掺入金属离子的TiO2纳米粒子光催化降解吖啶橙

利用酸催化溶胶－凝胶法（ｓｏｌ－ｇｅｌ）制备了 Ｆｅ３＋和 Ｃｒ３＋不同掺入量的 ＴｉＯ２半导体纳米粒子研究了这些纳米粒子对吖啶橙光催化氧化降解的影响．结果表明，微量 Ｆｅ３＋和 Ｃｒ３＋的掺入可明显提高 ＴｉＯ２的光催化活性．进一步研究表明，在 Ｆｅ３＋－ＴｉＯ２体系中，最佳掺入量为 ０．１％，而且中性介质和自然光有利于光催化氧化反应的进行，反应３ｈ后降解率可达９７．７５％．在Ｃｒ３＋－ＴｉＯ２体系中，弱碱性介质和自然光有利于光催化氧化反应，最佳掺入量为０．０５％，降解率可达８７．５４％．     

过渡金属改性的Cr-Ce-O催化剂氧化氯苯性能

以氯苯为含氯挥发性有机污染物探针物,以稀土基CeO₂为基底活性氧化物,采用柠檬酸络合法制备Cr-Ce-O催化剂,考察Cr/Ce物质的量比、过渡金属氧化物掺杂及掺杂量、载体和焙烧温度对Cr-Ce-O催化剂催化氧化氯苯性能的影响;采用XRD、BET、SEM、H₂-TPR、XPS等表征技术分析催化剂的基本特性.研究表明,Cr₂O₃和CeO₂间形成了CrCeO_x固溶体,掺杂有ZrO₂的Cr₂O₃-CeO₂/Al₂O₃催化剂其比表面积得到显著提升,且载体对催化剂活性组分形态结构产生重要影响,其中以焙烧温度为400℃,堇青石为载体的催化剂氧化活性较优.研究发现,ZrO₂掺杂量亦对催化剂氧化活性产生显著性影响,当Zr/Cr物质的量比为1：2时,Cr₂O₃-CeO₂-ZrO₂/堇青石催化剂表现最佳,催化氧化氯苯转化率可达92.7%（反应温度为350℃）,这主要是由于ZrO₂掺入促进了CeO₂和Ce₂O₃,Cr₂O₃和ZrO₂间的相互作用,氧空位增加促使表面活性氧（O_sur）增多.     

优化内浸式Ce掺杂ZnO光催化降解罗丹明B

采用沉淀法优化制备了纳米级Ce掺杂ZnO，利用BET，XRD，SEM，ICP-AES，UV-Vis DRS，FT-IR等手段对催化剂结构形态组成进行表征.提出内浸式光催化降解模式，考察液层厚度对透光率的影响，优化了Ce掺杂ZnO光催化降解罗丹明B实验条件，分析了其动力学和机理.结果表明，Ce掺杂比为3%（n：n），500℃热处理2h活性最高.催化剂呈球状，尺寸均匀，粒径80~100nm，BET比表面积12.9m²/g，测定掺杂量和理论值一致，Ce掺杂增加了光吸收.悬浮液"遮挡效应"对光透过率衰减显著，催化剂浓度为0.1g/100mL时UV₂₅₄处光衰减率达到溶液的3倍.内浸式光催化降解1.0×10^-5mol/L罗丹明B溶液，在15W紫外灯，pH值为7，温度30℃，催化剂投加量0.1g/250mL条件下，70min降解率达到92.5%，6次套用降解率保持在80%以上，降解过程符合一级动力学，反应速率常数0.05min^-1.     

铁、锌、铁酸锌掺杂对纳米级二氧化钛光催化降解罗丹明B活性的影响

通过溶胶 凝胶法合成了掺杂Fe3+ 、Zn2 + 、ZnFe2 O4的纳米级TiO2 ,并进行了XRD、TEM表征 ,对罗丹明B的光催化实验表明 ,ZnFe2 O4的掺杂能明显提高TiO2 的光催化活性 ,而Zn2 + 的掺杂对TiO2 的光催化活性影响不大 ,Fe3+ 的掺杂则使TiO2 的光催化活性降低。     

Photocatalytic performance of TiO2 catalysts modified by H3PW12O40, ZrO2 and CeO2

