掺铁氧化钛活性炭负载体制备及其对活性艳红K2G的光催化降解

通过优化的溶胶-凝胶法制备活性炭负载的铁掺杂TiO2(Fe-TiO2/AC)复合体,使用比表面积分析仪、扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、荧光光谱等对其结构特征进行表征.采用活性艳红K2G水溶液为标准模型降解物,对其光催化性能进行评价.结果表明:活性炭负载Fe-TiO2后,仍然保持有很高的比表面积,原因是活性炭的大孔和中孔没有被堵塞.Fe-TiO2/AC中没有Fe离子衍射峰出现,可能归功于Fe离子半径和Ti相近或掺杂量少,也表明对TiO2纳米颗粒的晶型结构没有影响.相对于纯TiO2,由于活性炭载体大的比表面积和强的吸附力,使其表面上的TiO2纳米颗粒分散好,同时铁的掺杂使TiO2纳米颗粒尺寸进一步降低.另外,复合体中掺杂在TiO2中的Fe有两种存在形式,即Fe2O3和FeO.由于活性炭载体和Fe离子的掺杂浓度对光生空穴-电子对复合率的影响,从而导致活性炭负载化和Fe掺杂及其浓度的大小都对复合体荧光强度产生影响.相比于纯TiO2、0.3%Fe-TiO2、TiO2/AC、0.5%Fe-TiO2/AC和0.1%Fe-TiO2/AC,0.3%Fe-TiO2/AC显示出最大的光催化活性,并能使活性艳红K2G在有限的时间内完全矿化,这归功于恰当浓度的Fe离子掺杂和活性炭负载.另外,0.3%Fe-TiO2/AC降解活性艳红K2G的动力学常数(k=0.0229min-1)比TiO2/AC(0.0154min-1)和0.3%Fe-TiO2(0.0057min-1)两者动力学常数之和还大,原因可能是活性炭负载和铁离子掺杂同时影响,对于提高TiO2光催化活性具有放大效应.     

以偏钛酸为原料制备高效负载型纳米TiO2/活性炭光催化剂

以颗粒活性炭(AC)为载体, 偏钛酸为钛源, 采用浸渍-水热法制备负载型TiO2光催化剂, 在300～800 ℃下热解处理. 利用X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱和氮气吸附对催化剂样品进行了表征. 以甲基橙(MO)降解为模型反应, 对负载型TiO2光催化性能进行评价. 结果表明, 经600 ℃焙烧的样品具有最佳光催化性能, 为锐钛矿晶型, 负载于活性炭上的TiO2是由30～50 nm的球型颗粒组成. 负载型TiO2/AC光催化剂的光催化活性高于相同方法制备TiO2和AC混合物及商业化产品Degussa P25与活性炭混合物, 光降解反应符合一级反应动力学方程. 催化剂重复使用5次其光催化活性基本保持不变.     

过渡金属掺杂TiO_2/活性炭复合体的制备及双协同光催化性能

以活性炭为载体,通过溶胶-凝胶法分别制备了Fe、Ag、Zn、Mn和Cr过渡金属离子掺杂TiO2/活性炭(X-TiO2/AC,X-TA;X:过渡金属离子)复合体,利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、电子自旋共振谱(ESR)和荧光光谱(FS)对其结构进行表征.以罗丹明B的光催化降解为探针实验,评价掺杂负载型复合体的双协同光催化性能和使用寿命,提出双协同光催化扩增机制,并探讨了掺杂率和负载率对双协同扩增效果影响.结果表明:通过活性炭吸附和离子掺杂对TiO2光催化性能表现出双协同扩增作用,导致X-TA对罗丹明B的降解速率常数kapp大于掺杂X-TiO2粉体和TA负载体之和.同时,掺杂率和负载率共同影响协同效应,当Fe离子掺杂率和Fe-TiO2负载率分别为0.3%和10%时,Fe-TA复合体kapp最大为0.0208min-1.另外,过渡金属离子掺杂对TiO2光催化性能提高程度按掺杂离子Ag、Zn、Mn、Cr、Fe递增.掺杂后金属离子的价态、得电子能力、比表面积和掺杂TiO2颗粒尺寸上的差异决定了不同离子掺杂负载型复合体催化性能不同,复合体寿命降低的主要原因是由于活性组分从载体上流失所引起.     

