介孔杭锦2~#土的制备及其光谱特性研究

以天然杭锦2#土为原料,进行酸化活化,得到酸化杭锦2#土,并进一步以十六烷基三甲基溴化铵作为有机插层剂制备了有机改性杭锦2#土。其FTIR谱图中出现—CH的振动峰,说明插层剂已进入到杭锦2#土层间。再经高温焙烧有机改性杭锦2#土制得介孔杭锦2#土,并应用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品进行了晶相和形貌分析,用N2吸附脱附测定其比表面积和孔径,通过傅里叶变换红外光谱和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了光谱表征。     

磁性纳米TiO_2/Fe_3O_4的制备及其光催化性能

采用特殊液相沉淀法分两步制备了壳核结构的磁性纳米TiO2/Fe3O4,并讨论了TiO2/Fe3O4比例对其磁性的影响。利用XRD、TEM和VSM对其进行了表征,用它做催化剂,甲基橙溶液为降解目标,在日光作用下对其光催化活性进行了研究,并测出了其回收率。结果表明,在本实验条件下制备的磁性纳米TiO2/Fe3O4表现为超顺磁性,具有较强的光催化活性和较高的回收率。当TiO2∶Fe3O4为4∶1,在450℃焙烧30min条件下得到的催化剂,对20mg/L的甲基橙溶液在60min内降解率高达91.5%,明显高于纯TiO2的催化活性,在外加强磁场的作用下,此催化剂很快从溶液中分离出来,测得其回收率为88.2%。     

金红石型TiO_2/ZnTiO_3复合材料的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了金红石型TiO_2/ZnTiO_3复合光催化剂,对其进行650℃保温1 h的热处理;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)对样品进行表征,并以亚甲基蓝(MB)溶液为目标污染物,研究了样品的光催化性能。结果表明,TiO_2为金红石结构,随着Zn/Ti量比增加,TiO_2晶粒尺寸减小;当Zn/Ti的量比达到2%时,有新相ZnTiO_3生成。TiO_2/ZnTiO_3(Zn/Ti=8%)展现出最高的光催化活性,这归因于表面羟基含量增加以及形成的TiO_2/ZnTiO_3半导体复合结构加快了光生电子与空穴的转移。反应进行90 min后,对MB的降解率达到68.3%,反应速率常数k为0.012 min~(-1),分别为纯TiO_2的1.85倍和3倍。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米薄膜及其光催化性能的研究

本文通过溶胶－凝胶工艺在玻璃表面制得了均匀透明的ＴｉＯ２纳米薄膜，其纳米颗粒的大小在５０～１５０ｎｍ范围内。该镀膜玻璃的透光性较好，在可见光范围内它相对于普通玻璃来说透光率在７２％以上。敌敌畏水溶液的光催化降解实验表明：起光催化作用的ＴｉＯ２晶型主要是锐钛矿型，因此热处理温度控制在５５０℃较好。随着镀膜次数的增加，光催化效率提高，当镀膜达到１０次时，光解率达到最高，再增加镀膜次数，光解率几乎没有提高。随着光催化效率的进一步提高，该类材料可望在环境保护、污水处理、空气净化等方面具有广阔的应用前景。     

杭锦2#土的光谱特征及非均相Fenton反应机理

杭锦2#土是内蒙古鄂尔多斯杭锦旗地区发现的层状含铁天然矿物,利用Ｘ射线衍射、吡啶吸附红外光谱及Ｘ射线光电子能谱技术对样品的性质进行了表征。X射线光电子能谱表明杭锦2#土骨架结构中Si和Al原子结合能与标准硅氧四面体和铝氧八面体中Si和Al结合能相比明显增加,表面存在Lewis酸位和Brönsted酸位,且杭锦2#土中铁物种以Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)形式存在于骨架结构中;非均相Fenton反应中杭锦2#土的Fe(Ⅱ)可与H₂O₂反应生成自由基(·OH)与Fe(Ⅲ),但反应速率慢且难以循环。酸活化后杭锦2#土中Si和Al的结合能进一步增加,铁物种部分转变为非结构铁并以Fe3+与Fe2+转移到样品表面;X射线光电子能谱、吡啶红外和氨气程序升温表征表明酸活化杭锦2#土表面Lewis酸位和Brönsted酸位增多;非均相Fenton反应中,酸活化杭锦2#土表面Fe3+与Fe2+可与H₂O₂循环反应,不断生成·OH并对甲基橙进行降解,且活化杭锦2#土表面Brönsted酸能够提供质子将H₂O₂包围,抑制其分解生成HO-₂并提供更多的·OH,Lewis酸能增加杭锦2#土表面吸附氧（O_ad）含量,而Fe2+可被O_ad氧化为Fe3+,促进Fe2+/Fe3+之间的循环,同时在氧化过程中电子转移到O_ad形成O·-₂,O·-₂能够与Brönsted酸提供的质子反应形成·OH,·OH与O·-₂均为氧化性自由基,能够提升活化杭锦2#土非均相Fenton反应活性。此外,X射线衍射表明酸活化使杭锦2#土中CO2-₃转化为对Fenton反应负面影响更小的SO2-₄进而提升其非均相Fenton反应活性。     

