还原氧化石墨烯/TiO2纳米复合物制备及其光催化性能

采用一步水热法制备了还原氧化石墨烯-二氧化钛(RGO-P25)纳米复合物.通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)及紫外-可见漫反射谱(UVVisDRS)对复合材料的结构和光电性能进行了表征.在紫外光照和可见光照条件下,研究了不同复合比例的复合物的光催化降解甲基蓝(MB)的性能.结果表明:在水热过程中氧化石墨烯被还原,通过静电引力相互作用得到了具有较高缺陷的还原氧化石墨烯复合物.随着RGO含量的增加,复合物的禁带宽度由3.00 eV变到2.27eV,复合物的导电性增强.在可见光和紫外光光照条件下, 30 min内1%(w,质量分数)RGO-P25光催化降解甲基蓝的效率都超过了80%.紫外光照条件下, 1%RGO-P25纳米复合物催化降解N3染料, cis-Ru(H₂dcbpy)₂(NCS)₂ (H₂dcbpy = 4, 4'-二羧酸-2, 2'-联吡啶), 30 min内63%(摩尔分数)的染料被降解.与P25(75%锐钛矿, 25%金红石)相比,石墨烯的加入大大提高了光催化效率,有效抑制了电子-空穴对的复合.     

Pd/N共掺杂TiO_2的制备及其光催化活性

将纳米管TiO2浸入含尿素和硝酸钯的乙醇溶液中,将乙醇超声挥发后所得样品先在空气中600℃下煅烧,再在H2气氛中400℃中热还原,得到Pd/N共掺杂TiO2.分别采用DRS、X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪分析了掺杂TiO2样品的光吸收能力、晶体结构及表面化学组成;并评价了其对紫外光和可见光照下丙烯降解反应的催化活性.结果表明,共掺杂TiO2样品的活性优于单一Pd或N掺杂TiO2.其原因在于,Pd和N共掺杂具有协同作用,从而共同提高了TiO2的光催化活性.     

混合相二氧化钛石墨烯复合物的制备及光催化性能

采用水热法制备了一系列混合相二氧化钛-石墨烯(TrG)的复合物, 并考察了石墨烯的用量对降解污染物甲基蓝的影响. 采用X射线衍射(XRD), 傅里叶变换红外(FTIR)光谱, 高分辨透射电镜(HRTEM), 拉曼光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS), X射线光电子能谱(XPS)和比表面积(BET)等测试手段对复合材料进行表征. 结果表明, 复合材料中TiO₂为棒状的混合相, 且均匀分散在石墨烯表面. 由于石墨烯良好的吸光性能,混合相中的异质结和复合物的良好光电子传递能力以及高比表面积, 复合材料具有较高的光催化活性. 所制备的TrG复合材料在紫外光下降解甲基蓝的催化活性均高于纯TiO₂, 且当氧化石墨烯负载量为0.8% (质量分数,w)时, 复合材料TrG具有较好的光催化效果.     

Cr掺杂金红石相TiO2(110)单晶薄膜的制备、表征及光催化活性

采用脉冲激光沉积术(PLD)同质外延生长了表面原子级平整的6%(原子比)Cr 掺杂的金红石相TiO₂(110)单晶薄膜, 采用扫描隧道显微镜(STM)、扫描隧道谱(STS)、X 射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对其进行了表征. 结果表明: Cr 掺杂对TiO₂(110)-(1×1)表面的形貌没有明显影响, 但是提高了掺杂薄膜在负偏压的导电性; Cr与晶格O键合而呈现+3价态, 由此在TiO₂的价带顶上方~0.4 eV处引入杂质能级. 紫外-可见光吸收谱显示薄膜的光吸收能力被扩展到~650 nm, 处于可见光范围. 借助STM以单个甲醇分子的光解反应检测了薄膜的光催化活性. 仅观察到紫外光照射下甲醇分子的脱氢反应, 在可见光照射下(λ>430 nm)甲醇分子没有发生反应, 表明单独的Cr掺杂可能不足以提高TiO₂在可见光下的催化活性.     

