Ag2O/TiO2异质结的光催化活性及耐光腐蚀性研究

以钛酸丁酯、硝酸铋和硝酸银为原料,FTO为基底,采用水热法结合超声沉积法合成了Ag2 O/TiO2异质结光催化剂.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析测试手段对样品的形貌和结构进行了表征.结果表明,Ag2O/TiO2异质结是由直径约200 ～ 300 nm的TiO2纳米棒镶嵌着Ag2O纳米颗粒组成,与TiO2纳米棒阵列相比,Ag2O/TiO2异质结在可见光区有明显的光吸收.Ag2O/TiO2异质结的光催化效率明显提高.尤为重要的是,经光处理后,最终得到稳定的Ag-Ag2O/TiO2三元体系,并对Ag-Ag2 O/TiO2三元体系提高光催化稳定性和活性的机理进行了分析.     

(001)晶面主导的TiO2纳米片表面的F-对其光催化性能的影响

采用水热法以HF为晶面控制剂制备了TiO2纳米片,并用NaOH溶液对其处理,以甲基橙、甲基紫、罗丹明B和亚甲基蓝四种染料为降解对象,研究了处理前后TiO2纳米片的光催化性能并提出了机理.通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试对处理前后TiO2纳米片的结构、形貌以及表面组成进行了表征.结果表明用NaOH溶液处理前后,样品均为边长24 nm、厚度6～7 nm、(001)晶面含量为84;的锐钛矿TiO2纳米片,但是处理后的样品表面F-、表面羟基和吸附水的数量都减少了,而且处理后样品的光催化活性降低.未经NaOH溶液处理的样品具有更高的光催化活性,归因于氟较氧更强的电负性可使TiO2表面吸附更多的水,促进了价带空穴对水的氧化,从而生成更多的羟基自由基.     

TiO2/石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究

以TiCl3和氧化石墨(GO)为原料,采用简便的原位液相法制备了TiO2/石墨烯(RGO)纳米复合材料.利用XRD、SEM、XPS和UV-Vis光谱表征了其微观结构及性能,实验考察了复合材料光催化还原CO2性能,探究了其光催化反应机理.研究表明,TiO2/石墨烯纳米复合材料具有显著的光催化还原活性,光催化反应产物选择性高,反应6.0h甲醇的累积产量为3.43 mmol/L,石墨烯的协同效应提高了TiO2半导体的光催化活性和反应效率.     

CdS/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备出TiO2纳米管阵列,再通过化学水浴沉积法在TiO2纳米管阵列上负载CdS纳米颗粒.利用XRD、FESEM和UV-Vis分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和光学性质进行表征,并研究了不同含量CdS负载的复合薄膜对光催化降解气相苯性能的影响.结果表明,CdS纳米颗粒均匀沉积到TiO2纳米管阵列上,所制备的复合薄膜光吸收带边均扩展到了可见光区.CdS的修饰大幅度提高了TiO2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,其中负载CdS质量分数为3;的TiO2纳米管阵列光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为80;,终产物CO2的浓度为640 mg/m3.     

PbSe修饰TiO2纳米带复合材料的水热制备及其可见光催化活性

以Na2[PbCl4]络合物溶液、Na2SeSO3溶液和TiO2纳米带为前驱物,采用水热法简单制备了无桥联PbSe修饰TiO2纳米带复合材料,并对该材料进行了罗丹明B的可见光催化降解活性测试。各种测试结果表明,立方相PbSe呈纳米粒子状态沉积在锐钛矿型TiO2纳米带表面,其沉积量可通过重复合成次数在一定程度上得到控制,但对TiO2纳米带比表面积影响很小,PbSe修饰有利于对有机物降解的光催化作用;PbSe对TiO2纳米带修饰呈现出明显可见光吸收,对TiO2起到光敏化作用;可见光催化结果证实,PbSe修饰TiO2纳米带对罗丹明B光催化降解活性远比纯TiO2纳米带高出许多。     

Li2 CO3-Y3+共掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y3+-TiO2纳米粒子,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-vis)等仪器对样品的物化性质进行了表征.以对亚甲基蓝为目标降解物,考查了Y3+掺杂对纳米TiO2光催化活性的影响.实验结果表明,掺杂浓度摩尔比为0.03的Y3+有利于提升TiO2光催化活性,能有效提高对亚甲基蓝的光催化降解效率.对TiO2纳米粒子进行了Y3+和Li2 CO3共掺杂,Li2 CO3共掺Y3+-TiO2相比于Y3+-TiO2对亚甲基蓝的光催化降解效率有了进一步的提升,同时对相关机理进行了详细的论证,推测Li2 CO3在本研究中起到空穴补偿剂而不是电荷补偿剂的作用.     

