稀土/二氧化钛催化剂的制备和光催化消除气体污染物

为了提高TiO2的光催化性能,用溶胶-凝胶法制备了掺杂稀土元素的RE(RE=La,Ce,PR,Nd)/TiO2催化剂,并对其进行表征.通过光催化消除甲醇气体为模式反应,研究了催化剂的催化性能.探讨稀土掺杂量、活化温度、甲醇的初始浓度对催化剂活性的影响.实验结果表明:由于稀土元素的掺杂,TiO2由锐钛矿向金红石相的转变温度有所提高,热稳定性增加,光生电子和空穴复合率有所降低,催化性能比纯TiO2明显提高.尤其是Pr元素的掺杂对TiO2催化性能的提高最为明显.当甲醇初始浓度为4.5 g·m-3,流速为10.0ml·min-1,催化剂用量为0.1 g时,Pr/TiO2光催化消除甲醇的消除率达100%.     

TiO2薄膜光催化还原Hg2+的研究

采用溶胶法制备出TiO2、SO42-/TiO2、CdS/TiO2薄膜光催化剂,研究了TiO2薄膜光催化还原Hg2+的最佳实验条件以及SO42-/TiO2、CdS/TiO2薄膜与TiO2薄膜、TiO2粉体与薄膜之间的光催化活性差异.结果表明:当pH=5.34时,经30 min紫外光照射,Hg2+的还原率达到最大;Hg2+初始浓度越高,光致还原量越低;光源波长越短,Hg2+的还原率越高;当甲醇添加量达到15%(体积比)时,反应30 min后,Hg2+的还原率即达100%;CdS改性薄膜的光催化活性高于未改性薄膜;CdS/TiO2薄膜的光催化活性略高于粉体.     

纳米Pt/TiO2催化剂上气相CH3OH光催化分解制氢反应的研究

利用不同还原方法制备了不同纳米粒度的Pt/tiO2光催化剂,并且用脉冲氢氧滴定法测定了TiO2表面Pt的分散度.在气相连续流动装置中利用纳米Pt/tiO2作为光催化剂,对气相甲醇的脱氢反应进行了研究.研究了添加Pt和不添加Pt的纳米TiO2,Pt负载量、铂的不同还原方法、不同TiO2纳米粒度对气相甲醇光催化分解反应的影响,并对反应气的空速、光照时间、添加水蒸汽、改变甲醇浓度等与光催化分解甲醇制氢的关系进行了研究,在最佳反应条件下,产氢速率达到5.808 mmol/(g·h).研究了反应的动力学,得到该反应为一级反应,求得了该反应的活化能为8.53 kJ/mol,并讨论了反应机理.     

三氯乙烯预处理的TiO2薄膜上挥发性有机物的光催化反应

 制备了TiO2薄膜催化剂,并用三氯乙烯对其进行了预处理; 采用FT-IR,GC/MS及XPS等技术研究了三氯乙烯预处理的TiO2薄膜上挥发性有机物的光催化反应. 结果表明,三氯乙烯预处理能加快某些挥发性有机物的光催化反应. 这是由于氯作为三氯乙烯气相光催化分解反应的中间产物吸附在催化剂表面,成为反应的活性物种引发挥发性有机物发生游离基反应,从而提高其气相光催化反应速率.     

Ag／TiO2复合纳米催化剂的制备和表征及其光催化活性

 采用光还原沉积贵金属法，制备了Ag／TiO2复合纳米催化剂．通过调节溶液的pH值控制TiO2表面负载银的形貌，利用AAS，XRD，TEM和XPS等手段对样品进行了表征．以苯胺氧化为模型反应，考察了Ag／TiO2复合纳米催化剂样品的光催化活性以及银沉积量和沉积形貌对催化剂活性的影响．结果表明，通过调控光还原沉积条件，可在平均粒径为24nm左右的TiO2颗粒上获得3nm左右均匀分散的银粒子；在TiO2上沉积适量的具有较高分散度的金属Ag，能有效提高TiO2对苯胺氧化反应的光催化活性．     

