Fe3+掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了一系列Fe3+掺杂的、具有中空纤维结构的TiO2光催化材料(Fe3+/TiO2), 利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、zeta电位、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应, 考察了不同Fe3+掺杂量的样品在太阳光下的光催化性能. 结果表明, 用模板法制备的Fe3+/TiO2中空纤维结构材料表面存在大量纳米微粒(平均尺寸约12 nm); Fe3+可能均匀分散于锐钛矿结构的TiO2中, 部分取代Ti4+的晶格位置, 既拓宽了TiO2的光谱响应范围, 又形成了TiO2晶体结构的缺陷, 使其表面带负电荷. 在太阳光条件下, 该纤维结构材料较纯TiO2对MB溶液具有更好的光催化脱色降解效果, 且Fe3+的掺入量显著影响该纤维材料的催化性能; 当Fe3+掺杂量为0.15%(w), 在500 ℃焙烧2 h所得中空纤维材料的催化性能最好, 2 h即可使MB溶液的脱色降解率达93%; 重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上, 且该催化剂材料易于离心分离去除. 因此, 以该模板合成法, 通过Fe3+的掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料.     

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。     

Fe3+掺杂TiO2光催化降解聚乙烯薄膜的研究

以快速溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂光催化剂，并用Fe³⁺对其掺杂改性，在室温条件下, 用于固相光催化降解聚乙烯(PE)包装薄膜的研究. 对催化剂和薄膜进行了X衍射分析(XRD)、傅立叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)形貌观察. 结果表明， 60 W紫外光辐射240 h后， PE失重为8.43%, 锐钛矿型纳米TiO₂光催化剂使PE失重30.66%；用Fe³⁺掺杂后，0.5%Fe₂O3/TiO₂、1.0%Fe₂O₃/TiO₂和2.0%Fe₂O3/TiO₂分别使PE失重35.91%、20.72%和13.30%. 光催化剂加速了PE的失重，碳链的断裂和光氧化腐蚀，在薄膜表面形成大量的坑洞，降解产物中的小分子量的石蜡含量明显增高. Fe³⁺掺杂有一个最佳量， 0.5%Fe₂O3/TiO₂光催化降解PE的活性最高.     

低量La3+掺杂S-TiO2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La³⁺/S-TiO₂纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La³⁺掺杂对TiO₂纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO₂后明显提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,而La³⁺掺杂S-TiO₂后,进一步提高了TiO₂纳米粒子的光催化活性,La³⁺的最佳掺杂量(相对于TiO₂的质量分数)为0.369%;La³⁺/S-TiO₂(ω(La³⁺)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La³⁺掺杂抑制了TiO₂由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO₂晶粒的生长,提高了TiO₂的比表面积;XPS分析表明,S、La³⁺掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S⁶⁺形式置换TiO₂晶格中的Ti⁴⁺;UV-Vis分析表明,光催化剂La³⁺/S-TiO₂比纯TiO₂具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO₂相比,La³⁺掺杂TiO₂纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La³⁺掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表面积,增强了样品表面的紫外光吸收能力.     

磁载纳米TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用肼((NH2)2*H2O)还原硝酸铁(Fe(NO3)3)法制备纳米级磁基体(Fe3O4), 以聚乙二醇对其表面进行改性, 通过溶胶-凝胶法制得TiO2/Fe3O4磁载纳米TiO2光催化剂, 并用于光催化降解橙黄-II, 对其活性进行评价. 结果表明 TiO2/Fe3O4光催化剂的降解率在第一次使用时与纯TiO2相近, 三次循环使用后, 仍能保持较高的催化活性. 催化剂的最佳用量为4 g/L, 在酸性和碱性环境中均能保持很好的催化活性.     

水热法制备掺杂铁离子的TiO2纳米粒子及其兴催化反应研究

以TiCl4为前驱体，采用水热法制备了掺杂铁离子的TiO2纳米粒子，利用XRD对不同条件下制备的产物进行了表征，探讨了反应温度、胶体溶液pH值和反应时间对水热反应的影响。考察了所制备的Fe^2 -TiO2纳米粒子光催化降解罗丹明B的催化性能，实验发现，制备的掺杂0．1％Fe^3 -TiO2纳米粒子与纯TiO2相比，具有更好的催化活性。     

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.     

