TiO2/CuS异质结的制备及光催化降解染料废水的研究

以原位沉淀法和水热法混合的合成手段,制备了TiO_2/CuS异质结光催化剂。这种异质结改善了单一TiO_2半导体光催化剂的缺陷,明显提高了太阳光下光催化降解甲基橙的效率。TiO_2与CuS之间形成的异质结结构和合适的能带结构能够扩展材料对太阳光谱的响应范围并且很好地收集和传输光诱导载流子,从而提高了载流子的分离效率,最终使半导体的光催化活性明显增强。结果表明,太阳光照射25min后,相比于TiO_2/MnS、TiO_2/CdS和TiO_2/ZnS异质结,TiO_2/CuS异质结(TiO_2和CuS的摩尔比为3∶1)对甲基橙的降解效果最佳,降解效率能达到97.3%。为提高半导体的光催化活性提供了一条可行的路径。     

中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC_2纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC_2/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)及N2物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀(20~30 nm),碳化物主要以TaTiC_2晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO_2与Ta2O5通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。nTi∶nTa=2.5∶1.5时,相应的中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

多相/均相TiO_2/N-羟酰亚胺混合体系中可见光诱导分子氧可控光催化氧化苄基反应（英文）

均相催化和多相催化通常被认为是独立甚至相互对立的学科.本文提出了一种新型的用于分子氧选择性氧化烷基苯的杂多酸/均相混合催化体系.该催化体系由N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI,用于自由基链式反应的均相有机催化剂)和纳米TiO_2(多相紫外光活性光氧化催化剂)两种组分组成.NHPI与TiO_2的协同作用使光氧化活性从紫外光转移到可见光,并产生邻苯二甲酰亚胺-N-氧基(PINO)自由基.NHPI/PINO催化的自由基链式反应能够在没有额外光输入的情况下进行,从而从根本上提高能源效率.通过控制NHPI/TiO_2比率优化产物选择性,进而使烷基芳烃优先形成过氧化氢或酮.     

钛铁矿制备二氧化钛-四氧化三铁复合材料及其光催化应用

TiO_2因具有多种优异的特性被广泛应用在半导体光催化领域,但是纳米结构的TiO_2颗粒细微,在进行光催化反应之后,难以回收再利用。本文以廉价钛铁矿为原料制备光催化剂TiO_2,同时利用副产物铁合成Fe_3O_4,并采用简单温和的浸渍法制备Fe_3O_4/TiO_2磁性复合材料。通过XRD、FT-IR、SEM、EDS等手段对材料形态结构进行表征分析,并以光降解有机污染物若丹明B为探针反应,考察其光催化性能。结果表明,质量比为1∶10的Fe_3O_4/TiO_2复合材料结构稳定、分散均匀,具有最优的光催化活性(波长356nm下反应3h,若丹明B降解率达到64.0%),并表现出良好的重复性。同时,动力学结果显示降解符合一级反应动力学。     

PVA在提高TiO2/CdSe异质结光催化活性与抗光腐蚀性能方面的应用及机理

通过阳极氧化法和电化学沉积制备了TiO_2/CdSe异质结膜,并通过旋涂结合后续热处理的方法,在TiO_2/CdSe异质结膜上制备适量脱水态的聚乙烯醇(PVA)来提高TiO_2/CdSe异质结抗光腐蚀性能。采用XRD,SEM,FTIR,UV-Vis,PL,电化学测试,光催化降解罗丹明B等方法对样品的晶体结构、微观形貌、光电化学性能、光催化性能等进行了表征,并通过测定光降解体系中Cd2+的浓度,研究了纳米复合材料的抗光腐蚀性能。结果表明,与TiO_2/CdSe相比,TiO_2/CdSe/PVA纳米复合材料不仅具有更好的可见光光催化活性,还具有良好的可见光光催化稳定性和抗光腐蚀性能。同时,PVA的存在对光催化反应中的二次污染物Cd2+也有抑制作用。     

