TiO2 /wAC复合光催化剂的酸催化水解合成及表征

以TiCl4为钛源, 采用酸催化水解法合成了活性炭(AC)复合光催化剂TiO2/wA(w:AC 的质量分数, %). 通过对苯酚、甲基橙以及六价铬的光催化降解, 考察了AC 含量、反应溶液初始pH值、使用次数对TiO2/wAC光催化剂催化活性的影响,并采用重力沉降法测试了催化剂分离性能. 采用XRD、DRS、FTIR、SEM、低温液氮吸附等对光催化剂晶相结构、光谱特征、表面结构等进行了表征. 结果表明, 适宜AC 含量的TiO2/wAC(wAC=5%, 记为5AC)具有较高的光催化活性.AC 掺杂可减小TiO2粒子凝聚, 而对TiO2的晶相结构、晶粒大小以及表面性质影响不大, 对TiO2能阈结构不产生影响. TiO2与AC结合牢固, 接触界面处有Ti—O—C 键生成. TiO2/5AC 表现出高光催化活性的主要原因是, AC 所提供的适宜高浓度环境及对纳米尺寸TiO2团聚的有效抑制. TiO2/5AC的高活性, 不易失活, 易分离以及活性受pH 变化影响较小的特性,使其在实际废水处理方面具有潜在应用价值.     

N、F共掺杂TiO2可见光响应光催化剂的酸催化水解法制备及表征

采用酸催化水解法由TiCl4、NH4F混合液合成N、F共掺杂可见光响应TiO2光催化剂(TONF).以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光区、紫外光区的催化活性.采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外.可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、打描电子显微镜(SEM)及低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构等进行表征.结果表明,适量的N、F共掺杂TONF催化剂表现出较高的可见光催化活性.N、F共掺杂可显著提高TiO2分散性能,促进锐钛矿相的形成,抑制其向金红石相转变,提高相转变温度.N掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收;F掺杂可使TiO2能隙变窄.     

纳米TiO2光催化剂的酸催化水解合成与表征

以TiCl4为钛源,采用酸催化水解法控制TiCl4水解速度,合成了纳米TiO2光催化剂。以苯酚的光催化降解为模型反应,考察了酸催化剂种类、水解温度、煅烧温度对TiO2光催化活性的影响。采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、扫描电镜(SEM)、低温氮物理吸附,分析了TiO2光催化剂的晶相结构、光谱特征以及表面形貌。结果表明,以HCl为催化剂、水解温度98℃、煅烧温度500℃下制得TiO2活性最高。最佳条件下合成的TiO2前驱体为无定型结构,400℃煅烧时几乎完全转化为锐钛矿相,800℃时完全转化为金红石相。随着煅烧温度升高,TiO2光吸收阈值红移,TiO2粒子尺寸增大,比表面积下降,光催化活性降低。     

TiO2/AC复合光催化剂对苯和丁醛的气相光催化降解机理

 利用溶胶-凝胶并水热处理法制备了TiO2光催化剂和TiO2/AC复合光催化剂,在静态光催化反应器中研究了苯和丁醛的气相吸附和光催化降解,利气相色谱分析确定了生成的中间体. 结果表明, TiO2/AC复合光催化剂比TiO2光催化剂具有较强的吸附能力和较高的光催化活性; 在TiO2和TiO2/AC上,苯(或丁醛)光催化降解产生相同的中间体,表明在两种催化剂上发生的光催化反应遵循相同的机理,进而讨论了其可能的光催化氧化途径.     

