微波加热反应制备纳米TiO2混晶及其光催化性能

微波加热反应制备纳米TiO2混晶及其光催化性能;纳米二氧化钛;混晶;微波加热;光催化性能     

微乳法合成纳米SiO2/TiO2及其光催化性能

采用聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)/正己醇/环己烷/氨水微乳体系合成了纳米TiO2和SiO2/TiO2复合物,用X射线衍射、红外光谱和透射电镜对其结构进行了表征,并以甲基橙降解评价了其光催化性能,讨论了SiO2/TiO2摩尔比、晶相组成及粒径与光催化活性的关系.结果表明,SiO2/TiO2催化剂中形成了新的Ti-O-Si键和无定形SiO2;在纳米TiO2中复合SiO2能有效抑制锐钛矿向金红石的转变,增加锐钛矿的稳定性,并阻止TiO2晶粒的聚集生长.催化剂的光催化活性随金红石含量的增加而降低,加入适量SiO2能明显提高TiO2的光催化活性,其中摩尔比为1/7的SiO2/TiO2光催化活性最高.     

Li+掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了Li⁺掺杂纳米TiO₂光催化剂,并用XRD和TEM等技术进行了表征;用pH值漂移法测量了催化剂的零电位pH值(pHpzc).结果表明,500℃煅烧制得的催化剂均为锐钛矿相;Li⁺的掺杂抑制了TiO₂粒子的生长,提高了催化剂的分散性;催化剂的零电位pH值为6.6—8.1,其值取决于Li⁺的浓度和掺杂方式.分别以紫外光和太阳光为光源,孔雀石绿和甲基橙为降解物评价了催化剂的光催化活性;并用气相色谱测试了污染物降解产生的CO₂的含量.结果显示,对孔雀石绿的降解,浸渍法和溶胶-凝胶法掺Li⁺都能有效提高TiO₂的光催化活性,但浸渍法比溶胶-凝胶法效果更好,催化活性最高的为浸渍法制备的5%(摩尔分数)Li⁺掺杂TiO₂,其在紫外光和太阳光下的光催化活性分别比纯TiO₂提高了6—8倍和9—10倍;对甲基橙的降解,除溶胶-凝胶法制备的3%(摩尔分数)Li⁺掺杂TiO₂能稍提高光催化活性外,其它Li⁺的掺杂都不同程度降低了TiO₂的光催化活性;随污染物降解率的增加,最终降解产物CO₂的含量增加.实验结果表明,Li⁺掺杂改变了催化剂表面的电荷状态从而改变了催化剂的零电位pH值是造成催化剂降解不同污染物具有不同催化活性的主要原因.     

Au/TiO2光催化剂的制备及其催化性能

采用改进的等体积浸渍法、光化学沉积法分别制备了不同Au担载量的Au／TiO2光催化剂,以甲基橙的光催化降解反应作为模型反应,考察了金的担载量、预处理条件、制备方法等因素对其光催化性能的影响,以漫反射紫外一可见光谱（DRS）分析了不同金担载量的Au／TiO2光催化剂的光谱特征。结果显示,适当担载量的Au可显著提高TiO2的光催化活性,以改进的等体积浸渍法制备的0．8％Au／TiO2催化剂的光催化活性最高。DRS结果显示,金的担载对TiO2的光谱特征没有影响。     

物理混合法制备分级混晶TiO2微纳米材料及其光催化性能

通过物理混合法可控合成了分级混晶TiO₂微纳米材料, 采用扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线光电子能谱仪(XPS)和固体紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等对该微纳米材料进行了表征, 并评价了不同混晶比材料的光催化性能. 结果表明, 所得材料是由均匀负载金红石纳米颗粒的锐钛矿纳米片组装的三维分级结构. 其具有很高的光催化活性, 分级结构和混晶异相结的同时引入是提高材料光催化活性的关键.     

β-环糊精在TiO2上的吸附及其对光催化影响研究

用酚酞法测定TiO2悬浮液中β-环糊精(β-CD)的量以及用β-CD溶液平衡的TiO2经过滤、洗涤和干燥后进行漫反射红外光谱和XPS能谱表征．结果表明：β-CD分别在纳米和P25型TiO2表面通过羟基间作用形成化学吸附，吸附量与溶液pH值有关，且最大吸附量在TiO2等电点附近．β-CD可提高两种TiO2对甲基橙光催化脱色速率.提高的效率与溶液pH值有关．实质上，提高的效率与β-CD在TiO2表面吸附量和甲基橙在TiO2表面的静电吸附量有关，即与甲基橙-β-CD—TiO2三元间的相互作用有关。     

三维大孔TiO2光催化剂的制备及其催化性能

 以聚甲基丙烯酸甲酯微球为模板,以钛酸正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了具有三维结构的大孔TiO2. 采用差示扫描量热、热重-微分热重、X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜和氮气吸附等手段对样品进行了表征. 结果表明,高温热处理后得到的三维大孔TiO2光催化剂的孔径为200 nm左右,孔径分布均匀, TiO2纳米晶粒中锐钛矿相和金红石相的含量分别为82%和18%. 光催化氧化实验表明,此种三维结构的TiO2对甲基橙溶液具有较好的光催化氧化性能.     

