掺杂金属离子改性的TiO2薄膜光催化剂的研制

采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化剂，着重考察了掺杂铈、镧、钨等金属离子改性的TiO2薄膜的光催化活性，研究了其紫外-可见光透过性能，甲基橙水溶液的光催化降解实验表明：掺杂铈、镧、钨三种金属离子后，TiO2薄膜的光催化活性均有不同程度的提高，最佳掺杂浓度分别为3．0％、1．0％、0．5％，其中掺杂铈的TiO2薄膜光催化活性最高。     

微波助离子液体中Y掺杂TiO_2光催化剂制备及微波强化光催化活性

在微波助离子液体介质中制备稀土元素Y掺杂改性TiO_2光催化剂,以提高催化剂的光催化降解活性,用XRD、SEM和BET等测试手段对催化剂结构进行表征;以甲基橙溶液和苯酚溶液为模拟污染物,分别在紫外光照(UV)和微波辐射-紫外光照(MW-UV)条件下考察TiO_2-Y催化剂的光催化活性;以对苯二甲酸作为荧光探针利用荧光技术检测TiO_2-Y催化剂表面所产生的羟基自由基,并对光催化降解反应进行动力学分析,探索了光催化降解反应机理.实验结果表明,通过优化反应条件后制得的TiO_2-Y催化剂具有较高光催化活性和热稳定性,在UV和UV-MW条件下降解甲基橙和苯酚溶液1.5h后,甲基橙降解率分别为98.3%和99.5%,苯酚降解率分别为97.5%和98.2%.荧光光谱分析表明,TiO_2-Y在MW-UV条件下产生的羟基自由基比UV条件下要多,因而微波辐照具有强化TiO_2-Y降解模拟污染物的作用;反应动力学数据分析表明,TiO_2-Y光催化降解甲基橙溶液反应呈现一级反应动力学规律,其表观速率常数K最大值为0.051 9min-1.     

离子液体介质中微波辅助制备铁掺杂纳米TiO_2及光催化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体中,用微波干燥的方法制备了铁掺杂的纳米TiO2-Fe光催化剂,并以甲基橙为模拟污染物,紫外灯为光源,考察了离子液体加入量、铁掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、煅烧温度、煅烧时间等因素对TiO2-Fe光催化活性的影响.结果表明:在离子液体加入量为5.6 mL,掺杂物质硝酸铁与钛酸丁酯的物质的量百分比为0.005%,于家用微波炉中在210 W功率下干燥17.5 min,再在高温箱式电阻炉中于540℃煅烧处理1.5 h后所制得的TiO2-Fe光催化剂,分别用紫外光照90 min及太阳光照射3 h后,甲基橙都几乎达到完全降解,其活性明显优于未掺杂纯TiO2的光催化活性.     

钒离子掺杂对TiO2光催化剂薄膜催化活性的影响

采用溶胶凝胶工艺在普通玻璃表面制备了钒离子非均匀掺杂的TiO2薄膜,运用XRD研究了其光催化复合薄膜的表面特征.以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,表征薄膜的光催化活性,结果表明,将钒离子富集在TiO2薄膜内部时,最佳掺杂浓度为1.0%(V/Ti原子百分比),最佳降解表观速率常数为7.44×10-3min-1,约是纯TiO2的2.3倍,有效地提高了TiO2半导体的光催化效率.通过XPS与电化学方法进行分析,说明将钒离子富集在TiO2薄膜内部十分有利于电子-空穴的分离,增强了光生电子与空穴的分离效率.     

非金属掺杂改性TiO_2光催化剂的机理

为了扩展TiO2光催化剂对可见光的利用,以非金属元素对其进行掺杂和改性是近年来很活跃的研究内容,文献报道主要有氮、碳、硫、氟等非金属元素的改性结果。各种不同的改性方法如高温气氛还原、脉冲激光沉积、离子溅射、机械化学、溶液湿法等都可以得到非金属元素改性。本文重点探讨了氮改性TiO2光催化剂的结果,氮改性TiO2的方法和改性机理,讨论了氮改性TiO2的结构及其对可见光的利用机理等,对碳、硫、氟等元素掺杂改性也作了简要介绍。     

纳米TiO2掺杂改性与光催化性能研究

从TiO2的光催化降解机理入手,详细论述了纳米TiO2光催化性能,对近年来提高纳米TiO2光催化活性的多种方法进行了介绍。列举了纳米TiO2光催化降解处理染料废水、农药废水等应用,提出了环保领域中的应用研究现状、存在问题及其解决途径。     

F离子掺杂TiO2的性能研究

以NH₄F为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备F离子掺杂型TiO₂光催化剂,对其进行XRD、XPS和PL表征,结果表明,F离子掺杂TiO₂由于Ti-F配位体的形成而能抑制金红石相的生成,同时F离子掺杂能增加TiO₂表面缺陷浓度并降低Ti_2P键的结合能,另外,由于F离子能取代Ti-OH配位体而降低了表面羟基氧浓度.光催化研究结果表明,F离子掺杂提高了TiO₂光催化活性近1.5倍.     

