氮镧共掺杂的二氧化钛光催化剂制备及其工艺优化

采用溶胶凝胶法,以三乙胺为氮源,制备氮和镧共掺杂的TiO2光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对样品进行表征.以亚甲基蓝为目标降解物,在可见光下考察光催化剂的催化活性,结果表明0.8N/La/TiO2具有较好的催化活性,采用正交法对0.8N/La/TiO2催化亚甲基蓝进行工艺优化,影响亚甲基蓝降解的主次顺序为:时间>亚甲基蓝初始浓度>催化剂用量>反应温度,该反应的最佳工艺组合为时间(180 min)、催化剂用量(30 mg)、亚甲基蓝初始浓度(10 mg/L)、反应温度(30 ℃),在该条件下,亚甲基蓝的降解率达到79.3;,催化反应过程近似符合一级反应动力学方程.     

以偏钛酸浆料制备氮掺杂纳米二氧化钛及其可见光催化性能研究

以工业偏钛酸为前驱体、尿素为氮源,混合煅烧制备了不同氮含量的TiO2光催化剂(记为TiO2-xN-温度).用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱和紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)等对催化剂进行了表征.以亚甲基蓝为目标污染物,评价了样品的可见光光催化活性.结果表明,当催化剂中尿素与TiO2质量比为3∶1,煅烧温度为400℃(即TiO2-3N-400℃)时制得的样品活性最高.500 W的长弧氙灯照射4h,对亚甲基蓝降解率达到93.9;.     

溶胶-凝胶法制备S掺杂TiO2纳米粉体的光催化性能

本研究采用溶胶-凝胶法制备了S掺杂TiO2纳米粉体.采用X射线衍射(XRD)、热重差热(TG-DTA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、能量弥散X射线能谱(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,评价了不同热处理条件下的粉体在可见光下的光催化活性.结果表明:S掺杂对TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变有抑制作用,但对其微观形貌没有影响;部分S进入TiO2晶格间隙形成Ti-O-S键,部分S以SO2-4的形式吸附于TiO2表面,S含量约为0.3at;;S掺杂TiO2纳米粉体具有较高的可见光催化活性,当硫酸钠加入量为10;,550 ℃煅烧1 h的S/TiO2样品的光催化活性最佳,在可见光下对亚甲基蓝的2 h降解率由未掺杂的74.12;提高至86.15;.     

钒掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化活性研究

以钛酸四丁酯为钛前驱体,偏钒酸铵为掺杂离子给体.采用溶胶-凝胶法制备了V掺杂纳米二氧化钛粉体;并使用TGA-DSC、XRD、BET、SEM对其晶化温度与结构进行了表征.结果表明:V掺入促进锐钛矿相向金红石相转变、抑制晶粒长大、增大比表面积,纳米粉体颗粒呈分布较均匀的类球形晶粒.以亚甲基蓝为模型反应,考察了V掺杂量、煅烧温度对催化剂光催化性能的影响,结果表明:V掺杂的TiO2 粉体降解亚甲基蓝符合一级反应动力学规律;晶格中V4+能够作为电荷转移物种,有效的抑制光生电子与空穴的复合,增加了表面空穴浓度,提高TiO2 纳米粉体的光催化活性,当掺杂量为1.5 mol;,煅烧温度为450 ℃时,TiO2 具有最佳的光催化性能.     

Bi2O3/g-C3N4/TiO2三元复合物的制备及其可见光催化活性研究

以工业纳米TiO2,三聚氰胺(C3H6 N6)和硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原料,通过高温煅烧制备Bi2O3/g-C3 N4/TiO2三元复合物,采用XRD、XPS、FT-IR、UV-vis、PL光谱等对其结构进行了表征.结果表明g-C3 N4和Bi2O3分散覆盖在TiO2表面,形成具有异质结结构的Bi2O3/g-C3N4/TiO2三元复合物,其带隙降低,对可见光的吸收增强,电子和空穴通过在Bi2O3、g-C3N4和TiO2三者界面间的转移有效延长了光生载流子的寿命,从而提高光催化效率.以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性.结果表明,当TiO2与C3H6N6质量比为1∶2.5,Bi(NO3)3·5H2O含量为0.35;,煅烧温度为520℃,煅烧时间为5h时制得的Bi2O3/g-C3 N4/TiO2三元复合物(即0.35Bi/C/T)活性最高,LED灯(12 W)光照180 min后对10mg/L亚甲基蓝溶液降解率达98.1;.     

Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝染料的光催化降解行为研究

采用浸渍法制备Sm2O3掺杂TiO2的负载型光催化剂Sm2O3/TiO2,考察其在紫外可见光区对亚甲基蓝的光降解行为.利用XRD、N2吸附、SEM、TEM、XPS和ICP-OES等手段表征Sm2O3/TiO2样品,考察Sm2 O3掺杂量和亚甲基蓝浓度对亚甲基蓝紫外光降解活性的影响和催化剂Sm2O3/TiO2的催化稳定性.结果表明,Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝的紫外光降解活性高于TiO2,这归因子掺杂Sm2O3引起TiO2的晶体缺陷.这种晶体缺陷作为光生电子和空穴的陷阱实现光生电子-空穴对的有效分离,从而提高Sm2O3/TiO2的光催化活性.Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝的光降解活性随着Sm2O3掺杂量的增加先增大后减小,随着亚甲基蓝浓度的增大而减小.Sm2 O3掺杂量5.0wt;的Sm2O3/TiO2对亚甲基蓝紫外光降解的7次循环实验未出现明显失活.     

B掺杂量对TiO2纳米粉体的结构与光催化性能影响研究

采用溶胶凝胶法制备了不同量B掺杂TiO2纳米粉体,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等技术对催化剂进行了表征.结果表明:B部分掺入到TiO2晶格间隙中形成B-O-Ti键,部分以B2O3的形式存在,随着B掺杂量的增加,进入晶格的B比例减少;B掺杂有效抑制了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,掺杂样品经650℃煅烧后仍为锐钛矿结构,随B掺杂量的增加,其晶粒变小;B掺杂使得TiO2表面羟基量显著增加,且掺杂量越大表面羟基量越多;各掺杂样品的吸收边带没有明显红移,光吸收强度较未掺杂TiO2稍弱,且随着B掺杂量的增加,光吸收能力呈递减趋势.可见光催化降解亚甲基蓝结果表明,B掺杂大大提高了TiO2的光催化活性,这与掺B后晶粒变小,表面羟基量显著增加有关;当B掺杂质量百分数为1.0;时,B/TiO2可见光催化活性最高,达93.40;.     

ZnFe2O4的制备及光催化性能研究

以乙二醇作为溶剂,采用溶剂热法制备ZnFe2O4,进一步通过控制煅烧温度获得具有不同晶粒尺寸的ZnFe2O4晶体.XRD和SEM分析表明,ZnFe2O4是由纳米尺寸的微晶构成的球状颗粒,粒径约200 nm,属于正尖晶石结构.UV-vis测定表明ZnFe2O4在紫外及可见光范围均有吸收,禁带宽度为1.60 ～2.18 eV,制备的温度条件对禁带能隙产生一定的影响.进一步以亚甲基蓝染料为研究对象考察了不同温度条件下制备的ZnFe2O4光催化活性,实验结果表明500℃煅烧的ZnFe2O4具有较高的染料降解率,当染料初始浓度10 mg/L,初始pH为11,催化剂用量为0.04 g/L,300 W汞灯照射2h,亚甲基蓝的降解率可达到96.8;,降解反应符合一级动力学.由于制备的ZnFe2O4具有磁性,重复使用三次亚甲基蓝的降解率仍可达到83.3;.     

Bi3Ti4O12/α-Bi2O3/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以工业二氧化钛(TiO2)、五水合硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原料制备了Bi3Ti4O12/α-Bi2O3/TiO2复合光催化剂.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等表征方法对光催化剂结构进行分析,表明复合样品中形成了Bi3 Ti4 O12/α-Bi2 O3/TiO2异质结结构,其禁带宽度减小、吸收带边红移,光催化效率有明显提高.以亚甲基蓝为目标污染物评价其光催化活性,TiO2与Bi(NO3)3·5H2O质量比为1:2.5,煅烧温度为600℃,煅烧时间为5 h时,复合样品光催化活性最佳,在12 W LED灯下,180 min后对浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液的去除率达96.8;.     

BiFeO3-Bi24Fe2O39复合物的制备及可见光催化性能研究

以硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)为原料,酒石酸作络合剂,聚乙二醇6000作分散剂,用溶胶-凝胶法制备了BiFeO3-Bi24Fe2 O39复合催化剂.用XRD、FT-IR、UV-vis、PL光谱、TG-DSC等对其结构进行了表征.以亚甲基蓝为目标化合物,评价了样品的可见光催化活性.结果表明,500℃煅烧2h的复合催化剂热稳定性好,荧光强度最强,禁带宽度最小,用500 W的长弧氙灯照射6h,亚甲基蓝降解率达到93.11;.