TiO2纳米薄片的合成及其光催化降解苯酚性能

以钛酸纳米管为前驱体,通过添加NaF高温水热合成了(001)面暴露的TiO₂纳米薄片,并对其催化苯酚光降解行为进行了研究。结果表明经水热反应后,钛酸型TiO₂纳米管(NT)转晶成锐钛矿型TiO₂纳米薄片(NS),且具有高(001)暴露面。和NT相比,NS对苯酚的光催化降解活性显著提高,其活性随水热温度升高而增加。NS光催化去除苯酚符合一级动力学,其中200 ℃合成的NS反应速率常数k最高,为0.083 min^-1。同时,苯酚的光催化反应初活性与其初浓度的关系符合Langmuir-Hinshelwood模型,表明苯酚的光催化降解受吸附控制。     

分等级球状TiO2纳米结构的合成、表征和光催化活性

以TiCl3作为钛源,添加聚丙烯酰胺(PAM)和尿素,采用水热方法合成了分等级球状TiO2纳米结构。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线粉末衍射(XRD)、Raman光谱、氮气吸附-脱附分析和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对产物的形貌、晶相组成、孔结构和紫外-可见光谱性质进行了表征。结果表明,制备的直径为400～600nm的球状TiO2纳米结构由粒径为20～40nm的纳米粒子组装而成。PAM和尿素对分等级球状TiO2纳米结构的形貌和晶相组成有着重要影响。对紫外光照射下分等级球状TiO2纳米结构在甲基橙降解中的光催化活性也进行了研究。     

花状CeO2/TiO2异质结的构筑及光催化性能

采用溶剂热法制备了三维花状CeO₂/TiO₂异质结光催化剂,然后以甲基橙(MO)为模拟有机污染物,在氙灯照射下考察了其光催化活性。结果表明,花状结构由纳米片和纳米颗粒复合而成,纳米片上均匀地附着CeO₂颗粒。Ce/Ti的物质的量之比(n_Ce/n_Ti)和溶剂热时间影响异质结的光催化性能,当n_Ce/n_Ti=0.1、溶剂热时间为6 h时,CeO₂/TiO₂的光催化活性达到最佳,氙灯照射50 min的降解率达95%,光催化活性优于纯TiO₂,这主要是CeO₂和TiO₂形成了异质结,有利于光生电子和空穴的分离。     

分级花状氧化铁微球的水热合成及吸附性能研究

以六次甲基四胺、硫酸亚铁、柠檬酸钠为原料,采用水热合成方法制备了三氧化二铁(Fe_2O_3)粉体。以铅离子为水体中的模拟污染物,研究了Fe_2O_3对水体中重金属离子的吸附性能,结果表明,当柠檬酸钠的浓度为0.004 mol/L、水热温度为100℃和水热时间为8 h时,所制备的Fe_2O_3的吸附性能最好,其对铅离子的吸附容量为426.09 mg/g。X射线衍射(XRD)图片和扫描电子显微镜(SEM)照片显示所制备的粉体为低结晶度的分级花状Fe_2O_3微球。     

基于芭蕉叶分级结构的TiO2材料的制备及其吸附-光催化性能的研究

以芭蕉叶作为结构模板,通过微波辐照-HCl耦合预处理、原位生长及变温去模板过程,制备了具有分级多孔结构的TiO2光催化材料.通过环境电子扫描显微镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及N2吸附-脱附表征.结果表明:芭蕉叶-TiO2材料不仅具有模板的维管束管状结构、大孔阵列及管壁内外宽度为100 nm左右的层状褶皱结构,而且还具有典型的介孔结构,平均孔径为13.03 nm,材料比表面积为66.5 m2 g-1.以染料亚甲基蓝(MB,C16H18ClN3S 3H2O)作为模型,评价材料的吸附性能和光催化性能.结果显示:与DegussaP25及无模板的普通TiO2相比,芭蕉叶-TiO2表现出较强的吸附性能和光催化活性;对亚甲基蓝吸附率达30%,为P25的4.3倍,普通TiO2的15倍;其光催化速率分别为P25和普通TiO2的1.5倍和4倍之多.     

