Molecular‐Level Understanding of the Photocatalytic Activity Difference between Anatase and Rutile Nanoparticles

The generation of oxidants on illuminated photocatalysts and their participation in subsequent reactions are the main basis of the widely investigated photocatalytic processes for environmental remediation and selective oxidation. Here, the generation and the subsequent diffusion of ^.OH from the illuminated TiO₂ surface to the solution bulk were directly observed using a single‐molecule detection method and this molecular phenomenon could explain the different macroscopic behavior of anatase and rutile in photocatalysis. The mobile ^.OH is generated on anatase but not on rutile. Therefore, the photocatalytic oxidation on rutile is limited to adsorbed substrates whereas that on anatase is more facile and versatile owing to the presence of mobile ^.OH. The ability of anatase to generate mobile ^.OH is proposed as a previously unrecognized key factor that explains the common observations that anatase has higher activity than rutile for many photooxidative reactions.     

金红石相TiO_2纳米棒的氢化处理及其光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源,通过盐酸调制的水热法制备出了具有棒状结构的金红石相纳米TiO2,并进一步进行高温氢化处理.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见-近红外漫反射(UV-Vis-NIR DRS),电子顺磁共振(EPR)和表面光伏(SPS)等测试手段对样品进行表征,以气相乙醛和液相苯酚为目标污染物考察催化剂的光催化活性.结果表明:随着高温氢化处理时间的延长,TiO2样品的可见光吸收逐渐增强,其颜色逐渐由白色转变成灰色,这主要与引入的Ti3+/氧空位缺陷有关.表面光电压谱和羟基自由基测试表明,适当时间的氢化处理有利于光生电荷的分离.在光催化氧化降解气相乙醛和液相苯酚过程中,经适当时间氢化处理的样品表现出高的可见光催化活性.并且可见光催化活性的规律与紫外光下的是一致的.这是因为氢化处理后在导带底下方引入了缺陷能级,拓展了可见光响应.过度的氢化处理会在TiO2导带下方引入较低的缺陷能级,使光生电荷的复合加剧,导致光催化活性降低.     

锐钛矿、金红石和板钛矿降解罗丹明B光催化活性的比较

详细考察并比较了采用低温制备的锐钛矿、金红石和板钛矿氧化钛降解罗丹明B的光催化活性.与传统高温焙烧制备的金红石相比,低温制备的金红石粒径小,比表面积大,表面羟基数目多,因此光催化效率明显增加.更重要的是,当锐钛矿和金红石具有相似粒径和比表面积时,金红石具有较高的光降解罗丹明B活性.对于板钛矿氧化钛而言,虽然其表观光催化...     

液相沉积法制备光催化活性TiO2膜

锐钛矿型TiO2薄膜;液相沉积法制备光催化活性TiO2膜     

钬掺杂提高TiO2纳米晶光催化活性的光谱性能机制研究

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了未掺杂和掺杂0.5%Ho(摩尔分数)的纳米TiO2光催化剂,以甲基橙的光催化降解为探针反应,评价了其光催化活性。运用XRD,TEM,EDS,FT-IR,UV-Vis DRS以及PL光谱表征技术考察了Ho掺杂对纳米TiO2的微晶尺寸、晶体结构、表面组成与光学性能的影响,并对改性机制作了探讨。结果表明,Ho掺杂可以抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,阻碍TiO2晶粒增长,使TiO2的光吸收带边发生蓝移,增加表面羟基含量,促进光生载流子分离,从而使Ho掺杂TiO2样品光催化降解甲基橙的能力显著增强。     

Preparation and Photocatalytic Characterization of Nanoporous TiO2

Nanoporous TiO2 photocatalysts were prepared by use of controlled drying method with surfactants. The surface area and porous properties are dependent on the chain length of incorporated surfactant cation. The TiO2 materials prepared in the presence of surfactant molecules during the gel formation exhibit much higher photocatalytic activity than that prepared in the absence of surfactants.     

Two‐Dimensional Hollow TiO2 Nanoplates with Enhanced Photocatalytic Activity

Two‐dimensional anatase TiO₂ hollow nanoplates were firstly synthesized through a facile synthesis route by using α‐Fe₂O₃ nanoplates as removable templates. Two‐dimensional hollow TiO₂ nanoplates with different ratios of anatase and rutile phases were obtained by adjusting the calcining temperature. The average diameters were around 600 nm, and the shell thickness was approximately 30 nm. The photocatalytic performance of TiO₂ was investigated by decomposing rhodamine B under simulated sunlight. Among the TiO₂ samples, the anatase TiO₂ hollow nanoplates manifested a significant enhancement in the photocatalytic performances. The excellent catalytic performance can be attributed to the unique structure of the two‐dimensional anatase TiO₂ hollow nanoplates, including a large surface area and increased dye–photocatalyst contact areas as well as more active sites for photodegradation.     

