包覆型磁性二氧化钛的制备及其光催化性能的研究

采用表面改性的方法分别制备了两种核-壳和核-壳-壳式结构的TiO2/γ-Fe2O3,TiO2/S iO2/γ-Fe2O3包覆型磁性二氧化钛.用XRD、TG-DTA、TEM、BET、和IR等手段对样品进行了结构表征,并研究了它们在紫外光照射下对甲基橙的降解性能.结果表明,在紫外光的照射下,包覆型磁性二氧化钛可有效地降解甲基橙;TiO2/S iO2/γ-Fe2O3的光催化活性优于TiO2/γ-Fe2O3,前者在循环使用三次后降解率仍不低于95%.     

核壳结构p-n异质结复合光催化剂BiFeO3@TiO2的制备及其在可见光催化降解中的应用

化石燃料的迅速消耗导致环境污染与能源危机日益加剧.太阳能高效利用与转换是解决该难题的有效途径之一.在众多光催化剂中,TiO2因其高催化活性、高稳定性、低毒性以及低成本等优势而普遍受到关注,但TiO2存在着带隙过宽而无法利用可见光的缺陷,严重制约了其在光催化方向的实际应用.核壳型复合纳米材料具有较大的比表面积、较高的光吸收能力以及所吸附的污染物分子易于从吸附面扩散到光致降解面等特点,而表现出较强的有机污染物吸附性能以及良好的光催化活性.以磁体材料为核将TiO2包覆于磁体表面,可以制备具有磁分离特性的磁载光催化剂.而铁酸铋作为一种在室温下同时具有铁电性和铁磁性的钙钛矿型材料,由于其较窄的带宽(2.1 eV)在可见光催化氧化方面也受到了极大的关注.本文首先通过柠檬酸自燃烧法制备了可磁性分离的BiFeO3粉体,再以水解沉淀法将TiO2包裹在BiFeO3前驱体上形成了不同质量比(1:1,1:2,2:1)的核壳结构的BiFeO3@TiO2复合粉体,并以甲基紫为例,对其在紫外光和可见光照射下的光催化性能分别展开了研究.结果表明,BiFeO3@TiO2复合粉体的光催化性能较单独的BiFeO3或TiO2均有所提升.其中质量比为1:1的BiFeO3@TiO2复合粉体(TiO2壳层厚度为50–100 nm)展现出最强的光催化氧化活性,且在可见光下有更高的光催化效率.经表征分析,该复合粉体光催化性能高的原因可能归结于BiFeO3与TiO2两者之间形成了p-n异质结界面,有效地提高了电荷载流子的传输分离效率,同时BiFeO3较窄的禁带宽度拓展了纳米TiO2的光谱吸收范围,增强其光吸收能力.光电化学Mott-Schottky测试结果进一步证实:BiFeO3粉体在与TiO2复合之后,其电荷载流子传输与供体密度均有显著提升.自由基猝灭实验表明,在甲基紫光催化降解中起主要作用的为羟基自由基与光生电子,并结合能带理论与自建电场理论对降解机理进行了阐述.进一步研究表明,甲基紫降解效果最优条件为:复合粉体的投加量为1 g/L,甲基紫初始浓度为10 mg/L,初始pH为5.另外,质量比1:1的BiFeO3@TiO2对甲基橙和刚果红染料废水也具有较好的降解效果,表现出良好的工业应用前景.     

聚苯胺复合二氧化钛的制备及其降解硝基苯研究

以苯胺和二氧化钛为原料,采用化学氧化法,合成光降解复合材料聚苯胺(PANI)/二氧化钛(TiO2),并对其进行表征.采用该复合材料对50mg·L-1的硝基苯模拟废水进行自然光催化降解研究,实验结果显示,当二氧化钛和苯胺用量摩尔数之比为10:1,在自然光条件下获得最佳的催化效果,同时讨论了不同pH值和投加量对降解效果的影...     

