焙烧的P-25 TiO2微结构特性和光催化活性

光催化氧化能把有机污染物完全转化为二氧化碳和水,被认是有广泛应用前景的水处理方法[1,2]．但是,这一方法真正在污水处理中实际应用,有许多问题仍待解决,其中光催化剂的活性和稳定性需要进一步改善．研究最多的光催化剂是TiO2,影响其催化活性的因素很多[3,4],本工作用XRD、TEM、BET研究了烧结的P－25TiO2微结构特征,并用苯酚光催化降解作探针反应,得到了很有意义的相关信息．1材料和方法1．1催化剂商品P－25TiO2是从Degussa公司购买．样品分别经不同温度和时间焙烧,具体条件见表1．1．2催化剂表征XRD用于测定样品品相…     

Pr3+掺杂的TiO2纳米粉体的表面特性和光催化活性

利用酸催化的溶胶-凝胶法制备了纯的和不同Pr³⁺掺杂量的TiO₂纳米粉体.以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解为探针反应,评价了它们的光催化活性.利用XRD和BET技术研究了Pr³⁺掺杂量和焙烧温度对TiO₂纳米粉体的相结构、晶粒尺寸和表面织构特性的影响,并用XPS和SPS技术研究了Pr³⁺掺杂的TiO₂纳米粉体的表面组成和表面光伏特性,探讨了Pr³⁺掺杂提高纳米TiO₂的光催化活性的机制.结果表明:适量Pr³⁺掺杂能显著提高纳米TiO₂的光催化活性.当Pr³⁺掺杂量为1.25%(以Pr³⁺/TiO₂质量比计),焙烧温度为600℃时,制得粉体的光催化活性最佳.Pr³⁺掺杂强烈地抑制TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变,减小晶粒尺寸,增大比表面积,增加表面羟基和吸附氧的含量,提高光生电子和空穴的分离效率,改善粉体表面的光吸收性能,上述因素均有利于光催化活性的提高.     

TiO2/Mo-TiO2 的制备、表征和光催化活性

 采用溶胶-凝胶法制备了掺 Mo 的 TiO2 粉末, 再由其制得 TiO2/Mo-TiO2 复合物光催化剂. 使用 X 射线光电子能谱、X 射线衍射、透射电镜、N2 吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等手段对催化剂进行了表征. 在紫外光照射下, 以甲基橙溶液降解为探针反应, 研究了 Mo 掺杂量对样品光催化活性的影响. 结果表明, Mo-TiO2 催化剂的活性不如纯 TiO2, 这是因为 Mo 离子促进了光生载流子的复合; 而带有 n-n 异质结半导体结构的 TiO2/Mo-TiO2 复合催化剂具有比纯 TiO2 和 Mo-TiO2 催化剂更高的光催化活性. 当 Mo 掺杂摩尔分数为 2%, TiO2:Mo-TiO2 质量比为 10:1 时, 活性是纯 TiO2 的 1.57 倍.     

多孔TiO2薄膜自洁净玻璃的亲水性和光催化活性

亲水性多孔TiO₂薄膜自洁净玻璃以含聚乙二醇的钛醇盐溶胶前驱体中通过浸渍提拉法制备;随着前驱物中聚乙二醇加入量的增加,多孔TiO₂薄膜表面的羟基含量也增加,薄膜表面的亲水性增强,水与薄膜表面的接触角下降为0°.该亲水性多孔TiO₂薄膜自洁净玻璃具有明显的自洁净和易清洗功能.紫外-可见光透过光谱分析表明,随着TiO₂薄膜中孔径的增大,光的散射增强,透光率减小.该TiO₂镀膜玻璃对于紫外线具有吸收作用.甲基橙水溶液的光催化降解实验表明,在TiO₂薄膜中引入适当大小的微孔可显著增强薄膜的光催化活性,但当孔径接近400nm时,薄膜的光催化活性减弱.     

不同基材上TiO2膜的表征和光催化活性评价

 采用溶胶-凝胶法在平行条件下制备了负载于钛、铝、不锈钢和玻璃等不同基材上的TiO2浸渍提拉膜,利用原子力显微镜、俄歇电子能谱、X射线衍射、漫反射紫外-可见光谱和苯甲酰胺光催化降解等手段对TiO2膜进行了表征和催化活性评价. 实验结果表明,基材的种类对TiO2膜的性能有较大影响,各膜样品虽均为锐钛矿晶型,但表面形貌显著不同. TiO2/Ti, TiO2/steel, TiO2/Al和TiO2/glass上TiO2的平均粒径分别是152, 205, 241和477 nm,且前两者的粒径分布较为集中. TiO2/Ti和TiO2/Al样品表面仅有Ti和O元素存在,而TiO2/steel和TiO2/glass表面则分别检测到有Fe和Na,Ca及Si等基材元素渗出. 各膜样品对苯甲酰胺光催化降解的活性次序是:TiO2/Ti＞TiO2/Al＞TiO2/glass＞TiO2/steel. 根据实验结果可以推测,在焙烧阶段各基材上前驱体膜烧结行为的不同以及基材元素的渗出是造成不同基材上的TiO2膜在表面形貌、化学组成、光吸收性能以及光催化活性方面存在明显差异的主要原因.     

