负载型混晶纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备及其光催化性能

选用市售硅藻土作为载体,采用液相沉积法制备了负载型混晶纳米TiO2/硅藻土复合材料;采用扫描电镜、X射线衍射仪及红外光谱仪分析了复合材料的表面形貌和晶体结构;基于甲醛光催化降解实验考察了不同组成的负载型TiO2/硅藻土复合材料的光催化性能.结果表明,TiO2负载量为33.3%(TiO2与硅藻土的质量比为1∶2)的复合材料对甲醛光催化降解具有最佳催化活性.     

Fe3+掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了一系列Fe3+掺杂的、具有中空纤维结构的TiO2光催化材料(Fe3+/TiO2), 利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、zeta电位、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应, 考察了不同Fe3+掺杂量的样品在太阳光下的光催化性能. 结果表明, 用模板法制备的Fe3+/TiO2中空纤维结构材料表面存在大量纳米微粒(平均尺寸约12 nm); Fe3+可能均匀分散于锐钛矿结构的TiO2中, 部分取代Ti4+的晶格位置, 既拓宽了TiO2的光谱响应范围, 又形成了TiO2晶体结构的缺陷, 使其表面带负电荷. 在太阳光条件下, 该纤维结构材料较纯TiO2对MB溶液具有更好的光催化脱色降解效果, 且Fe3+的掺入量显著影响该纤维材料的催化性能; 当Fe3+掺杂量为0.15%(w), 在500 ℃焙烧2 h所得中空纤维材料的催化性能最好, 2 h即可使MB溶液的脱色降解率达93%; 重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上, 且该催化剂材料易于离心分离去除. 因此, 以该模板合成法, 通过Fe3+的掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料.     

TiO2/BixTiyOz气相光催化降解苯的动力学模型及反应机理

在密闭不锈钢反应器内考察了TiO2/BixTjyOz催化剂气相光催化降解苯的性能.结果表明,TiO2负载于Bi12TiO20,Bi2Ti2O7和Bi4Ti3O12上制成的催化剂,光催化活性得到很人的提高,TiO2最佳负载量为2.0%;其中,TiO2/Bi12TiO20的光催化活性最高,苯最高转化率是纯TiO2的2倍,催化剂使用寿命也延长了1倍.在本文实验条件下,TiO2/Bi12TiO20上苯气相光催化降解符合Lang-muir-Hinshelwood动力学模型,光催化反应速率常数k和Langmuir吸附常数K分别为0.006 4mg/(L·min)和9.670 2L/mg.采用红外光谱对失活的催化剂进行表征,结果表明催化剂表面出现了羰基与羟基等的振动峰,同时检测到主要的中间产物是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,它吸附在催化剂表面活性化上而导致催化剂失活.最后推测了苯在催化剂表面气相光催化降解的反应机理.     

不同基材上TiO2膜的表征和光催化活性评价

 采用溶胶-凝胶法在平行条件下制备了负载于钛、铝、不锈钢和玻璃等不同基材上的TiO2浸渍提拉膜,利用原子力显微镜、俄歇电子能谱、X射线衍射、漫反射紫外-可见光谱和苯甲酰胺光催化降解等手段对TiO2膜进行了表征和催化活性评价. 实验结果表明,基材的种类对TiO2膜的性能有较大影响,各膜样品虽均为锐钛矿晶型,但表面形貌显著不同. TiO2/Ti, TiO2/steel, TiO2/Al和TiO2/glass上TiO2的平均粒径分别是152, 205, 241和477 nm,且前两者的粒径分布较为集中. TiO2/Ti和TiO2/Al样品表面仅有Ti和O元素存在,而TiO2/steel和TiO2/glass表面则分别检测到有Fe和Na,Ca及Si等基材元素渗出. 各膜样品对苯甲酰胺光催化降解的活性次序是:TiO2/Ti＞TiO2/Al＞TiO2/glass＞TiO2/steel. 根据实验结果可以推测,在焙烧阶段各基材上前驱体膜烧结行为的不同以及基材元素的渗出是造成不同基材上的TiO2膜在表面形貌、化学组成、光吸收性能以及光催化活性方面存在明显差异的主要原因.     