Bi2O3/g-C3N4/TiO2三元复合物的制备及其可见光催化活性研究

以工业纳米TiO2,三聚氰胺(C3H6 N6)和硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原料,通过高温煅烧制备Bi2O3/g-C3 N4/TiO2三元复合物,采用XRD、XPS、FT-IR、UV-vis、PL光谱等对其结构进行了表征.结果表明g-C3 N4和Bi2O3分散覆盖在TiO2表面,形成具有异质结结构的Bi2O3/g-C3N4/TiO2三元复合物,其带隙降低,对可见光的吸收增强,电子和空穴通过在Bi2O3、g-C3N4和TiO2三者界面间的转移有效延长了光生载流子的寿命,从而提高光催化效率.以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性.结果表明,当TiO2与C3H6N6质量比为1∶2.5,Bi(NO3)3·5H2O含量为0.35;,煅烧温度为520℃,煅烧时间为5h时制得的Bi2O3/g-C3 N4/TiO2三元复合物(即0.35Bi/C/T)活性最高,LED灯(12 W)光照180 min后对10mg/L亚甲基蓝溶液降解率达98.1;.     

TiO2/P3HT纳米复合材料光催化降解甲基橙的动力学研究

用化学氧化聚合法制备了导电聚合物聚3-己基噻吩(P3HT).用聚3-己基噻吩改性纳米二氧化钛,合成TiO2/P3HT纳米复合微粒.对其光催化降解甲基橙的反应动力学进行了分析,测定了反应的表观活化能.结果表明,纯纳米TiO2和TiO2/P3HT纳米复合微粒光催化降解甲基橙的反应均为一级反应;纳米TiO2经聚3-己基噻吩(P3HT)修饰后在可见光下的光催化活性得到提高,且提高降解温度有利于提高甲基橙的降解率,纳米TiO2经P3HT修饰后降解甲基橙的表观活化能由23.44 KJ/mol下降到19.36 kJ/mol.     

机械化学合成CdS/TiO2复合纳米材料及其光催化性能研究

以纳米CdS和TiO2为原料,采用简便的机械化学法合成了CdS/TiO2复合光催化剂.用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征和分析.以亚甲基蓝为目标降解物,评价了其光催化活性.结果表明,机械化学有效促进了CdS在TiO2纳米颗粒表面的分散和相互作用,形成了CdS/TiO2复合纳米结构的光催化剂,25wt;-CdS/TiO2的可见光催化活性较纯CdS提高了5倍,在可见光照射下,其光电流响应提高了5倍.CdS/TiO2光催化活性的提高归结于CdS的表面杂化作用,提高了光生电子-空穴的有效分离与迁移.     

爆轰法合成超小TiO2的光催化性能分析

颗粒尺寸是影响TiO2光催化活性的重要因素,颗粒越小其光催化效率越高.在密闭的反应釜内引爆用含钛前驱体、硝酸铵、黑索金与一定量的聚苯乙烯小球制备的浆状混合炸药制备了超小的TiO2纳米颗粒.研究了炸药配比对TiO2的形貌、分散性、颗粒尺寸的影响,并通过降解甲基橙溶液表征超小TiO2的光催化性能.结果发现:制备的TiO2由金红石相与锐钛矿相组成,大部分颗粒呈球形或不规则四边形,尺寸在10nm左右,少量颗粒尺寸大于20nm,结晶度较好.炸药配比对TiO2的结晶度、颗粒大小、分散性等有较大影响.TiO2的禁带宽度在2.8eV左右,低于锐钛矿相与金红石相的禁带宽度,能够提高太阳光的利用率.爆轰制备的超小TiO2催化降解甲基橙溶液50min时,甲基橙的降解率为30;,明显高于爆轰法制备的颗粒较大的TiO2与铜粒子掺杂的纳米TiO2的光催化速率,光催化性能得到明显提高.