低温水热法制备硅胶负载型二氧化钛催化剂

TiO2作为一种优良的光催化材料,能够降解有机物,起到抗菌防污的作用,其在工业上的潜在应用已吸引众多研究者的普遍关注和深入研究[1-3]。为了进一步提高它的光催化活性,研究者试图运用各种方法和技术对纯TiO2进行改进。负载[3]是其中常用方法之一。对于无负载的二氧化钛,由于本     

水热法制备掺杂铁离子的TiO2纳米粒子及其光催化反应研究

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Fe³⁺-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%Fe³⁺-TiO₂纳米粒子与纯TiO₂相比,具有更好的催化活性.     

A Comparative study on synthesis, characterization and photocatalytic activities of MgO and Fe/MgO nanoparticles

MgO and Fe/MgO particles in the nanometer-size regime have been successfully synthesized by a hydrothermal crystallization process using dodecyl benzenesulphonic acid as a surfactant. The prepared catalysts were characterized in details by multiform techniques: XRD, SEM, TEM, UV-DRS, TGA-DSC, BET surface area, and EPR spectroscopy. Comparative photocatalytic activity of the samples was evaluated through the photodegradation of Acid Blue 80 dye under sunlight. The results of the photocatalytic degradation of Acid Blue 80 dye in aqueous solution demonstrated that Fe ions doping greatly improved the photocatalytic efficiency of MgO nanoparticles. Most interestingly, this is the first time that it has been observed that the Fe/MgO system is quite an effective visible light active catalyst.     

稀土负载钛-硅沸石 ETS-10 的制备及其光催化性质(英文)

以水玻璃和四氯化钛为原料, 在不使用有机模板剂、氟离子和晶种的条件下, 用水热法合成了钛-硅沸石 ETS-10, 将 La、Ce、Pr 和 Nd 四种稀土元素负载到合成的 ETS-10 上. 通过 X 射线粉末衍射、N2 吸附-脱附、29Si 魔角旋转核磁共振、紫外漫反射光谱、X 射线荧光光谱等表征手段对负载前后的 ETS-10 进行了表征. 以有机染料甲基橙为底物, 考察了负载各种稀土及氢氟酸腐蚀对 ETS-10 的光催化活性的影响. 结果表明, 四种稀土元素的引入均可有效提高 ETS-10 的光催化活性. 反应活性提高的程度与稀土元素负载量有关. 对 ETS-10 同时进行氢氟酸腐蚀和稀土元素的负载, 可以将 ETS-10 的光催化活性提高近一倍, 与锐钛矿相 TiO2 相当, 但前者更易分离.     