微乳-水热法制备具有自清洁功能的TiO2薄膜

采用热陈化微乳液及浸渍-提拉技术,制备了具有自清洁功能的TiO2薄膜。 考察了微乳液中表面活性剂十二烷基苯磺酸（DBS）的用量对TiO2薄膜的表面形态和微观结构的影响。 进而对合成的TiO2薄膜的光催化活性、光致亲水性能及实际环境中的自清洁效果进行了测试评价。 随着表面活性剂DBS用量的增加,微乳液中的分散质点尺寸减小,但热陈化后所获得的TiO2粒子表现出凝集现象。 在DBS用量为0及58 mg/L时,所获得薄膜表面较为平整,由15~20 nm大小的TiO2粒子组成。 这些薄膜在无紫外光照射时,水接触角增大的速度较慢,并且在紫外光照射下能迅速恢复其超亲水性能。 将薄膜置于室外25 d后其表面无灰尘粘结,水接触角由原来的0°增大至14°~18°。 当DBS用量为580 mg/L以上时,薄膜表面起伏不平,粗糙度过大,对应TiO2薄膜光致亲水性能较差,室外放置25 d后,水接触角由原来的0°增大至46°~48°。     

TiO2/AC光催化剂上气体污染物降解的反应动力学模型

 利用二氧化钛与活性炭(AC)共水热处理的方法制备了TiO2/AC复合催化剂,采用空气净化评价装置对其催化降解低浓度气体污染物丁醛的性能进行了模拟评价实验. 基于Langmuir-Hindshelwood方程和一些假设,推导了循环反应系统气体污染物降解的瞬态模型. 结果表明,该动力学模型所得数据与丁醛的模拟评价实验结果基本相符,预示着该模型能够很好地预测污染物的降解行为.     

活性炭孔结构对TiO2/AC复合光催化剂光催化活性的影响

以4种表面化学性质相近, 而孔结构差异较大的活性炭(AC)为原料, 采用酸催化水解法合成了系列TiO2/AC复合催化剂, 考查活性炭孔结构对复合光催化剂活性的影响. 以苯酚为模型物, 考察了催化剂的活性;以低温(77 K)液氮吸附测定活性炭的比表面积、孔容和孔径分布;以Boehm滴定及元素分析定量表征活性炭表面化学性质. 以SEM观测复合催化剂表面TiO2的分散性能;以X射线衍射(XRD)、漫反射光谱(DRS)测试光催化剂晶相结构参数及光吸收阈值. 结果表明, 活性炭孔结构性质对TiO2/AC活性影响显著. AC1、AC2、AC3、AC4对TiO2活性提高的协同系数分别为1.55、2.03、1.28、1.43. 协同系数大小与接触界面面积变化值(⊿S)趋势相似. 具有发达的微孔及适量中孔结构的TiO2/AC复合光催化剂的催化活性最高.     

Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性

用酸催化溶胶-凝胶法制备了Fe³⁺掺杂TiO₂/凹凸棒（Fe³⁺-TiO₂/ATP）复合光催化剂,对其结构、微观形貌、光吸收性能和可见光下的光催化性能进行了表征。XRD和TEM测试结果表明,Fe³⁺-TiO₂/ATP具有较好的热稳定性,经450 ℃热处理后的ATP晶体结构基本保持不变,锐钛矿TiO2均匀的分布在ATP表面,TiO2颗粒之间无团聚,且平均粒径小于纯TiO₂。UV-Vis-DRS测试结果表明,Fe³⁺的掺杂可明显增强复合光催化剂对可见光的吸收,光响应范围拓展到了整个紫外-可见光区。在可见光下,Fe³⁺-TiO₂/ATP复合光催化剂对亚甲基蓝具有很好的催化降解活性。Fe³⁺-TiO₂/ATP的反应速率常数分别为TiO₂/ATP、P25和纯TiO2的1.37、4.83和6.51倍。复合光催化剂的沉降性能优于纯TiO2和P25,易于分离。     

N、F共掺杂TiO2可见光响应光催化剂的酸催化水解法制备及表征

采用酸催化水解法由TiCl4、NH4F混合液合成N、F共掺杂可见光响应TiO2光催化剂(TONF). 以苯酚为模型物, 考察了催化剂在可见光区、紫外光区的催化活性. 采用X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构等进行表征. 结果表明, 适量的N、F共掺杂TONF催化剂表现出较高的可见光催化活性. N、F共掺杂可显著提高TiO2分散性能, 促进锐钛矿相的形成, 抑制其向金红石相转变, 提高相转变温度. N掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收; F掺杂可使TiO2能隙变窄.     