The binary composite photo-catalysts CeO2/TiO2, ZrO2/TiO2 and the ternary composite photo-catalysts H3PW12O40-CeO2/TiO2,H2PW12O40-ZrO2/TiO2 were prepared by sol-gel method. The catalysts were characterized by thermogravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The photocatalyfic elimination of methanol was used as model reaction to evaluate the photocatalytic activity of the composite catalysts under ultraviolet light irradiation. The effects of doped content, activation temperature, time, initial concentration of methanol and gas flow rate on the catalytic activity were investigated. The results showed that after doping a certain amount of CeO2 and ZrO2, crystaniTation process of TiO2 was restrained, particles of catalysts are smaller and more uniform. Doping ZrO2 not only significantly improved the catalytic activity, but also increased thermal stability. Doping H3PW12O40 also enhanced the catalytic activity. The catalytic activities of binary and ternary composite photocatalysts were significantly higher than tin-doped TiO2. The dynamics law of photocatalytic reaction over the binary CeO2/TiO2 and ZrO2/TiO2 catalysts has been studied. The activation energy 15.627 and 15.631 kJ/mol and pre-exponential factors 0.5176 and 0.9899 s-1 over each corresponding catalyst were obtained. This reaction accords to the first order dynamics law.     

Simulated-sunlight-activated photocatalysis of Methylene Blue using cerium-doped SiO2/TiO2 nanostructured fibers

Cerium-doped SiO₂/TiO₂ nanostructured fibers were fabricated by electrospinning technology. The prepared fibers were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Using the fibers as catalysts, photocatalytic degradation of Methylene Blue (MB) aqueous solution was carried out under simulated sunlight. The 0.2% Ce doping proved to be the optimal concentration for the doping of TiO₂/SiO₂, compared to other Ce-doped molar concentrations. The 0.2% Ce-doped SiO₂/TiO₂ fibers exhibited higher photocatalytic activity than industrial Degussa P25 and the samples doped with only Ce or SiO₂. The reasons for improving the photocatalytic activity were also discussed. Several operational parameters were studied, which showed that the photocatalytic efficiency of MB was influenced by parameters such as the initial dye concentration, the initial pH, inorganic anions, and so on. In addition, the influences of an electron acceptor and a radical scavenger suggested that OH was the dominant photooxidant during the photocatalytic process. The reuse evaluation of the fibers indicated that their photocatalytic activity had good stability.     

电助光催化氧化苯甲酰胺

以钛板为基材,采用溶胶-凝胶法制备固定膜 TiO₂/Ti 光催化剂,并对其施加一定的阳极偏电压,对苯甲酰胺溶液进行了电助光催化氧化处理.考察了阳极偏电压、溶液浓度和pH值对苯甲酰胺降解效率和光电流的影响规律,并比较了电助光催化氧化与光催化氧化、光解和电解处理对苯甲酰胺去除率的差异.结果表明,外加阳极偏电压可以大大提高光催化氧化技术的处理效率,最佳工艺条件为偏电压+0.6V/SCE,苯甲酰胺溶液的浓度 1.0mg/L,溶液呈酸性.在此条件下,经过 1h的处理,苯甲酰胺的去除率可达 90%.     

TiO2/PPY/Fe3O4的水热法制备及其光催化与磁回收性能

以化学氧化法制备的聚吡咯(PPY)包覆Fe3O4复合材料为磁核,用水热反应法(170℃, pH=7±0.2)在其表面负载了纳米Ti02,制成壳/壳/核结构的磁载二氧化钛光催化剂.并用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)、Zeta电位仪对催化剂的物相组成、形貌、表面性质、磁学性质以及磁核的表面电位进行了表征分析.以初始浓度为25mg/L的苯酚溶液为模拟污染物, 对其进行光催化降解以考察其催化活性;并以自制的磁回收装置考察其磁回收率.结果表明,所制备的Ti02粒径在4~7nm,具有混晶结构,其中锐钛矿占95.2%,金红石占4.8%;PPY对Ti02在磁核表面的负载具有促进作用,TiO2在PPY/Fe3O4表面负载牢固;催化剂TPF(nTiO2:n PPY:nFe3O4 =30:2.1:1)具有良好的壳/壳/核结构,其磁感应强度为40emu/g,具有超顺磁性;所制备的催化剂光催化降解苯酚符合假一级反应动力学方程,其中纯TiO2、P25、TPF反应速率常数K值分别为0.0279、0.0264、0.0252,TPF循环使用5次后K值为0.020,催化活性略有降低,循环使用平均回收率可达到90.35%. 该法制备的磁载Ti02光催化剂具有优良的催化活性和磁回收性能,具有良好的应用前景.     