Au/TiO2光催化剂的制备及其催化性能

采用改进的等体积浸渍法、光化学沉积法分别制备了不同Au担载量的Au／TiO2光催化剂,以甲基橙的光催化降解反应作为模型反应,考察了金的担载量、预处理条件、制备方法等因素对其光催化性能的影响,以漫反射紫外一可见光谱（DRS）分析了不同金担载量的Au／TiO2光催化剂的光谱特征。结果显示,适当担载量的Au可显著提高TiO2的光催化活性,以改进的等体积浸渍法制备的0．8％Au／TiO2催化剂的光催化活性最高。DRS结果显示,金的担载对TiO2的光谱特征没有影响。     

Sol—Gel Template Synthesis and Photocatalytic Activity of TiO2 Nanofibrils Loaded on Al2O3 Template

TiO2 nanofibrils were prepared within the pores of alumina template membranc by use of sol-gel chemistry ,The TiO2 nanofibrils have good crystallinity and size,There is agglomcration frce among the particulates of TiO2 and the fibrils show high catalytic activity.     

均相水解法制备金红石含量可控的纳米TiO2

用均相水解法通过调节对甲苯磺酸的添加量制备了金红石含量线性可控的纳米TiO2粒子,相同条件下,没有加入对甲苯磺酸时,制备的TiO02颗粒为纯锐钛矿晶型．制备的纳米TiO2颗粒,其单晶尺寸为19．5mm(金红石),13．5mm(锐钛矿),比表面积72．7m^2／g,通过公式计算得到了制备的TiO2纳米颗粒带隙能为2．83eV,比P25和纯锐钛矿纳米TiO2颗粒的带隙能均低．     

Rutile TiO2 Submicroboxes with Superior Lithium Storage Properties

Hollow structures of rutile TiO₂, and especially with non‐spherical shape, have rarely been reported. Herein, high‐quality rutile TiO₂ submicroboxes have been synthesized by a facile templating method using Fe₂O₃ submicrocubes as removable templates. Compared to other rutile TiO₂ nanomaterials, the as‐prepared rutile TiO₂ submicroboxes manifest superior lithium storage properties in terms of high specific capacity, long‐term cycling stability, and excellent rate capability.     

掺杂镧的TiO2纳米粒子的光致发光及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了纯的和掺杂La的TiO2纳米粒子,并利用XRD,TEM,XPS和荧光光谱(FS)等对样品进行表征,主要考察焙烧温度和La含量对TiO2纳米粒子的性质以及光催化降解苯酚活性的影响,并探讨了La的掺杂对TiO2相变的作用机制以及FS光谱与光催化活性的关系.结果表明,适量La掺杂能够提高TiO2纳米粒子FS光谱强度,这是因为La掺杂能够使表面氧空位和缺陷的浓度增加;600℃热处理的掺杂不同量La的TiO2样品的光催化活性顺序是:1%＞1.5%＞3%＞0.5%＞5%＞0%,这与它们的FS光谱强度的顺序是一致的,即FS光谱强度越高,其光催化活性越高.这是因为在光致发光过程中,FS信号主要来源于表面氧空位和缺陷,而在光催化反应过程中,表面氧空位和缺陷能够有利于光生电子被捕获.     

纳米二氧化钛/碳纳米管复合催化剂光催化性能及碳纳米管组分的作用

运用溶胶-凝胶及低温水热法合成纳米TiO₂/碳纳米管复合催化剂, 以甲基橙为目标降解物考察复合物的光催化活性. 运用X光衍射、透射电镜、Brunauer-Emmett-Teller低温氮气吸附、差热-热重分析及紫外-可见漫反射吸收光谱等表征催化剂. 结果表明, 与单纯纳米TiO₂相比, 溶胶-凝胶法制备的复合催化剂的光催化活性显著提高, 实验条件下复合的碳纳米管最适含量为3%(碳纳米管/TiO₂, 重量百分比), 复合催化剂经在缓和氧化气氛中焙烧处理可在保持碳纳米管热稳定前提下获得纳米TiO₂的充分晶化. 观察到了低温水热合成的复合催化剂的甲基橙降解活性的进一步提升, 复合催化剂中纳米TiO₂在碳纳米管表面分散均匀, TiO₂和碳纳米管组分间的紧密和充分键合及低温水热条件下催化剂的大比表面积、超细粒径以及碳纳米管的热稳定等有利于复合催化剂的光催化活性. 进一步地, 探讨了复合催化剂中适量碳纳米管组分的光活性促活机制.     