过渡金属掺杂TiO_2/活性炭复合体的制备及双协同光催化性能

以活性炭为载体,通过溶胶-凝胶法分别制备了Fe、Ag、Zn、Mn和Cr过渡金属离子掺杂TiO2/活性炭(X-TiO2/AC,X-TA;X:过渡金属离子)复合体,利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、电子自旋共振谱(ESR)和荧光光谱(FS)对其结构进行表征.以罗丹明B的光催化降解为探针实验,评价掺杂负载型复合体的双协同光催化性能和使用寿命,提出双协同光催化扩增机制,并探讨了掺杂率和负载率对双协同扩增效果影响.结果表明:通过活性炭吸附和离子掺杂对TiO2光催化性能表现出双协同扩增作用,导致X-TA对罗丹明B的降解速率常数kapp大于掺杂X-TiO2粉体和TA负载体之和.同时,掺杂率和负载率共同影响协同效应,当Fe离子掺杂率和Fe-TiO2负载率分别为0.3%和10%时,Fe-TA复合体kapp最大为0.0208min-1.另外,过渡金属离子掺杂对TiO2光催化性能提高程度按掺杂离子Ag、Zn、Mn、Cr、Fe递增.掺杂后金属离子的价态、得电子能力、比表面积和掺杂TiO2颗粒尺寸上的差异决定了不同离子掺杂负载型复合体催化性能不同,复合体寿命降低的主要原因是由于活性组分从载体上流失所引起.     

离子液体介质中微波辅助制备铁掺杂纳米TiO_2及光催化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体中,用微波干燥的方法制备了铁掺杂的纳米TiO2-Fe光催化剂,并以甲基橙为模拟污染物,紫外灯为光源,考察了离子液体加入量、铁掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、煅烧温度、煅烧时间等因素对TiO2-Fe光催化活性的影响.结果表明:在离子液体加入量为5.6 mL,掺杂物质硝酸铁与钛酸丁酯的物质的量百分比为0.005%,于家用微波炉中在210 W功率下干燥17.5 min,再在高温箱式电阻炉中于540℃煅烧处理1.5 h后所制得的TiO2-Fe光催化剂,分别用紫外光照90 min及太阳光照射3 h后,甲基橙都几乎达到完全降解,其活性明显优于未掺杂纯TiO2的光催化活性.     

还原氧化石墨烯-TiO2光催化剂的研究进展

还原氧化石墨烯-TiO₂(rGO-TiO₂)复合材料被合成以来,其应用不断被拓展。以rGO-TiO₂作为光催化剂时,发现rGO可以作为电子储存体和光敏剂,从而提高TiO₂的光催化活性。本文从rGO-TiO₂的设计出发,综述其在光催化过程中rGO的作用以及制备复合材料中氧化石墨烯(GO)的作用。期望为研究者通过设计高效光催化剂从而减少环境污染和改变能源使用结构提供参考。     

N掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及可见光光催化性能研究

分别以氨水、乙二胺、丁胺为氮源,利用阳极氧化法和湿化学法合成氮掺杂的二氧化钛(TiO2)纳米管阵列.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征方法对氮掺杂TiO2纳米管形貌,晶型和氮元素掺杂方式进行分析,并通过可见光光催化降解六氯苯(HCB)废水,研究氮元素掺杂方式与可见光光催化活性的关系.结果表明有序排列的TiO2纳米管阵列垂直生长在钛基底表面,管长500nm左右,管径100nm左右.氮元素掺杂阻碍了TiO2晶粒的增长,抑制了锐钛矿向金红石相的转变.无机氮比有机氮更加利于氮元素进入TiO2晶格,取代态氮比间隙态氮表现出更高的可见光光催化活性.     

钒掺杂TiO2/AC负载催化剂的制备及光催化活性

以TiO2为主要成分的光催化剂的研究已日益受到人们的广泛关注[1-6]。但TiO2粉末的回收和流失问题难以解决,固定化TiO2负载催化剂的研制是解决这一问题的有效手段[2-6]。从实际应用的观点看,TiO2的光催化剂活性还有待进一步提高。研究发现,大多数过渡金属离子和少数非金属离子的     

纳米SiO_2/氧化石墨烯复合物的制备及其应用

综述了纳米二氧化硅(SiO_2)和氧化石墨烯(GO)纳米片的优缺点以及二者在应用中的协同效应.介绍了纳米SiO_2/氧化石墨烯复合物(SiO_2/GO)的制备方法,综述了该复合物在聚合物改性及其他领域中的应用.     

Synthesis of Biphasic Defective TiO2-x/Reduced Graphene Oxide Nanocomposites with Highly Enhanced Photocatalytic Activity

Biphasic defective TiO_2-x/reduced graphene oxide(RGO) nanocomposites were synthesized by simple hydrothermal reactions. Compared with TiO_2-x and commercial P25, TiO_2-x/RGO shows much better photocatalytic activity and excellent stability in pollutants degradation, which could be ascribed to Ti³⁺ centers complexed with RGO and the synergetic effect between the two phases. The study reveals a new route for the synthesis of mixed-phase defective TiO_2-x/carbon material nanocomposites for photocatalytic applications.     

