MB)研究了样品的光催化性能,(Fe,N)-TiO2对MB的降解能力较纯TiO2和N-TiO2有明显提高,说明Fe和N离子共掺杂会产生协同效应,使(Fe,N)-TiO2样品在可见光区域的光催化活性得到显著提高.     

TiO2/ZnO复合微球的制备及其光催化性能研究

以碳微球为模板,采用溶胶凝胶法、水热法等方法分别制备了TiO2微球、ZnO微球和TiO2/ZnO复合微球,采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪等对样品进行了表征,结果表明:制备的TiO2微球、ZnO微球和TiO2/ZnO复合微球,各微球直径在5 ～ 10 μm之间.在紫外光和可见光下研究了制备的光催化剂对亚甲基蓝溶液和湖水的光催化性能,光催化实验表明:三种微球中TiO2/ZnO复合微球具有良好的光催化性能.     

SnO2负载TiO2纳米管的制备与光催化活性

结合阳极氧化法和脉冲沉积法合成SnO2/TiO2纳米管光催化剂,实现了SnO2纳米颗粒在TiO2纳米管表面的均匀负载.利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征,以甲基橙为模拟污染物,评价了纳米管的光催化活性.结果表明,SnO2/TiO2纳米管经750℃煅烧后主晶相为锐钛矿相TiO2,含少量金红石相TiO2和SnO2,三者两两之间形成三元异质结,促进光生电子-空穴对的分离,此时SnO2/TiO2纳米管表现出最佳的光催化活性,紫外光下对甲基橙1 h分解比例由32.4;提升至96.5;.     

Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶技术,以CTAB作为模板剂,提拉法镀膜制备了Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜,利用XRD、N2吸附-脱附、UV-Vis、SEM及XPS对样品进行了表征.结果表明,铈离子以Ce4+和Ce3+两种形式存在于体系中,而CTAB有效抑制了TiO2晶粒的长大和二氧化钛晶相的转变,加入CTAB的Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的吸收带边较纯的TiO2发生了红移.光催化活性表明,这种处理方式明显提高了TiO2光催化活性.在紫外光照120 min下,CRAB(1.0;)/Ce(1.0;)-TiO2纳米复合薄膜的光催化活性最佳,对甲基橙降解率达到95.3;.     

不同晶型TiO2的制备与光催化性能研究

采用溶胶凝胶法,利用不同温度热处理制备了不同晶体结构的TiO2纳米晶.利用XRD、SEM、EDS、XPS等分析方法对样品的晶体结构、形貌、化学元素组成以及价态进行了表征.结果表明400 ℃、500 ℃热处理TiO2为锐钛矿晶型,600 ℃ 热处理为锐钛矿金红石混合晶型,700 ℃热处理为金红石晶型,单颗粒子呈现类似球形形貌.以罗丹明B为目标污染物,测试了样品的光催化性能,结果表明400 ℃热处理TiO2具有最高的光催化活性,3 h后对罗丹明B的降解率达到94.6;,其反应速率常数达到0.969 h-1.     

Ag修饰TiO2的制备及其在模拟太阳光下的光催化性能研究

采用溶胶凝胶法制备了不同浓度Ag修饰TiO2以及纯TiO2,采用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等测试技术对其进行了系统的表征.结果表明,纯TiO2为锐钛矿/金红石混晶结构,Ag-TiO2为锐钛矿结构,Ag加入细化了TiO2晶粒尺寸,并且抑制了锐钛矿向金红石的转变,Ag元素加入后以单质形式存在.以罗丹明B溶液为目标污染物,研究了样品在模拟太阳光下的光催化性能,实验结果表明,Ag-TiO2的光催化活性较纯TiO2有明显提升,4;Ag-TiO2降解率最高,3 h后对罗丹明B的降解率达到83.3;,比纯TiO2降解率提高了68.6;,其反应速率常数k为0.00896 min-1,为纯TiO2的3.12倍.     

硅铝胶固载掺氮TiO2介孔光催化材料的原位共生合成及表征

以硅酸钠和硫酸铝为生成硅铝胶载体的硅源和铝源,以硫酸钛为生成锐钛矿型TiO2的钛源,尿素为掺杂氮源,先通过溶胶-凝胶和水热法原位共生合成产物前躯体,再在氮气气氛下结晶化烧结制得硅铝胶固载掺氮TiO2介孔材料(N/TiO2-SiO2·Al2 O3).借助广角XRD、小角度XRD、透射电子显微镜TEM和X射线光电子能谱XPS等测试手段对所得材料进行了微观结构表征和介孔结构观察,并研究了负载量和烧结温度等条件对介孔结构状态的影响.所得结果表明,所得材料的微观结构为规整性高、尺寸约3～6 nm的网格状介孔结构聚集成尺寸约100～ 200nm团簇,而尺寸为数十纳米的锐钛矿TiO2晶粒分布在网格状介孔结构中.从增强锐钛矿的光催化效应和有利于形成介孔结构两方面优化,TiO2的负载量以摩尔比n(Si)∶ n(Ti)=1∶(0.1 ～0.5)为适当范围.虽然锐钛矿晶型可在很宽温度范围存在于硅铝骨架结构中,但从有利于介孔结构的形成考虑650℃左右的结晶化烧结温度为最佳.     

稀上元素(镧、铈)掺杂TiO2复合材料的制备及其光催化性和抑菌性的研究

以钛酸丁酯(C₁₆H₃₆O₄Ti)、蒸馏水、无水乙醇、冰乙酸、氧化镧(La₂O₃)和氧化铈(CeO₂)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂和稀土元素掺杂的TiO₂复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、ICP-OES等离子体发射光谱元素分析、紫外-可见光谱仪和培养基扩散法对样品进行了表征和性能研究.实验结果表明:本实验成功制备了锐钛矿晶型的TiO₂粉末和镧掺杂的二氧化钛粉末(La/TiO₂),因氧化铈微溶于酸,没有溶解到溶液中,Ce基本没有掺入到二氧化钛中,所制备的粉末主要是锐钛矿型二氧化钛和氧化铈的混合物,对TiO₂的性能基本没有影响.La/TiO₂粉末中La元素的含量为8.24;,在300 min内La/TiO₂光催化罗丹明B溶液的脱色率提高达到91.2;,对金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用.