用高温热水解法制备高活性TiO2纳米微晶光催化剂

采用钛酸四西酯在有机溶剂中高温热水解与结晶同时进行的方法，制备了二氧化钛纳米微晶光催化剂．以XRD、BET、TEM、TG和DTA等方法对获得的微晶进行了表征．所制得的TiO2纳米微晶平均值径约为12nm，比表面积在100m2·g-1以上，并能在报宽的煅烧温度范围内保持锐钛矿型晶体结构．将它应用于光分解甲基橙，具有高的光催化活性．     

BPA对低温制备锐钛矿型TiO2薄膜表面形貌的控制

采用4,4’-二羟基二苯基丙烷(BPA)作为TiO2薄膜表面形貌控制的模板剂. 将BPA的乙醇溶液与具有锐钛矿晶粒的TiO2溶胶均匀混合制得涂膜液, 采用浸渍提拉法制备薄膜; 用无水乙醇将薄膜中的BPA选择性溶解去除, 实现了低温下锐钛矿型TiO2薄膜的制备及其表面形貌的调控. 采用SEM考察了TiO2溶胶用量、BPA用量、以及无水乙醇用量等因素对TiO2薄膜表面形貌的影响, 并对其控制机理进行了探讨. 结果表明, 涂膜液的组成会影响到湿膜烘干过程中粒子的迁移和聚集, 从而改变TiO2与BPA 在薄膜表面的分布状态, 最终对TiO2薄膜的表面形貌产生影响. 随BPA浓度的降低,其影响逐渐由薄膜内部转向薄膜的表面区域. 而低TiO2胶粒浓度和高乙醇含量则有利于TiO2薄膜产生粗糙的形貌或多孔性的结构.     

低温苯甲醇醇解法制备高活性锐钛矿型纳米晶TiO2光催化剂

 以TiCl4 为钛源,采用低温苯甲醇醇解法制备了不同粒径及晶相组成的大表面TiO2纳米晶,利用X射线衍射、热重-差热分析、透射电子显微镜、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱和N2物理吸附等方法考察了焙烧温度和焙烧时间对其晶相组成、晶粒尺寸、比表面积及孔体积等微结构性质的影响,并以苯酚的光催化降解为模型反应评价了样品的光催化活性. 结果表明,未经任何热处理的TiO2样品即为锐钛矿晶相,控制焙烧温度及焙烧时间可进一步调控样品的粒径、比表面积、晶相结构及表面氧缺位浓度. 经400 ℃焙烧3 h制备的纳米晶TiO2具有最佳的光催化活性,其活性比商用Degussa P-25 TiO2更高.     

受控水解法制备纳米TiO2光催化剂及其结构性能

由于纳米TiO2比表面积大,表面活性高,无毒,具有较高的化学稳定性和优良的光催化性能,在作为光催化材料去除空气及水中的有机污染和抗菌、自洁方面具备广阔的前景。     

TiO2／SnO2复合光催化剂的耦合效应

采用改进的 sol-gel技术制备ＴiO2/SnO2耦合型半导体光催化剂,利用ＸＲＤ、气相色谱仪、粒度仪和表面光电压装置等研究了耦合型半导体光催化机理和光催化效率的影响因素,并通过降解甲醛探讨其在空气污染治理中的作用。实验结果表明,添加20％（mol)SnO2的复合半导体光催化剂,其光催化效率比纯TiO2高一倍以上。据实验结果和粒子紧密堆积原理,提出强耦合效应和弱耦合效应的光催化反应模型,并用此模型较好地解释了TiO2/SnO2复合型半导体光催化剂的光催化效率随SnO2 含量变化规律。     

掺杂Yb的TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了Yb掺杂TiO2纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以苯酚为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了苯酚在TiO2和Yb掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数.结果表明:Yb掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大,同时导致羟基自由基的生成速率增大.Yb掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Yb的最佳掺入量为Yb/Ti摩尔比=0.8%.     