纳米Fe/TiO_2粉体的制备及其光催化性能

光催化法是近年来发展较快的一种环境治理技术,掺杂型TiO_2催化剂是当前研究的焦点之一.以四氯化钛为主要原料,利用简单的溶胶法制备了纳米TiO_2、Fe/TiO_2粉体,研究发现掺杂铁,能够有效地延缓锐钛矿型TiO_2向金红石型TiO_2的转变,提高Fe/TiO_2粉体的光催化活性,并且500℃焙烧后的Fe/TiO_2催化剂,在紫外光下催化活性较好.     

不同溶剂对TiO2/SiO2结构及光催化性能的影响

分别采用去离子水、3%尿素水溶液和3%糠醇-乙醇溶液作为溶剂,通过溶胶凝胶及溶剂热过程制备了TiO_2/SiO_2复合材料。对不同溶剂条件下得到的TiO_2/SiO_2进行X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、N_2吸附-脱附和比表面积分析测试。结果表明:用去离子水作为水热溶剂制备的TiO_2/SiO_2材料为孔径分布较窄的介孔材料,其材料是由锐钛矿相TiO_2组成,颗粒表面粗糙,疏松多孔,比表面积最大,该材料在实验条件下可降解约90%的亚甲基蓝,且光降解亚甲基蓝的速率常数最大为0.04708 min~(-1)。光催化过程产生的·OH是降解亚甲基蓝最主要的活性物种。     

不同紫外光源下MnO2对TiO2光催化活性的影响

采用动力学方法研究了3种紫外光源下MnO2颗粒物对TiO2光催化活性的影响, 使用的光源包括UV365/28 W, UV302/16 W和UV254/25 W, 实验用的MnO2包括α-MnO2, β-MnO2和δ-MnO2. 实验结果表明, 当水悬浮液中有MnO2颗粒物存在时, 在UV365/28W和UV302/16W两种紫外光源下TiO2光催化剂会失活, 而在UV254/25W紫外光源下TiO2光催化剂能基本保持稳定. TiO2光催化剂的稳定性与使用的紫外光源的波长有关.     

CdTe/CdS共敏化TiO2电极材料的制备与光电性能

将电沉积法和化学浴沉积法结合,分别将CdTe和CdS量子点纳米晶材料引入到TiO_2纳米管阵列上制备CdTe/CdS量子点共敏化TiO_2光电极。利用扫描电镜、X射线衍射和X射线能量色散光谱等测试手段对所得样品的形貌、晶型和组分进行表征。在模拟太阳光照射条件下,通过电化学工作站测试其光电化学性能。研究结果表明,相对于单一量子点敏化CdS/TiO_2和CdTe/TiO_2光电极而言,共敏化CdTe/CdS/TiO_2光电极表现出更好的光电转化性能,短路电流密度和光电转换效率分别可以达到3.1 m A·cm~(-2)和1.85%。此外,采用电化学阻抗测试技术对材料性能提升的原因进行深入的探究。     

β-环糊精强化紫外光降解2,2-双（4-羟基-3-甲基苯）丙烷

用稳态荧光光谱法研究了2,2-双(4-羟基-3-甲基苯)丙烷(双酚C)与β-环糊精形成1∶1稳定的包结物,其生成常数为4.94×103 L/mol;研究了β-环糊精存在下双酚C的紫外光(λmax=254 nm)降解行为,结果表明,β-环糊精可促进水溶液中双酚C的紫外光降解,光降解反应符合假一级反应动力学规律. 10 mg/L双酚C经60 min紫外光照射,β-环糊精可使双酚C 的紫外光降解效率从36%提高至86%,在pH值2～8范围内,pH值对双酚C的光降解没有明显的影响;当pH＞8时,双酚C的光降解反应明显加快,随着β-CD浓度的增加双酚C的光降解反应速率也逐渐增加,当β-CD的浓度超过8.0×10-5 mol/L时,双酚C的光降解反应速率不再明显增加. β-环糊精对双酚C的包结作用引起双酚C分子键能的削弱,导致双酚C光降解作用的增强.     