PANI/TiO2/SiW12复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能

以(NH4)2S2O8为氧化剂,通过化学氧化法在TiO2颗粒表面包覆聚苯胺(PANI)薄膜制得PANI/TiO2。通过静电自组装方法将SiW412-键合在PANI/TiO2表面,制备了一种新型的复合光催化剂PANI/TiO2/SiW12(1),用UV-Vis,FT-IR,XRD和SEM等对1的结构和光吸收性能进行了表征。以刚果红为目标降解物,研究了1在太阳光下的光催化性能。结果表明,PANI的敏化作用拓宽了TiO2的光响应范围,提高了光能的利用率,增强了复合材料的光催化活性。1的光催化活性明显高于TiO2和PANI/TiO2,90 min降解率达83.94%。     

制备条件对Bi3+掺杂纳米TiO2光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂铋的TiO2纳米微粒,通过正交实验法研究了溶剂乙醇量,加水量,铋掺杂百分比,抑制剂乙酸和pH调节剂浓硝酸用量等因素对光催化剂性能的影响,催化剂活性用光催化降解偶氮胭脂红溶液的降解率表示,确定了各因素的最佳水平,即浓硝酸0.2mL,铋掺杂量0.5%,水7.2mL,无水乙醇60...     

TiO2/SiO2/Fe3O4的制备及其光催化性能

TiO2/SiO2/Fe3O4的制备及其光催化性能;磁栽;光催化;脱色作用;Oraange     

Fe(III)参与TiO_2光催化降解X3B的反应机理研究

三价铁离子对TiO2 光催化降解X3B活性艳红染料具有明显的促进作用 .但是 ,当Fe(III)全部转化为Fe(II)离子以后 ,X3B的降解不再加快 .研究表明 ,Fe(III)捕获表面光生电子是导致X3B降解速率增加的主要原因 ,而Fe(III)光解产生羟基自由基使降解X3B的贡献则相对较小 .由于体系缺乏Fe(III) /Fe(II)循环 ,(Photo) Fenton反应参与X3B降解过程的可能性极小 .X3B和Fe(III)竞争吸附催化剂表面 ,促进了光生电子 -空穴对的分离和转移 .Fe(II)吸附相当微弱 ,这可能是导致Fe(II)难以被表面空穴或其它活性物质重新氧化的原因之一     

金属离子掺杂对TiO2光催化性能的影响

TiO₂光催化反应过程涉及光生电荷、电荷迁移、电荷在TiO₂表面的反应和溶液体相反应4个顺序相接并相互影响的步骤.在TiO₂中掺杂金属离子对以上4个步骤均有重要影响,合理的掺杂可有效地提高其光催化性能.本文综合了国内外此方面的最新研究成果,从提高TiO₂光催化性能和优化光催化反应的角度出发,在材料吸光能力、电荷扩散、表面反应、粒径和晶型等方面,全面地分析总结了金属离子掺杂的影响效果和规律性认识,并对TiO₂基光催化材料的金属离子掺杂改性研究的未来发展方向提出了建议.文中还简要介绍了相关的掺杂方法和材料表征手段.     

C-N-S-TiO2光催化剂的制备、表征及其性能

以钛酸四丁酯为钛源、功能生物小分子胱氨酸为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法同步合成了C-N-S-TiO2光催化剂,利用XRD、XPS、FT-IR和DRS等测试技术对样品的结构及物化性能进行了表征。XRD和DRS分析表明,共掺杂抑制了TiO2晶粒的生长,提高了晶相转变温度,且C-N-S-TiO2样品的吸收带边明显"红移",光吸收范围一直延长至800 nm左右。XPS分析结果显示,C-N-S-TiO2样品表面产生了杂质能级,C、S元素分别取代部分晶格Ti4+以CO23-和S6+形式存在;而N峰呈宽化状态,以O—Ti—N和Ti—O—N键存在,且样品表面羟基含量明显增加。以罗丹明B染料为模型污染物,考察了该催化剂的可见光催化活性。结果表明,与P25 TiO2比较,C-N-S-TiO2光催化剂活性得到改进,C-N-S-TiO2光催化剂在470～800 nm波长下辐射120 min后对罗丹明B的降解率可高达83%。     

半导体复合CdS/TiO2催化剂改性及冷冻-光催化组合方法应用的初步研究

采用溶胶-凝胶法制备多孔氧化钛,并耦合CdS,制备多孔耦合CdS/TiO₂催化剂.煅烧温度为700℃,CdS掺杂比例为3%时,催化剂性能较优.以太阳光为光源,考查了溴氨酸初始浓度对其降解效果的影响,并采用冷冻-光催化组合方法对较高浓度的溴氨酸废水的处理进行了初步研究.浓度为500 mg/L的溴氨酸模拟废水(其中氯化钠质量浓度为500 mg/L)经冷冻后,当成冰率为70%时,体系中冰层的Na⁺含量、总有机碳(TOC)和吸光度分别由209.88 mg/L,208.90 mg/L和8.120降至19.06 mg/L,24.80 mg/L和0.638.使用多孔耦合催化剂对该冰层融水光降解,光照6 h,褪色率和TOC去除率分别达到100%和87.04%.     