阴离子掺杂改性纳米TiO_2的光催化性能

利用钛酸丁酯水解浸渍方法制备了多种阴离子掺杂改性TiO2纳米复合粉体材料,并作了XRD、BET等表征,研究了它们对气相光催化降解正己烷反应的活性,并和阳离子K+ 掺杂TiO2、未掺杂TiO2及商品TiO2 Degussa P-25作了比较。结果表明,在实验的掺杂浓度下,多数阴离子的掺杂虽对TiO2的光催化活性略有降低,但仍要优于P-25,活性最差的是钾离子掺杂TiO2,H3PO4和NH4H2PO4的掺杂则对TiO2的光催化活性有明显的促进作用。     

过渡金属离子的掺杂对TiO2光催化活性的影响

考察了过渡金属离子对TiO₂ 光催化性能的影响,结果发现:第二过渡系列金属离子对TiO₂ 膜的修饰作用比第一过渡系列金属离子的修饰作用更加明显;第二、六副族的金属离子对TiO₂ 膜的修饰效果较好.通过X射线衍射(XRD)、电镜分析 (SEM)、光电能谱分析 (XPS)及差热分析 (DTA)对催化剂表面进行了表征,结果表明:TiO₂ 的晶型为锐钛矿型,粒子半径为 32.58nm.     

稀土掺杂纳米TiO_2的研究进展

在过去的几十年里,TiO_2纳米晶因为禁带较宽,对387.5 nm以下的紫外光有很强的吸收能力,光生载流子复合率高、无毒、廉价,且化学稳定性好等优点已在光电器件、光通信和环境等领域广泛的研究和应用。然而TiO_2因没有连续的或者丰富的能级来提供发光、发光性质单一等缺点限制了TiO_2的应用。本文总结了近几年稀土掺杂TiO_2纳米晶发光材料的研究工作,回顾了稀土掺杂TiO_2纳米晶的制备方法以及其在光电器件、光通信、光催化等方面的研究进展,并就稀土掺杂TiO_2研究中存在的问题和发展进行了思考和展望。     

稀土镧掺杂二氧化钛的光催化特性

二氧化钛有合适的禁带宽度,在光催化体系中有较好的稳定性,是一种较为理想的半导体光催化剂.近来,在太阳能转换和储存,二氧化碳还原,有害复杂有机物降解等方面都引起了广泛的研究兴趣.已有文献报导了不同的掺杂催化体系对其光催化性能的影响.Ｋａｋｕｔａ[1,2]等研究了二氧化钛复合氧化物体系的光催化性能.Ｃｈｏｉ[3]等系统地研究了过渡金属氧化物掺杂的二氧化钛的光催化性能和空穴电子复合之间的联系.也有研究者从掺杂体系的晶体结构和表面物化性质,如晶相(锐钛矿,金红石,无定形),比表面积,晶粒尺寸和表面羟基的角度讨论与光催化活性的关…     

共沉淀法制备氧化硅改性的纳米二氧化钛及其性质

采用共沉淀法合成了氧化硅改性的具有高比表面积的纳米二氧化钛.氧化硅的添加提高了二氧化钛纳米颗粒的热稳定性能,有效地抑制了纳米二氧化钛的颗粒增长、团聚和锐钛向金红石的晶型转换.光催化降解亚甲基蓝证明,样品具有较高的光催化活性,而且随着氧化硅添加量的增加,光催化活性提高.     

二氧化钛光催化产生超氧自由基的形态分布研究

超氧阴离子自由基(O·-2)是TiO2光催化反应过程中产生的重要活性氧物种.本研究使用硝基四氮唑蓝(NBT)作为超氧自由基捕获剂,将其与TiO2混合后光照,研究TiO2光反应过程中产生的总O·-2;然后采用连续流动-分光光度法,将TiO2光照后,再与NBT混合,研究TiO2光反应过程中表面吸附的O·-2.在此基础上,研究了3种不同晶相TiO2(锐钛矿、金红石、P25)光催化反应中生成的总O·-2和表面吸附的O·-2.结果表明,3种不同晶相TiO2的总O·-2生成量依次为P25>锐钛矿>金红石;而表面吸附的O·-2的生成量相差不大,锐钛矿表面吸附O·-2略高.不同于以往仅对光催化反应中总活性氧(ROS)检测,本研究同时还对吸附在颗粒物表面ROS的产生和分布进行研究,有助于加深光催化污染物降解和微生物消毒作用机制的认识和理解.     