Ag修饰的Fe_3O_4/TiO_2复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能

通过静电纺丝法制备了含有Fe3O4纳米粒子的TiO2纳米纤维,采用水热法对该纤维表面进行纳米Ag修饰,制备出具有较强磁性和较好光催化性能的复合纤维.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对样品的结构和形貌进行表征,并以罗丹明B(Rh B)水溶液降解为模型反应,考察样品在紫外光照射下的光催化性能.结果表明,所制备的TiO2为锐钛矿结构,Fe3O4纳米粒子均匀分布在TiO2纤维中,Ag纳米颗粒比较均匀地分散在磁性TiO2纤维表面.经过纳米Ag修饰后,材料的光吸收能力大为增强,吸收带红移并扩展到可见光区.在紫外光照射40 min后,合成样品对Rh B的降解率达到99.5%.此外,Fe3O4纳米粒子的存在使该材料具有较强的磁性,可通过外加磁场将其分离回收.     

碳量子点在八面双锥和纳米片TiO2上的光催化

依次用溶剂热法和水热法制备得到暴露(101)晶面的八面双锥体二氧化钛OBP-TiO2和不同碳负载量的N-CDs/OBP-TiO2复合催化剂,以及暴露(001)晶面的纳米片二氧化钛TNS和不同碳负载量的N-CDs/TNS复合催化剂。利用TEM、XRD、XPS等表征手段对这2类复合催化剂的形貌结构、化学成分等作了鉴定。系统研究了碳量子点负载量对可见光降解RhB的光催化性能影响。实验发现,由于N-CDs的加入,均能较大提高2类复合催化剂的光催化性能。(101)高裸露晶面N-CDs/OBP-TiO2比(001)高裸露晶面N-CDs/TNS的光催化活性高。     

掺铈纳米TiO2薄膜制备及光催化降解甲醛甲苯

通过Sol-Gel工艺在玻璃表面及多孔陶瓷表面制得了均匀透明的掺铈纳米TiO2薄膜．通过SEM、XRD及UV-Vis等手段对玻璃表面掺铈纳米TiO2薄膜进行了表征．结果表明，薄膜表面无开裂现象、膜内部比表面积大、TiO2分布均匀．薄膜中出现的锐钛矿相在(101)面有一定的择优取向，且UV-Vis研究表明，掺铈纳米TiO2薄膜在近紫外的吸光度有明显提高．利用自行设计的反应器，以多孔陶瓷为介质，对甲醛、甲苯等有机物进行了光催化降解研究．结果表明，掺铈纳米TiO2薄膜对甲醛甲苯有极高的光催化降解效率，由于薄膜成本低廉，易于工业化，为净化室内空气开辟了新的途径．     

Gd掺杂TiO2/活性炭纤维复合材料的制备及表征

以TiCl4和Gd(NO3)3·6H2O为主要原料,采用酸催化水解法制备Gd掺杂TiO2光催化剂并通过浸涂法将其负载在活性炭纤维(ACF)表面,制得Gd掺杂TiO2/ACF复合材料。 以气相苯为模型物,考察材料的光催化活性。 利用XRD、FTIR及GC-MS对催化剂的晶相结构、光谱特征等进行了表征。 结果表明,Gd掺杂能有效抑制TiO2的晶粒生长。 Gd掺杂量、浸涂次数影响TiO2/ACF光催化活性,Gd2O3掺杂质量分数为0.48%、浸涂2次的TiO2/ACF活性最高。 在苯光催化氧化后的Gd掺杂TiO2/ACF复合材料表面未发现醌类中间产物的存在。 Gd的掺入能减缓催化剂失活,光催化反应100 min后仍能表现出较高活性。     

