碳掺杂的二氧化钛纳米管的制备及其可见光催化性能

以尿素作为碳元素前驱体对TiO2纳米管进行掺杂,采用比表面积测定、X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、固体漫反射紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征。 结果表明,以尿素作为前驱体可制备C掺杂的TiO2纳米管,C掺杂后,TiO2纳米管的可见光催化活性明显提高。 此外,研究了C掺杂量、煅烧温度、催化剂用量和pH值对TiO2纳米管光催化降解活性的影响,发现当C的掺杂量为5.3%、催化剂用量为1.5 g/L、溶液的pH值为5时,在其催化作用下,可见光光照3 h后罗丹明B的降解率可达到91%。     

制备方法对SrTiO_3可见光光催化活性的影响

采用分步沉积法、溶胶-凝胶法和共沉淀法分别制备了SrTi-F,SrTi-S和SrTi-C三种SrTiO3复合氧化物,XRD,UV-V is,BET,SEM,TEM和EDX对样品进行了表征,并考察了SrTiO3降解亚甲基蓝的可见光光催化活性。结果表明,SrTi-S和SrTi-C样品表现为纯钙钛矿晶相,SrTi-F样品除钙钛矿晶相外还掺杂有少量的Sr2TiO4杂晶相。光催化活性测试表明,SrTi-F表现出最高的活性,其一级反应速率常数是商用P25样品的4.6倍。杂晶相Sr2TiO4的存在有利于SrTiO3复合氧化物光生电子和空穴的传导,可提高催化剂光催化活性。     

Ag@AgCl修饰的锐钛矿相TiO2纳米管的制备及其光催化性能

首先采用水热合成法和双氧水处理制备了具有锐钛矿相的TiO2纳米管,然后通过沉淀和光化学反应将Ag@AgCl纳米粒子负载于其上,从而制得TiO2纳米管负载的表面等离子体光催化剂.结果表明,经Ag@AgCl纳米粒子修饰后,锐钛矿相TiO2纳米管因表面等离子共振效应而对可见光具有明显的响应,光生电子-空穴对更容易分离,因而T...     

稀土氧化物修饰的富勒烯-二氧化钛复合材料光催化降解亚甲基蓝(英文)

Rare earth oxide-treated fullerene and titania composites (Y-fullerene/TiO2) were prepared by the sol-gel method. The products had interesting surface compositions. X-ray diffraction patterns of the composites showed that the Y-fullerene/TiO2 composites contained a single and clear anatase phase. The surface properties were observed by scanning electron microscopy, which gave a characterization of the texture on the Y-fullerene/TiO2 composites and showed a homogenous distribution of titanium particles. The ...     

非金属改性可见光诱导的TiO2光催化

为拓展二氧化钛的光响应波长范围并提高其光催化活性,通常采用掺杂金属、金属氧化物或金属离子的方法。大量研究表明,掺杂金属、金属氧化物或金属离子往往以损失TiO2光催化剂在紫外光区的光催化活性为代价,而掺杂非金属离子不但能将TiO2的光响应波长拓展至可见光区域外,还能保持在紫外光区的光催化活性,在利用太阳光光催化方面展现出崭新的应用前景。本文综述了非金属氮、碳、硫、氟等掺杂改性二氧化钛光催化的最新进展。     

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.     

Polymeric Adsorption of Methylene Blue in TiO2 Colloids—Highly Sensitive Thermochromism and Selective Photocatalysis

The polymeric adsorption of methylene blue (MB) on a TiO₂ surface is reported. The MB molecule on the TiO₂ surface mainly exists as the H‐trimeric adsorption state, which results in the MB@TiO₂ polymeric sol. The trimeric adsorption leads to a remarkable “blueshift” of visible‐light adsorption of MB. Electrostatic attraction is important for trimeric adsorption of MB on TiO₂ surfaces. The trimer–monomer equilibrium is highly sensitive on temperature changes, showing an interesting reversible thermochromism. The MB@TiO₂ polymeric sol can be photodegraded under UV illumination without destroying the equilibrium of trimer–monomer. Compared with anionic methyl orange, the TiO₂ colloid hydrosol shows highly selective photocatalysis of MB and other cationic dyes, including crystal violet, methylene green, and victoria blue B. The MB@TiO₂ polymeric sol is stable under visible‐light illumination because interfacial transfer of electrons does not exist between MB and TiO₂.     