核壳结构CdS/ZnS微米球表面处理与光催化制氢性能的关系

具有高活性和稳定性的半导体光催化材料是太阳能光催化制氢领域的研究热点,其中CdS胶体颗粒催化剂因其合适的禁带宽度和带边位置以及较低的原料价格而广受关注.但它在水溶液中不稳定,易受光腐蚀,因而限制了其应用.目前人们致力于用各种方法提高其稳定性,包括各种纳米结构的应用、复合其他催化剂材料以及不同晶相结构复合.ZnS是一种宽禁宽半导体,禁带宽度为3.6 eV,常被用来与CdS形成固溶体调控其能带结构,从而提高其性能和稳定性.其中核壳结构CdS/ZnS异质结具有骑跨型(I型)能带结构,具有特殊的光学和电学性质,在量子点LED和量子点生物荧光显示剂方面获得关注和应用,同时也显示了良好的光催化性能.研究人员对核壳结构CdS/ZnS异质结材料中ZnS壳层厚度对其光学性能包括荧光效率等的影响进行了研究,然而ZnS壳层厚度、颗粒尺寸及其表面处理对光催化性能影响方面的报道很少.本文发展了一种简易的两步法,制备了核壳结构CdS/ZnS微米球光催化剂.首先采用超声喷雾热分解法制备CdS微米球,然后以水浴法在CdS微米球上生长ZnS壳层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)对所得样品进行了表征.SEM和TEM结果显示,所得微米球为完整包裹的球形核壳结构;XRD表征证实CdS核与ZnS壳层皆为六角相晶型;光催化性能表征结果显示,该样品的光催化制氢性能远高于单独的CdS微米球以及同法所制的ZnS微米球.通过改变前驱液浓度(Zn源浓度分别为0.2,0.3和0.5 mol/L)获得了三种不同厚度的核壳结构CdS/ZnS微米球,X射线荧光光谱结果证实了其壳层厚度成功调控.UV-vis结果发现,其吸收边由内核CdS决定,受壳层厚度的影响不大.光致荧光发射光谱分析发现,随着壳层厚度的增加,其540 nm处的CdS带边发射峰强度逐渐增大.这可能是由于ZnS壳层对CdS表面缺陷的钝化作用降低了其非辐射复合过程,从而提高了荧光发光效率.光催化制氢性能结果表明,前驱液浓度为0.3 mol/L时合成的核壳结构CdS/ZnS微米球的产氢效率最高.为了进一步提高其光催化效率,采用氮气中高温热处理、水热二次硫化法以及两者共用三种方式对性能最优的微米球进行改性,获得了三种核壳结构CdS/ZnS样品.结果发现,这些改性方法未影响其吸收边,但水热二次硫化法处理以及两者共用处理的样品在540 nm处的光致荧光发射峰强度明显高于未处理的和高温热处理的样品,证实水热二次硫化法处理可以有效地消除其表面缺陷,减少非辐射复合.XRD结果表明其晶型没有发生变化.TEM表征发现,经高温热处理后其壳层发生重结晶,形成颗粒包裹形貌,而经水热二次硫化法处理后其壳层同样发生重结晶,但包裹颗粒的尺寸明显更小.光催化性能测试表明,处理后样品的光催化性能皆优于未处理样品,其中两者共用法处理的样品产氢性能和稳定性最高.     

Preparation of Ce-TiO2 catalysts by controlled hydrolysis of titanium alkoxide based on esterification reaction and study on its photocatalytic activity

The Ce-TiO2 catalysts were prepared by controlled hydrolysis of Ti(OC(4)H(9))(4) with water generated "in situ" via an esterification reaction between acetic acid and ethanol, followed by hydrothermal treatment. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), UV-vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), scanning electron microscopy (SEM), atomic absorption flame emission spectroscopy (AAS), and nitrogen adsorption-desorption methods. Both of undoped TiO2 and Ce-TiO2 samples exclusively consist of primary anatase crystallites, which further form spherical aggregates with diameters ranging from 100 to 500 nm. The photocatalytic activity of Ce-TiO2 was investigated for the photocatalytic degradation of Rhodamine B (RB) aqueous solution both under UV and visible light irradiation. Doping of Ce(4+) effectively improves the photocatalytic activity under both UV light irradiation and visible light irradiation with an optimal doping concentration of 0.2 and 0.4%, respectively. The photocatalytic mechanisms of Ce-TiO2 catalysts were tentatively discussed.     

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。     

TiO2/AC复合光催化剂对苯和丁醛的气相光催化降解机理

 利用溶胶-凝胶并水热处理法制备了TiO2光催化剂和TiO2/AC复合光催化剂,在静态光催化反应器中研究了苯和丁醛的气相吸附和光催化降解,利气相色谱分析确定了生成的中间体. 结果表明, TiO2/AC复合光催化剂比TiO2光催化剂具有较强的吸附能力和较高的光催化活性; 在TiO2和TiO2/AC上,苯(或丁醛)光催化降解产生相同的中间体,表明在两种催化剂上发生的光催化反应遵循相同的机理,进而讨论了其可能的光催化氧化途径.     

g-C_3N_4修饰β-ZnMoO_4光催化降解磺胺二甲嘧啶:合成方法的影响、降解动力学及机理(英文)

