TiO2膜电极光电催化降解苯甲酸的机理研究

利用自制纳米TiO2薄膜作电极, 对苯甲酸光电催化降解过程进行了系统研究. 同时利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)和光电流-电压响应谱分析光催化剂的微观性质和光电性能. 选取较高的pH 10.5, 以利于苯甲酸降解中间产物的检测(GC/MS). 通过对比光电催化与单一的TiO2光催化体系中苯甲酸的降解动力学、总有机碳(TOC)的去除率、降解产物的生成(GC/MS)及活性自由基物种的产生(ESR), 提出光电催化降解苯甲酸的具体反应路径和氧化机理. 羟基化的苯甲酸在羟基自由基与活性氧自由基的共同作用下, 经由含六个碳原子的二酸(顺式己二烯二酸), 被进一步氧化成小分子酸和CO2.     

负偏压下（Ni-Mo）/TiO2膜电极光电催化降解罗丹明B的性能和机理

用复合电沉积方法制备了(Ni-Mo)/TiO2薄膜电极,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman Spectra)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构和光谱特性进行了表征,在负偏压和可见光作用下,以罗丹明B为模拟污染物研究了薄膜的光电催化性能.采用电化学技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光电催化降解机理进行了探索.结果表明:(Ni-Mo)/TiO2薄膜是由粒径为50～100 nm的TiO2纳米粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合薄膜.薄膜具有较高的光电催化活性,在-0.4 V偏压和可见光照射下反应60 min,复合薄膜光电催化罗丹明B(c=5 mg/L)的降解率是多孔TiO2(P25)/ITO纳米薄膜的1.56倍.复合薄膜电极中Ni-Mo纳米晶合金对溶解氧和激发电子还原反应的催化作用是光电催化降解活性提高的重要原因.通过调节外加偏压,可以控制电极溶液界面间染料与活性氧化物种的存在形式及其相互作用,是研究可见光催化降解反应历程的有效方法.在负偏压和可见光作用下,羟基自由基和染料正离子自由基对染料的光电催化降解有决定性作用.     

纳米TiO_2薄膜电极光电催化降解染料RhB的研究

利用光电协同作用可增强TiO2光催化氧化的量子效率[1-3].外加偏压[4-6]是电助光催化过程的一个重要特性,通过对TiO2薄膜电极施加偏压可降低光生电子和空穴的复合速率,不仅可以加速有机污染物的降解,而且还能改变某些底物的降解途径[7].     

纳米尺度TiO2微粒多孔膜电极光电化学

用光电流作用谱、光电流-电势图和瞬态光电流谱等光电化学方法研究了TiO2多孔膜电极在含不同氧化还原体系的电解质溶液中的光电转换过程.结果说明TiO2多孔股为n-型半导体，其禁带宽度为3.26eV.当在电解质溶液中加入醌二苯酸（BQ／HQ），TiO2多孔膜电极的光电流作用谱形基本与没加氧化还原对时类似。在可见光区的光电流拖尾是由于醌被光激发，然后给出电子到TiO2多孔膜导带而产生阳极光电流.而在电解质溶液中加入Fe（CN）3-6-／4-时，TiO2多孔膜电极的光电流作用谱有明显的改变.除了在小于380nm短波区有光电流峰外，还在400-600nm的可见光区观察到宽的光电流峰，大大增加了光电流转换效率.同时在小于-0.2V下为阳极光电流，在-0.2V～0.3V电势区间为明显阴极光电流，在大于0.3V下可观察到较弱的阳极光电流.当电极电势大于-0.2V时，光电流瞬态谱在开始光照时有一阴极瞬态光电流尖峰，然后转变为阳极稳态光电流.这是因为当电极电势较负时，Fe（CN）4-6与TiO2的电子传递络合物可以吸收光子，光生电子迅速注入TiO2导带，然后还原溶液中的而产生阴极光电流.     