Bi2Ti2O7/TiO2复合纤维：原位水热合成及光催化性能

采用静电纺丝技术制备的TiO2纤维作为模板和反应物,通过原位水热合成了具有异质结构的Bi2Ti2O7/TiO2复合纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、高分辨透射电镜(HRTEM)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。以罗丹明B为模拟有机污染物进行光催化降解实验。结果表明:花状Bi2Ti2O7纳米结构均匀地生长在TiO2纤维上,制备了Bi2Ti2O7与TiO2相复合的光催化材料,其光谱响应范围拓宽至可见光区,与纯TiO2纤维相比可见光催化活性显著提高,且易于分离、回收和循环使用。初步探讨了Bi2Ti2O7/TiO2异质结的生长机制和光催化活性提高机理。     

分级结构MoO2微球的水热合成及光催化降解罗丹明B的性能

采用一锅水热还原路径制备得到均匀单分散、具有分级结构的MoO₂微球。用XRD、FESEM、TEM及紫外-可见吸收光谱对产品进行了表征。结果表明MoO₂微球的尺寸大小为1.5~3.5μm,由微小的纳米片或纳米粒子组装而成。对比实验表明,一些反应参数如还原剂柠檬酸C₆H₈O₇和矿化剂Na₂CO₃的用量极大地影响了MoO₂微球的生长。基于MoO₂微球生长时间演变的对比实验,提出了取向聚集-奥斯瓦尔德熟化生长机制。光催化评价结果表明,钨灯辐照时,在H₂O₂辅助下,MoO₂微球对降解罗丹明B具有较高的催化活性。     

纳米TiO2-MnO2复合材料的合成、结构与光催化性能

以TiCl₄, MnSO₄·H₂O, NH₃·H₂O为原料, 把TiCl₄和MnSO₄·H₂O按照化学计量比共同水解, 得到的水合氧化物中间体放入高压釜中在150℃, 0.5 MPa下进行反应, 经过滤、洗涤、烘干, 得到纳米TiO₂-MnO₂复合材料. XRD结合DTA-TG分析证明产品为非晶态, 780℃以上转变为金红石型的Ti_1-xMn_xO₂. TEM形貌观察, 粒子基本为球形, 平均粒径20 nm; 将样品均匀分散在甘油-水混合液中, 利用UV-1200紫外-可见分光光度计测试了样品的光吸收性能, 发现该纳米复合材料秉承了纳米TiO₂和MnO₂两者的优点, 对紫外光和可见光均有很强的吸收. 利用该纳米复合材料作为光催化剂对有机染料溶液进行了降解实验, 发现在日光照射60 min后, 对酸性红B、酸性黑234以及两者混合染料的降解率可达100%.     

纳米TiO2-ZnO复合材料的合成、结构与光催化性能

Using ZnSO₄ and TiCl₄ as raw materials， nanometric TiO₂-ZnO (ZnTiO₃) is prepared at 180℃，0.8MPa by hydrothermal method. The effects of the reaction temperature and time on the nanometric TiO₂-ZnO are also dis-cussed. XRD shows that the product is TiO₂-ZnO (ZnTiO₃) with noncrystal phase， and it changes to rhombic form above 870℃. TEM measurement indicates that the TiO₂-ZnO is spherical particles， and the average diameter of the particles is 20nm. The UV light absorption properties are detected by UV spectrophotometer. The results show that the nanometric TiO₂-ZnO has strong absorption at 200～370nm and at visible region. Photodegradation of dyes in an aqueous solution is investigated using nanometric TiO₂-ZnO as a photocatalyst. The results show that after 60min illumination， the decolorization rate of the acidic red B and acidic black 234 dye can be arrived at 100%.     

形貌可控ZnO微纳米结构的水热合成及光催化性能

以乙醇胺为辅助溶剂,采用水热合成法,制备了花状、梭状和剑状的ZnO微纳米结构。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)和拉曼光谱等测试手段对样品的形貌、结构、晶相等进行了表征。结果表明所有样品均为六方纤锌矿结构ZnO;其形貌和结晶度可通过改变物质的量的配比nZn2+/nOH-来调控。探讨了反应物配比对产物形貌结构的影响,乙醇胺对不同形貌ZnO的制备起到至关重要作用。以亚甲基蓝为目标降解物,采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)并结合低温氮吸附-脱附比表面测试(BET),研究了花状、梭状和剑状ZnO的光催化活性。结果表明,与商用ZnO相比,制备的ZnO具有更好的光催化活性;样品催化活性与其比表面积不成正比,具有最小比表面积的花状ZnO拥有最好的光催化活性,这可能是由于其低的结晶度和特殊的花状形貌所致。     