磁载纳米TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用肼((NH2)2*H2O)还原硝酸铁(Fe(NO3)3)法制备纳米级磁基体(Fe3O4), 以聚乙二醇对其表面进行改性, 通过溶胶-凝胶法制得TiO2/Fe3O4磁载纳米TiO2光催化剂, 并用于光催化降解橙黄-II, 对其活性进行评价. 结果表明 TiO2/Fe3O4光催化剂的降解率在第一次使用时与纯TiO2相近, 三次循环使用后, 仍能保持较高的催化活性. 催化剂的最佳用量为4 g/L, 在酸性和碱性环境中均能保持很好的催化活性.     

磁性纳米TiO_2/SiO_2/NiFe_2O_4的制备及其催化性能

采用溶胶凝胶法制备了核壳结构磁性纳米TiO2/SiO2/NiFe2O4催化剂.利用XRD、TEM、VSM等手段对样品的粒径、晶体结构、磁性和光催化性能进行了研究.结果表明:SiO2/NiFe2O4的加入抑制了TiO2纳米粒子的生长,使晶粒尺寸减小,促进了锐钛矿相向金红石相的转变,催化剂的回收率和光催化性能均得到提高.光催化实验结果表明,当SiO2/NiFe2O4的负载量为15%时,焙烧温度为500℃时对亚甲基兰的脱色率最高.     

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.     

液相沉积法制备可磁分离复合光催化剂纳米球及其催化性能

采用反胶束和液相沉积法制备了一种可磁分离的复合光催化剂纳米球TiO2@SiO2@NiFe2O4,并运用X射线衍射和透射电镜对样品进行了表征.结果表明,NiFe2O4纳米粒子被包裹在SiO2内形成磁性SiO2@NiFe2O4纳米球载体,纳米TiO2粒子沉积于其表面,形成TiO2光催化壳层.光降解实验结果表明,当沉积液中硼酸与六氟钛酸铵的摩尔比为4,焙烧温度为300C时,制备的纳米球催化剂表现出最佳的光催化活性.     

类蛋结构的可磁分离光催化剂纳米球的制备及催化性能

通过反胶束和静电自组装方法制备了一种类蛋结构的可磁分离光催化剂纳米材料SiO₂@NiFe₂O₄@TiO₂(TSN), 这种光催化剂对甲基橙废水有较好的降解效果, 并显示出了超顺磁性, 通过外加磁场方便地实现催化剂在水中的分离与回收. 该光催化剂纳米球的X射线衍射, TEM和FTIR结果表明, 铁酸镍纳米粒子被包裹在SiO₂内, 形成SiO₂@NiFe₂O₄(SN)纳米球载体, 纳米TiO₂颗粒组装在SN表面, 形成TiO₂光催化壳层. 利用甲基橙的降解考察了光催化剂纳米球的活性, 结果表明, 在NiFe₂O₄和TiO₂之间包覆一层无定形的SiO₂可以显著提高光催化剂纳米球TSN的催化活性.     

核-壳式纳米SnO2/TiO2光催化剂的制备和性能

 以纳米SnO2·nH2O胶体粒子为基质,采用活性层包覆法制备了纳米SnO2/TiO2复合光催化剂,并用R,TEM,XPS和XRD等手段进行了表征. 采用敌敌畏的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价. 结果表明,SnO2/TiO2为核-壳结构,粒径约为12 nm. SnO2/TiO2的光催化活性受TiO2含量及SnO2·nH2O乙醇溶液含水量的影响. 最佳条件为SnO2/TiO2中TiO2含量为56.45%,SnO2·nH2O乙醇溶液含水量为20%. 所制SnO2/TiO2光催化活性比纯TiO2显著提高,且光催化活性稳定,可重复使用.     

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.     