稀土-沸石-TiO2三元体系光催化材料的性能研究

以钛酸丁酯、稀土硝酸盐、斜发沸石为主要原料,用溶胶-凝胶法制备了稀土-沸石-TiO2三元体系的光催化剂.使用IR,TG-DSC,XRD,SEM等手段对样品进行了表征; 以甲基橙为目标物,太阳光为光源,用光解率对光催化剂性能进行了评价.实验表明,随着沸石负载TiO2量的增加,光催化剂的3 h光解率也逐渐提高; 反应体系的温度越高,光解率越大; 当溶液pH约等于5时,光解率达到最大.     

Gd掺杂TiO2/活性炭纤维复合材料的制备及表征

以TiCl4和Gd(NO3)3·6H2O为主要原料,采用酸催化水解法制备Gd掺杂TiO2光催化剂并通过浸涂法将其负载在活性炭纤维(ACF)表面,制得Gd掺杂TiO2/ACF复合材料。 以气相苯为模型物,考察材料的光催化活性。 利用XRD、FTIR及GC-MS对催化剂的晶相结构、光谱特征等进行了表征。 结果表明,Gd掺杂能有效抑制TiO2的晶粒生长。 Gd掺杂量、浸涂次数影响TiO2/ACF光催化活性,Gd2O3掺杂质量分数为0.48%、浸涂2次的TiO2/ACF活性最高。 在苯光催化氧化后的Gd掺杂TiO2/ACF复合材料表面未发现醌类中间产物的存在。 Gd的掺入能减缓催化剂失活,光催化反应100 min后仍能表现出较高活性。     

A Designed TiO2/Carbon Nanocomposite as a High‐Efficiency Lithium‐Ion Battery Anode and Photocatalyst

Herein, a peapod‐like TiO₂/carbon nanocomposite has successfully been synthesized by a rational method for the first time. The novel nanostructure exhibits a distinct feature of TiO₂ nanoparticles encapsulated inside and the carbon fiber coating outside. In the synthetic process, H₂Ti₃O₇ nanotubes serve as precursors and templates, and glucose molecules act as the green carbon source. With the alliciency of hydrogen bonding between H₂Ti₃O₇ and glucose, a thin polymer layer is hydrothermally assembled and subsequently converted into carbon fibers through calcinations under an inert atmosphere. Meanwhile, the precursors of H₂Ti₃O₇ nanotubes are transformed into the TiO₂ nanoparticles encapsulated in carbon fibers. The achieved unique nanocomposites can be used as excellent anode materials in lithium‐ion batteries (LIBs) and photocatalytic reagents in the degradation of rhodamine B. Due to the synergistic effect derived from TiO₂ nanoparticles and carbon fibers, the obtained peapod‐like TiO₂/carbon cannot only deliver a high specific capacity of 160 mAh g^?1 over 500 cycles in LIBs, but also perform a much faster photodegradation rate than bare TiO₂ and P25. Furthermore, owing to the low cost, environmental friendliness as well as abundant source, this novel TiO₂/carbon nanocomposite will have a great potential to be extended to other application fields, such as specific catalysis, gas sensing, and photovoltaics.     

可见光响应的氯掺杂TiO2的制备、表征及其光催化活性

 采用HCl水解钛酸四丁酯制备了可见光响应的氯掺杂TiO2光催化剂,并用X射线衍射线、透射电子显微镜、 X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱等测试手段对其结构进行了表征. 结果表明,氯元素的引入降低了无定形相向锐钛矿转变以及锐钛矿向金红石相转变的温度. 300 ℃焙烧的氯掺杂TiO2吸收波长拓展到可见光区,且XPS证实氯元素以阴离子形式存在于TiO2晶格中. 苯酚降解实验表明, 在大于400 nm的可见光照射下, 300 ℃焙烧的氯掺杂TiO2具有最佳的光催化活性, 120 min时苯酚的降解率达到42.5%.     

复合催化剂NdPW12O40/TiO2的制备、表征及光催化性能

 采用溶胶-凝胶法制备了NdPW12O40/TiO2复合催化剂,并用热重-差热分析、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光发射光谱、扫描电镜和X射线衍射对催化剂进行了表征. 在紫外光照射下,以有机污染物丙酮和甲醇的气相光催化消除为模型反应,考察了催化剂的光催化活性. 结果表明, NdPW12O40的掺杂使TiO2纳米晶粒细化(粒径为11～14 nm), 表面积增大,同时有效抑制了TiO2粒子的团聚. 0.1 g 1%NdPW12O40/TiO2光催化消除初始浓度为6.58 g/m3的丙酮,空时为2.4 s时消除率可达96.74%, 达到排放要求; 催化消除初始浓度为8.82 g/m3的甲醇,空时为2.0 s时消除率可达100%, 实现完全矿化. 与纯的TiO2相比,复合催化剂吸收光的能力增强,吸收带边向长波方向延伸了20 nm.