TiO2纳米粒子膜的制备,表面态性质和光催化活性

在酸性和碱性条件下,用ＴｉＣｌ４水解法制备了ＴｉＯ２纳米粒子膜催化剂。采用原子力显微镜（ＡＦＭ）,Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）,表面光电压谱（ＳＰＳ）和场诱导表面光电压谱（ＥＦＩＳＰＳ）测定了催化剂表面的微结构及能级结构。     

TiO2纳米粒子膜的制备、表面态性质和光催化活性

在酸性和碱性条件下,用TiCl4水解法制备了TiO2纳米粒子膜催化剂.采用原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD),表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(EFISPS)测定了催化剂表面的微结构及能级结构.对催化剂进行了光催化降解苯酚实验,测定了其光催化活性.结果表明,酸性条件下制备的TiO2膜催化剂的光催化活性较高,其结果接近于P25.用能带理论解释了TiO2纳米粒子膜催化剂光催化活性的差异,分析了膜厚对光催化活性的影响.     

热处理温度对纳晶TiO_2微结构和光催化活性的影响(英文)

以丙烯酸修饰的钛酸丁酯为前躯体,采用溶胶 凝胶法制备纳晶TiO2.用XRD,TEM,BET以及TG DTA考察了热处理温度对纳晶TiO2微结构的影响.测试结果表明,热处理温度对样品的微结构以及光催化活性有很大的影响.采用溶胶 凝胶法制备纳晶TiO2的最佳焙烧温度范围为400～600℃,低于400℃样品中的有机成分难以彻底消除且样品的结晶度不高;高于600℃,TiO2颗粒存在明显的热团聚,使晶粒尺度变大,粒径分布不均以及比表面积显著降低,这些因素都会造成样品活性降低.     

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。     

Si掺杂对TiO2空心微球微结构和光催化性能的影响

以葡萄糖、氟钛酸铵和氟硅酸铵为原料,采用一锅水热合成法在葡萄糖聚合形成的胶体碳球表面原位生成了含有Ti/Si物种的前驱物实心微球,再经高温焙烧脱除碳球模板,制得Si掺杂的TiO2空心微球.应用高分辨透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和N2吸附-脱附等手段对样品进行了表征.结果表明,Si进入到TiO2的晶格,形成的S...     

不同浓度Sn4+离子掺杂TiO2的结构、性质和光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备出纯TiO₂和不同浓度Sn⁴⁺离子掺杂的TiO₂光催化剂(TiO₂-Snx%, x%代表Sn⁴⁺离子掺杂的TiO₂样品中Sn⁴⁺离子摩尔分数). 利用X 射线衍射(XRD)、X 射线光电子能谱(XPS)和表面光电压谱(SPS)确定了TiO₂-Snx%催化剂的晶相结构和能带结构, 结果表明: 当Sn⁴⁺离子浓度较低时, Sn⁴⁺离子进入TiO₂晶格, 取代并占据Ti⁴⁺离子的位置, 形成取代式掺杂结构(Ti_1-xSn_xO₂), 其掺杂能级在导带下0.38 eV处; 当Sn⁴⁺离子浓度较高时, 掺入的Sn⁴⁺离子在TiO₂表面生成金红石SnO₂, 形成TiO₂和SnO₂复合结构(TiO₂/SnO₂), SnO₂的导带位于TiO₂导带下0.33 eV处. 利用瞬态光电压谱和荧光光谱研究了TiO₂-Snx%催化剂光生载流子的分离和复合的动力学过程, 结果表明, Sn⁴⁺离子掺杂能级和表面SnO₂能带存在促进光生载流子的分离, 有效地抑制了光生电子与空穴的复合; 然而, Sn⁴⁺离子掺杂能级能更有效地增加光生电子的分离寿命, 提高了光生载流子的分离效率, 从而揭示了TiO₂-Snx%催化剂的光催化机理.     