高活性Ag修饰TiO2空心八面体光催化剂的简易模板诱导合成

贵金属修饰的TiO2空心纳米光催化材料由于具有大的比表面积、低的质量密度、良好的表面渗透性、强的光吸收能力以及界面电荷的快速转移,因而表现出优异的光催化性能.为了制备结构可控且精良的贵金属修饰TiO2空心纳米光催化材料,人们先后采用湿化学法、高温固相法、声化学法及光化学沉积法等.由于在制备过程中涉及多种异相材料的合成和结构控制,因此上述合成方法通常需要复杂且多步过程(有些过程甚至很容易导致结构破坏),从而限制了其在光催化领域的实际应用.本文开发了一种简单的模板诱导法,成功制备了Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂.合成过程包括模板指导沉积和原位模板溶解.以Ag2O八面体为模板, TiF4水溶液为前驱体,首先通过TiF4水解形成TiO2纳米粒子沉积在Ag2O模板表面,而TiF4水解产生的酸性HF水溶液可原位溶解碱性的Ag2O模板,从而一步制得TiO2空心八面体.同时,利用Ag2O以及Ag+离子的光敏特性,在光照条件下使Ag2O和Ag+离子生成Ag纳米颗粒,直接沉积在TiO2空心八面体的内外表面,得到Ag/TiO2光催化剂.由此可见,该合成方法具有明显的步骤少的优点.扫描电镜、透射电镜、能量散射和紫外-可见光谱等表征结果表明成功制得内外Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂,其中TiO2空心八面体的壁厚约为25 nm,边长约为1μm,而修饰在其表面的Ag纳米粒子尺寸仅为5–10 nm.此外,通过控制TiF4前驱体浓度,还可制备核壳结构的Ag2O@TiO2八面体以及不同壁厚Ag修饰的TiO2空心八面体,表明该方法在Ag/TiO2形貌合成上的多样性和可控性.为了获得良好的光催化活性,对制备的Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂进行了不同温度的热处理. X射线衍射结果表明,即使在600 oC高温下,制备的Ag/TiO2空心八面体光催化剂依然能够保持原有的特殊形貌和锐钛矿TiO2晶型.该温度明显高于TiO2从锐钛矿向金红石转变的温度.这说明合成的Ag/TiO2能在保持高活性锐钛矿相的同时获得更好的结晶性.这可能是由于分散在TiO2原始晶粒周围的Ag纳米粒子能阻止其进一步长大,从而抑制了其晶型转变.不同样品光催化降解甲基橙的结果表明,经600oC高温热处理的样品表现出最高的光催化活性,相应的反应速率常数为0.11 min？1.这应得益于该光催化剂具有以下三个特点：(1) TiO2空心八面体的薄壁结构能够缩短光照条件下光生电子和空穴从内部扩散到表面的距离;(2)由于贵金属Ag纳米粒子沉积在TiO2薄壁的内外两个表面以及TiO2和Ag形成肖脱基势垒,因此在它们接触的界面上能够发生更快的界面电荷转移;(3)高温处理导致TiO2良好的晶化以及高活性锐钛矿TiO2晶型的保持.     

酞菁敏化混晶TiO2薄膜的低温制备及其对罗丹明B的催化降解

以四磺酸酞菁铜(CuPcTs)为敏化剂,采用溶胶-凝胶法制备了酞菁敏化的TiO2溶胶,经浸渍提拉成膜并室温晾干,制得CuPcTs-TiO2薄膜.采用XRD,UV-Vis和SEM等测试手段对薄膜样品进行了表征,并通过罗丹明B的降解考察了薄膜的可见光催化性能.结果表明,TiO2为锐钛矿-板钛矿-金红石混晶结构,CuPcTs-TiO2薄膜对罗丹明B降解具有较高的光催化活性.CuPcTs敏化能有效提高TiO2的可见光催化活性,但过多的CuPcTs会使催化活性降低.在可见光照射条件下,罗丹明B主要是先脱乙基生成罗丹明,然后再逐步被分解.CuPcTs-TiO2薄膜在经2～3次循环使用后,其光催化活性趋于稳定.CuPcTs可牢固地负载于TiO2薄膜中,从而保证了CuPcTs-TiO2薄膜重复使用的稳定性.     

TiO2的低温制备及其对有毒有机污染物的降解

溶胶水热法制备了TiO₂粉末,用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)和透射电镜(TEM)对TiO₂进行了初步表征,结果显示:纳米TiO₂主要为锐钛矿相(含板钛矿相(121)),比表面积为106.2 m²/g.在紫外光(λ≤387 nm)照射条件下,以有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)的紫外光(λ≤387 nm)光催化降解试验为探针反应,低温(50℃)下制备的TiO₂粉末具有较高光催化活性,对RhB和2,4-DCP有较好的降解效果.通过分析紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,发现TiO₂/UV体系能使RhB和2,4-DCP发生有效的降解,反应5 h后RhB和7 h后2,4-DCP的矿化率分别达到81.2%和86.8%.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)、N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和苯甲酸荧光光度法分别测定了在降解过程中H₂O₂和羟基自由基(.OH)的变化,表明TiO₂光催化机理涉及到.OH历程.     

Doped titanium dioxide nanocrystalline powders with high photocatalytic activity

Doped titanium dioxide nanopowders (M:TiO₂; M=Fe, Co, Nb, Sb) with anatase structure were successfully synthesized through an hydrothermal route preceded by a precipitation doping step. Structural and morphological characterizations were performed by powder XRD and TEM. Thermodynamic stability studies allowed to conclude that the anatase structure is highly stable for all doped TiO₂ prepared compounds. The photocatalytic efficiency of the synthesized nanopowders was tested and the results showed an appreciable enhancement in the photoactivity of the Sb:TiO₂ and Nb:TiO₂, whereas no photocatalytic activity was detected for the Fe:TiO₂ and Co:TiO₂ nanopowders. These results were correlated to the doping ions oxidation states, determined by Mössbauer spectroscopy and magnetization data.     