B,N-SnO2/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

为了提高TiO₂在可见光下的光催化活性, 采用聚合物前驱体法制备了B,N共掺杂的SnO₂/TiO₂(B,N-SnO₂/TiO₂)粉体型光催化剂. 进一步为了提高光催化剂的实用性, 通过浸渍-裂解法制备了氧化铝纤维毡负载的B,N-SnO₂/TiO₂光催化剂. 利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、场发射透射电子显微镜、X射线光电子能谱、比表面积分析仪、紫外-可见分光光度计等对其进行了表征. 以氧氟沙星水溶液为模拟污染物, 考察了B,N-SnO₂/TiO₂粉体型光催化剂和负载型光催化剂的可见光催化活性及稳定性. 结果表明, 该粉体型光催化剂在可见光下光照15 min, 对氧氟沙星的降解率可达98.3%. 负载型光催化剂也表现出了良好的光催化性能及可重复性和稳定性, 在21次重复使用后光催化性能几乎不发生变化.     

负载型纳米TiO2光催化降解活性艳红X-3B染料

光催化氧化;负载型纳米光催化剂;负载型纳米TiO2光催化降解活性艳红X-3B染料     

共价键联的PW11/TiO2介孔杂化材料的合成及其光催化性能

采用二次嫁接的方法,将Keggin结构的缺位钨磷酸盐PW11嫁接到介孔TiO2的表面,得到PW11/TiO2杂化样品。采用IR、低温N2吸附、XRD、TEM和ICP-AES等对样品的结构、PW11负载量以及键联机理进行了表征和研究,对样品光催化降解甲基橙的性能进行了考察。 结果显示,用蒸发诱导自组装法合成的TiO2,焙烧前结构松散,可部分水解并与PW11反应,生成PW11Ti物种,后者与TiO2骨架缩合,从而实现PW11的键联嫁接。 与纯TiO2相比,杂化样品中锐钛矿相的结晶度稍有降低,孔径、孔容减小,但是对甲基橙的光催化降解活性却明显增加,显然这是PW11和TiO2间发生了“协同效应”所致。     

Cr掺杂金红石相TiO2(110)单晶薄膜的制备、表征及光催化活性

采用脉冲激光沉积术(PLD)同质外延生长了表面原子级平整的6%(原子比)Cr 掺杂的金红石相TiO₂(110)单晶薄膜, 采用扫描隧道显微镜(STM)、扫描隧道谱(STS)、X 射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对其进行了表征. 结果表明: Cr 掺杂对TiO₂(110)-(1×1)表面的形貌没有明显影响, 但是提高了掺杂薄膜在负偏压的导电性; Cr与晶格O键合而呈现+3价态, 由此在TiO₂的价带顶上方~0.4 eV处引入杂质能级. 紫外-可见光吸收谱显示薄膜的光吸收能力被扩展到~650 nm, 处于可见光范围. 借助STM以单个甲醇分子的光解反应检测了薄膜的光催化活性. 仅观察到紫外光照射下甲醇分子的脱氢反应, 在可见光照射下(λ>430 nm)甲醇分子没有发生反应, 表明单独的Cr掺杂可能不足以提高TiO₂在可见光下的催化活性.     

纳米TiO2薄膜耦合光催化氧化还原反应脱除水中无机氮

由溶胶-凝胶法制备了固定化二氧化钛薄膜,研究了薄膜催化剂光催化脱除含氨氮-亚硝酸氮混合液中无机氮的活性.考察了溶胶制备工艺、催化反应条件(尤其pH)对光催化活性的影响.实验证明:酸性条件有利于亚硝酸氮的还原,碱性条件有利于氨氮的氧化,通过调节pH可以获得光催化氧化氨氮和还原亚硝酸氮耦合效果.如果加入甲酸维持酸性务件,反应0.5 h后再将pH调回碱性,可以大大提高光催化脱氮的效果:经过2 h的光催化反应,二氧化钛膜催化总氮去除率可达50%以上.经多次试验证明附载二氧化钛薄膜不脱落,光催化活性未见减弱,可重复利用.提出了光催化脱氮的反应机理.     

掺杂过渡金属离子的TiO2复合纳米粒子光催化剂──罗丹明B的光催化降解

在悬浮液体系中进行的半导体光催化降解反应中,催化剂的导带电子(或被俘获到半导体表面的电子)还原电解质溶液的O2分子(受主)是反应的决速步骤,O2分子接受电子后形成的超氧自由基O2-或羟基自由基HO·具有很强的氧化能力,能将污梁物氧化降解[13].     

二氧化钛悬浆体系中八种染料的太阳光催化氧化降解

研究了二氧化钛悬浆体系中具有不同结构和不同取代基的八种染料化合物在太阳光作用下的降解过程。实验中测定了染料溶液的脱色速度、总有机碳去除率以及降解过程中部分无机离子的生成情况。结果显示,在此条件下,八种染料化合物均得到不同程度的降解。着重比较了染料分子在光催化降解过程中,不同取代基以及取代基的不同位置对染料分子降解及无机离子生成情况的影响,从而进一步揭示了染料分子的光催化降解机理。