Sm,C掺杂改性纳米TiO2及其可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了Sm、C分别单掺杂和共掺杂纳米TiO2光催化剂,采用XRD、FESEM、TEM、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝(MB)作为评价模型,研究了不同样品对MB的光催化降解效果.结果表明,Sm单掺杂抑制了TiO2从锐钛矿向金红石的相转变,抑制晶粒长大,C的单掺杂则促进了TiO2的相转变,Sm或(和)C的掺杂均能细化TiO2晶粒,拓展TiO2在可见光区的光谱响应范围,降低光生e-/h+对的复合几率.Sm、C的掺杂均能有效提高TiO2的光催化活性,且共掺杂时存在协同效应,当n(Sm)∶n(C)∶n(Ti)=0.01∶0.3∶1、热处理温度500 ℃时,Sm/C-TiO2样品在普通日光灯下催化降解MB的一级表观速率常数是相同条件下纯TiO2的4.3倍.     

Ag掺杂Sm2O3/TiO2对甲基橙光降解性能的影响

采用光沉积法制备Ag掺杂的光催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2,并对其在紫外光区对甲基橙的光降解行为进行了研究.采用XRD、FT-IR、N2吸附、SEM、TEM和XPS等手段对样品Ag-Sm2 O3/TiO2进行了表征,考察了Sm2 O3和Ag掺杂量对甲基橙紫外光降解活性的影响和催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2的催化稳定性.结果表明,Sm2 O3/TiO2在紫外光照射下对甲基橙的光降解活性随着Sm2 O3的增大而减小;与样品Sm2 O3/TiO2相比,催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2对甲基橙具有更好的紫外光降解活性,其催化活性随着Ag掺杂量的增加而减小.Ag和Sm2 O3掺杂量均为3.0wt;的催化剂Ag(3)-Sm2 O3(3)/TiO2对甲基橙紫外光降解的活性最高,在相同条件下的6次循环实验未出现明显失活.     

F掺杂纳米TiO2/硅藻土复合材料光催化性能研究

以硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了F掺杂纳米TiO2/硅藻土复合光催化材料.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料的晶体结构、微观形貌及光学性能进行了表征.结果表明与纯TiO2相比,硅藻土显著提高了材料的吸附能力,有效抑制了催化剂纳米粒子的团聚;F掺杂量为1;时,制备的F-TiO2/硅藻土样品在可见光下对罗丹明B降解效果最好.     

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;.     

La,Pr,Nd掺杂对纳米TiO2光催化性能的影响

采用水解共沉淀法制备了稀土元素(La, Pr, Nd)掺杂量为0.5wt;～1.5wt;的TiO2光催化剂样本,并对其进行了XRD、TG-DTA、TEM、BET和UV-Vis表征.结果表明,所制备的TiO2光催化剂是以锐钛矿晶型为主的纳米颗粒,掺杂抑制了TiO2晶型由锐钛矿向金红石的转变,同时减小了晶粒尺寸、增大了比表面积、提高了吸光度,且使TiO2半导体的吸光范围发生了红移.将制得的TiO2光催化剂应用于溶液中草酸的降解反应,用K2MnO4滴定法分析降解效率,发现经掺杂改性后的TiO2样本光催化效率均有提高.其中,以掺杂量为1.0wt;的La掺杂样本具有最高的降解效率,与纯TiO2样本相比对草酸的降解率提高了近45;.     

Zn掺杂纳米TiO2材料制备与光催化性能的研究

通过水热合成的方法制备了Zn掺杂的纳米TiO2光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见光分光计进行了物相结构、显微组织及光催化性能的检测与表征.结果表明:在Zn的掺杂量为0.6;时,纳米TiO2光催化剂由单一的锐钛矿相组成,晶粒尺寸约为6~10 nm,对太阳光的吸收波长增加到510 nm,提高对太阳光的利用效率,增强光催化的效果,经光催化反应100 min后,对甲基橙有机物的降解率达到92;.     

热处理过程对纳米TiO2结构和性能的影响

以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2,结合TG-DTA,XRD,TEM等分析了不同热处理温度对纳米TiO2的晶型结构、晶粒粒径及微观形貌的影响.以甲基橙溶液为目标降解物,探讨了热处理温度对纳米TiO2光催化活性影响.利用Eastman的粒子生长理论对晶粒生长的动力学过程进行初步分析.研究表明:随着热处理温度升高,TiO2粒径逐渐从11.2 nm增大到78.6 nm;热处理温度为450～ 550℃时,纳米TiO2晶粒以锐钛矿为主,温度升至650℃时,出现了锐钛矿和金红石的混合相(质量比A∶R =9∶1),此时晶粒对甲基橙的降解率达到97.75;.而煅烧温度高于850℃后,TiO2几乎完全为金红石相,光催化活性显著下降.50;锐钛矿型TiO2转变金红石型TiO2的温度约为730℃,锐钛矿和金红石相晶粒表观活化能分别18.15 kJ/mol和42.56 kJ/mol;晶粒生长最快温度分别为546℃和1280℃.     