Photocatalytic Properties of Titanium Dioxide Heterostructures with Cyanine Dyes and Polyepoxy Propylcarbazole

We have obtained novel photosensitive materials containing a semiconductor photocatalyst and a dye sensitizer. We have studied the activity of the latter in the reaction of photoreduction of methylene blue, and we consider possible mechanisms for the photocatalytic effect.     

Integrating TEMPO and Its Analogues with Visible‐Light Photocatalysis

Visible light has risen to become a very important facilitator for selective radical reactions enabled by well‐cognized photocatalysts. The renaissance of visible‐light photocatalysis on this matter partly relies on integrating it with other fields of catalysis. In parallel, 2,2,6,6‐tetramethylpiperidin N‐oxide (TEMPO), a quintessential persistent radical, has a wide range of uses owing to its exceptional redox behavior, which gives rise to its latest prominence in catalysis. Therefore, integrating the catalysis of TEMPO with photocatalysis to perform visible‐light‐induced selective reactions becomes a very convenient marriage of merits. In this context, the integration of different types of photocatalysts, including metal complexes, metal‐free organic dyes, and semiconductors, with TEMPO for outstanding organic transformations will be summarized. To expand further the catalytic repertoire, the integration of TEMPOH analogues such as NHPI (N‐hydroxyphthalimide) and NHS (N‐hydroxysuccinimide) with photocatalysis will also be discussed. Hopefully, these advances will pave the way for more breakthroughs by integrating TEMPO and its analogues with photocatalysis to lead to a valuable blueprint for visible‐light‐induced selective organic transformations.     

非金属改性可见光诱导的TiO_2光催化

为拓展二氧化钛的光响应波长范围并提高其光催化活性,通常采用掺杂金属、金属氧化物或金属离子的方法。大量研究表明,掺杂金属、金属氧化物或金属离子往往以损失TiO2光催化剂在紫外光区的光催化活性为代价,而掺杂非金属离子不但能将TiO2的光响应波长拓展至可见光区域外,还能保持在紫外光区的光催化活性,在利用太阳光光催化方面展现出崭新的应用前景。本文综述了非金属氮、碳、硫、氟等掺杂改性二氧化钛光催化的最新进展。     

核壳型PS/CdS复合催化剂的制备及其光催化性能

以聚苯乙烯(PS)微球为模板,聚乙烯比咯烷酮为偶联剂,用超声化学法合成了核壳型PS/CdS纳米复合光催化剂(1),其结构,形貌和光催化性能经FT-IR,UV-Vis,XRD,SEM,TEM和EDS和表征。考察了反应时间(t)和物料比r[n(S2-)∶n(Cd2+)]对1rt形貌的影响。在最佳反应条件[Cd(Ac)228mmol,r=1.4,于室温超声反应3.0h]下制备的11.43.0具有明显的核壳结构,颗粒均匀呈球形,分散性好,平均粒径约320nm。11.43.0光催化罗丹明(RhB)降解反应结果表明,70min脱色率达到100%。     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比nZn2+/nOH-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)并结合低温氮吸附-脱附比表面测试(BET),研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

磁性二氧化钛纳米粒子的制备及其光催化性能

以硫酸钛和Fe3O4为原料, 采用共沉淀法制备了掺杂不同量Fe3O4的磁性纳米TiO2 (Fey-TiO2+x) , 通过X-射线衍射(XRD)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) 和荧光光谱等分析手段对样品的晶体类型、光谱吸收特征和磁响应性等进行了表征;以太阳光为光源, 考察其对甲基橙的光催化降解活性. 结果表明, Fey-TiO2+x纳米粒子主要以锐钛矿相存在, 粒子的粒径约为12 nm;在8 mT外加磁场作用下, 粒子悬浮液的吸光度在12 min内减少70%, 而无外加磁场时仅减少25%, 说明Fey-TiO2+x纳米粒子具有良好的磁响应性. Fe2+和Fe3 +离子掺入TiO2 后, 使TiO2晶格形成缺陷, 使吸收带边由380 nm 红移到460 nm, 从而提高了TiO2对可见光的吸收效率. Fe的最佳掺杂量为Ti的0.05%(摩尔比), 该催化剂在240 min内对甲基橙的降解率接近100%;加入少量H2O2能显著提高Fe0.05-TiO2的光催化性能, 在20 min内对甲基橙的降解率即接近100%.     