纳米SnO2／TiO2的制备及光催化臭氧化活性

用沉积-沉淀法制备了一系列不同Sn/Ti比例的纳米催化剂SnO2/TiO2, 以糖蜜酒精废水的脱色降解为探针反应, 研究了在紫外光条件下Sn/Ti比和焙烧温度对其臭氧化活性的影响. 结果表明, 在Sn掺杂量为5%(mol)时, 焙烧温度773K时, SnO2/TiO2催化活性最好. XRD、TPR显示, 部分Sn4+可能掺入到TiO2的晶格之中, 形成了Sn-O-Ti键. 紫外漫反射光谱显示, 复合SnO2/TiO2对光的吸收明显增加, 催化活性的提高应归因于SnO2/TiO2表面的臭氧吸附. SnO2/TiO2光催化臭氧化降解糖蜜酒精废水的活性与臭氧在催化剂表面的吸附分解有很大的关系, 光的作用只是强化催化臭氧化的氧化效果.     

太阳光下聚吡咯敏化TiO_2复合微粒的光催化性能

采用原位化学氧化聚合方法制备了聚吡咯敏化TiO2复合材料.通过FTIR、漫反射和荧光发射光谱等技术对复合材料进行了表征.在太阳光下,用苯酚水溶液光催化降解研究了复合材料的光催化性能,考察了吡咯与TiO2摩尔比对复合材料光催化性能的影响.结果表明,复合材料中聚吡咯和TiO2之间存在较强的相互作用力,聚吡咯的敏化拓宽了TiO2的光响应范围,促进了光生载流子的分离,从而使复合材料具有较高的催化活性.在太阳光下复合材料的光催化活性优于TiO2,当吡咯与TiO2的摩尔比为0.02时,复合材料的催化活性达到最佳,并可重复使用多次.     

WO3/TiO2纳米材料的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备WO3/TiO2复合纳米光催化剂,掺入WO3、TiO2锐钛矿101峰的相对强度、平均晶粒直径与颗粒直径均减小,比表面积增大;WO3掺入摩尔比分别为2%、5%、8%时,新的LRS峰位分别出现在797、967及969cm-1;在380-460nm范围内,WO3/TiO2的反射率减小,XPS分析表明,WO3/TiO2晶体中存在W6+、W5+、W4+、和Ti4+、Ti3+。以亚甲基兰的光催化降解为反应模型,掺入WO3后,光催化活性增强,掺入摩尔比为2%时,WO3/TiO2的光催化活性最高。还讨论了光催化活性与性质的关系。     

微波加热制备泡沫镍负载La3+掺杂纳米TiO2及其光催化降解甲醛的性能

 采用常规加热和微波加热方法制备了两种泡沫镍负载La3+掺杂的纳米TiO2光催化剂,以甲醛光催化降解为模型反应,考察了制备方法和掺杂La3+对催化剂催化性能的影响,并采用扫描电镜、透射电镜、 X射线衍射和能量分散式光谱分析对催化剂进行了表征. 结果表明,微波加热法制备的纳米TiO2具有典型的锐钛矿型晶体结构,其粒径均匀且明显小于常规加热法制备的催化剂. 泡沫镍负载1.5%La3+掺杂的TiO2的光催化性能得到明显改善,反应90 min后甲醛的降解率仍达到93%. 在实验中发现催化剂有失活现象,但经简单清洗后其活性能够恢复.     

La3+-SiO2掺杂纳米TiO2的合成及其光催化降解甲基橙的研究

以三嵌段非离子表面活性剂P123为模板,采用水热法合成了La3+-SiO2掺杂纳米TiO2,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)等手段,考察了La3+-SiO2掺杂纳米TiO2的结构与光学特性.实验结果表明,La3+和SiO2掺杂使TiO2的晶粒在生长过程中受到阻碍.Ti-O-Si键和Ti-O-La键的形成抑制了金红石相的形成和晶粒长大,提高了TiO2的热稳定性,有利于获得高纯度锐钛矿相纳米TiO2.La3+-SiO2掺杂将TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,提高了纳米TiO2的光催化性能.与纯纳米TiO2相比,La3+-SiO2掺杂纳米TiO2光催化降解甲基橙的性能显著提高.     