Sunlight-activated AlFeO3/TiO2 photocatalyst

A nanocomposite photocatalyst composed of AlFeO₃ and TiO₂ is prepared, and characterized through X-ray diffraction. Application of the nanocomposite for the photodegradations of eosin dye and methyl orange gives an improved photoactivity compared with TiO₂-only nanomaterials. The optimal concentration of AlFeO₃ in the composite is about 1.0 wt% under UV excitation, and 9.0 wt% under sunlight excitation for the improved photoactivity. Furthermore, this nanocomposite is more active for eosin photodegradation if natural sunlight rather than UV is used. This may be due to the reason that adding AlFeO₃ nanoparticles into TiO₂ matrix can promote the separation of photogener-ated charge carriers, and extend the photoresponse of TiO₂ toward visible region, which results in an increase in the solar energy utilization efficiency.     

Radiation-induced synthesis of Fe-doped TiO2: Characterization and catalytic properties

Fe-doped TiO₂ catalyst was prepared by wet impregnation, using TiO₂ P25 Degussa as a precursor and Fe(NO₃)₃ as a dopant, followed by irradiation with an electron beam or γ-rays. Surface properties of Fe/TiO₂ samples were examined by BET, XRD, ToF-SIMS, and TPR methods. The photocatalytic activity towards destruction of the anionic surfactant, sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS), in aqueous solutions was higher for the irradiated Fe/TiO₂ catalysts than for bare TiO₂ P25 or that calcined at 500 °C. The results show that irradiated catalysts exhibit a more uniform texture with high dispersion of iron species. An enhancement of the activity of irradiated Fe/TiO₂ systems can be attributed to the synergetic effects of small crystallite size and homogenous distribution of iron species including FeTiO₃ phase.     

单斜相WO_3的水热合成及其光催化性能的研究

利用水热合成法,以钨酸钠为钨源,硝酸为酸源,柠檬酸与酒石酸为辅助剂,制备了单斜相且形貌规整的WO_3。对WO_3样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及紫外可见漫反射(UV-vis-DR)分析,测试了样品的BET比表面积,考察了硝酸与钨原子物质的量比,柠檬酸、酒石酸与钨原子物质的量比对样品晶相与形貌的影响。结果表明,大量硝酸及羟基酸的加入都有利于WO_3单斜相的形成,当硝酸与钨原子的物质的量比为2.8∶1,羟基酸与钨原子的物质的量比为0.8∶1时,能够制得单斜相、形貌规整的WO_3样品。将WO_3与p型半导体物质CuCrO_2复合得到CuCrO_2-WO_3复合催化剂用于光催化分解水产氢的实验,高结晶度的单斜相WO_3具有较好的光催化性能。     

Synthesis of 3D hierarchical porous TiO2/InVO4 nanocomposites with enhanced visible-light photocatalytic properties

Three-dimensional (3D) hierarchical porous TiO₂/InVO₄ nanocomposites were fabricated by loading TiO₂ nanoparticles on the surface of porous InVO₄ microspheres. X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), UV–vis spectroscopy and photoluminescence spectroscopy (PL) were adopted to analyze the structure–property relationship of samples. The results show that the surface of as-prepared TiO₂/InVO₄ nanocomposites are composed of uniformly interconnected bi-phase nanocrystals, forming a close interface between these two components, which is favorable for the highly efficient interparticle electron transfer to achieve enhanced photocatalytic properties. However, the adsorption ability is decreased due to the loading of TiO₂ nanoparticles on the surface of InVO₄. Therefore, under the joint action of these factors, the TiO₂/InVO₄ nanocomposites achieve the best photocatalytic activity when the mole ratio of In:Ti reaches 4:1, and the visible-light photocatalytic activity is about as 3.3 times high as that of pure InVO₄ without modification.     