电场对TiO2纳米膜光催化性能的影响

 以泡沫镍为基材,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米膜光催化剂. 在自制外加电场光催化反应装置中,对催化剂施加一定的偏电压,研究了甲基橙溶液的光电催化降解反应,考察了偏压极性、阳极偏压和甲基橙初始溶液浓度等对降解效率的影响,并比较了光电催化与光催化、光解对甲基橙溶液降解的差异. 结果表明,外加阳极偏压形成的电场可以较大幅度提高甲基橙溶液的降解效率. 从半导体和量子力学理论出发探讨了电场促进光催化反应的作用机理.     

纳米TiO2 的制备及其光催化降解性能

采用低温水解沉淀法以TiCl4为原料制备了纳米TiO2,其结构经TEM和XRD表征。研究了太阳光激发下纳米TiO2对甲基橙的光催化降解性能,结果显示：纳米TiO2的分散性越好,粒径越小,光催化降解能力越强;以锐钛矿为主的复合纳米TiO2晶体比纯锐钛矿晶相具有更优异的光催化活性。     

纳米TiO2复合薄膜光催化降解甲基橙的研究

本文通过Sol-Gel工艺在载玻片表面、多孔陶瓷表面及玻璃纤维表面制得了均匀透明的纳米TiO₂复合薄膜,以甲基橙为研究对象,紫外灯为光源,研究了甲基橙初始浓度、光照时间、催化剂载体比表面、初始溶液的pH值对甲基橙降解率的影响,并比较了半导体耦合薄膜的光催化降解能力.研究结果表明:SnO₂-TiO₂复合膜相对于其它耦合膜及金属(La)掺杂膜有较高的降解率.     

Au掺杂方式对锐钛矿TiO2光催化性能的影响

结合超临界乙醇干燥技术, 采用沉积-沉淀(DP)和共沉淀(CP)法分别制备了具有单一锐钛矿晶相的Au/TiO2和Au(0.2%, 原子分数)-TiO2光催化剂, 通过XRD、BET、TEM、XPS和Raman手段表征样品中Au的掺杂形态, 以光催化降解甲基橙为模型反应考察了样品的光催化活性. 结果表明, DP法制备的Au/TiO2在110 ℃干燥处理后, 表面存在的Au3+能有效地促进锐钛矿TiO2光催化性能, 其一级反应速率常数比纯锐钛矿TiO2提高了3.2倍, 比商用光催化剂Degussa-P25提高了4.1倍, 而当Au3+被还原为Au0后光催化活性下降. 用CP法制备的Au-TiO2并没有较大地提高锐钛矿TiO2光催化性能, 在焙烧温度达到800 ℃时, Au向表面迁移聚集, 造成锐钛矿TiO2晶格氧空位和缺陷位增加, 使光催化活性下降.     

混合相二氧化钛石墨烯复合物的制备及光催化性能

采用水热法制备了一系列混合相二氧化钛-石墨烯(TrG)的复合物, 并考察了石墨烯的用量对降解污染物甲基蓝的影响. 采用X射线衍射(XRD), 傅里叶变换红外(FTIR)光谱, 高分辨透射电镜(HRTEM), 拉曼光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS), X射线光电子能谱(XPS)和比表面积(BET)等测试手段对复合材料进行表征. 结果表明, 复合材料中TiO₂为棒状的混合相, 且均匀分散在石墨烯表面. 由于石墨烯良好的吸光性能,混合相中的异质结和复合物的良好光电子传递能力以及高比表面积, 复合材料具有较高的光催化活性. 所制备的TrG复合材料在紫外光下降解甲基蓝的催化活性均高于纯TiO₂, 且当氧化石墨烯负载量为0.8% (质量分数,w)时, 复合材料TrG具有较好的光催化效果.     

TiO2晶型与光催化活性关系的研究

随着工业的发展,人类本来很有限的水资源却受到日益严重的污染,清除水体中的有毒有害化学物质已成为环保领域中的一项重要工作,传统的水污染治理方法存在着能耗大、二次污染及降解不完全等缺点,而光催化降解技术可为这些问题提供较好的解决手段。光催化剂多为半导体氧化物,它们在一定波长光的照射下可将价带电子激发到带产生光生电子－空穴对,该光生电子－空穴对具有较强的氧化还原能力,可氧化水体中大部分有机污染物,TiO2以其良好的禁带宽度、较高的催化活性、抗光腐蚀及无毒、稳定性好等优点,已成为光催化剂研究的热点,本文选择具有典型偶氮染料结构的甲基橙水溶液为研究体系,对TiO2晶型与光催化活性之间的关系进行研究,得到一些有益的结果。     

纳米复合材料ZnO/TiO_2-ZrO_2的制备及其微波辅助光催化降解甲基橙

采用EO20PO70EO20（P123）作为模板剂,通过溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法将金属氧化物ZnO掺杂到TiO2-ZrO2二元体系中,经过450℃煅烧,制备了三元纳米半导体复合材料ZnO/TiO2-ZrO2。通过X-射线衍射、氮气吸附-脱附测定、透射电子显微镜以及扫描电镜配合X-射线能量色散谱仪等测试手段对合成...     