负偏压下Ag@AgBr/Ni膜电极光电催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag@AgBr/Ni表面等离子体薄膜电极,以扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对薄膜的表面形貌、晶相结构、光吸收特性进行了表征,在负偏压和可见光作用下,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用电化学技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光电催化降解机理进行了探索。结果表明：最佳工艺下制备的Ag@AgBr/Ni膜电极是由表面沉积纳米Ag的纳米晶AgBr颗粒构成的薄膜,具有显著的表面等离子共振效应。薄膜具有优异的光电催化活性和良好的催化稳定性,在最佳负偏压和可见光照射下反应12 min,薄膜光电催化罗丹明B（c=5 mg·L^-1）的降解率是多孔TiO₂（P25）/ITO纳米薄膜的10.2倍。相对于未加偏压的光催化,降解率提高了2.0倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用5次。电极表面纳米Ag粒子的等离子体共振对于光阴极反应（价带反应）的活化作用是光电催化活性提高的重要原因。提出了负偏压下Ag@AgBr/Ni表面等离子体薄膜光电催化降解罗丹明B的反应机理。     

负偏压下Ag@AgBr/Ni膜电极光电催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag@Ag Br/Ni表面等离子体薄膜电极,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光吸收特性进行了表征,在负偏压和可见光作用下,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用电化学技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光电催化降解机理进行了探索。结果表明:最佳工艺下制备的Ag@Ag Br/Ni膜电极是由表面沉积纳米Ag的纳米晶Ag Br颗粒构成的薄膜,具有显著的表面等离子共振效应。薄膜具有优异的光电催化活性和良好的催化稳定性,在最佳负偏压和可见光照射下反应12 min,薄膜光电催化罗丹明B(c=5 mg·L~(-1))的降解率是多孔Ti O2(P25)/ITO纳米薄膜的10.2倍。相对于未加偏压的光催化,降解率提高了2.0倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用5次。电极表面纳米Ag粒子的等离子体共振对于光阴极反应(导带反应)的活化作用是光电催化活性提高的重要原因。提出了负偏压下Ag@Ag Br/Ni表面等离子体薄膜光电催化降解罗丹明B的反应机理。     

Ti表面修饰纳米TiO2膜电极的电催化活性

用电化学合成法在Ti表面修饰一层纳米TiO₂膜,TEM和XRD测试表明晶型为锐钛矿型,晶粒平均尺寸为25nm.用循环伏安法、循环方波伏安法和电解合成法研究了纳米TiO₂膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对硝基苯还原的电催化活性。结果表明,纳米TiO₂膜电极具有异相氧化还原催化行为,膜中的Ti(Ⅳ)/Ti(Ⅲ)作为媒质间接电还原硝基苯为对氨基苯酚,收率和电流效率分别达91.6%和95.2%.     

Ag/TiO2对含酚废水的光电催化降解

Ag/TiO2对含酚废水的光电催化降解;Ag/TiO2; 光电催化; 苯酚;电解质     

CdS敏化对TiO2纳米薄膜电极光生电荷转移特性的影响

1991年Gratzel等[1]以敏化的TiO2纳米薄膜电极组成的液体结光电化学太阳能电池(PEC),其光电转换效率(IPCE)达到10%. 最近,选用固态电解质使这种PEC的IPCE达到33%[2].于是用有机染料[3,4]及窄带隙半导体纳米微粒[5]敏化的电极受到了广泛关注.     

纳米尺度分散的TiO2光催化降解甲醛的机理

纳米TiO2具有小尺寸效应,表面效应和宏观量子隧道效应等[1],广泛用于防水处理、空气净化、抗菌防霉等方面。本文对其能带结构及其消除甲醛的性能及机理进行分析。1　纳米TiO2光催化剂1 1　制备与表征以四氯化钛为主要原料,氨水、醇类化合物、盐酸等为主要反应助剂,采用亚稳态氯化法制备工艺,用相应的溶胶反应形成溶胶液体,低于100℃加热该液体,除去多余的水分,得到溶胶-凝胶体。过滤所得溶胶-凝胶体,并用蒸馏水反复洗涤数次,使其pH呈中性。将洗涤后的溶胶-凝胶体进行真空干燥,得到白色微粉,1000℃高温煅烧,将煅烧后得到的纳米TiO2基…     