Sn4+掺杂对TiO2纳米颗粒膜光催化降解苯酚活性的影响

金属离子掺杂能改善TiO2纳米微粒光催化活性,在光降解大气和水污染物的研究中,已引起人们的重视[1,2].实验证明,掺杂物的浓度、掺杂离子的分布、掺杂能级与TiO2能带匹配程度、掺杂离子d电子的组态、电荷的转移和复合等因素对催化剂的光催化活性有直接影响[3].Kamat等[4]曾利用TiO2颗粒与SnO2颗粒混合制膜,使光催化剂活性得到提高.但Sn4+掺杂TiO2用于光催化剂尚少见报道.本文采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)[5]制备了Sn4+离子掺杂的TiO2纳米颗粒膜催化剂(TiO2-Sn),考察了其对苯酚的光催化降解活性,讨论了Sn4+离子的掺杂方式及光催化活性提高的机理.     

TiO2/AC复合催化剂光催化降解气相1,2-二氯苯

以商品活性炭(AC)为载体, 采用溶胶-凝胶法制备不同比表面积和TiO2负载量不同的光催化剂(TiO2/AC). 用氮吸附、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征方法, 获得了所制备的TiO2/AC性能参数; 并通过降解气相1,2-二氯苯(1,2-DCBz)的实验研究了TiO2/AC催化剂的光催化氧化性能, 主要考察参数包括催化剂使用量、比表面积、气相1,2-DCBz浓度等对光催化氧化的影响. 结果表明: 负载于AC上的TiO2颗粒粒径为10 nm左右, TiO2颗粒负载在大比表面积的载体AC上有利于光催化降解气相1,2-DCBz. 通过比较商用P25和自制TiO2/AC光催化剂对气相1,2-DCBz的降解效果, 证明了AC吸附作用和TiO2光催化降解的协同作用使TiO2/AC光催化剂对气相1,2-DCBz的降解效率有较显著的提高.     

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.     

SiO2负载的TiO2光催化剂可见光催化降解染料污染物

 采用酸催化溶胶-凝胶法制备了SiO2负载的TiO2光催化剂,考察了制备条件对负载型TiO2光催化剂的晶相、结构、比表面积和可见光催化活性的影响. 结果表明,采用SiO2为载体时,TiO2以纳米颗粒的形态分散在载体表面,负载型TiO2/SiO2催化剂的比表面积大、等电点低而且热稳定性能良好. 偶氮染料酸性橙7的可见光催化降解实验结果表明,染料污染物在催化剂表面的吸附是影响催化剂可见光催化活性的重要因素. 与试剂TiO2样品相比,负载型TiO2/SiO2光催化剂具有更好的光催化活性和沉降性能.     

Eu~(3+)离子掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化降解甲基兰溶液的研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列不同原子摩尔比的Eu3+离子掺杂纳米TiO2光催化剂,通过XRD,SEM和UV-V is等测试手段对纳米TiO2晶型、颗粒度大小、形貌以及光学性能进行了表征;并以甲基兰溶液为目标物,对所制备样品的光催化活性进行了研究。结果表明,稀土Eu3+离子的掺杂能有效抑制纳米TiO2的晶型的转变进而减小晶粒尺寸、提高分散度;稀土Eu3+离子的掺杂使TiO2光催化剂紫外-可见吸收有一定的蓝移,并在可见区有一定的吸收峰;稀土Eu3+离子的掺杂有效提高了TiO2光催化剂的活性,并在本实验条件下,当掺杂原子摩尔比为1%、退火温度500℃时,对甲基兰溶液的光催化活性最强。     

载体对负载型TiO2催化剂光催化性能的影响

 以活性碳（AC）和镁铝尖晶石（MA）为载体，采用真空吸附水解法制备了负载型光催化剂TiO2／AC和TiO2／MA，并采用TiO2溶胶负载法制备了活性碳负载催化剂TiO2（C）／AC．以氯仿为探针分子研究了其在催化剂上的吸附及光催化降解反应性能．结果表明，催化剂的制备方法、TiO2负载量与载体的吸附性能对光催化活性有明显的影响．通过优化制备条件，TiO2／AC催化剂的催化活性可提高到纳米TiO2的2．5倍．氯仿在AC上的饱和吸附量较高，但吸附强度较弱；在纳米TiO2上的吸附情况则正好相反．氯仿在AC和TiO2上吸附性质的差异有利于吸附在TiO2／AC上的氯仿分子从活性碳载体向TiO2光催化活性中心迁移．镁铝尖晶石载体对光催化反应没有明显的促进作用，与其基本上不吸附氯仿分子有关．与TiO2胶体负载法相比，真空吸附水解法是一种较好的负载型TiO2光催化剂制备方法．     

Fe3+-TiO2/SiO2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe3+的TiO2光催化剂(Fe3+-TiO2/SiO2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.结果表明,Fe3+-TiO2/SiO2比TiO2纳米粉有更好的催化活性,Fe3+的最佳掺入量为0.03％.罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理.根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO2在SIO2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因.     