纳米TiO2光催化降解CH3OH、HCHO及HCOOH反应的研究

以纳米TiO2为催化剂，采用主波长为364nm的汞灯为光源，分别研究了浓度为0.1mol/L的甲醇、甲醛和甲酸水溶液的光催化氧化反应速率，用TEM、XRD、SSA和FT-IR对催化剂进行了表征，通过气相色谱测定反应物和生成物的浓度变化。并用Langmuir-Hinshelwood方程进行计算，证明该组反应均为零级反应，根据红外光谱的检测结果，提出了甲醇光催化的反应机理。     

NO2^—离子的光催化反应

对NO2离子的TiO2光催化反应研究发现，该光催化反应用于消除NO2离子效果显著．反应的动力学研究表明，NO2离子的TiO2光催化反应是一个较复杂的多步反应，其中，NO2离子在TiO2催化剂表面的光催化氧化是该反应的控制步骤，反应符合L-H动力学规律．研究还发现，反应气氛对该光催化反应有明显影响．在实验条件下未观测到产物对反应的影响．     

掺铂二氧化钛纤维光催化降解氯仿的研究

 TiO2纤维作为一种微米级光催化剂应用于废水处理时，不但克服了TiO2纳米颗粒不易分离回收的困难，而且对其进行贵金属掺杂，可使其光催化活性大大提高．用光还原沉积法制备了掺铂的二氧化钛纤维催化剂（Pt／TiO2（F）），并将其作为光催化剂用于光催化降解氯仿反应，考察了掺铂量、氧及pH值等条件对降解氯仿反应的影响，并与掺铂的二氧化钛颗催化剂粒（Pt／TiO2（G））的光催化活性进行了比较．结果表明，当掺铂量w（Pt）＝0．5％，催化剂用量为0．5g／L，预先溶氧至饱和状态，c0（CHCl3）＝1mmol／L，pH＝5，用300W中压汞灯光照120min时，Pt／TiO2（F）上氯仿的降解率可达98．44％，而Pt／TiO2（G）上氯仿的降解率仅为72．03％．     

用TiO2，ZnO及Fe2O3纳米粒子光催化氧化庚烷的反应

 制备了三种n－型半导体氧化物TiO2，ZnO和Fe2O3纳米粒子，用X射线衍射和N2吸附技术分别对它们的结构及比表面积进行了表征．考察了三种氧化物粒子对庚烷的气相光催化氧化反应的催化活性．研究表明，对于同种催化剂，随着焙烧温度的升高，催化剂的粒径增大，比表 面积减小，光催化活性下降．三种催化剂纳米粒子的光催化活性顺序为TiO2（锐钛矿）＞ZnO＞Fe2O3，金红石型TiO2粒子的催化活性低于ZnO粒子．结合能带理论探讨了三种催化剂光催化活性差异的原因．     

污染物甲醛为电子给体Pt/TiO2光催化制氢

研究了甲醛为电子给体在Pt/TiO2上光催化生成氢的反应。甲醛经光催化降解产生CO2和甲酸，甲酸可进一步被氧化；甲醛的光催化降解与放氢同时发生，催化剂的最佳Pt负载量为0．5％，甲醛浓度对反应的影响，表观上符合Langmuir-Hinshelwood关系式；碱性条件有利于该反应；在甲醛浓度较低时，甲醇的存在能部分地提高放氢速率，并讨论了可能的反应机理。     

影响TiO2薄膜光催化降解亚甲基蓝的因素

 用中频交流反应磁控溅射技术制备了具有良好光催化性能的TiO2薄膜,考察了紫外光源、反应器和溶液浓度对亚甲基蓝溶液光催化降解特性的影响. 结果表明,紫外光源对TiO2薄膜光催化降解性能有较大的影响; 在计算光催化降解速率时应充分考虑光解和光氧化的影响. 低压汞灯TUV为光催化降解的较好选择. 动态反应系统可以有效避免光解,显著提高光催化反应速度. TiO2薄膜具有很好的光催化性能,且性能稳定.     

固定在氧扩散膜表面的TiO2光催化膜

本文提出用氧扩散膜作TiO₂光催化膜的载体,介绍了氧扩散膜的制备及TiO₂在氧扩散膜表面的固定方法,TiO₂光催化膜的表面形态与微结构,不同条件下光催化分解草酸的速度.研究结果表明,以氧扩散膜作载体的TiO₂光催化薄膜表现出了较高的光催化活性.文中详细分析了氧扩散膜的作用.     

