纳米TiO2-ZnO复合材料的合成、结构与光催化性能

二氧化钛是一种重要的半导体光催化材料，它具有光催化降解有机物活性高、化学性质稳定、耐化学和光化学腐蚀以及无毒等特性，因而在污水处理及空气净化等方面有着重大的潜在应用价值。然而二氧化钛是宽禁带材料，仅能吸收太阳光谱的紫外光部分，太阳能利用效率低，通常需要用紫外光     

纳米TiO2-ZnO复合材料的合成、结构与光催化性能

Using ZnSO₄ and TiCl₄ as raw materials， nanometric TiO₂-ZnO (ZnTiO₃) is prepared at 180℃，0.8MPa by hydrothermal method. The effects of the reaction temperature and time on the nanometric TiO₂-ZnO are also dis-cussed. XRD shows that the product is TiO₂-ZnO (ZnTiO₃) with noncrystal phase， and it changes to rhombic form above 870℃. TEM measurement indicates that the TiO₂-ZnO is spherical particles， and the average diameter of the particles is 20nm. The UV light absorption properties are detected by UV spectrophotometer. The results show that the nanometric TiO₂-ZnO has strong absorption at 200～370nm and at visible region. Photodegradation of dyes in an aqueous solution is investigated using nanometric TiO₂-ZnO as a photocatalyst. The results show that after 60min illumination， the decolorization rate of the acidic red B and acidic black 234 dye can be arrived at 100%.     

TiO2花状纳米结构的制备及光催化性能

TiO2 nanostructures were fabricated by a reaction of Ti foils in H2O2 solution at mild temperature. Porous TiO2 nanostructures, well-adhered to Ti foil surfaces, were formed at 80 ±C in 10 min, and then flower- like and rod nanostructures formed in succession after a longer reaction time. Samples prepared at 80 ±C for 4 h are amorphous, and anatase-dominated crystal phase emerged in the sample prepared for as long as 10 h. Almost pure anatase phase were obtained in TiO2 nanostructures by annealing the samples at a temperature of 300 ±C. Photocatalysis of the TiO2 nanostructures was characterized by the degradation of RhB dye molecules in an aqueous solution exposed to ultraviolet light. Results show a 7 cm2 annealed TiO2 flower-like nanostructure having the degradation rate of RhB as fast as 29.8 times that of the dye solution exposed to ultraviolet light alone.     

TiO2-SA纳米光催化材料接枝动力学、结构及性能

采用后处理表面改性法在纳米TiO₂表面接枝水杨酸(SA)(TiO₂-SA), 分别考察了超声搅拌、溶剂、物料比、pH值及温度等因素对接枝过程及光催化材料性能的影响, 并研究了接枝反应动力学. 通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等对TiO₂-SA纳米光催化材料进行了结构表征, 并提出了结构模型. 通过接触角测定、同步热分析(热重-差示扫描量热法(TG-DSC))、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)、扫描电子显微镜(SEM)对光催化材料进行了性能表征. 结果表明, 水杨酸改性纳米TiO₂可以提高疏水性及分散性, 减缓在溶剂中的沉降速度, 并能稳定吸附在油-水界面, 实现了光谱响应范围向可见光的拓展. 在紫外光照射下, TiO₂-SA表现出优异的光催化降解硝基苯性能.     

纳米TiO2-MnO2复合材料的合成、结构与光催化性能

以TiCl₄, MnSO₄·H₂O, NH₃·H₂O为原料, 把TiCl₄和MnSO₄·H₂O按照化学计量比共同水解, 得到的水合氧化物中间体放入高压釜中在150℃, 0.5 MPa下进行反应, 经过滤、洗涤、烘干, 得到纳米TiO₂-MnO₂复合材料. XRD结合DTA-TG分析证明产品为非晶态, 780℃以上转变为金红石型的Ti_1-xMn_xO₂. TEM形貌观察, 粒子基本为球形, 平均粒径20 nm; 将样品均匀分散在甘油-水混合液中, 利用UV-1200紫外-可见分光光度计测试了样品的光吸收性能, 发现该纳米复合材料秉承了纳米TiO₂和MnO₂两者的优点, 对紫外光和可见光均有很强的吸收. 利用该纳米复合材料作为光催化剂对有机染料溶液进行了降解实验, 发现在日光照射60 min后, 对酸性红B、酸性黑234以及两者混合染料的降解率可达100%.     