空心锌铬铁氧体/二氧化钛复合物的制备及去污性能

以葡萄糖溶液为原料,通过水热法制备了分散性良好的碳微球;以碳微球为模板,应用化学沉淀法和热处理技术除去碳核获得空心铬锌铁氧体;用钛酸四丁酯作为钛源,在空心铁氧体表面包覆二氧化钛制备了锌铬铁氧体/二氧化钛二元复合物.采用现代分析技术表征了制备样品的微观结构、形貌和电磁性能,并对其吸附和降解染料废水的性能进行了研究.结果表明,Zn Cr_(0.25)Fe_(1.75)O_4对染料废水具有较好的去污效果,对甲基橙和罗丹明B的去污效率分别为87%和83%;TiO_2对铁氧体的包覆能提高复合物对染料废水的光催化降解性能,其中m_(T/ZCF)=0.3的ZnCr_(0.25)Fe_(1.75)O_4/TiO_2复合物的去污效果最佳,几乎与纯二氧化钛相仿.     

Preparation,Characterization and Photocatalytic Activity of Fe,La Co-doped Nanometer Titanium Dioxide Photocatalysts

A series of photocatalysts of un-doped, single-doped and co-doped nanometer titanium diox-ide (TiO₂) have been successfully prepared by template method using Fe(NO₃)₃·9H₂O, La(NO₃)₃·6H₂O, and tetrabutyl titanate as precursors and glucan as template. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and N₂ adsorption-desorption measurement were em-ployed to characterize the morphology, crystal structure and surface structure of the samples. The photo-absorbance of the obtained catalysts was measured by UV-Vis absorption spec-troscopy, and the photocatalytic activities of the prepared samples under UV and visible light were estimated by measuring the degradation rate of methyl orange in an aqueous solu-tion. The characterizations indicated that the prepared photocatalysts consisted of anatase phase and possessed high surface area of ca. 163-176 m²/g. It was shown that the Fe and La co-doped nano-TiO₂ could be activated by visible light and could thus be used as an effective catalyst in photo-oxidation reactions. The synergistic effect of Fe and La co-doping played an important role in improving the photocatalytic activity. In addition, the possibil-ity of cyclic usage of co-doped nano-TiO₂ was also confirmed, the photocatalytic activity of codoped nano-TiO₂ remained above 89.6% of the fresh sample after being used four times.     

Influence of Titanium Dioxide Content on the Crystallization Behavior and Solar Reflectance of Polyethylene/Titanium Dioxide Composites

Titanium dioxide (TiO₂) particles were introduced to improve the solar reflectance of high-density polyethylene (HDPE). The organic-inorganic hybrids were fabricated by melt blending. A series of characterizations were taken to study the crystallization behavior, morphology, solar reflectance, and real cooling property. TiO₂ particles acted as nucleation agents in the HDPE matrix and made the HDPE form thick lamellar crystals. TiO₂ particles could disperse well into the HDPE matrix under 2.5 wt.% loading but agglomerated with 3 wt.%. Solar reflectance was related to the reflective index of TiO₂ and the microstructure of HDPE. The real cooling property depended on the solar reflectance and the dispersion of the TiO₂ particles in the HDPE matrix.     

TiO2颗粒表面包覆SiO2纳米膜的动力学模型

针对液相法二氧化钛颗粒表面包覆氧化硅纳米膜的过程,提出包覆过程是溶胶凝胶机制,研究了表面成膜的动力学方程,考察了成膜剂浓度和成膜过程中温度对成膜速度的影响,并通过实验对氧化硅膜形成的动力学方程进行了验证.     

Photocatalytic Reaction of Sulfur Dioxide with Heptane in the Gas-phase Over Titanium Dioxide

IntroductionA broad range of orgainc compounds[1 ,2 ]can be oxidized by means of semiconductor pho-tocatalysis with a primary focus on Ti O2 as a durable photocatalyst in recent years.WhenTi O2 is illuminated with the light of energy greater than the semiconductor band gap,elec-tron- hole pairs(e-- h ) are formed in the conduction and thevalence bandsof thesemiconduc-tor,respectively.These charge carriers,which migrate to the semiconductor surface,are ca-pable of activating oxygen species,et…     

Synthesis and Characterization of Mesoporous Titanium Dioxide Spheres

Mesoporous titanium dioxide spheres were synthesized by a convenient solvothermal method at room temperature with tetraethyl titanate as a precursor. Investigation by means of X-ray diffraction(XRD), transmission electron microscopy(TEM), scanning electron microscopy(SEM), and N2 adsorption-desorption isotherms confirms that the sample has a mesostructure with a higher specific surface area and shows that the mesoporous TiO2 spheres have a diameter of 2 μm, the average pore size is about 5.9 nm, and the BET...     

二氧化钛系列光催化剂的拉曼光谱

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂粉体和薄膜光催化剂.使用FT-Raman光谱和激光共聚焦拉曼光谱研究了粉体和薄膜的拉曼光谱,探讨了热处理条件、Fe³⁺掺杂和以硅胶为载体的薄膜化所引起的TiO₂结构变化.结果表明,TiO₂在350℃存在由无定形向锐钛矿相的转变,600℃下存在锐钛矿相向金红石相的转变,750℃下完全转变为金红石相;掺杂会引起TiO₂的晶格畸变,导致拉曼谱峰宽化;以硅胶为载体的TiO₂负载薄膜的部分拉曼谱峰与粉体相比,有一定的位移和宽化.