铂修饰的稀土掺杂TiO2的光催化制氢活性

采用溶胶-凝胶浸渍法和光沉积法制备了系列Pt/RE/TiO₂纳米光催化剂, 通过XRD和电化学等手段进行了表征. 以甲醛为电子给体, 考察了光催化剂在紫外光照射下的制氢活性. 稀土掺杂提高了Pt/TiO₂光催化制氢活性, 其顺序分别为La/TiO₂＞Sm/TiO₂＞Eu/TiO₂＞Dy/TiO₂＞Er/TiO₂. 掺入稀土元素后, 阻止了TiO₂从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变, 这是光催化剂活性提高的原因之一. 计算晶格畸变应力e数据表明, Ti^4＋可能反掺入了表面稀土氧化物的晶格中. 电化学实验表明稀土掺杂TiO₂的平带电位负移, 其原因可解释为晶格畸变促使费米能级升高, 导致催化剂导带的平带电位负移, 因此导带上被激发电子具有更强的还原能力, 从而有利于光催化制氢活性的提高.     

稀土离子掺杂对纳米TiO2光催化制氢活性的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2和一系列稀土离子掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射、透射电镜及N2吸附等技术对其进行了表征,考察了样品光催化分解水制氢的性能.结果表明,稀土离子掺杂有效抑制了TiO2粒子的生长,提高了粒子的分散性,增大了催化剂的比表面积,从而大幅度提高了其光催化分解水制氢的性能.其中,Gd3 掺杂的TiO2样品粒径最小,分散性最好,比表面积最大(是未掺杂TiO2的35倍).掺杂离子的电子构型对样品的光催化制氢活性有较大影响,具有全空电子构型的La3 和半充满电子构型的Gd3 掺杂的样品具有较高的光催化制氢活性(分别是未掺杂TiO2的3.69倍和3.72倍).     

Fe3+/V5+/TiO2复合纳米微粒光催化性能的研究

采用溶胶凝胶法制备了Fe^3 /V^5 /TiO2复合纳米微粒作为光催化剂。光降解反应结果表明，其掺杂催化剂Fe^3 /V^5 /TiO2的光催化活性明显提高。光电化学研究显示，铁离子可以成为电荷陷阱，促进空穴的界面传递反应。适量钒离子掺杂使TiO2电极的光电流升高，导带中电子浓度的增大，加快了界面的电子传递反应。共掺杂催化剂中，Fe^3 、V^5 分别提供了空穴与电子的陷阱，同时加快了电子与空穴的界面传递反应，从 更有效地提高光催化活性。双组份共掺杂为提高TiO2光催化活性提供新的途径。     

稀土掺杂TiO_2光催化剂的制备及产氢性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂的系列光催化剂RE/TiO2(La/TiO2,Eu/TiO2,Y/TiO2,Pr/TiO2,Nd/TiO2,Sm/TiO2,Gd/TiO2),XRD晶相结构表征分析表明稀土离子的掺杂有效抑制了TiO2晶粒的增长。分别考察了不同酸、醇为牺牲剂时RE/TiO2对光催化产氢性能的影响。实验结果表明:以乙醇为牺牲剂时,稀土的掺杂均提高了光催化产氢性能;以乙酸为牺牲剂时,只有铕和镧的掺杂提高了光催化活性。以La/TiO2为光催化剂,甲醇、乙醇和正丙醇为牺牲剂,光催化产氢活性顺序为:乙醇甲醇正丙醇;以Eu/TiO2为光催化剂,以甲酸、乙酸和丙酸为牺牲剂,光催化产氢活性依次为:甲酸丙酸乙酸;因此,牺牲剂的选择对光催化产氢活性有重要的影响。     

纳米TiO2复合光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究

采用溶胶凝胶法分别制备p-MWNTs-TiO2及p-MWNTs/ZnTPP-TiO2复合纳米光催化剂, 并通过热重分析、透射电镜、X射线粉末衍射和紫外-可见漫反射光谱对光催化剂的物理性质进行了表征. 结果表明: 复合光催化剂中碳纳米管热解温度明显提前, TiO2晶化温度延迟, 相变受到抑制, 紫外特征吸收较纯TiO2有明显红移. 对所制备的光催化剂进行光解水产氢性能测试结果表明: 光催化剂的产氢速率维持相对恒定, 有较好的光学稳定性; p-MWNTs和p-MWNTs/ZnTPP对TiO2的掺杂提高了其光催化活性, 光催化剂产氢活性的大小顺序为p-MWNTs/ZnTPP-TiO2＞p-MWNTs-TiO2＞P25＞TiO2.     

