三维有序大孔复合材料Ag/TiO2的制备与不同模式下的光催化性能

采用聚苯乙烯(PS)微球和EO20PO70EO20(P123)作为模板剂,通过溶胶-凝胶及煅烧后处理等方法制备了三维有序大孔复合材料Ag/TiO2(3DOM Ag/TiO2).经傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱、X射线光电子能谱、N2吸附-脱附测试和扫描电子显微镜配合X射线能量色散谱等测试手段对其组成、结构及形貌等进行了表征.结果显示,该复合材料的孔结构排列整齐有序,孔壁呈现介孔结构且分布均匀,属于三维有序大孔材料.该3DOM Ag/TiO2具有锐钛矿晶相,其Ag以单质形式存在.与商用光催化剂(Degussa P-25)相比,3DOM Ag/TiO2对光的吸收红移至可见区.考察了3DOM Ag/TiO2在紫外光、可见光以及微波辅助等不同模式下光催化降解有机污染物的性能.结果显示,其活性明显高于P-25和Ag/TiO2,且针对不同类型的有机污染物均表现出较好的光催化性能.     

三维有序大孔复合材料Bi2O3/TiO2制备与多模式下光催化降解结晶紫

以TiO2为基体,在聚苯乙烯(PS)胶球和EO20PO70EO20(P123)两种模板剂作用下通过溶胶-凝胶及煅烧后处理方法制备了三维有序大孔纳米复合材料Bi2O3/TiO2.经傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X-射线衍射(XRD)、等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附等物理测试手段对其组成、结构、形貌及表面物理化学性能进行了表征.结果表明,该复合材料晶型结构良好,孔结构排列整齐有序,孔壁呈介孔结构,属于三维有序大孔材料(3DOM).与TiO2相比,3DOM-Bi2O3/TiO2对光的吸收至少红移60 nm,且红移至可见区.在紫外光、可见光以及微波辅助等多模式光催化降解结晶紫的实验中,复合材料3DOM-Bi2O3/TiO2表现出良好的光催化活性,其活性明显高于P25、Bi2O3和Bi2O3/TiO2.同时,该复合材料针对不同类型的染料均表现出较好的紫外光降解效果,且3次循环实验后,依旧保持较高活性.     

三维有序大孔Ag/ZrO2-TiO2：制备及紫外光催化降解染料和水杨酸性能

采用聚苯乙烯(PS)微球作为模板剂,经溶胶-凝胶及煅烧后处理的方法制备了三维有序大孔(3DOM)复合材料Ag/ZrO2-TiO2。通过FTIR、XRD、XPS、N2吸附-脱附和SEM-EDS等对其进行了表征。结果显示,经PS微球作用后的复合材料Ag/ZrO2-TiO2具有锐钛矿晶型结构,其Ag以单质形式存在。该复合材料的孔结构高度有序,属三维有序大孔,平均孔直径为120 nm,孔壁由紧密堆积的Ag/ZrO2-TiO2纳米晶粒组成,孔收缩率约为40%。该复合材料表现出较好的紫外光催化降解水杨酸和甲基橙等染料性能,其活性明显高于商用光催化剂(Degussa P-25)、Ag/ZrO2-TiO2和3DOM ZrO2-TiO2,在90 min内对甲基橙的降解率达80.1%。     

三维有序大孔Al2O3制备的新方法及表征

以聚苯乙烯胶晶为模板,用Al(NO3)3•9H2O为前驱物,使用柠檬酸为配体,成功地制备了孔径为250～350 nm的三维有序大孔Al2O3材料.SEM观察表明,所得大孔材料孔结构规则排列,孔与孔之间通过小孔相连,形成了一个三维有序排列的蜂窝状结构.实验发现,以Al(NO3)3•9H2O为前驱物,加入柠檬酸可以防止团聚粒子的产生,有利于三维有序结构的形成.前驱物浓度在0.5～0.8 mol•L－1范围内均能得到较好的三维有序大孔结构.在1 100 ℃焙烧2 h后,Al2O3大孔材料仍能保持完整的规则孔结构特征,表现出较高的热稳定性.     

模板法制备三维有序大孔CeO2

以聚苯乙烯微球(polystyrene microsphere)高速离心组装的胶体晶体为模板,以Ce(NO3)3·6H2O与柠檬酸的螯合物填充模板,经热转化后合成了3DOM CeO2.TG-DTA分析表明加入柠檬酸可提高硝酸铈的热稳定性,规避其低熔点对形成3DOM结构的不利因素.通过SEM观察,制备的3DOM材料大孔六方有序,排列紧凑,孔径250 nm,收缩率约16%.大孔之间由小窗口连通,构成三维交联的孔道体系.XRD测试显示,材料由CeO2的立方晶粒组成,粒径11 nm.     