TiO2/α-Fe2O3和TiO2/叶FeOOH纳米复合材料的制备与表征

以TiCl4为前驱体,α- Fe2O3、α-FeOOH为载体,采用水解沉淀法制备TiO2/α-Fe2O3和TiO2/α-FeOOH两种纳米复合光催化材料.采用X射线衍射分析(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等对样品的晶相组成、形貌和微结构进行表征.结果表明,TiO2/α-Fe2O3复合材料由赤铁矿和金红石相TiO2组成;TiO2/α-FeOOH复合材料由水合氧化铁和金红石相TiO2组成.TiO2/α-Fe2O3复合材料中颗粒状TiO2能包覆在粒状氧化铁红表面,形成厚度范围在5～20 nm左右的薄层;TiO2/α-FeOOH复合材料是一种核壳结构,厚度范围在100～150 nm的针状TiO2聚集体为壳,能完整的包覆核层氧化铁黄.采用UV-vis光谱和甲基橙降解对其光催化活性进行评价,结果表明纳米TiO2与α-Fe2O3、α-FeOOH分别构成复合材料后,两者之间存在协同效应.     

Zn2+掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料的表面特性研究

基于高岭石表面是以Si-O键为主的亲水表面且具有巨大比表面积,易于复合光催化优异的TiO2膜.以高岭石为基材,溶胶-凝胶法制备了具有光催化活性的Zn2掺杂TiO2/高岭石复合光材料.采用XRD、FrIR、Raman、XPS等技术对材料的晶体结构、分子结构、表面元素组成及化学态、纳米TiO2晶体膜的覆盖面积进行表征分析.结果表明:Ti-O与高岭石结构的Si-O发生化学键合,在高岭石表面形成Si-O-Ti键合的纳米TiO2晶体膜,占高岭石表面积的91.35;.掺杂的Zn2只是在TiO2晶体表面复合氧化成红锌矿,而不能进入TiO2晶格.物理化学复合增加了基材高岭石表面晶体缺陷,有利于TiO2晶体表面光生载流子的增生和传输.     

H2O/HAc对纳米TiO2/硅藻土复合材料TiO2晶相和性能的影响

以硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/硅藻土复合材料.在750下对复合材料煅烧晶化,以罗丹明B为降解对象检测了材料的光催化性能.并结合XRD、BET、SEM等表征手段,探究了H2O/HAc比例对复合材料晶型、比表面积和光催化性能的影响.结果表明,H2O/HAc比例对TiO2/硅藻土复合材料中TiO2的晶相组成和光催化性能有很大影响.当H2O/HAc=6时,二氧化钛颗粒均匀地负载在硅藻土表面,样品具有较大的比表面积和较好的光催化效果,同时锐钛矿晶型比例为80.2;.     

纳米TiO2薄膜的制备与光催化性能研究

以四氯化钛为前驱体,采用水解沉淀法,在不同的水解温度下,在硅藻土基多孔陶瓷上负载纳米TiO2薄膜,结合XRD和TEM对负载的纳米TiO2粒径进行了表征。对比分析了测试方法及水解温度对纳米TiO2粒径的影响。以罗丹明B为目标降解物,考察了水解温度对光催化剂活性的影响。结果表明:样品经550℃煅烧后,TiO2薄膜为锐钛矿型;水解温度为50℃时TiO2粒径小于水解温度为75℃时所负载纳米TiO2粒径;两种方法所测TiO2粒径有一定差异:dXRD>dTEM;水解温度为50℃所负载纳米TiO2薄膜,紫外光照300 min,对罗丹明B的去除率为89.9%,而75℃时,样品在紫外光照330 min,对罗丹明B的去除率为78.6%。     

离子掺杂对纳米二氧化钛粒径的影响

本研究以工业钛液和尿素为基本原料,采用普通均匀沉淀法制备出单分散的锐钛矿型的球形纳米TiO2,研究了La3+、Fe3+、Co2+、Al3+四种离子不同掺杂量对纳米TiO2粒子粒径的影响,并对其机理进行了分析.研究结果表明,离子掺杂可以显著细化纳米TiO2的粒径,且掺杂后的TiO2仍为锐钛矿型.没有发现掺杂离子的特征峰,可以认为离子掺杂属于替位掺杂.     