Enhanced photocatalytic activity of nanotube-like titania by sulfuric acid treatment

IntroductionTiO2 nanotubehaswidelydrawnmuchattentionduetoitslargesurfaceareaandhighphotocatalyticactivity ,becausetheyhavegreatpotentialforsuchapplicationsasenvironmentalpurification ,decompositionofcarbonicacidgas,andgenerationofhydrogengas .Titaniananot…     

改性微管氮化碳的制备及光催化性能

以三聚氰胺、固体亚磷酸H₃PO₃为原料,通过水热-煅烧法制备了不同质量比的磷掺杂且具有层状堆积结构的六方管状氮化碳（MTCN-x）,x为固体亚磷酸与三聚氰胺的质量比.采用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积分析仪（BET）、荧光光谱（PL）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）对最佳质量比X=1.2（MTCN-1.2）和不添加固体亚磷酸X=0（MTCN-0）催化剂形貌结构和光学性能进行了表征,结果表明,磷掺杂抑制了催化剂晶粒的生长,缩小了能带宽度,增加了可见光响应范围及可见光的利用率,有效的抑制了光生电子－空穴的复合,显著增强了光催化性能.通过光降解实验表明,MTCN-1.2在10min对抗生素环丙沙星（CIP）和四环素（TCL）的降解率分别为99.7%和97.8%,其反应速率常数分别是普通氮化碳（BCN）的10.5倍和6.8倍,表明改性的MTCN-1.2具有比MTCN-0、BCN更好的光催化降解性能.同时分别考察了溶液pH值、催化剂投加量、腐殖酸（HA）浓度等因素对光催化降解抗生素的影响,结果表明,CIP与TCL降解效果最佳的pH值分别为5和9.催化剂投加量的过高和HA浓度的升高,都会造成光催化效率的下降.自由基捕获实验证明,该催化体系降解过程中超氧自由基（·O^2-）和空穴（h⁺）占主导作用.     

Graphene TiO2 nanocomposites with high photocatalytic activity for the degradation of sodium pentachlorophenol

A series of graphene–TiO2photocatalysts was synthesized by doping TiO2 with graphene oxide via hydrothermal treatment. The photocatalytic capability of the catalysts under ultraviolet irradiation was evaluated in terms of sodium pentachlorophenol（PCP-Na） decomposition and mineralization. The structural and physicochemical properties of these nanocomposites were characterized by X-ray diffraction, N2adsorption–desorption, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, Ultraviolet–visible diffuse reflectance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, electron paramagnetic resonance spectra, and Fourier-transform infrared spectroscopy. The graphene–TiO2nanocomposites exhibited higher photocatalytic efficiency than commercial P25 for the degradation of PCP-Na, and 63.4% to 82.9% of the total organic carbon was fully mineralized. The improved photocatalytic activity may be attributed to the accelerated interfacial electron-transfer process and the significantly prolonged lifetime of electron-hole pairs imparted by graphene sheets in the nanocomposites. However,excessive graphene and the inhomogeneous aggregation of TiO2 nanoparticles may decrease photodegradation efficiency.     

