多酸修饰二氧化钛纳米管复合膜的制备、表征及其光催化降解甲基橙的研究

采用电沉积方法制备了H3PW12O40(PW12)-TiO2复合膜,通过SEM,EDX和XRD等手段,对其组成和结构进行了表征,并考察了该复合膜催化剂对降解甲基橙的催化活性.实验结果表明PW12存在于TiO2纳米管结构中,用PW12多酸修饰的TiO2纳米管比单独的TiO2纳米管展示出更好的光催化性能,由于电子能够从TiO2纳米管导带转移到多酸的LUMO能级,有效抑制了光生电子和空穴的复合,因而使PW12-TiO2复合膜表现出更高的光催化活性.     

二氧化钛纳米管的制备与光催化活性

用阳极氧化法,室温条件下在含NH4F和H2O的电解液(丙三醇+NH4F+H2O;乙二醇+NH4F+H2O)中制备了TiO2纳米管阵列。用环境扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征二氧化钛纳米管阵列的微观形貌和物相结构。在丙三醇电解液中,电压为60 V,65 V,70 V,75 V制备的纳米管直径依次为160、170、190、220 nm。对甲基橙(10 mg/L)降解测试TiO2纳米管阵列的光催化性能。研究结果表明:在100 V阳极电压制备经过500℃退火处理后的TiO2纳米管阵列的光催化效果最好,其光催化降解率在光照时间120 min时达到89.2%。     

碳修饰二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能研究

本文以钛酸丁酯为前躯体,蔗糖为碳源,采用溶胶-凝胶法和水热法相结合的方法制备了不同含量碳修饰的TiO2纳米管光催化剂(C/TiO2NTs)。通过元素分析(EA)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis-DRS)等手段对所制备的催化剂进行了表征分析。研究了C/TiO2NTs在紫外光及模拟日光条件下光催化降解甲基橙溶液的活性,并讨论了焙烧温度和碳含量对催化性能的影响。结果表明:碳修饰催化剂中的TiO2为锐钛矿型,碳修饰后使TiO2光催化剂的禁带宽度变窄,在可见光区吸收增强,可有效提高TiO2在紫外和可见光下的光催化活性,而且当焙烧温度为400℃,碳含量为0.90wt.%时,其光催化活性最好。     

纳米粒子TiO2/Ti膜的表征及其光催化活性

以钛酸四丁酯为原料，采用溶胶－凝胶法，在600℃焙烧制备了纳米粒子TiO2/Ti膜，并利用TG－DTA，XRD、SEM、XPS、PL、SPS和EFISPS测试技术，对膜样品进行了表征。结果表明，纳米粒子TiO2/Ti膜表面为高密度的均匀碎片结构，TiO2纳米粒子具有与国际P-25TiO2粒子相类似的组成、结构以及微晶尺寸；在纳米粒子TiO2/Ti膜的表面，Ti主要以＋4价化学态存在。而O主要以晶格氧、羟基氧和吸附氧3种化学态存在。以纳米粒子TiO2／Ti膜的PL光谱测试中，以260nm为激发波长，观察到了峰位在380nm处的PL光谱，该值与SPS信号的响应阈值是一致的，此PL光谱峰可能与导带低的电子向价带顶的能级跃迁有关，同时说明了TiO2纳米粒子的量子尺寸效应的影响要大于库仑作用能和表面极化能的影响。以310nm为激发波长，分别观察到了与锐钛矿和金红石相关的发光信号；以450nm为激发波长，观察到了与表面态相关的弱的发光信号。此外，在光催化降解苯酚实验中，当涂膜3次时，TiO2粒子膜达到最高的光催化活性。     

纳米二氧化钛气相光催化降解三氯乙烯

采用气相色谱－质谱联用方法,Ｘ射线光电子能谱和程序升温脱附方法研究了纳米二氧化钛表面三氯乙烯的气相光催化降解反应。检测到四种新的含三个碳原子的中间体,说明三氯乙烯在反应过程中发生了Ｃ＝Ｃ双键的裂解及加成反应。研究表明,水蒸气对降解反应的影响不公与水蒸气的浓度有关,还与催化剂对水的吸收能力有关。反应副产物在催化剂表面的积累是导致催化剂活性降低的主要原因。催化剂的Ｘ射线光电子能谱显示,反应后催化剂表面     