镍离子表面处理对二氧化钛光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备出纳米TiO2和TiO2-Ni催化剂. 光催化降解对氯苯酚实验证明, TiO2-Ni催化剂的紫外、可见光催化活性均高于TiO2. FTIR和Raman结果表明, Ni2+离子被化学吸附在TiO2表面形成ONiOO表面物种. SPS的结果表明, TiO2-Ni表面ONiOO物种的表面态能级在价带上方2.84 eV. 该能级既能产生可见光响应, 又有效地促进了光生载流子的分离, 使催化剂紫外、可见光催化活性提高.     

La2O3掺杂TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3掺杂TiO2纳米光催化剂，并通过XRD、TEM、BET和XPS等手段进行了表征．掺入La2O3后，阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变，使TiO2的粒径减小，比表面积增大．以甲基橙为光催化降解反应模型化合物，考察了光催化剂的活性．测定了甲基橙在纯TiO2和La2O3掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数．考察了pH、H2O2对降解性能的影响．讨论了光催化活性与催化剂性质的关系．     

Eu3＋、Si4＋共掺杂TiO2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu/Ti/Si纳米光催化剂, 并通过XRD、FT-IR、EPR等进行了表征.结果表明,掺入Eu3＋和Si4＋, 阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变, 使TiO2的粒径减小, 且Eu3＋能够促进Si4＋进入TiO2的晶格中.以甲基橙为光催化反应模型化合物, 考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,探讨了催化剂对甲基橙的吸附机理. Eu3＋和Si4＋的最佳掺入量分别为wEu=0.03％、wSiO2=39.06％,且Eu3＋和Si4＋同时掺入TiO2光催化剂产生协同效应.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.     

LaCoO_3-TiO_2纳米管阵列的构筑及可见光光催化性能

TiO_2纳米管阵列具有较高的光催化活性,但可见光吸收弱,限制了其太阳能利用和环境应用。窄带隙的钙钛矿(ABO3)型氧化物能够吸收大范围波段的可见光,且稳定性高,但光催化活性低。本文首先采用溶胶-凝胶法合成了LaCoO_3纳米颗粒,然后利用电泳沉积技术将LaCoO_3纳米颗粒修饰于TiO_2纳米管阵列表面,构筑了LaCoO_3-TiO_2纳米管阵列。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)的表征结果显示溶胶-凝胶法合成的纳米颗粒为LaCoO_3,其尺寸均匀,结晶度高,平均粒径约为100nm。LaCoO_3纳米颗粒与TiO_2纳米管阵列之间的结合力好。紫外可见吸收光谱(DRS)显示,随着电泳沉积时间的延长,LaCoO_3-TiO_2纳米管阵列的吸收带边逐渐红移700nm。可见光下光催化降解甲基橙(MO)的结果表明,电泳沉积15 min制得的LaCoO_3-TiO_2纳米管阵列对MO的光催化效率最高,其降解速率是相同条件下TiO_2纳米管阵列的4倍。光致发光光谱和电化学阻抗谱证实LaCoO_3纳米颗粒的负载有效地促进了光生电荷的分离和传输,可见光光催化活性明显增强。     

纳米复合材料Ag/TiO_2-ZrO_2的制备及其微波增强光催化降解甲基橙

采用EO20PO70EO20(P123)作模板剂,通过溶胶-凝胶-程序升温溶剂热一步法,并经萃取处理制备了具有光催化活性的纳米复合材料Ag/TiO2-ZrO2.用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测定和扫描电子显微镜配合X射线能量色谱仪(SEM-EDS)等测试手段对其组成、结构及形貌等进行了表征.结果表明,复合材料Ag/TiO2-ZrO2中Ag以单质形式存在,材料具有双孔结构,颗粒分布较均匀,结构也较规整,平均孔径约为3.6和9.0nm.通过微波增强光催化降解染料甲基橙的实验,对复合材料Ag/TiO2-ZrO2的光催化活性进行了探究.实验结果表明,微波辅助光催化效果优于紫外辐射,并且萃取后的合成产物Ag/TiO2-ZrO2在90min内对甲基橙的降解率可达81.5%,其活性高于市售P25以及TiO2-ZrO2.     

Eu~(3 )、Si~(4 )共掺杂TiO_2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了Eu/Ti/Si纳米光催化剂,并通过XRD、FT-IR、EPR等进行了表征.结果表明,掺入Eu3 和Si4 ,阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,使TiO2的粒径减小,且Eu3 能够促进Si4 进入TiO2的晶格中.以甲基橙为光催化反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在不同光催化剂上的吸附常数,探讨了催化剂对甲基橙的吸附机理.Eu3 和Si4 的最佳掺入量分别为wEu=0.03%、wSiO2=39.06%,且Eu3 和Si4 同时掺入TiO2光催化剂产生协同效应.讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.