二氧化钛薄膜上三氯乙烯光催化氧化反应机理

 研究了二氧化钛薄膜上三氯乙烯(TCE)气相光催化氧化的反应机理. 结果表明,TCE气相光催化氧化反应生成的氯气可引发TCE的连锁反应. 当添加氯气的浓度相同时TCE表面光催化反应的初速率约为光化学反应初速率的2倍,说明连锁反应主要发生在催化剂表面. 氯可吸附在催化剂表面,作为电子的接受体抑制空穴与电子复合,提高TiO2光催化剂的活性. 除了TCE与吸附在催化剂表面的·OH的相互作用及反应产物/中间产物二氯乙酰氯的光催化分解可生成氯气以外,光气在与氯气共存时的光分解也有利于氯的生成.     

Size-selective photocatalytic reactions by titanium(IV) oxide coated with a hollow silica shell in aqueous solutions

A novel core-shell composite photocatalyst, commercially available titanium(IV) oxide (TiO(2)) particles directly incorporated into a hollow amorphous silica shell, was fabricated by successive coating of TiO(2) with a carbon layer and a silica layer followed by heat treatment to remove the carbon layer. The composite induced efficient photocatalytic reactions when relatively small substrates were used, such as methanol dehydration and decomposition of acetic acid, without any reduction in the intrinsic activity of original TiO(2), but did not exhibit efficient photocatalytic activity for decomposition of large substrates, methylene blue and polyvinyl alcohol. The unique size-selective properties of the composites are due to their structural characteristics, i.e., the presence of a pore system and a void space in the silica shell and between the shell and medial TiO(2) particles, respectively. The loading of alkylsilyl groups on the surface of the composite led to highly photostable floatability: the floated sample also induced efficient photocatalytic reaction for decomposition of acetic acid while retaining floatation at the gas/water interface.     

多酸修饰二氧化钛纳米管复合膜的制备、表征及其光催化降解甲基橙的研究

采用电沉积方法制备了H3PW12O40(PW12)-TiO2复合膜,通过SEM,EDX和XRD等手段,对其组成和结构进行了表征,并考察了该复合膜催化剂对降解甲基橙的催化活性.实验结果表明PW12存在于TiO2纳米管结构中,用PW12多酸修饰的TiO2纳米管比单独的TiO2纳米管展示出更好的光催化性能,由于电子能够从TiO2纳米管导带转移到多酸的LUMO能级,有效抑制了光生电子和空穴的复合,因而使PW12-TiO2复合膜表现出更高的光催化活性.     

在玻璃的TiO2涂膜上有机物分子的吸附及光催化分解对水接触角的影响

研究了有机物分子在玻璃的TiO₂ 和WO₃/TiO₂ 复合物涂膜上的吸附及光催化分解对水接触角的影响.结果表明:有机物在空白玻璃及其膜的表面的吸附为不可逆化学吸附,WO₃/TiO₂ 复合物膜可钝化玻璃表面对大气污染物分子的吸附能力并具有较好的光催化活性.     

无 氧 条 件 下ＴｉＯ２ 薄 膜 界 面 光 催 化 反 应 的ＸＰＳ 研 究

设计利用X射线光电子能谱仪的高真空系统作为无氧条件下光催化反应和分析的场所,研究真空无氧环境和大气有氧环境中紫外光激发TiO2薄膜表面的光催化反应,并对无氧条件下TiO2薄膜降解亚甲基蓝进行初步探索.结果表明,在大气有氧和真空无氧条件下TiO2薄膜经紫外光照后,表面的化学组成和化学状态均发生了变化;在有氧环境中TiO2薄膜表面氧含量增加,而在无氧环境中TiO2薄膜表面氧含量减少.TiO2薄膜表面的吸附氧是维持无氧条件下光催化反应的重要原因,增加薄膜表面吸附氧的含量能提高TiO2薄膜在无氧环境中的催化活性.此外,无氧条件下TiO2薄膜降解亚甲基蓝光催化反应过程中,亚甲基蓝分子只是脱去了某个含氮的基团,生成了中间产物,而并没有完全降解.     

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.