纳米二氧化钛粒子分散性能的研究

以四氯化钛为原料，采用溶胶-凝胶法技术合成路线，获得了平均粒径为63nm的二氧化钛粉末。采用分散技术，不仅可以改善粒子的分散性能，而且对粒子的生长也起到一定的抑制作用。研究表明：(1)采用SDS作为分散剂时，其极性基团和非极性基团分别与水和纳米TiO2粒子相结合，从而阻隔了TiO2粒子的团聚，起到分散作用。(2)以稀土元素La作为分散剂，其独特的轨道结构，不仅扩大了能量吸收的范围，更重要的是它与TiO2形成的络合物，使其成为相对独立的小团体，而它本身很小的固溶度使其难于形成合金化组元，结果被释放出来，从而形成更小的纳米TiO2粒子，起到分散纳米TiO2粒子的作用，并同时抑制纳米TiO2粒子的生长。     

介孔TiO2粉体的合成和表征及光催化性能研究

本文以甘油为结构导向剂,运用水热合成法制备了介孔二氧化钛粉体(MT),采用抽提和焙烧两种方法除去结构导向剂.分别对合成的样品、P25和商品TiO2粉末(PT)进行了XRD、TEM、TGA、N2等温吸附-脱附等实验表征,根据TGA计算了样品的表面羟基密度.研究了样品光催化降解甲基橙效率与其表面性质的关系.结果表明,经焙烧除去结构导向剂的样品的比表面最高,达285.3m2·g-1,孔径4nm～6nm,具有良好的光催化降解甲基橙性能.     

掺杂过渡金属离子的TiO2复合纳米粒子光催化剂──罗丹明B的光催化降解

在悬浮液体系中进行的半导体光催化降解反应中,催化剂的导带电子(或被俘获到半导体表面的电子)还原电解质溶液的O2分子(受主)是反应的决速步骤,O2分子接受电子后形成的超氧自由基O2-或羟基自由基HO·具有很强的氧化能力,能将污梁物氧化降解[13].     

镧掺杂二氧化钛纳米管光催化性能

以多孔有序阳极氧化铝为模板,利用溶胶-凝胶法制备掺杂La的二氧化钛纳米管,用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪和比表面分析仪对其进行表征,以甲基橙为目标降解物,对比未掺杂的二氧化钛纳米粉、纳米管以及掺杂的二氧化钛纳米粉研究其光催化性能,并对降解机制进行分析。结果表明：适量的掺杂有利于提高二氧化钛纳米管的光催化性能,掺杂存在一个最佳量,本试验条件下为1%（质量分数）。掺杂的二氧化钛纳米管光催化性能优于掺杂的纳米粉。     

纳米二氧化钛负载棉织物的制备及性能

以棉织物为基体,通过紫外辐照和超声法将不同表面性质的TiO_2纳米粒子负载到棉织物上,制备自清洁材料.利用扫描电子显微镜、能谱分析、接触角、紫外-可见光谱及降解甲基橙溶液等手段分别对样品表面的结构形貌、元素分布、光催化活性、紫外屏蔽性能和耐久性等进行分析.结果表明,棉织物经紫外辐照后,TiO_2纳米粒子与其结合更牢固,耐久性更佳;TiO_2负载后的棉织物表现出超疏水性能及优异的光催化活性和紫外屏蔽性能;与未改性的TiO_2纳米粒子相比,由聚乙烯醇(PVA)改性的TiO_2纳米粒子制备的自清洁棉织物的可见光光催化活性更高,其可见光的光催化效率是前者的3.9倍.PVA改性的纳米TiO_2对290~400 nm范围内的紫外光有较好的吸收作用,其紫外屏蔽效果更佳.     