超临界 CO2 辅助制备 TiO2 外负载火山岩复合体及其光催化降解亚甲基蓝性能

 以钛酸丁酯为前驱体, 封堵的火山岩为载体, 通过超临界 CO₂ 辅助制备了 TiO₂ 外负载火山岩复合体, 并将其用于光催化降解亚甲基蓝反应, 考察了溶液 pH 值及催化剂浓度对反应性能的影响. 结果表明, TiO₂ 外负载火山岩复合体的光催化性能优于纯 TiO₂ 和 TiO₂ 体负载火山岩复合体. 这是由于外负载复合体对亚甲基蓝的高吸附性、小晶粒尺寸的 TiO₂ 颗粒以及吸附和光催化降解间的协同效应. 亚甲基蓝浓度为 1.5 mg/L, 溶液 pH 为 8, 催化剂浓度为 6.8 mg/L 时, 外负载 TiO₂ 火山岩复合体上亚甲基蓝降解速率最高, 且使用后的催化剂仍具有高的光催化活性.     

核-壳和中空多面体二氧化钛制备、表征及光催化

本文采用水热法控制制备了具有特殊纳米结构的核-壳和中空多面体二氧化钛, 以进一步提高具有特定暴露面多面体二氧化钛的比表面积, 达到更优异的光催化效果。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等技术对所制备特殊结构二氧化钛的物相和微/纳结构进行表征分析, 结果表明所得核-壳和中空结构多面体二氧化钛具有一个类似隧道结构的(001)/(001)洞开的截顶双金字塔型壳层。这两种特殊结构的形成可能是源于配位/弱酸性腐蚀原理的共同作用。用核-壳和中空结构二氧化钛对亚甲基蓝进行光降解实验, 结果表明:所得两种新颖结构二氧化钛的光催化效率得到明显提高, 尤其是在添加过氧化氢条件下。可能原因是:两种特殊结构二氧化钛大比表面积正面作用抵消了(001)晶面消失或减少所产生的副作用, 以及过氧化氢在光催化反应中提供的活性氢氧根自由基使得光辐照二氧化钛产生的电子-空穴对在催化剂表面得到有效分离。     

核-壳和中空多面体二氧化钛制备、表征及光催化

本文采用水热法控制制备了具有特殊纳米结构的核-壳和中空多面体二氧化钛,以进一步提高具有特定暴露面多面体二氧化钛的比表面积,达到更优异的光催化效果。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等技术对所制备特殊结构二氧化钛的物相和微/纳结构进行表征分析,结果表明所得核-壳和中空结构多面体二氧化钛具有一个类似隧道结构的(001)/(001)洞开的截顶双金字塔型壳层。这两种特殊结构的形成可能是源于配位/弱酸性腐蚀原理的共同作用。用核-壳和中空结构二氧化钛对亚甲基蓝进行光降解实验,结果表明:两种新颖结构二氧化钛具有优异的光催化性能,尤其是在添加过氧化氢条件下。可能原因是:两种特殊结构二氧化钛大比表面积正面作用抵消了(001)晶面消失或减少所产生的副作用,以及过氧化氢在光催化反应中提供的活性氢氧根自由基使得光辐照二氧化钛产生的电子-空穴对在催化剂表面得到有效分离。     

On the Origin of the Visible‐Light Activity of Titanium Dioxide Doped with Carbonate Species

Plane‐wave‐based pseudopotential density functional theory (DFT) calculations are used to elucidate the origin of the high photocatalytic efficiency of carbonate‐doped TiO₂. Two geometrically possible doping positions are considered, including interstitial and substitutional carbon atoms on Ti sites. From the optical absorption properties calculations, we believe that the formation of carbonates after doping with interstitial carbon atoms is crucial, whereas the contribution from the cationic doping on Ti sites is negligible. The carbonate species doped TiO₂ exhibits excellent absorption in the visible‐light region of 400–800 nm, in good agreement with experimental observations. Electronic structure analysis shows that the carbonate species introduce an impurity state from Ti 3d below the conduction band. Excitations from the impurity state to the conduction band may be responsible for the high visible‐light activity of the carbon doped TiO₂ materials.