Sm2O3掺杂TiO2光催化剂的制备和性能

 采用溶胶-凝胶法制备了Sm2O3掺杂TiO2光催化剂,通过X射线衍射、程序升温脱附和漫反射紫外-可见光谱等手段对催化剂进行了表征,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Sm2O3掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数. 结果表明,Sm2O3掺杂TiO2光催化剂具有较强的紫外光吸收性能. Sm2O3掺杂使TiO2粒径减小,比表面积增大,同时导致氧脱附温度提高及脱氧量增大. Sm2O3掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Sm2O3的最佳掺入量为Sm/Ti摩尔比=0.8%.     

Preparation and photocatalytic activity of TiO_2-coated granular activated carbon composites by a molecular adsorption-deposition method

TiO2 nanoparticle-coated granular activated carbon (GAC) composite photocatalysts (CPs) were suc-cessfully prepared by a molecular adsorption-deposition (MAD) method. The CPs were detected by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), BET surface area and UV-Vis adsorption spectroscopy, and their photoactivity was evaluated by methyl orange (MO) photodegradation. The results show that small-sized TiO2 nanoparticles were dispersed well, deposited on the surface of GAC, and showed slight blue shift in comparison with pure TiO2. With the increase in TiO2 content, the CPs showed band gaps in lower energy, smaller surface areas and the higher content of Ti3 ions. Compared with pure TiO2 and others CPs samples, CPs-382 sample showed the highest photoactivity due to the optimum TiO2 content and surface area besides the synergic effect of photocatalytic degradation of TiO2 and adsorptive property of GAC. In addition, the CPs could be very easily reclaimed, recycled and reused for methyl orange removal while high photoactivity is pre-served.     

Synthesis, characterization, and visible light activity of new nanoparticle photocatalysts based on silver, carbon, and sulfur-doped TiO2

New nanoparticle photocatalysts based on silver, carbon, and sulfur-doped TiO2 having only the homogeneous anatase crystalline phase and high surface area were successfully synthesized by a modified sol-gel route. The catalysts were characterized by EDX, XRD, BET, UV-vis, IR, and Raman spectroscopy. The effects of the experimental parameters on the visible light reactivity of the catalysts were evaluated for the photodegradation of gaseous acetaldehyde as a model indoor pollutant. The activity results show that the silver(I) ion, Ag(+), doping significantly promotes the visible light reactivities of carbon and sulfur-doped TiO2 catalysts without any phase transformation from anatase to rutile. Moreover, Ag/(C, S)-TiO2 photocatalysts degrade acetaldehyde 10 times faster in visible light and 3 times faster in UV light illuminations than the accredited photocatalyst P25-TiO2. The commendable visible photoactivities of Ag/(C, S)-TiO2 new nanoparticle photocatalysts are predominantly attributable to an improvement in anatase crystallinity, high surface area, low band gap and nature of precursor materials used.     

B掺杂TiO2/AC光催化剂的制备及活性

以硼酸和钛酸丁酯为主要原料，以活性炭(AC)为载体。用溶胶-凝胶法制备了B掺杂TiO2／AC光催化剂．用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV—VIS)对制得的光催化剂进行了表征．以甲基橙水溶液的光催化脱色反应和氧化乐果水溶液的光催化降解反应。考查了不同B掺杂TiO2／AC光催化剂的活性．结果表明，所有B掺杂TiO2／AC光催化剂均为锐钛矿晶相．B的掺杂未导致TiO2／AC光催化剂的吸收带边发生明显的移动．当B-TiO2质量分数分别为2．0％和2．5％时，TiO2／AC光催化剂的活性有明显的提高．B-TiO2质量分数2．0％时活性最高．但是，当B-TiO2质量分数分别为1．5％和3．0％时。TiO2／AC光催化剂的活性降低．B的缺电子特性可能改变了TiO2能带中的电子密度，使光催化反应中光生电子和空穴的俘获方式发生变化；同时。B的缺电子特性也会使光催化剂表面的Lewis酸强度增强，导致表面吸附OH-数量和目标反应物的吸附方式发生变化．这些可能是B-TiO2／AC光催化剂活性发生变化的主要原因．     

溶胶-凝胶及水热法制备掺杂铁、铬离子的二氧化钛光催化剂

通过溶胶 凝胶法结合水热处理制备了掺杂铁或铬离子的纳米尺寸锐钛矿型TiO₂光催化剂.用XRD、BET、TEM、EPR和UV VisDRS对样品进行了系列表征.在对活性偶氮染料XRG的降解中,可见光激发下适量掺杂的TiO₂呈现出优于纯TiO₂和P25的活性,同时掺杂并未降低其在紫外光激发下的活性.     