晶面可控BiOCl光催化剂的制备及其催化反应活性研究

以五水合硝酸铋和氯化钾为原料,通过水热法合成了BiOCl光催化剂,并对其结构进行表征,考察了前驱体的pH对催化剂结构和降解8-羟基喹啉活性的影响。结果表明,随前驱体pH的增加,催化剂[001]晶面暴露程度下降,带隙能减小,且催化反应活性降低,这可归因于低的带隙能和高的光生载流子复合效率。进一步考察降解体系pH对催化剂反应活性的影响,结果表明,降解体系pH影响8-羟基喹啉在催化剂表面的吸附行为,进而影响催化剂的反应活性。     

Preparation of Magnetic Photocatalyst TiO2 Supported on NiFe2O4 and Effect of Magnetic Carrier on Photocatalytic Activity

A magnetic photocatalyst TiO₂/NiFe₂O₄ (TN) with typical ferromagnetic hysteresis was prepared by a sol‐gel method, which is easy to be separated from a slurry‐type photoreactor under the application of an external magnetic field, being one of promising photocatalysts for wastewater treatment. The analysis of XRD indicated that the highly dispersed NiFe₂O₄ nanoparticles prevented the formation of rutile phase to some extent. A transmission electron microscope (TEM) was used to characterize the structure of the photocatalyst, indicating that the NiFe₂O₄ nanoparticles highly dispersed among TiO₂ nanoparticles. The prepared photocatalyst showed high photocatalytic activity for the degradation of methyl orange in water. The degradation results revealed that the NiFe₂O₄ nanoparticles played the role of recombination centre of photogenerated electrons and holes for the TN photocatalyst, which gave rise to the decrease in photocatalytic activity. Moreover, the experiment on recycled use of TN demonstrated a good repeatability of the photocatalytic activity.     

Fe3+改性纳米ZnO光催化降解壬基酚聚氧乙烯醚

采用氨浸法制备了不同Fe3 含量的Fe3 /ZnO光催化剂,并用X射线衍射、N2吸附、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱对纳米Fe3 /ZnO进行了表征.以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE-10)为模型污染物,分别在紫外光和可见光下考察了纳米Fe3 /ZnO的光催化活性.结果表明,该方法能成功地将Fe掺杂到ZnO晶体上,且随着Fe3 添加量的增加,ZnO的晶粒尺寸逐渐减小,比表面积逐渐增大.与纳米ZnO样品相比,Fe3 /ZnO中Fe2p结合能减小,而Zn2p和O1s结合能增大,ZnO表面的羟基氧和吸附氧含量增加,光催化活性提高.当Fe3 的添加量大于0.5%时,Fe3 /ZnO样品的吸收光谱发生红移,在可见光区出现吸收.光催化降解结果显示,0.5?3 /ZnO样品的光催化活性最高,在紫外光和可见光照射3h后对NPE-10的降解率分别比纯ZnO提高18%和69%.     

开放实验:磁性光催化剂合成及其对丁基黄药的降解

通过水热法制备了花状MgFe2O4/Bi2WO6磁性复合光催化剂,其中掺杂比例为10%的MgFe2O4/Bi2WO6的光降解效果最好,当丁基黄药的初始浓度为50 mg/L,光催化剂投加量为0.5 g/L时,经过120 min光照,丁基黄药的降解率能达到96%。这个实验是面向理工类本科学生的一个开放性实验。要求学生独立查阅文献资料、设计实验方案、操作、数据分析、撰写报告,最终培养综合创新能力。     

胶原纤维接枝多酚负载钯-镍双金属催化剂的制备及其催化硝基苯的加氢性能

 以胶原纤维 (CF) 接枝表棓儿茶素棓酸酯 (EGCG) 为载体, 制备了新型 Pd-Ni/CF-EGCG 催化剂. EGCG 作为“桥分子”对 Pd-Ni 纳米粒子起着分散和锚定作用. 通过热重分析、扫描电镜、透射电镜、X 射线光电子能谱和 X 射线衍射对该催化剂进行了表征. 结果表明, 该催化剂具有规整的纤维结构, 在纤维表面形成了高分散的平均粒径为 2.2 nm 的 Pd-Ni 合金颗粒. 液相硝基苯催化加氢反应结果表明, 当 Ni 和 Pd 摩尔比为 0.8 时, Pd-Ni/CF-EGCG 催化剂具有最佳的双金属协同作用, 在 308 K 和 1.0 MPa 氢压下, 加氢速率达 237 min?1, 比单金属的 Pd/CF-EGCG 快 1 倍, 重复使用 5 次后仍具有较高的催化活性.     