在过去几十年中,钼酸盐在功能材料领域的应用备受关注.例如,半导体材料二价金属钼酸盐MMoO_4(M=Ca,Mg,Zn)在发光、催化、电容器、闪烁探测器等方面已有良好的应用.研究表明,钼酸锌在紫外或可见光照射下能够有效降解甲基橙、维多利亚蓝、苯酚等污染物.中国拥有丰富的钼资源,目前钼主要用于生产高强度钢.制备钼基高效除污除材料可作为钼资源的另一种高附加值利用模式.氮化碳(g-C_3N_4)作为一种低成本的光活性改性剂,可提高半导体材料的光催化性能.迄今为止,基于氮化碳复合材料的制备方法包括:原位水热合成、超声波复合、一步升温合成和沉淀法等.然而,很少讨论合成方法对复合材料性能的影响.本文以β-ZnMoO_4为主体材料,g-C_3N_4为修饰材料,首次制备了两者复合的新型光催化剂.采用不同的方法和条件制备了β-ZnMoO_4和β-ZnMoO_4/C_3N_4复合材料,探讨了合成方法对复合材料光催化性能的影响,并进一步研究了材料光催化降解磺胺二甲嘧啶的动力学和降解途径.以钼酸钠和硝酸锌为原料,在不同温度和时间条件下,采用水热法合成得到了两种不同形貌的β-ZnMoO_4材料.光催化降解实验结果显示,水热合成条件对催化剂的光催化活性影响很大,280℃水热条件下维持24 h,得到表面光滑的不规则微米颗粒(β-ZnMoO_4-280),其光催化活性高于180℃条件下获得的片状形貌的钼酸锌材料(β-ZnMoO_4-180).β-ZnMoO_4/C_3N_4复合材料通过原位水热法和超声法合成,结果显示,原位水热合成条件下获得的β-ZnMoO_4-180/C_3N_4光催化剂对磺胺二甲嘧啶表现出显著增强的降解能力.相比之下,在280℃水热条件下,C_3N_4颗粒发生逐步分解,且反应开始时C_3N_4颗粒会扰乱β-ZnMoO_4-280晶体生长的连续性,使复合材料性能下降.对于超声法合成的β-ZnMoO_4/C_3N_4材料,两种β-ZnMoO_4/C_3N_4复合材料的光催化活性均提高,但提高程度不及水热法180℃条件下制备的材料.结果表明,对于光催化复合材料的制备,要选择适当的合成方法,才能得到高性能复合光催化材料,本文采用180℃的水热合成条件,添加3%g-C_3N_4,可得到性能最佳的β-ZnMoO_4-180/C_3N_4复合光催化剂.添加自由基抑制剂的光催化降解实验结果表明,超氧负离子(·O_2~–)和空穴(h~+)在降解中起主导作用.β-ZnMoO_4/C_3N_4复合材料光催化活性的增强归因于C_3N_4与β-ZnMoO_4之间形成异质结,该异质结提高了光生电子-空穴对的分离效率.通过液相-质谱联用手段,测定了磺胺二甲嘧啶降解的中间产物,结果表明,污染物的光催化降解途径主要包括脱氨基和脱甲基过程.     

制备方法对AgInO2结构及光催化性能的影响

以离子交换法和"氟化异丙烯膜袋"水热法分别制备了AgInO2,利用XRD、低温氮吸附-脱附、SEM、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis diffuse reflection spectroscopy,DRS)和XPS对不同方法所得到的AgInO2进行了表征;以罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)为目标物,在可见光下考察了2种催化剂的光催化性能。结果表明,利用"氟化异丙烯膜袋"水热法制备的样品由于具有更好的结晶度,且在可见光区有更强的吸收,从而表现出了更好的可见光光催化活性(3 h降解RhB达94%。7 h降解MO达83%)。     

Synthesis,characterization of B-doped TiO<Subscript>2</Subscript> nanotubes with high photocatalytic activity

B-doped TiO₂ nanotubes (B/TiO₂ NTs) were prepared by the combination of sol–gel process with hydrothermal treatment. The prepared catalysts were characterized by XRD, TEM and XPS. The photocatalytic activity of B/TiO₂ NTs was evaluated through the photodegradation of aqueous methyl orange. The results demonstrated that the 1.5% B/TiO₂ NTs calcined at 300 °C possessed the best photocatalytic activity. Compared with pure TiO₂ nanotubes, the doping with B significantly enhanced the photocatalytic efficiency.     