反应磁控溅射法制备的氮掺杂TiO2光催化膜的氮化学态和光催化活性

 采用中频交流磁控溅射法,以O2/N2混和气为反应气体,在铝片上沉积了氮掺杂TiO2膜. 利用原子力显微镜、紫外-可见光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段研究了掺杂膜的表面形貌、光吸收性能、物相组成以及膜样品中氮的化学态,并通过苯甲酰胺的光催化降解实验对光催化剂活性进行了评价. 结果表明,所得掺杂膜仅能够被紫外光所激发,反应气的配比对膜的形貌和TiO2的锐钛矿/金红石相比率均有影响,而氮在膜中以掺杂N3-、表面吸附N2和固溶N2的形式存在. 随着N3-掺入量的增加,掺杂膜的光催化活性显著提高,在反应气体组成为N2/(O2+N2)=80%(体积分数)时,掺杂N3-量为0.594%,苯甲酰胺光催化降解效果最好,其活性约为纯TiO2膜的1.5倍.     

罗丹明B在TiO2薄膜和P-25涂层催化下光反应的比较

半导体光催化剂尤其是TiO₂由于表面的光生空穴具有很强的氧化能力^[1-2],能够完全降解有机物,在环境治理方面具有潜在的应用前景,因而日益引起人们的关注.目前,利用胶体溶液和颗粒悬浮体系光催化降解有机污染物的研究已经开展得十分广泛^[3-5].但是,从实用的角度来考虑,这一体系存在许多缺点,如反应后催化剂难于分离,颗粒不适宜作循环体系的处理等等,因此催化剂的固定日益迫切.为解决这一问题,近来已经有许多人在固定粉末催化剂以及制备催化剂薄膜方面^[6-8]进行了探索和尝试,但尚未得到理想的结果.因而发展高效固定化的催化剂仍然是极为重要的,同时对于薄膜催化机理的深入探讨也有利于在制备过程中有目的地提高膜的催化活性.     

WOx/TiO2光催化剂的可见光催化活性机理探讨

采用磁控溅射技术在用浸渍提拉法制得的TiO2薄膜上,溅射氧化钨层,通过气相反应中光催化降解二甲苯的实验表明,WOx/TiO2薄膜具有可见光活性.通过UV-Vis吸收光谱、X射线光电子能谱(XPS)等方法对其可见光活性的机理进行探索.UV-Vis吸收光谱表明WOx,TiO2对可见光响应的范围有一定的扩展,吸收强度增加.XPS表明WOx/TiO2薄膜表面形成了明显的W杂质能级和Ti缺陷能级,这是WOx/TiO2在可见光范围有一吸收的主要原因,也是光催化剂具有可见光活性的必要条件之一,同时杂质能级的存在使半导体费米能级上移,载流子增加,光催化效率提高.     

WOx/TiO2光催化剂的可见光催化活性机理探讨

采用磁控溅射技术在用浸渍提拉法制得的TiO2薄膜上，溅射氧化钨层,通过气相反应中光催化降解二甲苯的实验表明，WOx/TiO2薄膜具有可见光活性.通过UV-Vis吸收光谱、X射线光电子能谱（XPS）等方法对其可见光活性的机理进行探索.UV-Vis吸收光谱表明WOx,TiO2对可见光响应的范围有一定的扩展,吸收强度增加.XPS表明WOx/TiO2薄膜表面形成了明显的W杂质能级和Ti缺陷能级,这是WOx/TiO2在可见光范围有一吸收的主要原因,也是光催化剂具有可见光活性的必要条件之一，同时杂质能级的存在使半导体费米能级上移,载流子增加,光催化效率提高.     

TiO2掺杂La和Ce离子光催化薄膜的微结构与催化特性研究

应用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜．在薄膜中掺杂了Ce和La离子,并对其微结构和光催化特性作了分析。结果表明：这两种元素的加入量和热处理的温度能使薄膜的晶体结构产生重人改变,从而影响到TiO2的催化性能。当掺杂量和热处理温度适当时,能够获得光催化性能最好的TiO2薄膜。     

高光催化活性和易分离回收的硫掺杂 TiO2纳米管

采用两步水热法制备了硫掺杂的单一锐钛矿型Ti02纳米管(STNTs)催化剂.结果表明,STNTs的外径为10-20 nm,长200 nm左右:掺杂的硫以SO42-形态键合在TiO2的表面.STNTs具有较高的光催化活性,在紫外光和太阳光照射下催化降解甲基橙溶液的一级反应速率常数k分别为0.7992和0.5208 h-1,比未掺杂的TiO2纳米管的k值分别提高了约5倍和10倍.另外,STNTs可以通过简单的重力沉降从反应体系中分离回收.