空气电极/AC作载体对TiO2光催化性能的影响

The photo catalytic degradation of activated red in the aqueous solution was studied using TiO2 supported on air electrode and active carbon (AC) as photo catalysts. It was found that the photo catalytic reaction rate of TiO2 was obviously increased by the presence of air electrode and AC supported. The air electrode which has functions of synthesizing H2O2 in situ and photocatalysis was reported. The results also implied that biasing of the electrode at +0.5V led to efficient charge separation. The current density of air (oxygen) electrode had effect on the oxidation rate of azo dye molecule, i=15 mA/cm2, and the rate could reach maximum. With AC mass fraction of about 21% the oxidation rate for TiO2/AC was obviously larger than that for TiO2, but the result was contrary to this for higher AC mass fraction (>30%). The experiment results showed that because TiO2 was supported on active carbon, the effective surface area of the photo catalysis and their absorbability for organic molecules can be increased. The pH in solution had effect on the oxidation rate of organic molecules.     

TiO2/BiNbO4复合光催化剂的制备及降解气相苯性能

采用固相反应法制备出BiNbO4,将其与TiO2耦合,得到TiO2/BiNbO4复合光催化剂。考察了催化剂在紫外光照射下催化降解气相苯的活性。结果表明,TiO2与BiNbO4耦合后催化活性明显提高,其中36%TiO2/BiNbO4紫外光照5 h对苯的降解率是P-25的3.7倍。紫外-可见漫反射谱(UV-Vis DRS)、XRD、XPS和低温氮吸附-脱附等表征结果表明TiO2与BiNbO4的能级匹配,二者之间存在能带协同效应。耦合后的TiO2/BiNbO4的光生电子和空穴能有效分离,从而提高了催化剂催化活性。     

Gd掺杂TiO2/活性炭纤维复合材料的制备及表征

以TiCl4和Gd(NO3)3·6H2O为主要原料,采用酸催化水解法制备Gd掺杂TiO2光催化剂并通过浸涂法将其负载在活性炭纤维(ACF)表面,制得Gd掺杂TiO2/ACF复合材料。 以气相苯为模型物,考察材料的光催化活性。 利用XRD、FTIR及GC-MS对催化剂的晶相结构、光谱特征等进行了表征。 结果表明,Gd掺杂能有效抑制TiO2的晶粒生长。 Gd掺杂量、浸涂次数影响TiO2/ACF光催化活性,Gd2O3掺杂质量分数为0.48%、浸涂2次的TiO2/ACF活性最高。 在苯光催化氧化后的Gd掺杂TiO2/ACF复合材料表面未发现醌类中间产物的存在。 Gd的掺入能减缓催化剂失活,光催化反应100 min后仍能表现出较高活性。     

TiO2/UV/O2和TiO2/UV/N2体系降解水中对氯硝基苯

以商用TiO₂P25为催化剂,分别在TiO₂/UV/O₂和TiO₂/UV/N₂两种体系下进行降解对氯硝基苯(pCNB)试验.采用ESR对两种体系下光催化反应形成的·OH进行测定,利用LC-MS对两种体系下反应形成的中间产物进行了定性和定量分析,最后对pCNB降解过程中氯和硝基的存在形式进行了研究.结果表明:TiO₂/UV/O₂体系的催化降解效果要明显优于TiO₂/UV/N₂体系;两种反应体系都有·OH产生,并且TiO₂/UV/O₂体系产生的·OH的量多于TiO₂/UV/N₂体系产生的·OH的量;TiO₂/UV/O₂体系形成的中间产物的种类要多于TiO₂/UV/N₂体系形成的,苯环上的氢、氯、硝基均可被·OH取代形成对硝基酚(pNP)、5-氯-2-硝基酚(5-C-2-PN)等酚类物质;两种体系下均有Cl^-和NO₂^-存在,其中Cl^-生成势与pCNB的去除势一致,只有TiO₂/UV/O₂体系中存在NO₃^-.