纳米TiO2光催化降解聚乙二醇反应

纳米TiO2光催化降解聚乙二醇反应;纳米二氧化钛; 光催化; 聚乙二醇     

纳米TiO2-SnO2的制备及其对庚烷的气相光催化性能

纳米TiO2-SnO2的制备及其对庚烷的气相光催化性能;溶胶-凝胶;正庚烷;光催化降解     

Catalysis by Using TiO2 Nanoparticles and Nanotubes

TiO2 has attracted considerable attention due to its stability, non-toxicity, low cost, and great potential for use as a photocatalyst in environmental applications. Since strong metal-support interaction (SMSI) of titania-supported noble metals was first reported in 1978, titania supported catalyst has been intensively studied in heterogeneous catalysis. However, the effective catalytic activity was restricted due to the low surface area of TiO2. Recently, TiO2-based nanotubes were extensively investigated because of their potentials in many areas such as highly efficient photocatalysis and hydrogen sensor.In the present study, formation of titanium oxide (TiO2) nanotubes was carried out by hydrothermal method, with TiO2 nanoparticle-powders immersed in concentrated NaOH solution in an autoclave at 110 ℃. Preparation of nano-size Pt on TiO2-nanoparticles or TiO2-nanotubes was performed by photochemical deposition method with UV irradiation on an aqueous solution containing TiO2 and hexachloroplatinic acid or tetrachloroauric acid. The TEM micrographs show that TiO2-nanotubes exhibit ～300 nm in length with an inner diameter of ～ 6 nm and the wall thickness of ～ 2 nm, and homogeneous nanosize Pt particles (～ 2 nm) were well-dispersed on both nanoparticle- and nanotube- titania supports. It also shows the nanotube morphology was retained up2o n Pt-immobilization. Nitrogen adsorption isotherm at 77K resulted a high surface area (～ 200m/g) of TiO2-nanotubes, which is about 40 times greater than that of "mother" TiO2 nanoparticles (～5 m/g). All the spectroscopic results exhibited that the nanotube structure was not significantly affected by the immobilized Pt particles. Ti K-edge XANES spectra of TiO2 nanotube and Pt/TiO2-nanotube represent that most titanium are in a tetrahedral coordination with few retained in the octahedral structure.In the in-situ FT-IR experiments, an IR cell was evacuated to a pressure of 10-5 torr at room temperature as soon as the catalyst-pellet, Pt/TiO2 or Pt/TiO2-nanotube, was placed inside the cell.Then, 60 torr of hydrogen was introduced into the cell and subsequently the temperature was programmed to increase from room temperature to 300℃ at a constant heating rate of 5℃/min.For Pt/TiO2, an IR peak at 2083 em-1 started to appear at 200℃ with a maximum intensity at 250℃ and then decreasing as temperature increased. The 2083 em-1 IR peak corresponds to the linearly adsorption of CO on the well-dispersed Pt sites. Simultaneously, the IR bands of gaseous methane at 3016 em-1 started to appear at 225℃ and the peak intensity increased with temperature. The results reveal that Pt/TiO2 can adsorb gaseous CO2 and further catalyzes the reduction of CO2 by H2 through the intermediate CO, which further produces gaseous methane. While for the Pt/TiO2-nanotube catalyst, methane was produced at relatively low temperature, 100℃, and it catalyzed the direct conversion of CO2 to CH4. The absence of intermediate CO-adsorption signals durinng the temperature programmed process indicates that the prepared TiO2 nanotube-supported nanosize Pt possesses a potent capability for CO2 adsorption and highly catalytic activity in the hydrogenation of CO2, and was superior to the conventional Pt/TiO2 catalyst. The catalytic activity of Pt/TiO2-nanotube was indeed significantly enhanced by the high surface area of TiO2-nanotubes.Details will be discussed.     

掺杂Cu的TiO2纳米粒子的制备、表征及其光催化活性

采用Sol-gel法制备了纯的和掺杂不同量Cu的TiO2纳米粒子,并用TG-DTA,XRD,XPS,UV-Vis和荧光光谱对样品进行了表征,考察焙烧温度和Cu含量对TiO2纳米粒子的性质及光催化活性的影响,初步探讨了Cu的掺杂对TiO2相变的作用机制及样品荧光光谱与光催化活性的关系.结果表明,Cu2+的掺杂对TiO2的相变有很大的促进作用,并使其光谱响应范围向可见光区拓展.Cu的掺杂未引起新的荧光现象,但适量Cu的掺杂能够降低TiO2纳米粒子的荧光强度.此外,在光催化降解苯酚的实验中,于500℃处理的掺杂Cu的TiO2纳米粒子的光催化活性较高,与表征结果一致.而掺杂不同量Cu的TiO2的光催化活性顺序与样品荧光光谱强度的顺序相反,即荧光光谱强度越低,其光催化活性越高.     