聚苯乙烯胶晶膜及三维有序大孔SiO2膜的制备及表征

采用垂直沉积法组装了三维聚苯乙烯胶晶膜,并用其为模板制备了三维有序大孔（3DOM）SiO2膜．SEM观察表明,制备的胶晶膜和3DOMSiO2膜具有fcc结构,有序性很好．考察乳液浓度对胶晶膜结构的影响表明,浓度越高,胶晶膜越厚,有序性也越高,膜在30层内都能很好的粘附在载玻片上．通过调整前驱物溶液的浓度和滴加方式,可得到表面为球形或孔状的3DOM SiO2膜．     

有序大孔TiO2的制备

聚苯乙烯;模板剂法;溶胶-凝胶法;有序大孔TiO2的制备     

高热稳定性有序介孔TiO_2/活性炭制备及其孔-孔协同光催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂和钛酸四丁酯分别为造孔模板和钛源,通过超声辅助溶剂挥发自组装技术制备有序介孔氧化钛(ordered mesoporous Ti O2,OMPT)及其活性炭负载体(ordered mesoporous Ti O2/AC,OMPTA).为探讨OMPTA结构与性能之间的关系,采用超声辅助溶胶-凝胶技术合成了无孔氧化钛/活性炭(nonporous Ti O2/AC,NPTA)负载体,利用热重-差热(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-解吸、透射电子显微镜(TEM)和紫外漫反射(DRS)等手段对制备材料结构进行表征.以酸性红B(acid red B,ARB)的光催化降解为探针实验,评价OMPTA的光催化性能和使用寿命,提出了孔-孔协同光催化扩增机制,并探讨了催化条件(染料浓度、催化剂浓度和溶液p H)对协同扩增效果的影响.结果表明:相对于纯OMPT,OMPTA具有晶粒生长的高活化能、较小的粒径尺寸和对有序介孔结构的高热稳定性,这归功于活性炭的吸附力和非晶相层对晶粒生长的阻碍作用.由于孔-孔协同光催化扩增效应,导致OMPTA在NPTA、OMPT-AC、OMPT、P25和NPT中具有更高的催化活性.热处理温度强烈影响OMPTA的光催化活性,其中OMPTA-500具有最高的光催化活性,这归功于其具备完善的结晶性、相对高浓度的羟基和Ti3+离子.同时,OMPTA-500在重复使用过程中也具有很高的光催化性能.当使用OMPTA-500为催化剂对ARB降解时,最佳的催化条件为催化剂浓度1 g/L,ARB浓度15 mg/L,p H 5.     

3DOM TiO_2-ZrO_2复合材料制备与多模式光催化降解有机污染物

采用溶胶-凝胶结合煅烧后处理方法,以聚苯乙烯(PS)胶球和EO20PO70EO20(P123)作为双模板剂制备了三维有序大孔复合材料3DOM Ti O2-Zr O2.通过XRD、UV-Vis/DRS、XPS、SEM以及氮气吸附-脱附等测试手段对其组成、结构与表面形貌进行了表征.同时,研究了3DOM Ti O2-Zr O2在多模式光催化条件下对有机污染物的降解情况.结果表明,3DOM Ti O2-Zr O2复合材料呈现的开放通透、整齐有序的"蜂巢状"大孔结构不仅有利于有机污染物分子的输入与输出,而且其良好的晶型结构与较高的BET比表面积进一步增强了其在紫外光、微波辅助以及模拟日光光催化降解甲基橙中的活性.同时,该复合材料对多种类型结构的有机污染物均显示一定程度的降解.     

三维有序大孔CdS/TiO2薄膜的制备及其可见光催化性能

采用胶体晶体模板辅助溶胶-凝胶法以及S2-离子交换法合成了三维有序大孔CdS/TiO₂膜.结果表明,该薄膜材料在可见光催化降解污染水中罗丹明B和对氯苯酚的反应中表现出高活性.这可归因于修饰剂CdS的光敏化作用实现可见光催化,CdS-TiO₂之间形成了异质结,促进了电子和空穴的分离; 另一方面,有序大孔结构有利于光的利用以及反应物的扩散和吸附.     