微波辐射对TiO2制备及其光催化氧化乙醛性能的影响

采用微波辐射与常规加热法由TiO₂溶胶制备出TiO₂催化剂，采用高频低功率微波-光催化装置考察了微波对两种催化剂上CH₃CHO光催化氧化转化率和产物分布的影响。结果表明，微波干燥制备的TiO₂晶体比普通加热制备的TiO₂晶体对乙醛有更高的光催化活性和更强的氧化能力，且它们对乙醛光催化氧化的途径不同，前者的初始中间体为甲醛和甲酸，后者的初始中间体却为乙酸。还发现，微波辐射对两种样品上乙醛的光催化转化率有不同的影响，对微波辐射法所制样品的影响比对常规加热法所制样品的影响显著。微波辐射通过场效应可加速光催化初始中间体的转化，但它不改变光催化反应的途径，反应途径取决于光催化剂的特性。     

纳米TiO2低温水解法的晶型控制合成及其表面织构的研究

分别以TiCl₄，Ti(NO₃)₄和Ti(SO₄)₂为前驱体，在低温和强酸性条件下，通过水解反应可控地合成了具有不同晶相组成，且比表面积较高的纳米TiO₂，并用XRD，TEM和N₂^-吸附脱附技术对其晶相、粒径大小、形貌及比表面积进行了表征。结果表明，钛离子在有Cl^-、NO₃^-存在的酸性溶液中水解，水解温度≤80 ℃，可以生成结晶良好的具有细小晶粒尺寸和较高比表面积的金红石型纳米TiO₂粉体，水解温度>80 ℃，反而有锐钛矿型TiO₂生成，而在有SO₄^2-存在的酸性溶液中，TiO₂样品的晶相组成不随水解温度的变化而改变，均为锐钛矿型，其比表面积可达300 m²·g^-1。     

WO3/TiO2 catalysts: Morphological and structural properties

Titania-supported tungsten oxide catalysts with different W loadings up to 9 wt. % and calcined at different temperatures have been prepared and characterized. It is found that W hinders the initial sintering of anatase, providing thermal stability. The interaction of W with TiO₂ and the amount of hydroxy groups present on the surface can limit diffusion, thus reducing the sintering rate.     

N掺杂TiO2纳米晶：水热-热分解法制备及光催化活性

以钛酸四丁酯和氨水为原料，通过水热法制得层状钛酸铵前驱体，并在400 ℃下对其进行热分解，制得了N掺杂的锐钛矿TiO₂纳米晶。紫外-可见漫反射谱图显示，N掺杂后产物的吸收边红移至550 nm左右，禁带宽度减小至2.25 eV。结合X射线衍射、X射线光电子能谱、红外光谱及热重分析等表征手段，分析了前驱体的制备和热分解条件、产物的晶型转化和表面结合态及其与光催化活性的关系，探讨了层状钛酸铵的形成条件和N掺杂作用机理。本工作条件下，以氙灯为光源，水中活性艳红X-3B为探针的光催化结果表明，辐射40 min X-3B的降解率为99.4%；加装紫外滤光片后，辐射120 min降解率为97.8%。     

纳米TiO2-SiO2复合光催化剂的超临界流体干燥法制备及其光催化性能研究

本文以廉价无机盐Na₂SiO₃·9H₂O和TiCl₄溶液为原料,采用化学包覆结合超临界流体干燥(SCFD)法制备纳米级TiO₂-SiO₂复合光催化剂。利用XRD、TEM、NMR等手段对复合粉体进行了表征。结果表明,采用超临界流体干燥法可直接制得锐钛矿型TiO₂-SiO₂纳米复合光催化剂,其中SiO₂以单分散、无定形形式存在。以苯酚和邻苯二酚紫光催化降解为反应模型,考察了TiO₂-SiO₂复合光催化剂的催化性能。证明掺入适量SiO₂的TiO₂-SiO₂纳米复合光催化剂既减少了TiO₂的用量、降低了成本,又在某种程度上提高了TiO₂的光催化活性。SiO₂的引入可以有效抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变,增强了二氧化钛纳米粒子的热稳定性。二氧化硅的最优掺杂量为15%(质量分数)。     

Effect of the rhenium additive to VOx/TiO2 and MoOx/TiO2 catalysts on their properties in oxidative dehydrogenation of propane

VO_x/TiO₂ and MoO_x/TiO₂ catalysts with the addition of Re (Re/V or Mo = 0.5) were synthetized and tested in oxidative dehydrogenation of propane and in reduction by propane. XPS measurements showed depletion of the surface in Re. The Re additive does not affect the total conversion of propane, but increases the selectivity to propene. The effect is more pronounced for the MoO_x/TiO₂ catalyst. The increase in the selectivity to propene is accompanied with the increase in the reducibility of the catalysts.