Fe、N共掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光催化活性

应用电化学阳极氧化法结合浸渍和退火后处理制备了Fe和N共掺杂的TiO2纳米管阵列光催化剂,并用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)仪对其进行了表征.结果表明,Fe、N共掺杂对TiO2纳米管阵列的形貌和结构没有明显影响,Fe和N均掺入了TiO2晶格.紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱显示Fe和N共掺杂TiO2纳米管阵列的吸收带边较纯TiO2纳米管阵列和单一掺杂TiO2纳米管阵列红移,可见光吸收增强.以可见光催化降解罗丹明B(RhB)考察了材料的光催化活性,Fe和N共掺杂TiO2纳米管阵列对RhB的降解速率较纯TiO2纳米管阵列和单一掺杂TiO2纳米管阵列明显提高,证明了Fe、N共掺杂产生的协同效应提高了TiO2纳米管阵列在可见光照射下的光催化活性.     

Eu~(3 )、Si~(4 )共掺杂TiO_2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu/Ti/Si纳米光催化剂,并通过XRD、FT-IR、EPR等进行了表征.结果表明,掺入Eu3 和Si4 ,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,且Eu3 能够促进Si4 进入TiO2的晶格中.以甲基橙为光催化反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,探讨了催化剂对甲基橙的吸附机理.Eu3 和Si4 的最佳掺入量分别为wEu=0.03%、wSiO2=39.06%,且Eu3 和Si4 同时掺入TiO2光催化剂产生协同效应.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.     

铕掺杂对纳米TiO2的光催化活性的影响

用溶胶-凝胶法制备了掺杂Eu3+的纳米TiO2,用XRD和TG-DTA对其进行了表征,并以正庚烷为气相有机污染物的实例研究了样品的光催化活性,发现Eu3+进入TiO2晶格中引起了TiO2晶格膨胀,导致晶格畸变增大,抑制了TiO2晶相的转变和粒径的增长.结果表明,Eu3+掺杂可提高TiO2的光催化活性,并且当掺杂摩尔分数为0.3%时,光催化活性最好.随着焙烧温度的升高,光催化活性下降,而利用较高的水解酸度则有利于得到光催化活性较高的样品.     

Eu3＋、Si4＋共掺杂TiO2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu/Ti/Si纳米光催化剂, 并通过XRD、FT-IR、EPR等进行了表征.结果表明,掺入Eu3＋和Si4＋, 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, 且Eu3＋能够促进Si4＋进入TiO2的晶格中.以甲基橙为光催化反应模型化合物, 考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,探讨了催化剂对甲基橙的吸附机理. Eu3＋和Si4＋的最佳掺入量分别为wEu=0.03％、wSiO2=39.06％,且Eu3＋和Si4＋同时掺入TiO2光催化剂产生协同效应.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.     

Sm掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

 采用溶胶-凝胶法、浸渍-提拉法制备了不同形式和不同含量Sm掺杂的锐钛矿晶型TiO2的光催化剂薄膜. 采用X射线衍射、UV-Vis光谱及电化学实验对所制得的TiO2光催化剂薄膜进行了表征,并通过甲基橙溶液的光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,与未掺杂的TiO2薄膜相比,Sm掺杂的TiO2薄膜的UV-Vis吸收光波长向长波方向移动,并且光照开路电压也相应提高; 适量Sm掺杂可以明显提高TiO2薄膜的光催化活性,最佳Sm掺杂量为x(Sm3+)=0.5%; 在各种掺杂形式中以表层Sm掺杂的Sm-TiO2(S)薄膜的光催化活性最好. 讨论了Sm掺杂提高TiO2薄膜光催化活性的机理.     

稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO2光催化活性影响的理论和实验研究

从理论和实验两方面探讨稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO2光催化活性的影响.理论上采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,对稀土掺杂TiO2前后的几何结构、能带结构、态密度及电子结构进行了系统的研究.结果表明,Y,La,Gd,Lu,Ce,Eu,Yb和Tb掺杂有助于TiO2光催化活性的提高;而对于Pr,Nd,Pm,Sm,Dy,Ho,Er和Tm掺杂,由于在价带顶和导带底之间形成了较多的可能成为光生电子和空穴的复合中心的杂质能级,故此类稀土的掺杂浓度需要控制在较小的范围内.另一方面,采用溶胶-凝胶法制备了9种稀土金属(RE=Y,Ce,Pr,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Yb)掺杂的TiO2粉体,运用X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱法(UV-Vis)分别表征其晶体结构和光学吸收性质.结果表明,掺杂前后的TiO2均为锐钛矿相,且Ho,Pr,Ce,Sm,Y,Yb和Gd掺杂使TiO2在可见光区的吸收有不同程度的提高.理论预测与实验结果基本一致,且理论研究结果与周期表中稀土元素外层电子轨道排布规律一致,从而揭示了稀土元素掺杂的本质规律,指明了适量的稀土掺杂有利于TiO2光催化活性的提高.     