Ag/TiO2中空纳米纤维光催化材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了银掺杂的TiO₂中空纳米纤维光催化材料, 利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位、紫外-可见光谱(UV-Vis)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对该材料的形貌、晶体结构、银的状态等特性进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应, 考察了银掺杂的样品Ag/TiO₂在不同光源下的光催化性能. 结果表明, 所制得的Ag/TiO₂材料保留了棉花纤维的形貌, 且表面带有大量的负电荷|该Ag/TiO₂材料在太阳光条件下的光催化性能显著高于同条件下TiO₂和同材料在紫外光条件下的, 如Ag/TiO₂在太阳光下1.5 h可使MB溶液的脱色降解率在95%以上, 在TiO₂上2.5 h时不足60%, 低于Ag/TiO₂上0.5 h的结果|在紫外光条件下Ag/TiO₂ 3 h时脱色降解率仅为35%. 连续重复使用5次时Ag/TiO₂仍能保证MB溶液的脱色降解率在90%以上|该纤维光催化材料易于离心分离去除、再利用. 因此, 以棉花为模板制备的Ag/TiO₂中空纳米纤维催化材料是一种无能耗、无污染、高活性的绿色环保型光催化材料.     

纳米复合材料Ag/TiO_2-ZrO_2的制备及其微波增强光催化降解甲基橙

采用EO20PO70EO20(P123)作模板剂,通过溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法,并经萃取处理制备了具有光催化活性的纳米复合材料Ag/TiO2-ZrO2.用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测定和扫描电子显微镜配合X射线能量色谱仪(SEM-EDS)等测试手段对其组成、结构及形貌等进行了表征.结果表明,复合材料Ag/TiO2-ZrO2中Ag以单质形式存在,材料具有双孔结构,颗粒分布较均匀,结构也较规整,平均孔径约为3.6和9.0nm.通过微波增强光催化降解染料甲基橙的实验,对复合材料Ag/TiO2-ZrO2的光催化活性进行了探究.实验结果表明,微波辅助光催化效果优于紫外辐射,并且萃取后的合成产物Ag/TiO2-ZrO2在90min内对甲基橙的降解率可达81.5%,其活性高于市售P25以及TiO2-ZrO2.     

TiO_2分级结构/Ag_3PO_4复合材料的可见光催化性能

制备了具有分级结构的海胆状TiO2纳米材料,并通过原位沉积法将可见光响应的Ag3PO4纳米颗粒沉积到TiO2的纳米分级结构上,合成了具有高效稳定可见光催化性能的系列TiO2分级结构/Ag3PO4复合材料,对比测试了系列材料对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能.结果表明,TiO2分级结构/Ag3PO4复合材料光催化性能明显高于纯相的Ag3PO4光催化剂,同时也明显优于TiO2(P25)/Ag3PO4复合光催化剂,其中分级结构TiO2与Ag3PO4摩尔比为1∶1的复合材料具有最强的光催化性能,在可见光照射6min内可实现RhB的完全脱色.分析结果表明,与纳米颗粒TiO2相比,具有海胆状纳米结构的TiO2可为Ag3PO4的负载提供更多的担载位点,增加TiO2和Ag3PO4的接触面积,进而提升Ag3PO4光激发产生的光生电子-空穴的分离效率.同时在光降解过程中,Ag3PO4表面存在的少量Ag+会逐渐还原成单质Ag0,通过Ag0的等离子体共振效应,可增加对光子的吸收转换能力,从而进一步提高该复合材料光催化降解染料的性能.     

TiO2/Ag2O纳米材料的制备及其对甲醛的气敏性能

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Ag的TiO2纳米晶粉体. 用XRD、TEM和BET方法对纳米晶的晶型﹑晶粒大小和表面性能进行了表征. 分析结果显示, 相同条件下掺杂Ag的TiO2比纯TiO2纳米材料具有更大的比表面积. 气敏性能测试结果表明, 掺杂Ag的TiO2传感器对甲醛有较好的灵敏度和更高的选择性.当焙烧温度为500 ℃, 掺杂Ag的摩尔比为5%(n(AgNO3)/n(Ti(OC4H9)4)=5%)时, TiO2对甲醛气体敏感性能最好. 在最佳工作电流124 mA下, 该元件对10 μL·L-1 HCHO的灵敏度S 接近4, 它的响应时间不超过1 s, 恢复时间为9 s.     

乙酸修饰Ag/TiO2复合光催化剂的制备及协同催化性能

利用光化学还原法制备了Ag/TiO₂,然后通过乙酸浸渍制备了HAc-Ag/TiO₂复合光催化剂.利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等手段表征了催化剂的性质.以降解水溶液中的甲基橙（MO）为探针反应,考察了催化剂在可见光下的光催化性能.结果表明,乙酸对TiO₂的修饰在TiO₂禁带中产生了"带尾",使TiO₂的禁带宽度发生了显著的缩减;Ag纳米粒子和乙酸共同修饰的HAc-Ag/TiO₂样品具有更窄的禁带宽度和更正的价带顶位置;Ag和乙酸的协同作用使HAc-Ag/TiO₂具有良好的可见光催化活性：可见光照射2 h后,甲基橙在HAc-Ag/TiO₂上的降解率接近100%.     