吸附剂负载TiO2光催化研究进展

TiO2光催化在废水处理、空气净化等环保领域展示出诱人前景.纳米TiO2光催化剂的负载化是实现其产业化的关键步骤之一.多孔吸附剂与纳米TiO2复合可提供对污染物的高浓度吸附环境,提高TiO2分散度,解决催化剂分离难题,是光催化领域的研究热点之一.本文对近年来国内外多孔吸附剂与纳米TiO2复合的发展情况进行了综述,着重介绍了负载型TiO2光催化剂的固定化方法、多孔吸附剂类型以及负载对光催化活性的影响机理.     

A Large-Area Patterned TiO2/SnO2 Bilayer Type Photocatalyst Prepared by Gravure Printing

Anatase TiO₂ films (thickness = 50 nm) were formed in shape of stripes (width = 1.6 mm, interval = 0.4 mm) by gravure printing on commercially available SnO₂ coated soda-lime glass substrates (dimension = 300 × 300 mm). Its photocatalytic activity was examined for the gas-phase oxidation of CH₃CHO in comparison with a simple TiO₂ photocatalyst formed on a silica glass. The patterned TiO₂/SnO₂ bilayer type photocatalyst showed a high photocatalytic activity in an H₂O bearing atmosphere. On the other hand, neither the patterning nor stacking effect was observed for the same reaction under dry conditions. These results could be explained in terms of the reducing potential of the electrons in the conduction band of the SnO₂ layer.     

高活性二氧化钛光催化剂的低温水热合成

 以硫酸钛和尿素为原料,通过水热方法制备了锐钛矿相纳米晶二氧化钛光催化剂. 用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和N2吸附-脱附对所得催化剂的结构进行了表征,并通过空气中丙酮的光催化氧化反应考察了其光催化活性. 结果显示,通过水热方法不需要经过任何热处理就能制备结晶良好的锐钛矿相TiO2粉末,160 ℃水热反应3 h或180 ℃水热反应2 h制备的二氧化钛光催化剂显示出高的光催化活性,其光催化活性比Degussa P25高3倍多. 这可能是由于该方法所制备的二氧化钛光催化剂具有高的比表面积和小的晶粒尺寸引起的.     

水热法制备三维网状TiO2纳米线薄膜及其光电化学性能

为了构建纳米二氧化钛(TiO2)的特殊结构以提高TiO2纳米材料的光催化性能, 利用水热法在钛箔表面制备了三维网络结构的TiO2纳米线薄膜(W-film). 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)及X射线衍射(XRD)仪对样品进行了表征. 结果表明, 三维网络TiO2纳米线薄膜是由大量非定向生长的锐钛矿型纳米线组成, 直径为10-30 nm, 长度大于5 μm. 利用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对W-film 进行光学性能研究, 结果表明在350-700 nm波长范围内W-film的吸光度均大于TiO2纳米粒子(P25)薄膜(P-film)的吸收度, 同时吸收带边发生红移, 且吸光度随水热时间增加而增加. 进一步在Na2SO4溶液中研究了W-film的光电化学性能, 结果表明其光电化学性能较P-film优异. 并以甲基橙为目标降解物考察了W-film的光催化性能. 在相同测试条件下, W-film光催化降解甲基橙的速率是P-film的2.3倍, 展示了良好的应用前景. 这种复合W-film电极兼有柔性和可外加电场的双重优点, 拓展了TiO2薄膜的应用领域.     