TiO2担载在新型载体上的光催化电极

介绍了一种将TiO₂光催化剂担载在新型载体上的光催化电极.新型载体是用炭质材料和聚四氟乙烯制备的,它具有电合成H₂O₂的功能.在电流密度为15mA/cm²时,光催化电极不仅具有高达80%的电合成H₂O₂的电流效率,而且该电极的电位处在0.02V(SCE)左右,使载体表面的TiO₂光催化剂获得了约+0.47V的阳极偏压(相对平带电势),对增加TiO₂光催化反应效率十分有益.在具有新型光催化电极的光反应体系中,水中的有机分子受到来自溶液中大量·OH自由基(H₂O₂被紫外光分解的中间产物)的均相氧化(即光化学氧化),以及来自TiO₂表面光生空穴的复相氧化(即光催化氧化).在光化学氧化和光催化氧化的联合作用下,有机分子的矿物化反应速度显著提高.     

空气电极/AC作载体对TiO2光催化性能的影响

The photo catalytic degradation of activated red in the aqueous solution was studied using TiO2 supported on air electrode and active carbon (AC) as photo catalysts. It was found that the photo catalytic reaction rate of TiO2 was obviously increased by the presence of air electrode and AC supported. The air electrode which has functions of synthesizing H2O2 in situ and photocatalysis was reported. The results also implied that biasing of the electrode at +0.5V led to efficient charge separation. The current density of air (oxygen) electrode had effect on the oxidation rate of azo dye molecule, i=15 mA/cm2, and the rate could reach maximum. With AC mass fraction of about 21% the oxidation rate for TiO2/AC was obviously larger than that for TiO2, but the result was contrary to this for higher AC mass fraction (>30%). The experiment results showed that because TiO2 was supported on active carbon, the effective surface area of the photo catalysis and their absorbability for organic molecules can be increased. The pH in solution had effect on the oxidation rate of organic molecules.     

纳米TiO2膜修饰电极上对硝基苯甲酸异相电催化还原

有机电合成具有对环境友好、反应条件温和副产物少等优点并符合“原子经济性”要求，是一种可持续发展的绿色化学方法，已成为化学研究的重要前沿之一．使用媒质作为氧化剂和还原剂的间接电合成，大多为均相氧化还原电催化过程，把氧化还原催化剂固定在电极表面的异相电催化与均相催化相比具有更为显著的优点．本文采用循环伏安和电解合成法研究了纳米TiO2膜电极在硫酸介质和氢氧化钠介质中的氧化还原行为以及异相电催化还原对硝基苯甲酸的活性，探讨了纳米TiO2膜异相电催化的本质．     

Ti/nano TiO2-ZrO2 Electrode with High Catalytic Activity for Electro- catalytic Reduction of Maleic Acid to Succinic Acid

采用溶胶-凝胶法制备高活性Ti基纳米TiO2-ZrO2膜电极．通过X射线衍射分析表明,纳米TiO2-ZrO2粉体呈微-纳二级结构．扫描电子显微镜测试表明,颗粒平均尺寸约为30nm．通过循环伏安和恒电流电解技术研究发现,Ti／nanoTiO2-ZrO2电极对马来酸电催化还原制备丁二酸的活性要高于Ti／nanoTiO2电极,反应过程受扩散控制．以钛基氧化钌电极为阳极,Ti／nanoTiO2-ZrO2膜电极为阴极进行恒电流电解实验．结果表明,控制电流密度20mA·cm,温度60℃,丁二酸的产率达到96％．     

纳米TiO_2对水中腐殖酸的吸附及光催化降解

研究了水体中腐殖酸 ( HA)在纳米 Ti O2 颗粒上的吸附行为 ,并探讨了其吸附机理 ,还研究了 HA的Ti O2 光催化降解效果 .结果表明 ,Ti O2 对 HA的吸附作用明显依赖于水溶液的 p H,也取决于 Ti O2 的零电荷点 ;HA的光催化降解效果与其在催化剂表面的吸附行为密切相关 ,提高吸附速率 ,HA的去除率也随之提高 ;增加催化剂用量也能改善降解程度     