CuO/Cu2(OH)3Cl的制备及其光催化降解染料光谱性能研究

以CuCl2和NaOH为原料、微波液相加热法制得CuO/Cu2(OH)3Cl粉体作为光催化剂,XRD和FTIR进行了表征.用光度分析法测定了不同光源、溶液的酸度、催化剂的用量、光照时间等条件对染料脱色率的影响.结果表明,用太阳光作为光源照射4h,溶液的酸度为pH8,CuO/Cu3(OH)3 Cl的用量为40 mg/50 mL,氨基黑、靛蓝二磺酸钠等染料脱色率达到90%以上.加入Fe3 ,H2O2等其他物质可提高染料的脱色率.通过红外光谱和紫外光谱分析,表明染料分子在催化剂和光照条件下发生了降解.     

超声喷雾热解法制备氮掺杂纳米TiO_2薄膜及其光催化特性研究

利用超声喷雾热解法在玻璃衬底上制备了不同沉积温度下的氮掺杂纳米TiO2薄膜,并525℃的退火处理.通过SEM,XRD和UV-Vis透过光谱等表征手段研究了TiO2薄膜表面形貌、结构特性和光催化特性,并探讨了掺杂作用机理.SEM结果表明,在400℃温度下掺N(原子数分数4%)的TiO2薄膜表面比较均匀,致密性好;XRD分析得出,该薄膜是多晶锐钛矿结构;UV-Vis透过光谱分析得出,该薄膜在可见光区的平均透过率为82%,吸收边红移77 nm,计算得知其禁带宽度变小.在紫外光的照射下,氮掺TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液具有良好的光催化降解作用,降解率可达46.6%.     

TiO2/丝光沸石光催化降解甲醛特性研究

使用吸附材料丝光沸石与一种常用光催化材料TiO2(德国Degussa公司生产P25)的混和材料光催化降解空气中微量甲醛,探讨了空气流速、甲醛进口浓度、紫外光波长和强度以及水蒸气浓度对光催化效果的影响。发现:增大空气流速会减小甲醛的转化率但提高其降解速率;在实验浓度范围内甲醛的光催化反应可近似为零次反应;在相同光强下使用杀菌灯降解甲醛的效果优于黑光灯;当水蒸气浓度大于4000 mg/cm3时,甲醛的转化率不受水蒸气浓度影响,当水蒸气浓度为零时材料活性明显降低。这些结果为此类混和光催化材料的应用提供了科学指导。     

纳米TiO_2-硅酸铝纤维的制备及光催化脱汞研究

采用溶胶凝胶法以硅酸铝纤维布(fiber)为载体通过不同溶胶配比制备纳米TiO2-硅酸铝纤维(TiO2-fiber)复合物.使用X射线衍射仪(XRD)及场发射扫描电镜(FSEM)等手段对其进行表征;在波长为253.7nm的紫外光(UV)照射下使用复合物进行多种工况下的光催化脱汞试验,验证催化脱汞性能.结果表明,复合物表...     

CdTe量子点/膨润土复合材料的制备及其光催化降解甲基橙

以CdCl2和Na2TeO3为反应物,抗坏血酸为还原剂,通过湿化学法合成CdTe量子点/膨润土复合材料.采用X射线衍射、荧光光谱及紫外-可见光谱等分析技术对其结构及光学性能进行表征.以汞灯为光源,甲基橙为目标污染物,研究了CdTe/膨润土复合材料的光催化活性.实验表明:在甲基橙溶液初始浓度为10 mg/L时,经汞灯光照反应60 min后,CdTe/膨润土因光催化反应对甲基橙的降解率为66.23％,优于CdTe量子点光催化剂.     