低温水热法制备高活性纳米金红石相二氧化钛

采用低温水热法由TiC l3溶液直接制备了纳米二氧化钛,并研究了TiC l3溶液浓度、反应温度以及陈化时间对产物晶相、晶化程度、形貌以及尺寸的影响。结果表明:TiC l3溶液浓度对晶相有较大影响,高浓度下易获得混晶,低浓度下得到纯金红石相。反应温度和陈化时间主要影响产物的晶化程度和晶体的形貌、尺寸,对生成的晶相也有一些影响。在给定的反应条件下,获得了形状规整、尺寸约为15×80nm、晶化程度高的金红石相二氧化钛纳米棒。对甲基橙的光催化降解实验表明,这种金红石纳米颗粒的催化活性与市售纳米锐钛矿相二氧化钛相近。     

不同前驱体制备氮掺杂二氧化钛及其光催化性能比较

在氨气气氛中和不同温度下焙烧纳米管钛酸和商业Degussa-P25,得到两系列可见光响应型氮掺杂二氧化钛光催化剂.采用高分辨透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪和X射线衍射仪对两系列样品的形貌、光谱吸收和晶体结构等物理化学性质进行了表征和比较.通过可见光光催化氧化丙烯评价系统对两系列样品的活性进行了评价.结果表明,600℃处理纳米管钛酸得到的催化剂可见光催化活性最好,是相同条件下处理Degussa-P25得到的催化剂(N-P25)活性的3.3倍.研究表明,纳米管钛酸是制备可见光响应型光催化剂较好的前驱体.     

纳米二氧化钛光催化降解喹啉动力学

利用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛光催化剂,探讨了其光催化降解废水中典型含氮杂环化合物喹啉的动力学行为。实验条件下,TiO₂光催化降解喹啉的反应为准一级反应,可用Langmuir-Hinshelwood动力学模型描述,其表达式为r=0.296kc_t/(1+0.296c_t),其中,lnk =-0.411 1lnc₀+2.278。     

二氧化钛介孔分子筛的合成和表征

以高嵌段共聚物为模板剂在中性条件下制备二氧化钛介孔分子筛,并以TG-DTA,XRD,TEM和N~2吸附方法对脱除模板剂后的样品进行了表征。实验结果表明,该介孔分子筛具有较高的比表面,以及六方堆积的均匀孔道,焙烧过程中孔壁可部分晶化成锐钛矿型TiO~2的小晶粒。在分子筛孔壁中引入稀土元素可提高介孔结构稳定性。     

二氧化钛微晶结构和光催化性能关联性研究

研究了不同煅烧温度、煅烧时间的系列二氧化钛样品悬浮体系光催化降解X-3B活性艳红的催化活性。分析了晶粒尺寸、晶相、晶格畸变应力和光催化体系等诸多因素对二氧化钛光催化活性的影响。发现晶格畸变应力对空穴电子对复合速率的影响在诸因素中占主导地位,并在一定程度上决定了二氧化钛悬浮体系的光催化效能。     

锌掺杂TiO_2的制备及其可见光催化性能

以钛酸纳米管[H2Ti2O2(OH)2,NTA]作为钛的前驱体、ZnCl2为锌源,采用水热法制备了锌掺杂的TiO2光催化剂;采用X射线衍射仪和透射电镜分析了催化剂产物的晶体结构和微观形貌;同时以亚甲基蓝为模型反应物,研究了锌掺杂量和水热温度对催化剂可见光光催化性能的影响.结果表明,水热温度为130℃,锌掺杂量为0.5%时,所得样品的光催化性能最佳.     

空气中苯系物的TiO2光催化降解研究进展

本文对近年来空气中挥发性苯系物的TiO2光催化降解机理、TiO2光催化降解苯系物的主要影响因素以及TiO2的失活与再生方法等的研究进展进行了较详尽的评述,并对今后的研究工作进行了展望。     

用于吖内酯合成的二氧化钛纳米晶体材料PriyankaAnandgaonker,GaneshKulkarni,SureshGaikwad,AnjaliRajbhoj简

Titanium dioxide nanoparticles were prepared by a electrochemical reduction method using parameters such as current density, solvent polarity, distance between electrodes, and concentration of stabilizers to control the size of the nanoparticles. The nanoparticles were characterized by UV-Vis spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, and their catalytic performance was tested for the synthesis of a series of 4-aryldiene-2-phenyl-5(4)-oxazolones from the cyclodehydration and condensation of the respective aldehyde, hippuric acid and acetic anhydride. Easy availability, reusability and eco-friendliness were some prominent features of the nanocrystalline titanium dioxide catalyst.     

Al掺杂对锐钛矿型TiO2光催化性能影响的研究

采用平面波赝势(PWPP)方法进行密度泛函(DFT)计算,研究了Al掺杂对锐钛矿晶体能带、态密度的影响.分析发现掺杂后Al原子3s和3p轨道上的电子虽然对晶体的价带和导带贡献不大,却诱使导带发生较大程度下移,禁带宽度减小,理论预测可以发生红移.采用低温燃烧合成法制备了Al掺杂锐钛矿型纳米TiO2,紫外-可见吸收光谱检测和甲基橙降解实验证明,Al掺杂TiO2光吸收强度增强,吸收带边界发生红移;光催化性能较纯TiO2有所改善.理论计算结果与实验结果相符.