微波辅助溶剂热合成In-Si共改性TiO_2的增强光催化性能

利用微波辅助溶剂热法合成了In-Si共改性的TiO2光催化剂.粉末X射线衍射(XRD)、激光拉曼(Raman)光谱、N2吸脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等实验表明,尽管掺杂和改性后TiO2结晶度略有降低,但不影响光催化剂锐钛相的形成.Si掺杂入TiO2晶格使颗粒变小,比表面积变大.In不能进入TiO2晶格,在TiO2表面形成了In2O3.罗丹明B(RhB)降解实验显示,In-Si共改性TiO2表现出很高的紫外和可见光催化活性,Si:In:Ti的摩尔比为0.03:0.02:1的样品(IST-2)光催化活性最高,紫外光下3 min即可将RhB降解完全,可见光下120 min RhB降解率为97%,这是由材料的高表面积,In2O3-TiO2复合半导体之间高效电荷转移及染料敏化等共同作用所致.对于苯酚,光催化降解则相对缓慢,700 min内尚不能降解完全.     

不同胺介质中一步合成具有可见光响应的TiO2

 以TiCl3为钛源,在140 ℃下采用溶剂热法在不同有机胺体系中一步合成二氧化钛晶体. 采用X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、元素分析、傅里叶变换红外光谱以及X射线光电子能谱对所得粉体进行了表征. 结果表明,该方法制备的二氧化钛晶体吸收带边明显红移至可见光区,其中,在乙二胺体系中制备的二氧化钛晶体对可见光的吸收明显优于三乙胺和二乙胺体系. 在乙二胺体系中制备的二氧化钛对可见光响应的原因可归结为部分氮原子取代氧原子进入了二氧化钛晶体结构中. 苯酚的光催化降解实验表明,该掺氮型二氧化钛在可见光照射下具有较好的光催化活性.     

硅烷偶联剂改性的二氧化钛光催化降解气相苯

 用硅烷偶联剂KH-570对二氧化钛光催化剂进行了改性,制备了一种新型光催化剂. 以苯作为 模拟气体,在静态反应装置中考察了该催化剂的光催化性能. 结果表明,KH-570能显著提高 二氧化钛对气相苯的光催化降解性能,其转化率是纯二氧化钛的2.5倍. 采用红外光谱和X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.     

Effect of Copper Substitution and Preparation Methods on the LaMnO3 Structure and Catalysis of Methane Combustion and CO Oxidation

 LaMn1-xCuxO3刡冊 perovskite oxides (x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1) were prepared by two different methods, the Pechini and sol-gel methods. The catalysts were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), X-ray fluorescence spectroscopy, N2 adsorption, and temperature-programmed reduction. Their catalytic activity in the oxidation of methane and CO was evaluated. EDS and SEM results showed that the Pechini samples had more homogeneity and smaller particles (higher specific surface area). The catalytic activity for methane combustion was highest for x = 0.2. In CO oxidation, the oxides with x = 0.2 and x = 0.4 were the most active. The Pechini samples had higher activity and stability than the sol-gel samples.     

溶胶-凝胶法制备Ca10(PO4)6(OH)2 /TiO2复合涂层及其在模拟生理体液中的行为

The composite films consisting of hydroxyapatite (HAP) submicron particles embedded in the gel composed of the titania nanoparticles were prepared on commercial Ti6A14V plates with titania buffer layer obtained by a spin-coating technique. The films were calcined in air at various temperatures, and the bioactivities of the films were investigated by immersing them in acellular simulated body fliud (SBF). X-ray diffraction(XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Field emission-scanning electron microscopy(FESEM) and Energy dispersive X-ray (EDS) analysis were employed to investigate the phase formation and structure of the films before and after immersion, and the variations of Ca and P contents in SBF were measured by Inductively Coupled Plasma Spectroscopy(ICP). The results show that the as-prepared films were dense, homogeneous, all well-crystallized, and there was a close interracial bond between the film and the substrate. The characterisatics of the grown layer on the surfaces of the HAP/TiO2 films after immersion in SBF for different periods of time are specially discussed.     

阴离子氨基酸表面活性剂调控下水热合成羟基磷灰石纳米片

利用水热合成方法, 在含有氨基酸结构的阴离子表面活性剂N-酰基十二烷基肌氨酸钠(Sar-Na)的控制下, 合成具有较大长径比(aspect ratio)的片状纳米羟基磷灰石晶体. 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和傅立叶变换红外(FTIR)光谱表征, 并分析了合成产物的形貌、结构和组成. 结果表明, 在Sar-Na的调控下合成了长度0.5-1.0 μm、宽约30 nm的片状羟基磷灰石晶体, 其长径比约为20:1. 考察了表面活性剂Sar-Na的用量对羟基磷灰石形貌的影响. 随着Sar-Na的添加及用量的增加, 羟基磷灰石由椭圆形变为长片状, 并且片的两端逐渐变尖. 结果显示了Sar-Na对羟基磷灰石形貌的控制作用, 为合成具有较大长径比的羟基磷灰石纳米片提供了一个新的途径.     