Ag-BiVO_4复合光催化剂的制备及其可见光光催化机理的研究

BiVO4是一种优良的可见光光催化剂,但是低电荷分离效率和表面吸附性差能严重地制约了其光催化活性的提高.我们通过简单易行的一步水热法制备了银-钒酸铋复合光催化剂(Ag-BiVO4).通过XRD、EDS、XPS、SEM、DRS、PL和BET等手段对其结构和光化学性质进行了详细表征.结果表明,银以Ag和Ag2O的形态存在于催化剂表面.在可见光照射下(λ≥420nm),以染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子水杨酸(Salicylic acid,SA)为模型污染物,考察了Ag-BiVO4和BiVO4的光催化活性.结果表明:Ag的引入能有效提高BiVO4的可见光催化活性,当Ag掺杂量为1.44%时,其光催化效率最高.吸附实验表明Ag的存在极大地加强了RhB在光催化剂表面的吸附.进一步实验表明Ag2O和Ag的相互协同作用使Ag/Ag2O-BiVO4可见光催化活性得到显著提高,其中Ag2O因与BiVO4形成p-n型异质结对其催化活性起到主导作用.     

磁性AgBr/Ag3PO4/ZnFe2O4复合催化剂的制备及光催化性能

水热法结合原位沉淀法成功制备新型磁性溴化银/磷酸银/铁酸锌(AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄)复合催化剂,并通过X射线衍射、能量色散X射线、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱对其晶相结构、组成、形貌及吸光性能进行了表征。在可见光照射下,所制备的AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄复合催化剂光催化降解罗丹明B (RhB)的活性优于Ag3PO4/ZnFe₂O₄、AgBr/ZnFe₂O₄和P25 TiO₂。在酸性和碱性溶液中,AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄光催化剂呈现出优良光催化性能。在AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄体系中,光催化降解RhB的速率随着反应体系温度的升高而增大,由阿伦尼乌斯方程计算获得反应体系活化能为31.9 kJ·mol^-1。AgBr/Ag₃PO₄/ZnFe₂O₄复合材料优异的可见光催化活性归因于光生电荷的有效分离,所产生的超氧自由基和空穴是RhB降解的主要活性物种。     

Ag/TiO2光催化氧化还原反应脱除水体中无机氮

采用光催化还原法制备了高活性的载银二氧化钛光催化剂,并用XRF、TEM、XRD及XPS、UV-Vis方法对催化剂进行了表征.考察了负载Ag的含量、催化剂制备时间、搅拌气体的种类以及Fe²⁺的添加等条件对该催化剂光催化水体脱氮活性的影响.结果表明:载银量1.0%时去除效果最佳;制备催化剂时光照时间不充分会使催化剂失去还原效力;氮气保护下催化剂反应活性更高;Fe²⁺的加入利于光催化反应;2 h光催化含氨氮和亚硝基氮的水样,总脱氮率达到了63.9%.     

Preparation of TiO2 Nanocrystals/Graphene Composite and Its Photocatalytic Performance

TiO2 nanocrystals/graphene （TiO2/GR） composite are prepared by combining flocculation and hydrothermal reduction technology using graphite oxide and TiO2 colloid as precursors. The obtained materials are examined by scanning electron microscopy, transition electron microscopy, X-ray diffraction, N2 adsorption desorption, and ultraviolet-visible diffuse spectroscopy. The results suggest that the presence of TiO2 nanocrystals with diameter of about 15 nm prevents GR nanosheets from agglomeration. Owing to the uniform distribution of TiO2 nanocrystals on the GR nanosheets, TiO2/GR composite exhibits stronger light absorption in the visible region, higher adsorption capacity to methylene blue and higher efficiency of charge separation and transportation compared with pure TiO2. Moreover, the TiO2/GR composite with a GR content of 30% shows higher photocatalytic removal efficiency of MB from water than that of pure TiO2 and commercial P25 under both UV and sunlight irradiation.     

离子交换法制备AgBr/Ag2WO4复合催化剂及其可见光催化性能

以Ag₂WO₄为载体,采用离子交换法合成了新型的AgBr/Ag₂WO₄复合光催化剂.利用XRD、SEM和UV-Vis对AgBr/Ag₂WO₄催化剂进行了表征,在可见光条件下(500 W、λ>420 nm)、以甲基橙(MO)为染料模型研究了AgBr/Ag₂WO₄的光催化活性.结果表明,AgBr/Ag₂WO₄具有比单独的AgBr和Ag₂WO₄更佳的催化活性,其中30%-AgBr/Ag₂WO₄复合催化剂具有最大光催化活性.机理研究表明,在MO的降解过程中,·O₂^-起主要作用,h⁺次之而·OH可以忽略.AgBr和Ag₂WO₄之间构成的异质结有效分离了光生电子和空穴,提高了催化剂的活性.