RE/TiO2用于NO2-光催化氧化的研究

 以稀土盐和钛酸丁酯为原料,采用溶胶－凝胶法制备了掺杂稀土\r\n光催化剂RE／TiO2（RE＝La,Ce,Er,Pr,Gd,Nd,Sm）,并用XRD,\r\nDRS和IR等手段对RE／TiO2进行了表征;以NO－2为目标降解物,考察了\r\n其光催化氧化活性．结果表明,适量RE的掺入,可有效扩展TiO2的光谱\r\n响应范围,有利于NO－2的吸附,使光催化活性均有不同程度的提高．\r\n其中掺杂Gd样品的光催化活性最高．掺杂量是影响光催化活性的重要因\r\n素,一般最佳掺杂量为w（RE）≈0．5％．     

以葡萄糖和蔗糖为电子给体在Pt/TiO2上光催化制氢

以Pt/TiO2为催化剂, 研究了以葡萄糖和蔗糖为电子给体的光催化制氢反应以及有机物自身的去除效果.     

稀土掺杂TiO2颗粒的制备及其悬浮液的电流变特性

通过掺杂稀土元素,使TiO2电流变液的屈服强度提高到近5 kPa (3 kV/mm).用DSC-TG、 IR和XRD等手段对材料的Sol-gel制备过程和产物的晶体结构进行了分析.结果表明纯TiO2和掺杂稀土TiO2凝胶的分解分三阶段完成,并形成锐钛矿结构.掺杂浓度小于一定值时,稀土离子以置换Ti位固溶于TiO2晶格中并引起晶格膨胀.认为适当掺杂所导致的晶格常数变化改善了材料的介电性能,从而使TiO2的电流变性能优化.     

Exfoliated and reorganized graphite oxide on titania nanoparticles as an auxiliary co-catalyst for photocatalytic solar conversion

The hybrid of graphite oxide (GO)/TiO(2) was prepared through the spontaneous exfoliation of bulky graphite oxide and reorganization with TiO(2) nanoparticles as a solar conversion and hydrogen-generating photocatalyst. GO/TiO(2) showed enhanced activities for both photocurrent generation (in an electrode form) and hydrogen production (in a slurry form) than those of bare TiO(2) under UV light irradiation. The enhanced photocatalytic activity of GO/TiO(2) is ascribed to the ability of graphitic layers in accepting and transporting electrons from excited TiO(2), promoting the charge separation. When GO was hybridized with platinized TiO(2) (Pt/TiO(2)), it showed a marked synergistic effect for the photocatalytic hydrogen production compared with GO/TiO(2) and Pt/TiO(2). This indicates that the cheap and abundant carbon material can be a good candidate for an electron attracting reservoir and an auxiliary co-catalyst for the photocatalytic hydrogen production.     

Titania supported gold nanoparticles as photocatalyst

This Perspective is focused on the photocatalytic activity of gold nanoparticles supported on titania (Au/TiO(2)). Titania is the most widely used photocatalyst, but its limited activity under visible light irradiation has motivated the quest for modified titania materials absorbing visible light. The review starts by justifying how doping with metallic elements is a related strategy, but different, to that leading to the use of Au/TiO(2) in photocatalysis. Data supporting and confirming the photoactivity of gold nanoparticles in colloidal solutions are briefly presented to justify the possibility of gold photosensitization of titania by electron injection into the conduction band. After describing the most common procedures used to prepare Au/TiO(2), the central part of this article is focused on the photocatalytic activity reported for Au/TiO(2) for hydrogen generation, dye decoloration, phenol decomposition and carboxylic acid degradation, among other processes. Emphasis is given to the role that parameters like Au loading, particle size, surface area, spatial structuring and others play on the photocatalytic activity. One important issue has been to distinguish those reports using visible light from those other in which direct titania excitation by UV light has been used. These Au/TiO(2) photocatalysts can find real applications in the near future for environmental remediation and for hydrogen generation.     

Er3+-Yb3+共掺纳米TiO2上转换光催化杀菌作用研究

采用溶胶凝胶法合成了稀土离子Er^3＋-Yb^3＋共掺杂的纳米TiO2晶体粉末,利用XRD,UV-VIS吸收光谱及上转换发射光谱对其结构和光学特性进行了表征．以致病性嗜水气单胞菌为实验菌株,以980nm激光为激发光源,考察了室温下Er^3＋-Yb^3＋共掺杂纳米TiO2的光催化杀菌性能．结果表明,稀土离子掺杂的纳米TiO2可以通过上转换发光的途径增加TiO2对可见光的利用率,从而实现TiO2在可见光和近红外光范围的光催化氧化杀菌作用．