Study of fibrinogen adsorption on hydroxyapatite and TiO2 surfaces by electrochemical piezoelectric quartz crystal impedance and FTIR-ATR spectroscopy

The electrochemical piezoelectric quartz crystal impedance (EQCI), a combined technique of piezoelectric quartz crystal impedance (PQCI), electrochemical impedance (EI), and Fourier transform infrared spectroscopy-attenuated total internal reflectance spectroscopy (FTIR-ATR) were used to in situ study the adsorption process of fibrinogen onto the surface of biomaterials—TiO₂ and hydroxyapatite (Ca₅(PO₄)₃OH, HAP). The equivalent circuit parameters, the resonance frequencies and the half peak width of the conductance spectrum of the two biomaterial-modified piezoelectric quartz crystal (PQC) resonances as well as the FTIR-ATR spectra of fibrinogen during fibrinogen adsorption on TiO₂ and HAP particles modified electrode surface were obtained. The adsorption kinetics and mechanism of fibrinogen were investigated and discussed as well. The results suggested that two consecutive steps occurred during the adsorption of fibrinogen onto TiO₂ and hydroxyapatite (HAP) surface. The fibrinogen molecules were firstly adsorbed onto the surface, and then the rearrangement of adsorbed fibrinogen or multi-layered adsorption occurred. The FTIR-ATR spectroscopy investigations showed that the secondary structure of fibrinogen molecules was altered during the adsorption and the adsorption kinetics of fibrinogen related with the variety of biomaterials. These experimental results suggest a way for enriching biological analytical science and developing new applications of analytical techniques, such as PQCI, EI, and FTIR-ATR.     

Pd-Cu/羟磷灰石的制备及常温常湿CO催化氧化性能

通过溶胶-凝胶法(SG)和水热法(HT)合成了羟磷灰石载体(HAP-SG, HAP-HT), 以浸渍法制备负载型Pd-Cu/HAP催化剂(PC-SG, PC-HT), 并考察其常温常湿条件下CO催化氧化反应性能. 采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、 N₂物理吸附-脱附、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 H₂程序升温还原(H₂-TPR)、 CO₂程序升温脱附(CO₂-TPD)、 X射线光电子能谱(XPS)和CO原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in-situ DRIFTS)等手段对Pd-Cu/HAP催化剂进行了表征. 结果表明, 相比于PC-SG, PC-HT具有较大比表面积和孔容, 含有较多的Cu₂Cl(OH)₃物种且与Pd物种和载体直接产生了较强的相互作用; 而且PC-HT表面含有较强CO活化能力的Pd⁺物种和更多具有较强氧化还原性质的Cu⁺物种, 以及较少数量和较低强度的碱性位点, 因而表现出更加优异的常温常湿条件下CO催化氧化性能.     

La掺杂对活性炭负载TiO2催化剂光催化活性的影响

La掺杂对活性炭负载TiO2催化剂光催化活性的影响;结构相变;光催化活性;亚甲基蓝     

La2O3掺杂TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3掺杂TiO2纳米光催化剂，并通过XRD、TEM、BET和XPS等手段进行了表征．掺入La2O3后，阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变，使TiO2的粒径减小，比表面积增大．以甲基橙为光催化降解反应模型化合物，考察了光催化剂的活性．测定了甲基橙在纯TiO2和La2O3掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数．考察了pH、H2O2对降解性能的影响．讨论了光催化活性与催化剂性质的关系．     

Au/TiO2薄膜的制备及其光催化氧化对硝基苯酚的性能

 采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Au的TiO2薄膜,考察了其光催化氧化对硝基苯酚的活性,并采用原子力显微镜、 X射线光电子能谱、热重-差示量热扫描和X射线衍射技术对薄膜进行了表征. 结果表明, Au/TiO2薄膜主要含有Ti, O, Au和C元素,其中Au主要以0价形式存在. 经高温焙烧后薄膜中的Au向表面聚集,随着焙烧温度的升高,薄膜表面逐渐变得粗糙,颗粒逐渐变大,薄膜的光催化活性下降. 与纯TiO2薄膜相比,掺杂Au的TiO2薄膜的光催化活性有所提高, 在673 K下焙烧的Au/TiO2薄膜的光催化活性较好,反应1 h后对硝基苯酚的降解率可以达到51.4%.