TiO2/NaY Composite as Photocatalyst for Degradation of Omethoate

Photocatalytic activities of TiO2 and NaY zeolites-supported TiO2 were investigated with omethoate as a model pollutant.The physical and chemical states of NaY zeolite-supported TiO2 were evaluated via XRD,FTIR,BET and SEM.Photodegradation of omethoate was studied with H2O2 as oxidant and TiO2 supported on NaY zeolite as photocatalyst.Parameters involved in the photo-catalysis of omethoate,i.e.,the calcination temperature of the photocatalyst,initial omethoate concentration,the amount of TiO2 loaded on NaY ...     

Dielectric Properties of Nanocrystalline TiO2 Prepared by the Stearic Acid Gel Method

Nanocrystalline TiO2 was prepared by means of a stearic acid gel method. The product was investigated by differential thermal analysis, thermogravimetric analysis, X-ray powder diffraction and transmission electronic microscopy (TEM ). The results of the dielectric properties tested indicate that the dielectric constant of anatase-form nanocrystalline TiO2 is much higher than that of the coarse crystal. The dielectric constant of the nanocrystalline material is not related with the amplitude of an external AC field in a certain range.     

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.     

Preparation of the TiO2 Thin Film Photocatalyst by the Dip-Coating Process

Titanium dioxide (TiO2) coated glass-plate thin film photocatalysts for elimination of air pollutants, were prepared by the dip-coating process with titanium alkoxide including polyethylene glycol (PEG). The surface structure of these thin films changed drastically with the size of the PEG. They were either transparent or opaque. Nitrogen oxides (NOx), one of the most hazardous of air pollutants, were found to be efficiently eliminated by the thin film photocatalyst. The photocatalytic activities of the transparent and opaque thin films were found to be almost equal. This may be due to the two films having the same surface area. The highest activity was obtained for thin films around 1 m.     

TiO2膜光催化剂的改进及表征

提出用粉末-溶胶法制备TiO2薄膜型光催化剂,介绍了粉溶法的制备工艺及改变pH值对催化活性的影响.研究结果表明, 利用粉溶法或添加浓HNO3后制备的TiO2薄膜光催化剂表现出了较高的光催化活性.结合结构表征详细分析了其中的原因.认为粉溶法制备的催化剂表面更粗糙,比表面积增大,膜厚度减小,这些都可能是其催化活性提高的原因.而加酸后膜催化活性提高主要是因为酸性条件下表面几乎没有Ti3+表面态,利于光生电子与光生空穴的分离.     

Composite Electrode SnO2／TiO2 for Dye-Sensitized Solar Cells

Composite nanoporous electrode SnO2/TiO2 was fabricated for the dye sensitized solar cell (DSSC) with N3 (Cis-Ru). After introducing of TiO2, the open-circuit photovoltage (Voc) was higher than that of the pure SnO2 electrode, while short-circuit photocurrent (Isc) was varied with the ratio of the TiO2. Appropriate content of the TiO2 can be beneficial to the efficiency of the solar cell, and it gives negative impact on the composite electrode when the content of TiO2 is higher.     

TiO_2溶胶掺杂改性高折光复合材料的制备及性能

以2,5-二巯基噻二唑、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、对苯二甲醇和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为主要原料制备紫外光固化预聚物;以钛酸丁酯(TBT)为前驱体,以硅烷偶联剂(KH570)为改性剂,采用溶胶-凝胶法制得均一、稳定的TiO2溶胶;采用紫外光固化的方式将紫外光固化预聚物与TiO2溶胶进行杂化制得TiO2溶胶掺杂改性的高折光复合材料。通过红外光谱、纳米粒度分析、热重分析、阿贝折光仪、紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等表征手段对制备的紫外光固化预聚物、TiO2溶胶和TiO2溶胶掺杂改性的高折光复合材料的相关性能进行分析。结果表明:通过紫外光固化的方式能使TiO2溶胶比较均匀地分散在紫外光固化预聚物中,得到TiO2溶胶掺杂改性的高折光复合材料;随着TiO2溶胶掺杂量的增加,复合材料的裂解温度、冲击强度均有一定的提高;当掺杂TiO2溶胶的质量分数为1.25%时,复合材料透明且折光率高达1.841。