TiO_2·Al_2O_3/beads光活性的研究

研究以空心玻璃微球为载体 ,用溶胶 凝胶法制备附载型复合光催化剂的过程 .对TiO2 ·Al2 O3/beads光催化活性进行评价 ,并利用XRD、TEM、SEM对附载型复合光催化剂进行表征 ,同时对TiO2 ·Al2 O3/beads的吸附性和比表面进行测试 .结果表明 ,附载型复合光催化剂TiO2 ·Al2 O3/beads光活性显著提高且组分摩尔比存在最佳值 .当n(TiO2 ) /m (Al2 O3) =97/3时 ,其最高光解率为同样降解条件下 ,同样含量DegussaP 2 5TiO2 光解率的 1 5倍左右 .探讨了TiO2 ·Al2 O3/beads光活性提高的主要因素 ,认为纳米尺寸TiO2 和TiO2 ·Al2 O3/beads吸附性是光活性提高的最主要因素 ,另外 ,活化条件和比表面也是影响光活性的主要因素     

掺杂Cu的TiO2纳米粒子的制备、表征及其光催化活性

采用Sol-gel法制备了纯的和掺杂不同量Cu的TiO2纳米粒子,并用TG-DTA,XRD,XPS,UV-Vis和荧光光谱对样品进行了表征,考察焙烧温度和Cu含量对TiO2纳米粒子的性质及光催化活性的影响,初步探讨了Cu的掺杂对TiO2相变的作用机制及样品荧光光谱与光催化活性的关系.结果表明,Cu2+的掺杂对TiO2的相变有很大的促进作用,并使其光谱响应范围向可见光区拓展.Cu的掺杂未引起新的荧光现象,但适量Cu的掺杂能够降低TiO2纳米粒子的荧光强度.此外,在光催化降解苯酚的实验中,于500℃处理的掺杂Cu的TiO2纳米粒子的光催化活性较高,与表征结果一致.而掺杂不同量Cu的TiO2的光催化活性顺序与样品荧光光谱强度的顺序相反,即荧光光谱强度越低,其光催化活性越高.     

Enhancement of photocatalytic activity of P25 TiO2 by vanadium-ion implantation under visible light irradiation

An ion-implantation method was used to prepare V-ion-implanted P25 TiO2 photocatalysts. Their photocatalytic activity for the degradation of formic acid under visible light irradiation (lambda>450 nm) was investigated. Upon implantation of V ions into the lattice of P25 TiO2, the photoactivity was remarkably enhanced. HRTEM images showed that the implanted V ions existed in the form of VO2(T) in the lattice of P25 TiO2. The intensity of photoluminescence (PL) spectra of V-ion-implanted P25 TiO2 decreased with the increase of the amount of implanted V ions, indicating the decrease of electron-hole pair recombination. It was also observed that the lower the PL intensity of V-ion-implanted P25 TiO2, the higher the photoactivity.     

负载金属对MoO3-TiO2光催化剂结构与催化性能的影响

用溶胶-凝胶和浸渍-还原相结合的方法制得M/MoO3-TiO2 (M=Pd, Cu, Ni和Ag)光催化剂。利用X-射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、红外光谱(IR)、程序升温脱附(TPD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和光反应等技术,研究了负载金属复合半导体的物相结构、吸附性能、吸光性能和光催化反应性能。结果表明,金属M(M=Pd, Cu)负载在复合半导体上,延迟了TiO2由锐钛矿向金红石相的转化,增强了Mo与载体TiO2的相互作用,促进Mo物种由四面体配位向八面体配位转化,使TiO2光吸收限发生蓝移,对可见光部分的吸收明显增加,拓宽了催化剂的光响应范围;固体材料吸光性能强弱顺序Pd/MoO3-TiO2 >Cu/MoO3-TiO2>Ag/MoO3-TiO2>Ni/MoO3-TiO2;Pd对CO2吸附能力过强,卧式吸附态脱附温度高,光催化效率不高;金属Cu对CO2吸附能力适中,CO2与C3H6脱附温度较接近,实现了光-表面-热的协同作用,光量子效率最高。