部分还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的水热合成及其光催化活性

采用水热法以Hummers氧化法制备的氧化石墨和钛酸四丁酯为原料制备了部分还原的氧化石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO₂)复合光催化剂, 并研究了该复合材料在可见光以及紫外光下对亚甲基蓝的光催化降解活性.结果表明, 通过改变反应温度和氧化石墨加入量可以调控TiO₂的晶相组成及其在复合材料中的分散性; 在水热反应过程中氧化石墨烯发生了部分还原; 所制备的RGO/TiO₂复合材料的可见光和紫外光催化活性均高于纯TiO₂; 部分还原的氧化石墨烯在复合材料中担当载体和电子受体, 同时可以使TiO₂的初始吸收边向可见光区域红移, 增强了TiO₂在可见光区域的吸收, 能有效提高对目标污染物的吸附性和光催化降解活性.     

用模板法制备TiO2纳米线阵列膜及光催化性能的研究

用溶胶-凝胶技术在多孔阳极氧化铝模板的有序微孔内制备了高度取向的TiO2纳米线阵列膜光催化剂.用XRD,AFM和SEM等手段对样品进行了表征.结果表明,TiO2纳米线阵列膜晶型为锐钛矿,从AFM图像中可以看出TiO2纳米线线径分布均匀一致,取向性极好,直径与AAO模板的孔径大小一致.以其对吖啶橙的降解效果作为评价光催化活性的标准,与相同条件下制备的TiO2/玻璃膜相比,TiO2纳米线阵列膜具有很好的催化活性.     

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.     

Template‐free Fabrication of Hierarchical Macro‐/mesoporous N‐doped TiO2/graphene Oxide Composites with Enhanced Visible‐light Photocatalytic Activity

Hierarchical macro‐/mesoporous N‐doped TiO₂/graphene oxide (N‐TiO₂/GO) composites were prepared without using templates by the simple dropwise addition mixed solution of tetrabutyl titanate and ethanol containg graphene oxide (GO) to the ammonia solution, and then calcined at 350 °C. The as‐prepared samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Brunauer‐Emmett‐Teller (BET) surface area, X‐ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV‐Vis absorption spectroscopy. The photocatalytic activity was evaluated by the photocatalytic degradation of methyl orange in an aqueous solution under visible‐light irradiation. The results show that N‐TiO₂/GO composites exhibited enhanced photocatalytic activity. GO content exhibited an obvious influence on photocatalytic performance, and the optimal GO addition content was 1 wt%. The enhanced photocatalytic activity could be attributed to the synergetic effects of three factors including the improved visible light absorption, the hierarchical macro‐mesoporous structure, and the efficient charge separation by GO.     

一步法水热合成 TiO2纳米线及其光催化性能

以钛酸丁酯和异丙醇为原料, 采用一步法在NaOH溶液中水解后直接进行水热反应, 经焙烧处理, 得到TiO2纳米线. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDX)对产物进行了形貌、结构及成分的表征. 考察了不同水热温度、碱液浓度、水热反应时间及焙烧温度等因素对产物的影响. 结果表明, 获得较好形貌TiO2纳米线的最佳水热温度、碱液浓度和水热反应时间分别是180 ℃, 10 mol/L和24 h. 所得TiO2纳米线焙烧至950 ℃时仍为锐钛矿相, 说明本文制备方法迟滞了TiO2纳米线由锐钛矿相向金红石相的转变. 以甲基橙为目标降解物, 采用紫外-可见分光光度计研究了未掺杂和铕掺杂TiO2纳米线(Eu-TiO2)的光催化性能. 结果显示, 最佳掺铕量(摩尔分数)为1.6%. 在300 W紫外灯照射60 min时, 此掺铕量的TiO2纳米线对甲基橙溶液的降解率是未掺杂样品的1.5倍.     

过渡金属掺杂二氧化钛光催化性能的研究

采用浸渍法制备了过渡金属掺杂的光催化剂MOx/TiO2(M=Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu).以乙酸的光催化氧化降解反应为探针,研究了催化剂的光催化性能.研究结果表明,经过渡金属掺杂改性的二氧化钛,光催化性能都有所提高.掺杂量有一个最佳值,在最佳掺杂量时,催化剂光催化性能的提高程度与对应金属氧化物的生成焓有很好的一致性,还发现光催化性能与过渡金属离子稳定氧化态的电子亲和势与离子半径的比值间呈现火山型关系曲线.     

碳纳米管/TiO_2复合材料的制备及表征研究

采用溶胶-凝胶法和水热合成法,制备出碳纳米管/TiO2(CNTs/TiO2)复合材料。通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis),荧光光谱(LS)检测CNTs/TiO2的晶型及形貌。结果表明:锐钛矿相TiO2纳米颗粒负载在碳纳米管的管壁上,CNTs/TiO2在紫外-可见光波长范围均有较好的吸收性能。在灭菌灯照射下,以甲基橙溶液为降解目标,CNTs/TiO2复合材料对甲基橙溶液的降解有高的光催化活性,180 min内降解率达到85%以上。