SiO_2/TiO_2复合薄膜的制备及其可见光透过率

采用溶胶凝胶法在载波片上制备了SiO2/TiO2复合薄膜。研究了TiO2含量、热处理温度、热处理时间、薄膜层数及溶胶陈化时间对其可见光透过率的影响。结果表明:复合薄膜的可见光透过率随TiO2含量的增加而降低;当TiO2含量为20%时,薄膜会出现"变白"现象;当热处理温度为80℃时,透过率最高;当TiO2含量为30%时,溶胶陈化时间为3天,镀膜两次,80℃/3h热处理所得到的薄膜透过率可达到基体的100%,耐磨性良好。初步检测显示,该薄膜具有一定的光催化活性。     

TiO2薄膜的制备及甲醛的光催化降解

以钛酸四丁酯为前驱体，采用溶胶一凝胶一超声波法制备得到了纳米TiO2溶胶，在单面抛光的硅片上采用旋转涂膜法涂上TiO2溶胶，快速烘干，再经烧结得到TiO2薄膜，并利用XRD，XPS与AFM对其结构性能进行表征，结果表明，膜厚度大约可控在3-5nm，膜表面颗粒大小约20nM，膜的组成主要为锐钛矿型TiO2和少量有机碳化物。在制备TiO2薄膜时，发现膜层随着镀膜次数变化显示不同的颜色差异，并有着良好的对应关系。以此现象入手研究不同颜色的TiO2薄膜在同一光催化条件下甲醛的降解分析，实验结果发现呈蓝色光的TiO2薄膜表现良好的光催化效果，其原因可能是蓝色光对光的吸收较好。     

多功能Au/TiO_2/CoFe_2O_4材料用于原位SERS监测4-氯苯酚光催化过程

光催化降解性能不仅取决于光催化剂的组成与结构,而且还依赖于光催化剂界面上分子的转变机制。最近我们构建了一分层结构的Au/TiO_2/CoFe_2O_4复合材料,该材料既可作为高效光催化剂用于光降解4-氯苯酚(4-CP),又可作为SERS基底用于4-CP的SERS检测,同时兼具磁性利于回收循环使用。该多功能基底材料可以实现实时精确地原位SERS监测污染物分子在催化剂表面发生的光催化分子转化的详细信息,为准确识别反应中间体和深入了解光催化降解过程中的复杂反应机制提供了参考。     

臭氧修饰(001)晶面TiO_2纳米片及其光催化降解甲苯研究（英文）

本文系统研究了臭氧修饰对(001)主导晶面锐钛矿型TiO_2光催化剂降解甲苯性能的影响.利用自行搭建的光催化VOCs降解装置对催化剂光降解甲苯的性能进行了测试.通过多种表征手段,结合原位DRIFTS和DFT计算研究了臭氧表面修饰及甲苯吸附和降解机理.结果表明,用臭氧进行表面修饰可以显著提高(001)主导晶面TiO_2光催化降解甲苯的性能.(001)晶面上丰富的5c-Ti不饱和配位是臭氧分子的吸附位点,其解离后形成的Ti-O键与H_2O分子结合,在表面生成大量孤立的Ti_(5c)-OH.Ti_(5c)-OH是甲苯分子的吸附位,它的形成显著提高了对甲苯分子的吸附能力.在光照下Ti_(5c)-OH与光生空穴结合能形成·OH自由基.通过臭氧解离产生的O_2也可以与光生电子结合形成超氧自由基.这些具有强氧化性活性自由基的形成促进了对气相甲苯的光催化降解速率.     

TiO_2/Ag@CDs的构筑及其SERS研究

碳点(CDs),尺寸在1~10nm,由于其独特的结构和光学性质,以及良好的生物相容性,在太阳能电池、有机污染物的降解和检测,光学染料、生物标记方面有着广泛的应用~([1])。TiO_2作为一种半导体材料,其粒子具有表面效应,量子尺寸效应,宏观量子隧道效应,催化等性质,可作为SERS基底。本文利用水热法成功制得粒径为2~6nm的发蓝光的CDs~([2]),然后在水浴下直接与TiO_2纤维和AgNO_3反应,形成在TiO_2表面包覆核壳结构的Ag@CDs纳米粒子复合物,TiO_2纤维长度和宽度不一,Ag@CDs平均尺寸在15nm左右,然后以TiO_2/Ag@CDs为SERS基底,PATP为探针分子,探究了其SERS性能,发现其检测的最低浓度可达到10~(-9) mol·L~(-1),具有良好的SERS增强能力。我们还分别研究了TiO_2/Ag@CDs的催化能力,用SERS监测了分子的变化过程,发现具有优良的催化性质,促进了CDs在SERS领域的应用。     

