强悬浮性纳米TiO2的制备、表征及光催化活性研究（I）制备与表征

以热分解方法制备纳米TiO2，后续处理采用甲基硅油淬火改性和自然冷却，对改性前后的产物进行了XRD，TEM，FTIR等表征。结果表明，两种后续处理方法对所制备的纳米TiO2的物相、晶粒度、结晶度影响不大；但经硅油改性后的纳米TiO2的团聚程度降低。进一步的研究表明，经硅油改性后的纳米TiO2可长期悬浮于水的表面及浅层，这可能有利于直接用阳光有效光催化降解污水和光催化剂的回收再利用。     

掺Fe3+A-TiO2粉末的制备及其可见光催化降解碱性品红

以硫酸钛为原料用水热法制备了掺Fe3+TiO2粉末,用SEM测定了样品的形貌和晶型,研究了以自制的掺Fe3+ A-TiO2对碱性品红溶液的光催化降解作用.结果表明:所制备的TiO2为锐铁矿型TiO2(A-TiO2).可见光照射下,用自制的掺Fe3+A-TiO2降解碱性品红溶液的最佳条件是:2mg·L-1的碱性品红溶液中...     

铁掺杂A-TiO_2光催化降解对硝基苯酚的动力学研究

研究了以自制掺铁的锐钛矿型TiO2(即A-TiO2)光催化降解对硝基苯酚的动力学过程。结果表明:在可见光照射下,对硝基苯酚溶液为20mg·L-1、溶液调节为酸性(pH=2)、自制的掺铁0.1%(摩尔分数)A-TiO2的投入量1.0g·L-1、室温下搅拌下反应200min的条件下,对硝基苯酚的光催化降解的表观反应速率常数k(0.0050min-1)和降解率(64.52%)最大,拟合可见光下铁掺杂TiO2降解对硝基苯酚为一级反应。     

改性高岭土的制备、表征及其光催化性能

通过焙烧和H₂SO₄浸渍制备了改性高岭土。利用热重-差热(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)结合能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)及BET比表面积测定等手段对所获得样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了样品的光催化活性。同未经酸改性的焙烧高岭土相比,改性高岭土的UV-Vis光谱吸收边带产生明显红移。样品具有更高的光吸收效率,促进了其光催化活性。吡啶吸附红外光谱(Py-IR)分析显示,改性高岭土表面具有酸性。当酸浸过程的H₂SO₄溶液浓度高于30%时,得到的样品同时具有Brnsted和Lewis酸位。光谱分析结果结合光催化评价结果表明,样品的酸性是影响其光催化性能的主要因素。     

纳米Fe2O3/膨润土复合催化剂的制备及光催化活性

在合成过程中使用表面活性剂聚乙烯醇 (PVA) ,通过铁盐与膨润土浆液反应制备纳米Fe2 O3 /膨润土复合催化剂 .XRD分析结果表明 ,该复合物主要是由α Fe2 O3 构成 ;并以橙二为目标污染物 ,对催化剂的催化活性进行了比较 ,复合催化剂的催化活性要远大于α Fe2 O3 的催化活性 ;不同催化剂 (含有相同质量的α Fe2 O3 )的催化活性为 :Fe A >Fe B >Fe C >Fe D .此外 ,对于复相光催化反应和均相光催化反应进行了比较 ,结果表明 ,复相光催化降解速率要远大于均相光催化降解速率 .     