Bi_2WO_6/Bi-TiO_2复合光催化剂的制备及催化氧化甲醛性能研究

研究采用水热法制备了花状Bi_2WO_6与TiO_2和Bi-TiO_2相复合的光催化剂,并使用新型LED节能灯为光源催化氧化室内甲醛.研究发现,粉末态Bi_2WO_6显示出花状结构,但无光催化氧化活性,而将Bi_2WO_6粉末与TiO_2和Bi-TiO_2复合后,两者相互作用所形成异质结结构形态,尤其Bi_2WO_6/Bi-TiO_2催化剂,所制样品展示出更佳的催化氧化活性,而经浸渍法所得样品几乎无光催化氧化活性,催化剂随着TiO_2和Bi-TiO_2含量的增加,复合催化剂显现出不尽相同的氧化活性规律,其中Bi_2WO_6与Bi-TiO_2质量比为1∶2样品表现最佳,36 h催化氧化甲醛转化率高达92.2%,甲醛浓度低于我国居室空气中甲醛最高容许浓度,且催化剂显示出良好的稳定性及重复性.     

Surface morphology and active sites of TiO<Subscript>2</Subscript> for photoassisted catalysis

The main aim of this work is to discriminate the closely related adsorption and catalytic degradation processes that occur during a photocatalytic reaction. Very high-surface-area TiO₂ and Pd-doped TiO₂ were synthesized by microwave-assisted hydrothermal synthesis and used for degradation of methylene blue as a model pollutant dye. Thorough structural, morphological, and surface analyses of the synthesized catalysts were conducted to investigate key material properties that influence adsorption and catalytic performance. The adsorption capacity of the catalysts was determined by fitting adsorption data using the Langmuir isotherm model, and the photocatalytic activity of the synthesized samples was evaluated by periodically measuring the concentration of methylene blue as it was photocatalytically degraded under ultraviolet (UV) light. The results indicated that noble-metal incorporation compromised adsorption but favored catalytic performance.     

Hydrothermal Synthesis of Ce-doped ZnO Heterojunction Supported on Carbon Nanofibers with High Visible Light Photocatalytic Activity

Ce/ZnO decorated carbon nanofibers(CNFs) heteroarchitectures(Ce/ZnO/CNFs) have been synthesized using electrospinning technique followed hydrothermal method, which have a high visible light photocatalytic activity. The samples were characterized by means of SEM, FTIR and XRD. The photocatalytic performance of Ce/ZnO/CNFs was tested with the methylene blue in the presence of visible light irradiation. In this work, we have analyzed the effects of Ce doping amount, initial methylene blue(MB) concentration and dosage of Ce/ZnO/CNFs on photocatalytic efficiency of the composite. The results showed that the photocatalyst containing 1.0% Ce in molarity(CZC1) obtained by autoclaving at 150℃ has the best photocatalytic degradation of MB than other as-synthesized samples. Ce/ZnO/CNFs catalysts exhibit a good stability and reusability, which would be an economical and environmentally friendly photocatalyst for various practical applications.     

高活性钒酸铋的尿素沉淀法控制合成及其光催化活性增强机制研究

通过普通尿素沉淀法、超声协助和水热尿素法合成出高结晶度的单斜晶白钨矿型的钒酸铋粉末。利用XRD、SEM、DRS等手段分别对合成材料的晶型、微观形貌及光物理性质等进行研究。结果表明3种方法均能得到结晶度较高的钒酸铋颗粒,但微观形貌上有较大差异。在可见光下对难生化降解的红色染料FN-3G的降解效果表明,所合成的三种BiVO₄样品的光催化性能均较好,超声协助法和水热法合成的样品光催化活性增强的机制主要归因于结晶度的提高和比表面积的增大。结晶度的提高可降低电子和空穴复合几率,从而增强光电转换效率;而比表面积的增大主要提高了染料分子的吸附能力。     