NOx气相光催化氧化降解研究

利用ＴｉＯ２光催化氧化技术对ＮＯｘ进行了净化研究,在一定反应条件下,ＮＯｘ光催化氧化降解率很高,Ｐ－２５的降解达９７％。考察了氧气,水含量等对ＮＯｘ光催化氧化的影响,同时对ＮＯｘ的吸附、光催化氧化动力学行为及机理进行了研究。利用ＦＴＩＲ分析确定反应产物,催化剂失活是由于反应产物硝酸吸附在催化剂表面所致。     

Effect of Structural Parameters of TiO2 Nanotube Arrays upon Their Photocatalytic/Photoelectrocatalytic Performance

The effect of structural parameters of TiO₂ nanotube arrays (TNAs) upon their photocatalytic/photoelectro‐catalytic performance is studied by comparing the morphological characteristics and physicochemical properties with different tube lengths prepared from three kinds of electrolytes. The results show that the UV‐Vis absorption edge of TNAs red‐shifted with the increment of tube length and the short TNAs possess higher bandgap energy. The variation tendency of electrochemical window of TNAs is DMSO (5.5 V)>Cit (3.2 V)>HF (1.8 V). The long TNAs possess higher photocatalytic (PC) reactivity suggesting the surface roughness factor is the main determinant of PC efficiency, although, there is obvious recombination effects for the long TNAs. Evidenced by the positive correlation between tube length and photoelectrocatalytic (PEC) efficiency for TNAs from the same electrolyte, the enhancement of the tube length could lead to better PEC reactivity, but when the tube length is over a certain value, the PEC degradation rate no longer increases but decreases. The long TNAs with large surface roughness factor prepared from Cit and DMSO electrolytes exhibit comparative or even lower PEC performance compared with the short TNAs prepared from HF electrolyte, indicating that the PEC performance of TNAs was dominated by charge separation and photoelectron transfer properties rather than surface roughness coefficient and the tube length.     

二氧化钛包裹碘单质(I2/TiO2)制备及其光催化降解苯酚

采用水热法,以Ti(SO₄)₂为钛源,KIO₃为掺碘剂制备了具有高可见光活性,高稳定性的二氧化钛包裹碘单质(I₂/TiO₂)光催化剂.利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线晶体粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等表征手段对样品进行表征.结果表明,I₂/TiO₂中除含有锐钛矿相二氧化钛外、还含有碘单质和碘酸;I₂/TiO₂粒径大小为45 nm左右;在波长384 nm至700 nm范围内,该催化剂有强烈的吸收.探讨了该催化剂的形成过程和可见光催化机理.以苯酚降解反应为探针,测定了I₂/TiO₂光催化活性.结果显示:在全谱光源照射下I₂/TiO₂活性略高于P25,在可见光范围内其活性是P25的3倍多.确定了降解苯酚的最佳条件:全谱光源照射,投加量为0.5 g/L,苯酚浓度大于10 mg/L,溶液pH为3.2.I₂/TiO₂重复使用4次后,催化活性没有明显下降.     

苯甲酸在疏水性复合电极上的电化学还原行为

以铜片和锌片为基材,复合电镀制得Cu-PTFE(聚四氟乙烯)和Zn-PTFE疏水性复合电极,并将复合电极应用于苯甲酸的电化学还原行为研究。测定了复合电极在电解液中的Tafel极化曲线、循环伏安、电极稳定性和交流阻抗等电化学参数。结果表明,在苯甲酸电还原制备苯甲醛中,Cu-PTFE复合电极相对于Zn-PTFE复合电极具有较高的催化活性,其电还原产率分别为88.4%和79.2%,因此,Cu-PTFE复合电极有望成为苯甲酸电化学还原制备苯甲醛的电极材料。电化学行为的研究结果显示,苯甲酸在疏水性复合电极上的电还原过程可能只受电子迁移过程控制。