磷掺杂的介孔石墨相氮化碳光催化降解染料

将三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐和SBA-15热共聚成功制备了磷掺杂的介孔石墨类氮化碳（P-mpg-C₃N₄）,并通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射光谱（XRD）、傅里叶转换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描透射电镜能谱（EDS）和紫外可见光漫反射光谱（UV-vis-DRS）等方法对催化剂形貌结构和光学性能进行了表征.结果表明,磷元素成功地掺杂在氮化碳的结构上,呈均匀分布,相对于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,其比表面积可达198.3m²/g,并因此提供大量的活性位点而提高光催化活性.P-mpg-C₃N₄对亮丽春红5R的光催化降解速率是g-C₃N₄的31.3倍,其光催化性能增强的机理是禁带宽度的减小,可见光吸收范围从440nm延伸到了460nm,其次,改性后的光催化剂能显著抑制光生电子空穴对的复合,从而有更多的活性点位以及活性物种能参与光催化反应过程.循环实验表明,经过5个循环降解后光催化性能仍保持在初始状态的91.67%,表明P-mpg-C₃N₄具有很好的光催化稳定性.     

Photocatalytic degradation of methyl orange over ITO/CdS/ZnO interface composite films

ITO/CdS/ZnO interface composite films were successfully prepared by subsequent electrodeposition of CdS and ZnO onto indium tin oxide (ITO) glass substrates. The obtained ITO/CdS/ZnO composite films were characterized with X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and UV-Vis spectroscopy. The photocatalytic activity of ITO/CdS/ZnO composite films were investigated using methyl orange (MO) as a model organic compound under UV light irradiation. The influence of operating parameters on MO degradation including initial concentration of MO, pH value of solution, and inorganic anion species over the composite films were examined. A blue shift of absorption threshold was observed for the ITO/CdS/ZnO film in comparison with ITO/ZnO film. ITO/CdS/ZnO composite films prepared under specific conditions showed a higher photocatalytic activity than that of ITO/ZnO films. It was also found that the photocatalytic degradation of MO on the composite filing followed pseudo-first order kinetics.     

Zr/TiO2纳米颗粒的制备及其光催化活性

以钛酸丁酯,乙醇为原料,用固相合成法制备了Zr/TiO2纳米颗粒,用XRD、TEM对其组成、颗粒大小、形貌进行了表征.通过对罗丹明B的降解反应,考察了Zr/TiO2的光催化活性.结果表明,Zr/TiO2为纳米颗粒,平均粒径为12.7 nm左右,且颗粒均匀;掺杂金属离子Zr提高了TiO2光催化效率,掺杂2.0%Zr的催化剂活性最高.Zr/TiO2的光催化反应,首先是反应物在Zr/TiO2表面发生吸附作用,然后进一步发生光催化降解.     

钛基石墨烯复合材料的制备及其光催化还原Cr（VI）的研究

通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再将氧化石墨烯和钛酸四丁酯作为初始反应物,利用溶剂热法制备Ti O_2/RGO纳米复合材料.利用SEM、TEM、XPS、XRD等分析手段对Ti O_2/RGO纳米复合材料进行表征,考察其在可见光照射条件下光催化还原水中Cr(Ⅵ)的效能,并对光催化还原机制进行了初步探讨.结果表明,Ti O_2/RGO复合材料的光催化还原能力与单一Ti O_2(P25)相比有了显著提高;复合材料中RGO含量、溶液p H值、催化剂投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度均对光催化还原过程有所影响,当复合材料中RGO含量比例为2%、溶液p H值为2,催化剂投加量为40 mg时,光催化还原Cr(Ⅵ)的效率可达98%.光催化还原Cr(Ⅵ)的过程是吸附过程和光催化还原过程的共同作用结果,RGO不但提高了复合材料的吸附能力,还作为复合材料的电子导体,抑制了光生电子-空穴对的复合,增强了复合材料的光催化性能.经过5次循环使用后,复合材料的光催化还原效率仍然保持在90%左右.     

CdS/TiO2复合半导体薄膜的制备及其光催化性能

以微弧氧化法制备出锐钛矿型TiO₂,进而以化学水浴法沉积CdS,通过调控时间,制备CdS/TiO₂复合半导体薄膜. X射线检测表明,微弧氧化所制备的TiO₂为锐钛矿结构, 化学水浴法制备的CdS主要以离子离子的方式沉积在TiO₂薄膜上. SEM及可见光催化降解亚甲基蓝的试验表明,沉积时间为15 min的复合半导体薄膜上的CdS粒子呈圆球形、单层孤立、均匀地分散在TiO₂表面,绝大多数粒子的粒径在nm级别,分布比较均匀,对亚甲基蓝有着较好的光催化性能,与TiO₂薄膜相比,复合半导体薄膜的光催化性能有很大的提高. 结合光催化评价结果,对复合半导体薄膜的光催化剂机制进行了讨论.      