Ag负载CdMoO4光催化剂的制备及其催化性能

采用硼氢化钠还原法制备了Ag负载CdMoO₄光催化剂。运用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等测试手段对催化剂的组成和结构进行了表征;采用紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对催化剂的光响应和表面状态进行了分析,考察了不同Ag负载量对CdMoO₄紫外光降解罗丹明B和可见光选择性氧化苯甲醇性能的影响。结果表明,与CdMoO₄相比,Ag/CdMoO₄具有更高的光催化活性。利用活性物种捕获实验探讨其光催化降解过程的反应机理,实验结果显示O₂^-·和·OH是光催化降解过程的主要活性物种。     

异质结构AgCl/Bi2WO6微米球制备、表征及其光催化性能

首先利用水热法制备了由纳米片组装的粒径为1.5–2μm的Bi2WO6微球,然后在微球表面沉积了不同含量的AgCl (5 wt%,10wt%,20wt%,30wt%),制备了异质结构AgCl/Bi2WO6微球光催化剂.利用X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、紫外-可见漫反射吸收等手段对所制的光催化剂进行表征,并以紫外光和可见光分别为光源,罗丹明B为降解对象测试了其光催化活性,考察复合不同含量的AgCl对Bi2WO6光催化剂的性能影响.结果表明,沉积AgCl对Bi2WO6的晶体结构、表面性能和光吸收性能没有产生明显影响,但大幅度提高了Bi2WO6的紫外和可见光催化活性.当复合20wt%AgCl时, AgCl/Bi2WO6光催化活性最佳,紫外光下比纯Bi2WO6提高了2.2倍,可见光下提高了1倍.这主要是由于形成的AgCl/Bi2WO6异质结能有效抑制光生电子和空穴的复合,从而提了其光催化性能.     

TiO2/LaFeO3微纳米纤维的可控制备及光催化性能简

利用静电纺丝技术及水热合成法制备了TiO2/LaFeO3异质结构. 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外(FTIR)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等手段对TiO2/LaFeO3微纳米纤维的结构和表面形态进行表征. 通过亚甲基蓝(MB)光降解反应研究了其光催化性能. 结果表明,不完全碳化TiO2纤维表面的缺陷位点是LaFeO3纳米粒子的有利生长点. TiO2/LaFeO3异质结材料的带隙明显窄于TiO2,光催化活性得到提高;经140 min紫外光照射后,TiO2/LaFeO3异质结催化剂对MB的降解率为65.34%,分析和探讨了其光催化机理.     

Ag负载CdMoO4光催化剂的制备及其催化性能

采用硼氢化钠还原法制备了Ag负载Cd Mo O4光催化剂。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试手段对催化剂的组成和结构进行了表征;采用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的光响应和表面状态进行了分析,考察了不同Ag负载量对Cd Mo O4紫外光降解罗丹明B和可见光选择性氧化苯甲醇性能的影响。结果表明,与Cd Mo O4相比,Ag/Cd Mo O4具有更高的光催化活性。利用活性物种捕获实验探讨其光催化降解过程的反应机理,实验结果显示O2-·和·OH是光催化降解过程的主要活性物种。     

钛酸纳米管前驱体水热制备TiO2：水热媒介对结晶度及光催化活性的影响

以钛酸纳米管为先驱体,180℃24 h同一水热条件下,利用H2O、HNO3、KBF4以及HNO3+KBF4的4种水热媒介溶液,制备了高结晶度高光催化活性的TiO2,并研究了水热媒介对TiO2结晶度、表面羟基和光催化活性的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外测试(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)进行了结构表征。光催化活性通过降解甲基橙溶液进行了评价。结果表明,与其他3种媒介相比,HNO3+KBF4溶液为水热媒介制备的锐钛矿晶型TiO2,结晶度高,表面羟基含量高,因此,呈现高的光催化活性。