纳米TiO_2-活性炭的制备及光催化脱汞初探

采用溶胶凝胶法以活性炭(AC)为载体,制备纳米TiO_(2-)活性炭复合物(TiO_(2-)AC).采用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜结合X射线能谱分析仪(FSEM-EDX)对TiO_(2-)AC复合物进行表征。在波长为253.7 nm的紫外光照射下进行TiO_(2-)AC光催化氧化脱除单质汞试验。结果表明,复合物表面TiO_2纳米粒子尺寸可控制在30 nm左右;热处理温度的升高促进TiO_2晶粒的生长及相变,复合物中TiO_2锐钛矿相向金红石相转变的温度在500～700℃之间;负载锐钛矿型TiO_2的复合物较金红石型复合物显示出更强的光催化脱汞效果。TiO_(2-)AC能够达到预期的结合TiO_2光催化氧化性能与活性炭强吸附能力的效果,脱汞性能显著,具有广阔的应用前景。     

ZnO/TiO2纳米复合光催化剂的简易制备及其光催化性能研究

基于修饰的高分子网络凝胶法,通过简单的工艺流程制备出高效的ZnO/TiO2纳米复合光催化剂,并调节复合物中成分的比例优化了光催化剂的性能.研究结果发现,微量的TiO2添加和高浓度TiO2复合均改善了颗粒状ZnO纳米光催化剂的催化活性,它们在模拟太阳光照下对甲基橙的降解效率更高,增强的性能分别归因于表面氧空位缺陷增多和多...     

三氧化钨/氧化银复合材料的水热法合成及其光催化降解性能研究

染料污染是水污染中最严重的问题之一,吸引了很多科学家的关注.人们尝试了很多方法去解决该问题,如化学氧化法、物理吸附法、光催化降解法和生物降解法等.与其他几种方法相比,光催化法有着低能耗、环保以及高效等优势.三氧化钨是常见的半导体材料,具有独特的光学性能,近年来受到了广泛的研究.本文以钨酸钠和硫脲为前驱体,通过水热法制备了三氧化钨/氧化银(WO_3/Ag_2O)复合材料,并用光催化降解亚甲基蓝来分析其光催化性能.通过X射线光电子能谱、X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱等表征手段对样品的形貌、晶格结构和光催化的性能进行表征.氧化银的带宽为1.2 e V,对可见光很敏感,三氧化钨和氧化银的复合使材料在可见光下的光催化活性显著增强,在可见光下对亚甲基蓝染料的光降解率可以达到98%.实验结果表明,复合材料中的三氧化钨纳米棒为六方相,其平均直径约为200 nm,平均长度约为4μm.而复合材料中的氧化银纳米颗粒为六方相,附着在氧化钨纳米棒的表面,平均晶粒尺寸为20 nm.氧化银的存在为复合材料提供了更多的反应活性位点.相较于单一组分,复合材料在可见光下的光吸收度更高,这说明三氧化钨和氧化银的复合改变了材料的能带结构.研究发现,三氧化钨和氧化银之间形成的异质结构是其优良光催化性能的来源.此外,三氧化钨和氧化银复合材料还具有良好的催化稳定性和化学稳定性.本文结果表明,可以通过给宽带隙的半导体材料复合一些带隙合适的金属氧化物以提升其光催化活性.     

TiO_2/MoO_3复合薄膜的制备及其电致变色性能研究

在导电玻璃上水热生长TiO_2纳米线,随后利用电沉积技术涂覆MoO_3薄膜,制备出TiO_2/MoO_3复合薄膜.通过X射线衍射、扫描电子显微镜表征证实了TiO_2/MoO_3复合薄膜的形成.利用电化学测试方法,在LiClO_4/PC溶液中对Li+的注入/抽出进行了研究,采用紫外可见分光光度计对薄膜着色、退色状态的光透过率进行测试.得到了切换时间、循环可逆性、光调制和着色效率等参数.对其电致变色性能进行分析,分析表明,与单一TiO_2和MoO_3薄膜的电致变色性能相比,复合薄膜的电致变色性能有明显增强.同时研究了不同厚度MoO_3薄膜对复合薄膜变色性能的影响,研究表明沉积6个循环MoO_3薄膜的TiO_2/MoO_3复合薄膜具有最佳的电致变色性能.     

SiO_2@GO-TiO_2复合纳米材料的光催化降解研究

环境问题是全球性关注的重要课题,对染料污染的有效控制与治理是清洁环境的必要措施。我们设计制备了SiO2@GO-TiO_2复合纳米材料,研究了该复合材料在氙灯模拟太阳光的环境下的光催化降解性能,采用实时SERS光谱监测了复合材料表面催化降解过程。结果表明,氧化石墨烯不仅能有效吸附富集染料分子,其优异的电子特性还可以提高TiO_2光生电子的迁移率,进一步提高光催化效率。另外,该材料在较低的离心速率下即可从体系中分离,可以实现重复利用至少3次以上。从SERS应用角度,我们也得到了一种高效、低成本且可循环利用的SERS基底。