铥、镱共掺可见光响应型纳米TiO_2光催化剂的制备及性能表征

为了解决现有光催化剂对太阳光响应性能不佳且可见光响应型光催化剂制备条件苛刻等问题,研制了以TiO_2同时作为上转换材料基质和半导体光催化剂的光催化材料,并对不同n(Yb~(3+))∶n(Tm~(3+))掺杂下的光催化材料的上转换发光性能进行了研究。首先,设置一系列的n(Yb~(3+))∶n(Tm~(3+))比值,采用溶胶-凝胶法制备相应光催化材料。然后,对材料进行性能表征及降解实验,以亚甲基蓝为目标污染物,测试材料的实际催化降解效果。最后,通过分析材料的发光性能及降解性能,确定最优的n(Yb~(3+))∶n(Tm~(3+))比值。实验结果表明:当n(Yb~(3+))∶n(Tm~(3+))=4时,材料的发光性能最好,上转换现象最明显,可见光照射条件下的光催化降解效率最高,目标污染物降解率可达72.87%。所制备材料集上转换材料及光催化剂为一体,简化了制备程序,提高了能量利用效率。研制出的TiO_2∶1%Tm,4%Yb光催化材料最为理想,光谱响应范围向可见光区拓展,降解效果良好,能够实现对太阳光能量的高效利用。     

强悬浮性纳米TiO2的制备、表征及光催化活性研究(Ⅱ)光催化活性研究

将甲基橙溶液作为模拟废水,考察了热分解制备纳米TiO2后处理过程中采用硅油淬火改性和自然冷却所得产物的光催化活性。结果表明：两者均具有良好的光催化降解效果,且活性差别不大。但经硅油淬火改性的纳米TiO2因在水中具有强悬浮性,可更为有效地利用外部光源在工业废水的表层降解有害成分。     

Fe(Ⅲ)改性海藻酸钠微球微萃取-原子荧光光谱法测定海水中As(Ⅴ)和As(Ⅲ)

首次制备了Fe(Ⅲ)改性修饰的海藻酸钠微球作为固相微萃取材料,用该微球装载的微柱能够在不同形态砷化物共存时选择性富集水样中As(Ⅴ)。结合氢化物发生-原子荧光光谱法,可以实现实际水体样中无机As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形态分析。具体过程为：(1)以0.1 mol·L-1柠檬酸为介质,在填充柱后流出液中选择性测定As(Ⅲ);(2)以20 g·L-1硫脲-10 g·L-1抗坏血酸溶液为预还原剂,5%盐酸为介质,测定不经过微萃取柱分离的原始水体样品中无机总砷(As(Ⅲ)和As(Ⅴ)),然后以差减法计算As(Ⅴ)的量。Fe(Ⅲ)改性海藻酸钠微球制备过程简便,成本低廉、 绿色环保,相应基于Fe(Ⅲ) 改性海藻酸钠微球微萃取过程的砷形态分离分析微萃取柱及其光谱联用技术,可以有效、 快速地测定自然水体中As(Ⅲ)和As(Ⅴ),具有实际意义。     

CuO/Cu2(OH)3Cl的制备及其光催化降解染料光谱性能研究

以CuCl2和NaOH为原料、微波液相加热法制得CuO/Cu2(OH)3Cl粉体作为光催化剂,XRD和FTIR进行了表征.用光度分析法测定了不同光源、溶液的酸度、催化剂的用量、光照时间等条件对染料脱色率的影响.结果表明,用太阳光作为光源照射4h,溶液的酸度为pH8,CuO/Cu3(OH)3 Cl的用量为40 mg/50 mL,氨基黑、靛蓝二磺酸钠等染料脱色率达到90%以上.加入Fe3 ,H2O2等其他物质可提高染料的脱色率.通过红外光谱和紫外光谱分析,表明染料分子在催化剂和光照条件下发生了降解.     