CeO_2-TiO_2复合纳米纤维光催化降解醛酮类污染物的研究

采用同轴静电纺丝法制备了CeO2-TiO2复合纳米纤维,并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、程序升温脱附仪和紫外-可见光谱能谱(UVVis)仪表征了CeO2-TiO2纳米纤维的相组成和微观形貌,分析了CeO2-TiO2纳米纤维对醛酮的吸附强度与光电化学特性.同时,研究了CeO2配比量、光源条件和重复使用性对降解甲醛污染物的影响规律.结果表明,CeO2质量配比为50%的CeO2-TiO2催化剂对甲醛降解效率最高;在无光和可见光条件下,CeO2-TiO2催化剂对甲醛的降解效率分别为13.5%和25.3%,在紫外光下CeO2-TiO2催化剂对甲醛的降解效率为92.5%;随着光催化循环次数的增加,可见光下CeO2-TiO2催化剂对甲醛的降解效率逐渐增高,紫外光下CeO2-TiO2催化剂对甲醛的降解效率维持在92.5%左右.利用催化剂样品CT50对柴油机尾气中醛酮类排放污染物进行光催化降解的应用发现,CeO2-TiO2催化剂对醛类污染物的降解效率为85.4%,酮类污染物的降解效率为81.3%,苯甲醛和甲基苯甲醛的降解效率分别为80.4%和80.3%.表明CeO2-TiO2催化剂具有较强的光催化降解醛酮类污染物的能力.     

吡啶环改性石墨相氮化碳光催化还原Cr(VI)的研究

以三聚氰胺和吡啶二羧酸为原料,通过水热合成有机大分子前驱体,设计了吡啶环改性的石墨相氮化碳(x% Py-CN).利用TEM、XRD、XPS、FT-IR、EIS等手段对所得x% Py-CN催化剂进行表征分析.以水中Cr (VI)为目标污染物,考察了x% Py-CN催化剂的光催化还原性能.结果表明,在模拟太阳光照射下,10% Py-CN具有最佳的光催化性能,光照3h对15mg/L Cr (VI)光催化还原率达85%.x% Py-CN催化剂光催化活性提升的原因在于,吡啶环的修饰有效提高了光生电子空穴对的分离效率.此外,重复循环实验表明该催化剂具有良好的稳定性和循环利用能力,具有良好的应用前景.     

光催化氧化法处理染料中间体H酸水溶液

为了去除水中难氧化的有害染料中间体Ｈ酸,研究以ＴＩＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＳ和Ｆｅ２Ｏ３为催化剂,采用低压汞灯为光源,对Ｈ酸水溶液进行光催化氧化实验．结果表明：ＴｉＯ２和ＣｄＳ的催化效果最好．采用ＴｉＯ２作催化剂,光催化氧化５ｈ后,Ｈ酸分解率可达９０％,反应速率遵从Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程,Ｋ＝１２．３Ｌ／ｍｍｏｌ,ｋ＝２５．２×１０－６ｍｏｌ／ｈ．溶液中投加１０ｍｇ／Ｌ的Ｆｅ３＋或Ａｇ＋,可使反应时间缩短２—３ｈ．研究探讨了ｐＨ、ＴｉＯ２投加量和Ｈ酸浓度对催化氧化过程的影响．     

贵金属负载TiO_2光催化降解甲苯研究

采用Degussa P25 TiO2粉末,利用光沉积法制备贵金属负载光催化剂M/TiO2(M分别为Pt、Pd、Ag和Au)。通过气相甲苯光催化降解实验考察M/TiO2的光催化活性。实验结果表明:负载1.0 wt%的Pt、Pd、Ag和Au四种贵金属均可提高TiO2光催化降解甲苯的效率,其中Pt/TiO2的光催化活性最佳。循环伏安法(CV)、塔菲尔(Tafel)和Mott-Schottky电化学测试证明Pt的负载抑制光生电子和空穴的复合,提高载流子浓度,进而增强TiO2光催化活性。