介孔InVO4光催化剂的合成及其光催化分解水的性能

 The mesoporous photocatalyst InVO4 was synthesized by the template-directing self-assembling method. The synthesized InVO4 was characterized by means of X-ray diffraction, transmission electron microscopy, N2 adsorption, and ultraviolet-visible spectroscopy. The results showed that the crystal structure of InVO4 could be controlled by changing the calcination temperature. Compared with the anatase TiO2 and conventional InVO4, the mesoporous InVO4 was more responsive toward visible light. The evolution rate of H2 from water over the mesoporous InVO4 achieved 1836 μmol/(g·h) under UV light irradiation, which was much higher than the anatase TiO2 and conventional InVO4.     

Photocatalytic Reduction of Nitrobenzene by Titanium Dioxide Powder

The feasibility of photocatalytic reduction of nitrobenzene using titanium dioxide powder as photocatalyst, under the protection of nitrogen and presence of hole scavenger conditions, was studied. Effects of the illumination time, amount of catalyst and sorts of solvent on the photocatalytic reduction of nitrobenzene were investigated, respectively. The results showed that, for the photocatalytic reduction of nitrobenzene, aniline was the main product. When the illumination time was 6 h, 8.15×10^?4 mol/L of nitrobenzene could be photocatalytically reduced completely, with the yield of aniline being 88.5%. The optimum amount of TiO₂ used was 4.0 g/L, the optimum initial pH value of reaction solution was 4.0 and the best solvent was methanol. The kinetics and mechanisms of the photocatalytic reduction of nitrobenzene were also discussed.     

TiO2-活性白土复合光催化剂的合成与活性研究

采用溶胶法合成了TiO₂-活性白土复合光催化剂,借助XRD、XPS、SEM和UV-Vis等技术对其进行了表征,并以甲基橙为模型污染物考察了合成工艺对其光催化活性的影响规律。物相结构、扫描电镜和比表面积测试结果表明,部分纳米TiO₂粒子插入活性白土层间,使其层间距扩大,复合光催化剂因而具有较高的比表面积;紫外-可见吸收光谱分析表明,与纯纳米TiO₂相比,复合光催化剂在其吸收带内具有更强的吸收,且吸收边发生红移;光催化实验表明,当TiO₂理论负载量为66%、煅烧温度为400 ℃时,所得复合光催化剂对甲基橙的脱色及卷烟厂蒸叶废水的处理均具有较高的催化活性。     

磁性核壳介孔氧化硅微球的制备与应用

磁性核壳介孔氧化硅微球作为一种新型功能复合材料,已成为众多研究领域的一个研究热点。本文综述了近年来利用模板法合成磁性核壳介孔氧化硅微球的研究进展,重点阐述了溶胶-凝胶法和微乳液法在实心微球和中空微球制备中的应用。介绍了磁性介孔二氧化硅微球在蛋白质、DNA分离,靶向药物传输等生物医学上的应用以及磁性酸催化、加氢催化、纳米贵金属催化、光催化等催化领域的应用,并对其未来的发展趋势做了展望。     

新型仿生光催化剂的合成及在孔雀绿光催化降解中的作用

 通过付-克反应用磺酸铁酞菁(FePcS)修饰中孔分子筛HMS,首次得到了一种新型光反应催化剂(简称为HMS-FePcS),并用XRD,TG,FT-IR, SEM/TEM,元素分析及固体紫外漫反射光谱等手段对催化剂进行了表征. 实验结果表明,催化剂能高效地催化H2O2氧化降解孔雀绿染料,光照下,在500 ml浓度为0.1 mmol/L的孔雀绿溶液中加入0.3 ml 30%的H2O2和20 mg HMS-FePcS催化剂,于50 ℃下反应 1200 min,脱色率接近100%,总有机碳的去除率达到73%. 对孔雀绿光催化降解的机理进行了初步探讨.