硫和银共掺杂介孔TiO2的制备、表征及其对染料的光催化降解活性

以P123为模板,以钛酸四正丁酯、硝酸银和硫脲为原料采用模板法制备了一系列硫和银共掺杂介孔TiO₂光催化材料．利用SEM、XRD、BET和紫外-可见光谱等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征．以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应,考察了不同掺杂量的样品在紫外和可见光下的光催化性能．结果表明,用模板法制备的共掺杂介孔TiO₂光催化材料在紫外和可见光条件下较纯介孔TiO₂和单掺杂介孔TiO₂对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果, 且硫和银的掺杂量及样品焙烧温度显著影响该材料的催化性能．当硫掺杂量为2mol%和银掺杂量为1mol%,在500 oC 焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳,4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在87.5%以上     

掺铁TiO2纳米薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶提拉法制备了掺铁改性TiO2纳米材料镀膜玻璃,研究了掺铁、PEG用量、镀膜层数等因素对TiO2纳米膜透光率和光催化降解性的影响,并对相关机理进行了探讨。研究发现,掺铁能提升TiO2纳米膜的光催化活性,催化降解速率为不掺铁时的1．38倍;溶胶前驱体中PEG用量为0．1g（0．13wt％）时制取的薄膜具有最佳的光催化活性和较好的透光率,低于或超过这个值,催化降解效果都不理想;镀膜层数为2～5层时,均有较高的透光率,光催化活性依次递增,其中综合效果最佳的为2层镀膜。纳米TiO2镀膜玻璃是一种性能优异的新型自净节能环保材料,在高楼建筑、灯具制造、城市照明系统等领域具有潜在的广泛用途。     

Characterization and Photocatalytic Performance of Rb+-Doped TiO2 Photocatalysts

ABSTRACT

Rb⁺-doped TiO₂ nanoparticles with higher photocatalytic activity were prepared by sol–gel method. The prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive analysis of X-rays (EDAX), and surface area (BET) measurements. The photocatalytic activity for the degradation of rhodamine B (RhB) was evaluated. The effects of calcination temperature, Rb⁺-doping amount, and the dosage of catalyst in the reaction liquid were investigated. The results showed that Rb⁺ doping can inhibit phase transformation from anatase to rutile, increase surface area of TiO₂ crystals, and reduce crystallite size. TiO₂ doped with 1% Rb⁺ and calcined at 650°C shows much higher photoactivity than the others when the doping level of Rb⁺ and calcination temperature are 0–5% and 350–850°C, respectively. The kinetics of the degradation of RhB was also analyzed. The kinetics of this reaction fits the pseudo first-order kinetics model well, and the reaction rate constants for pure TiO₂ and Rb1-650 are 0.086 min^?1 and 0.226 min^?1 respectively. Doping with Rb⁺ improves the photocatalytic activity of TiO₂ significantly.     

溶胶-凝胶法制备Ce3+掺杂纳米SiO2材料光致发光研究

通过溶胶-凝胶技术制备了掺杂Ce^3＋离子的纳米SiO2材料,并经较低温度下煅烧,研究其光致发光（PL）性能。X射线衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）测试结果表明该纳米材料具有非晶态结构,颗粒尺寸为20～30nm。对其光致发光谱的测定显示：经450℃低温煅烧,未掺杂SiO2样品的光致发光谱明显为多峰的宽带结构,而微量Ce^3＋掺杂的样品在230nm激发下存在着唯一的一个很强的、主峰位于346nm左右的紫外发光峰,与未掺杂SiO2及Cu^2＋掺杂SiO2样品的比较表明该发光峰并非常见的Ce^3＋离子的d-f跃迁产生的特征发光带,而是起源于SiO2中的某种本征缺陷中心。通过不同煅烧温度以及不同Ce^3＋离子掺杂量对346nm发光峰强度的影响,讨论该发光峰起源可能的结构模型。     

掺杂Er^3＋的TiO2的发射光谱研究

用无水乙醇、冰醋酸、钛酸丁酯凝胶法制备了掺杂Er^3＋的TiO2粉末，测量了其在488m激发下的Stokes发射光谱和980nm激发下的上转换发光光谱。在可见光范围内，观察到了绿光和红光，绿光从500-570nm，对应Er^3＋的^2H11/2,^4S3／2→^4I15/2，红光从650～690m，对应Er^3＋的^4F9／2→^4I15／2的跃迁。由ln Ivis-In Iin曲线可知，绿光和红光均为双光子过程，光强正比于泵浦功率的二次方，即Iout ∝Iin。初步研究了此材料的上转换过程。     