掺杂纳米TiO2光催化性能的研究

利用浸渍法分别制备了Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu六种过渡金属离子掺杂改性的二氧化钛光催化剂，以乙酸水溶液的光催化氧化反应和二氧化碳还原反应为探针,评价了掺杂催化剂的光催化性能.借助光电子能谱（XPS）、X射线衍射分析（XRD）等手段对掺杂催化剂进行了表征.研究结果表明，经过渡金属离子掺杂后，光催化性能均有不同程度的改善，改善程度按Cr、Co、Ni、Fe、Mn、Cu递增.掺杂后催化剂表面吸附氧的活泼性、金属离子的价态及得电子能力上的差异决定了不同离子掺杂纳米二氧化钛光催化性能的差异.     

纳米TiO2掺杂改性与光催化性能研究

从TiO2的光催化降解机理入手,详细论述了纳米TiO2光催化性能,对近年来提高纳米TiO2光催化活性的多种方法进行了介绍。列举了纳米TiO2光催化降解处理染料废水、农药废水等应用,提出了环保领域中的应用研究现状、存在问题及其解决途径。     

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.     

TiO2/共轭高分子纳米复合材料的制备及光催化性能研究

以聚氯乙烯和四氯化钛为原料,利用溶胶-凝胶法制备了复合光催化剂前驱体,经适当热处理后得到了TiO2/共轭高分子(CP)纳米复合光催化剂材料,并用TEM、XRD、FTIR、ESR和UV-Vis等对复合材料进行了表征.结果表明,复合材料平均粒径约30 nm,其中TiO2的结构为锐钛矿型,CP为具有活性基团和不同长度共轭链的高分子,且与TiO2之间存在相互作用.CP与TiO2的复合,拓宽了TiO2的光谱响应范围,使其能吸收紫外-可见区的全程光波(λ=190～800nm),而且对光生电荷具有很高的分离能力,从而使材料表现出较高的催化活性.在自然光作用下,该复合材料能在15min内使亚甲基蓝的降解率接近80%,催化活性优于纯的TiO2和PVC直接热处理产物.     

TiO2/共轭高分子纳米复合材料在自然光下的光催化性能

以PVC和TiCl4为原料,利用溶胶-凝胶法制备了复合光催化剂前骄物,经260℃热处理后得到了TiO2/共轭高分子(CP)纳米复合光催化剂材料.通过亚甲基蓝的光催化降解研究r该催化剂的催化性能,并用TEM、XRD、IR和UV-Vis等测试技术对复合材料的结构进行了表征.结果表明,在自然光作用下,当焙烧温度为260℃并且TiO2的质量分数为66.36%,复合催化剂在15 min内可使亚甲基蓝的降解率接近80%,催化活性优于纯TiO2.复合材料颗粒平均尺寸约30 nm,其中TiO2为锐钛矿型结构.CP与Tio2复合后能吸收紫外-可见区的全程光波(A为190-800 nm),对光生电荷具有很高的分离能力,从而表现出较高的催化活性.     

纳米TiO2-x光催化膜中的缺陷结构与性能关系初探

半导体TiO2由于具有较大的禁带宽度(TiO2Eg=3.2eV),常用作光化学降解反应的催化剂.利用溶胶-凝胶技术(Sol-Gel)制备薄膜型光催化剂,特别是在石英板或石英反应管壁上制备纳米级TiO2光催化剂膜已成为这一领域的研究热点[1].制备高活性光催化剂的突出问题是如何增加光生电子与空穴的产额,减少它们的复合几率,同时提高光催化膜的表面吸附能力.本实验采用溶胶-凝胶法制备出纳米级无机非整比TiO2-x膜,经过可控气氛热处理后,可在膜表面形成较多亚稳相氧空位(缺陷),为催化剂膜表面提供了更多的吸附中心和反应活性位,因此表现出较高的光催化反应活性[2].     

阴离子掺杂改性纳米TiO2的光催化性能

利用钛酸丁酯水解浸渍方法制备了多种阴离子掺杂改性TiO2纳米复合粉体材料,并作了XRD、BET等表征,研究了它们对气相光催化降解正己烷反应的活性,并和阳离子K+ 掺杂TiO2、未掺杂TiO2及商品TiO2 Degussa P-25作了比较。结果表明,在实验的掺杂浓度下,多数阴离子的掺杂虽对TiO2的光催化活性略有降低,但仍要优于P-25,活性最差的是钾离子掺杂TiO2,H3PO4和NH4H2PO4的掺杂则对TiO2的光催化活性有明显的促进作用。     