The Preparation and Characterization of La Doped TiO2 Nanotubes and Their Photocatalytic Activity

La-doped TiO₂ nanotubes (La/TiO₂ NTs) were prepared by the combination of sol-gel process with hydrothermal treatment. The prepared samples were characterized by using transmission electron microscopy, x-ray diffraction, x-ray photoelectron spectra, and ultraviolet-visible spectra. The photocatalytic performance of La/TiO₂ NTs was studied by testing the degradation rate of methyl orange under ultraviolet (UV) irradiation. The results indicated La/TiO₂ NTs calcined at 300°C consisted of anatase as the unique phase. The absorption spectra of the La/TiO₂ NTs showed a stronger absorption in the UV range and a slight red shift in the band gap transition than that of pure TiO₂ nanotubes. The photocatalytic performance of TiO₂ NTs could be improved by the doping of lanthanum ions, which is ascribed to several beneficial effects the formation of Ti-O-La bond and charge imbalance, existing of oxygen defects and Ti³⁺ species, stronger absorption in the UV range and a slight red shift in the band gap transition, as well as higher equilibrium dark adsorption of methyl orange. 0.75 wt% La/TiO₂ NTs had the best catalytic activity.     

羧基功能化离子液体表面修饰TiO2纳米微粒的制备及结构表征

本文用沉淀法制备了羧基功能化离子液体表面修饰半导体TiO2纳米颗粒, 并用FTIR, TEM, XRD和XPS对其结构进行了表征. 初步探讨了羧基功能化离子液体修饰TiO2纳米微粒的形成机理.     

Pt/TiO2光催化重整降解2-氯乙醇水溶液制氢

在无氧条件下,进行了Pt担载的TiO2光催化有毒的2-氯乙醇(下文简称氯乙醇)重整制氢反应的研究.详细讨论了动力学因素如催化剂表面Pt化学状态、Pt担载量、溶液pH值、氯乙醇浓度等对产氢速率的影响,并用XRD、HNMR、XPS等技术进行了表征,探讨了氯乙醇降解和产氢反应机理.研究表明,在光催化降解氯乙醇的同时产生氢是完全可行的.催化剂表面的Pt以Pt0的化学状态存在,有利于析氧;溶液pH值对产生速率影响也很大,而氯乙醇的浓度变化只是在开始略有影响,浓度的增加对产氢并没有明显的影响.研究得出Pt担载的TiO2光催化重整氯乙醇制氢反应的最佳条件是Pt的最佳担载量约为1.0%;氯乙醇溶液浓度范围为0.04～0.10 M;最佳溶液pH值范围为4～10.     

凹凸棒黏土-SnO2-TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以凹凸棒黏土为基体,通过原位溶胶-凝胶包覆工艺,将SnO2-TiO2复合氧化物负载于凹凸棒黏土表面制备凹凸棒黏土复合光催化剂(Att-SnO2-TiO2)。采用XRD、BET、TEM等分析测试技术对产物进行了表征。结果表明,SnO2-TiO2复合氧化物均匀地负载于凹凸棒黏土表面,其平均粒径约为10 nm;经过复合氧化物负载改性后,凹凸棒黏土的表面形貌得到明显改善,产物的包覆效果好、比表面大。以光催化降解甲基橙为探针,研究了凹凸棒黏土复合光催化剂的光催化性能。结果表明,凹凸棒黏土复合光催化剂显示出优异的光催化性能,其光催化活性顺序为Att-SnO2-TiO2>Att-SnO2>Att-TiO2。以性能最佳的Att-SnO2-TiO2为催化剂光降解甲基橙30min后,甲基橙的降解率达99%。实验表明,Att-SnO2-TiO2复合光催化剂可重复利用。     

TiO2/SiO2气凝胶对吡啶的光催化降解

TiO2/SiO2气凝胶对吡啶的光催化降解;吡啶     

TiO2纳米管的电化学性能研究

以锐钛矿相TiO2粉末和氢氧化钠作原料,应用化学合成法,于高温高压反应釜中制备TiO2纳米管.TEM、XRD分析显示,所得产物为锐钛矿相四方结构的TiO2纳米管.恒流充放电、循环伏安法测试表明,该TiO2纳米管首次嵌锂容量达260 mA.h/g,可逆容量高,有希望成为未来一种较好的新型锂离子电池负极材料.