Tm3+掺杂SiO2-Al2O3-PbF2-AlF3玻璃的光谱特性

用高温熔融法制备了不同Tm3 摩尔分数掺杂的摩尔分数比为0.3(SiO2)…0.1(Al2O3)…0.1(AlF3)…0.5(PbF2)…x(Tm2O3)(摩尔分数x=0.5%,1.0%,2.0%,3.0%)玻璃。从吸收光谱特性出发,应用Judd-Ofelt理论,计算得到了Tm3 的J-O强度参量(Ω2,Ω4,Ω6)及Tm3 各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量。在808nm波长的激光二极管激发下,研究了不同Tm3 掺杂摩尔分数下玻璃在约1.47μm与约1.8μm处的荧光特性,在掺杂摩尔分数约达到2.0%时,在1.8μm处的荧光强度达最大,然后随着掺杂摩尔分数的增大,其荧光强度反而降低。作者从Tm3 的交叉弛豫与摩尔分数猝灭效应解释了这一荧光强度变化的规律,同时,根据McCumber理论计算了Tm3 跃迁3H6→3F4的吸收截面和跃迁3F4→3H6的受激发射截面。     

单晶ZnO纳米棒的H2O2辅助水热法制备与表征

以二水醋酸锌和氢氧化钠为起始原料,采用H2O2辅助水热法制备了粒径分布均匀的ZnO纳米棒,用XRD、FTIR、FESEM、HRTEM和SEAD等手段对其进行了表征.结果表明,制备的ZnO纳米棒是单晶体,具有六边形截面并沿[0001]晶体方向生长.光致发光谱(PL)测试结果表明,添加H2O2制得的ZnO纳米棒在390nm...     

Tb3+和Na2WO4共掺杂SiO2材料的制备及其发光性质

通过溶胶-凝胶技术制备了稀土离子Tb3 和Na2WO4共掺杂的SiO2材料,利用DTA-TG,IR,XRD等测试手段研究了材料的结构。材料属于非晶态,800℃退火后Tb3 和Na2WO4共掺杂样品的主要结构为SiO2的网状结构。通过三维荧光光谱,荧光激发光谱和发射光谱,分析探讨了Na2WO4对掺稀土离子的SiO2体系发光性质的影响。结果显示,在230nm激发下,样品显示Tb3 的5D4—7Fj(j=4,5,6)和5D3—7Fj(j=4,5,6)发射光谱,在紫外灯的照射下,发射均匀的蓝绿色荧光,说明样品掺杂均匀且分散性较好。Na2WO4的掺入,并不影响Tb3 在SiO2基质中的发射峰的主要位置,但对发光强度有很大的影响,敏化了5D4—7F6蓝色跃迁而猝灭了5D4—7F5绿色跃迁,使材料发射蓝绿色荧光。文章通过所得的能级图,对样品的跃迁机理进行了分析。     

磁性光催化剂TiO2/Fe3O4的制备和表征

以Fe3O4为磁核,制备了易于分离的磁性光催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIP)等手段表征催化剂的表面形貌、晶型组成、化学结构等.结果表明,TiO2包覆在Fe3O4表面,且包覆较为牢固.利用降解斯蒂酚酸考察其光催化性能,制得的催化剂具有较高的光催化活性和较好的可分离性.     

一维Mn2+掺杂CdS纳米晶体的水热合成及其发光性能

用水热方法合成了一维Mn2 掺杂CdS纳米晶体.产品分别用SEM,EDS,XRD,TEM,HRTEM和PL等技术进行了表征.结果表明,掺杂Mn2 完全替代了CdS晶格中Cd2 的位置,产品具有较好的结晶性.荧光光谱中,CdS纳米晶体表面缺陷态的发射峰被完全抑制,只能观察到单一的Mn2 的发射峰.