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。     

Fe掺杂对纳米TiO2薄膜的结构与光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Fe掺杂的TiO2薄膜,利用X射线光电子能谱、X射线衍射技术、显微共聚焦拉曼光谱、紫外可见光谱和原子力显微镜等对薄膜进行表征,以甲基橙为反应模型对光催化活性进行测试。 结果表明,在300~600 ℃焙烧时,TiO2以锐钛矿结构存在,700 ℃焙烧时出现金红石结构。 随掺铁量和焙烧温度的增加,Fe/TiO2薄膜的表面粗糙度和晶粒尺寸均逐渐增大;随镀膜层数的增加,Fe/TiO2薄膜光谱吸收向可见光方向移动;较低含量的铁掺杂改善了TiO2薄膜的光催化活性,而较高含量的铁掺杂则使TiO2薄膜的光催化活性下降,掺铁量为0.1%时Fe/TiO2薄膜的光催化活性最好。     

活性炭负载纳米TiO2光催化降解性能研究

本文研究活性炭负载纳米TiO2的光催化降解性能和影响甲基橙废水处理的主要因素。结果表明:用溶胶-凝胶法制备的TiO2-活性炭催化剂具有比表面积大、分散性高、光催化降解性能好、可重复利用等优点;采用30W高硼紫外光灯,TiO2-活性炭光催化降解浓度为1500mg/L甲基橙废水的最优工艺条件是:催化剂活化温度为700℃、用量为1.0g/L、废水起始pH值为1、反应温度为45℃、光照时间为50m in。在此条件下,甲基橙和CODC r的去除率分别达99.8%和99.7%。     

Sb掺杂纳米TiO2光催化剂的晶体结构与光催化性能

Nanoscale Sb doped titanium dioxide thin films photocatalyst (Ti1-xSbO2) were obtained from dip-coating sol-gel method. The influence of dopant Sb density on the crystal structure and the phase transformation of the thin films were characterized by X-ray diffraction (XRD) and Raman spectra. The results of XRD showed that as-prepared films were not only in anatase state but also in brookite. The crystalline size was estimated to be around 13.3-20 nm. Raman spectra indicated there coexisted other phases and a transformation from brookite to anatase in the samples doped with 0.2% Sb. After doping a proper amount of Sb, the crystallization rate and the content of the anatase Ti1?xSbO2 in the thin films was clearly enhanced because Sb replaced part of the Ti of TiO2 in the thin films. The anode current density (photocurrent density) and the first order reaction speed constant (k) of thin films doped with 0.2% Sb reached 42.49 1A/cm2 and 0.171 h/cm2 under 254 nm UV illumination, respectively, which is about 11 times and 2 times that of the non-doped TiO2 anode prepared by the same method respectively.     

形态结构和光电特性对纳米TiO2光催化性能的影响

采用sol-gel法制备了系列纳米TiO2光催化剂,运用X射线衍射、BET比表面测定、紫外漫反射吸收光谱和表面光电压谱等手段对催化剂进行表征,并以乙烯作为光催化反应的指标反应分子,研究了TiO2纳米晶的性质对于光催化活性的影响.随着焙烧温度的升高,TiO2的晶粒逐渐增大,比表面积下降,晶相由锐钛矿向金红石转变,其吸收带边与光伏响应阈值向长波方向移动,氧化－还原能力降低,降解乙烯的转化率迅速下降.     

TiO2-HNbMoO6复合材料的结构特征及其光催化性能

通过插层-柱撑的方法制备了新型的复合材料TiO₂-HNbMoO₆。采用粉末X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、激光拉曼光谱(LRS)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)及H₂程序升温还原(H₂-TPR)等技术对样品的相结构和它的微结构、骨架特征及光谱响应特性以及分散相粒子与片层间的相互作用进行表征,利用N₂吸附-脱附法对样品的比表面积进行了表征,并通过模拟太阳光降解有机染料亚甲基蓝(MB)溶液考察复合材料的光催化活性。结果表明, HNbMoO₆与TiO₂复合后样品层间距增大,但无TiO₂晶相生成,主体材料中的Nb―O键和客体材料中的Ti―O键复合前后发生明显变化等,证明了TiO₂在HNbMoO₆层间高度分散,并呈现明显的相互作用。复合后样品比表面积是本体材料的4倍有余,禁带宽度变窄,它在吸附和模拟太阳光照射下催化降解MB中的优越的活性都是主客体间明显的协同效应的结果。     

掺铁纳米TiO2的制备及其光催化性能

掺铁纳米TiO2的制备及其光催化性能;掺铁纳米TiO2;微波合成;光催化降解;维生素B12     

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.