可见光响应型ZnO/Bi2O3复相光催化剂的制备及其性能研究

以Zn(Ac) 2·2H2O和Bi( NO3)3·5H2O为主要原料,采用溶胶-凝胶法成功制备了可见光响应型的高效复相ZnO/Bi2O3催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行了表征,并以甲基橙为目标污染物,测试样品的光催化性能,研究了初始合成条件、光源等对样品光催化性能的影响.实验结果表明:在nZn∶nBi为1∶1,浓度为0.05 mol/L条件下制得的凝胶,经600℃煅烧2h后,样品呈现六方纤锌矿结构的氧化锌晶相并伴有单斜α-Bi2O3、三斜ω-Bi2O3晶相.在16 W紫外灯、500W卤素灯照射下,2.5h后,甲基橙的脱色率为95.73;,68.36;,而经太阳光照射2.5h,甲基橙的脱色率分别为53.8;,但将其继续置于阳台上24h,脱色率可达97.6;.在16 W紫外灯的辐照下,样品重复使用6次,甲基橙的脱色率仍在90;以上,表明催化剂具有较高的重复使用率.     

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;.     

TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛箔上制备了TiO_2纳米管阵列,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计对TiO_2纳米管的形貌、结构和光学性能进行表征,详细考察了阳极氧化工艺参数对纳米管阵列形貌的影响,探讨了氧化钛纳米管阵列的形成机理,并对其光催化活性进行了测试,研究结果表明:在0.5 wt; HF和1 mol/L H3PO_4电解液中,控制氧化电压为20 V,反应60 min后,在钛箔表面可获得垂直导向的TiO_2纳米管阵列,管内径为60~80 nm,管壁厚约10 nm;600 ℃热处理后的TiO_2纳米管阵列薄膜对349.7 nm近紫外光和443.9 nm可见光有较强的吸收能力;煅烧温度对纳米管的晶型结构和光催化活性有显著影响.     

自掺杂SnO2微球的水热合成及其可见光催化性能

本研究采用水热法,以柠檬酸为螯合剂,通过控制n(Sn⁴⁺)/n(Sn²⁺)的数值,合成了由具有丰富氧空位的SnO₂纳米晶体组装成的微球。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及UV-Vis漫反射光谱对SnO₂纳米微球进行表征分析,结果表明:在酸性水热条件和柠檬酸的螯合作用下,二氧化锡纳米晶体聚集形成微球;在Sn⁴⁺/Sn²⁺摩尔比例为3:7时,其微球尺寸最小,整体分散性较好;同时适量二价锡离子的掺杂使得该样品氧空位浓度达到最佳,氧空位的存在将使得样品光吸收范围拓展至可见光,因而该样品显示出较强的可见光催化效率,在8 min内完全降解甲基橙。     

碳掺杂锐钛矿结构二氧化钛(TiO2-xCx)可见光光催化薄膜的制备及表征

采用气体反应磁控溅射的方法在350℃制备了碳掺杂TiO2薄膜,并对薄膜的结构做了表征与分析. XRD结果显示碳掺杂薄膜为锐钛矿结构,有c轴择优生长趋向,较纯二氧化钛薄膜晶胞c轴有伸长,晶粒膨胀;光响应波长由纯TiO2薄膜的385nm拓宽到435nm的可见光波段;从薄膜深层的X射线光电子能谱发现Ti-C和C-C振动, 可知部分掺杂碳是以化合物的状态存在TiO2-xCx薄膜中;薄膜的电镜结果显示薄膜粒晶大小均匀且为纳米量级,同时薄膜内部呈柱状晶结构.     

V2O5/g-C3N4复合物的制备及可见光催化性能研究

以偏钒酸铵和尿素混合物为前驱体,混合煅烧制备了V2O5/g-C3N4复合物催化剂.用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-vis)、比表面积测试(BET)、光致发光谱(PL)等对其结构进行了表征.结果表明复合物中存在V2O5和g-C3N4形成异质结构,其禁带宽度减小、吸收带边红移,光催化效率有显著提高.以亚甲基蓝(MB)为目标化合物,评价了样品的光催化活性,当前躯体中尿素与NH4VO3质量比为10∶1,煅烧温度为500℃,煅烧时间为0.5h,催化剂活性最高.在60W日光灯照射40 min,对亚甲基蓝得降解率达到97.52;.