P掺杂TiO_2纳米管的制备及其对光催化甘油水溶液制氢性能的影响

以P掺杂的TiO2纳米颗粒为前驱体,采用水热合成法制备了系列P掺杂的TiO2纳米管.用N2吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对光催化材料的表面形貌、颗粒尺寸、孔结构、表面构造、吸光性能进行了分析.研究结果表明,所制备的各样品均为两端开口的纳米管形貌,管长为几十纳米到几百纳米,管外径约10 nm,内径约4 nm,管壁为多层;P掺杂后的系列TiO2纳米管仍保持锐钛矿晶型;掺杂的P可以进入到TiO2的骨架中,并形成P—O—Ti键,在TiO2禁带内引入杂质能级,降低了禁带能量,提高了TiO2的吸光性能及光生电子和空穴的分离性能.光催化甘油水溶液制氢活性评价表明,P掺杂的TiO2纳米管表现出了远高于纯TiO2管以及相同掺杂量的纳米颗粒的光催化制氢性能,2%P掺杂的样品在紫外灯和氙灯辐射下,其最高产氢速率可分别达1850μmol·(h·g)-1和335μmol·(h·g)-1.P掺杂TiO2样品光催化活性的提高与其禁带能量降低以及光生电子和空穴的分离性能增加有关.     

水热法制备N掺杂纳米TiO2及其光催化活性研究

以钛酸四丁酯和氨水为前驱物,采用水热法制备N掺杂TiO2纳米微粒,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.探讨了不同体积比的前驱物、水热温度、水热时间及煅烧温度对水热产物的影响;考察了N掺杂催化剂在紫外线和可见光下光催化降解甲基橙和苯酚的催化性能.     

Zn-TiO2纳米管的光催化活性

采用水热合成-浸渍法制备锌掺杂TiO2纳米管(Zn-TiO2纳米管),透射电镜照片显示Zn-TiO2纳米管为两端开口形貌均一的中空管状结构,管径约6～8 nm,壁厚约1 nm,长度约50～200 nm。研究了Zn-TiO2纳米管对甲基橙的光催化性能,结果表明:掺杂适量锌提高了TiO2纳米管对甲基橙的光催化降解性能,0.4%Zn-TiO2纳米管的光催化性能最佳。同时还探讨了Zn-TiO2纳米管用量和初始pH值等因素对光催化降解甲基橙的影响,结果显示Zn-TiO2纳米管能有效地降解甲基橙。随着光催化反应进行,CODCr去除率和脱色率变化规律不完全相同,可能是由于芳基和烷基降解速率不同所致。     

Zn-TiO_2纳米管的光催化活性

采用水热合成-浸渍法制备锌掺杂TiO2纳米管（Zn-TiO2纳米管）,透射电镜照片显示Zn-TiO2纳米管为两端开口形貌均一的中空管状结构,管径约6～8 nm,壁厚约1 nm,长度约50～200 nm。研究了Zn-TiO2纳米管对甲基橙的光催化性能,结果表明：掺杂适量锌提高了TiO2纳米管对甲基橙的光催化降解性能,0.4%Zn-TiO2纳米管的光催化性能最佳。同时还探讨了Zn-TiO2纳米管用量和初始pH值等因素对光催化降解甲基橙的影响,结果显示Zn-TiO2纳米管能有效地降解甲基橙。随着光催化反应进行,CODCr去除率和脱色率变化规律不完全相同,可能是由于芳基和烷基降解速率不同所致。     

羟基磷灰石纳米粒子制备及其对Pb~(2+)离子的吸附性能

采用微乳液法与水热合成法相结合的合成手段,探索新的羟基磷灰石纳米材料合成方法,通过改变实验参数,制备出不同形貌的纳米羟基磷灰石,并考察其表面形貌对重金属离子(Pb2+)吸附性能的影响。     

介孔纳米TiO2的超声化学法合成及其表征

采用超声化学法制备介孔TiO2，并采用XRD，TEM，FT-IR等方法对样品进行了表征．结果表明，在超声波作用下，液相体系中能够一步合成锐钛矿相TiO2；添加有机模板剂并控制实验条件，则能直接合成具有介孔结构的锐钛矿相TiO2．超声化学法能更好地控制粒子的形貌和尺寸，所制备的TiO2晶型完整，孔径均匀，分散性好．     

TiO_2纳米棒阵列薄膜的制备及其光催化还原Cr(Ⅵ)

采用水热法在导电玻璃(FTO)上合成具有一维结构的TiO2纳米棒阵列薄膜.用扫描电子显微镜,广角X-射线粉末衍射,紫外可见分光光谱等手段对薄膜进行了表征,研究了不同浓度钛酸四丁酯和水热反应时间对FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜形貌的影响及FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应性能.结果表明,当钛酸四丁酯浓度为0.05 mol·L-1和水热反应时间为20 h时制备的FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜形貌最优,一维FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的性能优于商业化二氧化钛P25制备的薄膜.     

纳米TiO2光催化降解直接耐晒蓝的研究

利用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯制备TiO2纳米粉末，考察不同温度焙烧的TiO2催化剂对直接耐晒蓝的光催化降解性能，并用XRD和TEM对催化剂进行了表征．结果表明，400-550℃焙烧的TiO2使直接耐晒蓝溶液的颜色逐渐褪去。最后将苯环结构分解。6h时染料溶液CODcr降解率为88％．降解产物中除含极微量有机酸外，其余均为无机物．当TiO2的焙烧温度为475℃时(颗粒大小为10-20nm)，反应速率最大，为0．0186min^-1，分别比焙烧温度为400℃和550℃时的反应速率大6．8和7．1倍．当体系起始pH值为4．50-7．52时，反应速率随pH值的降低而增大。     

生物炭负载纳米铁活化过硫酸盐去除土壤中的五氯联苯

以污染土壤中检出量较高的PCB118为目标污染物,采用银杏叶提取液绿色合成纳米铁材料(nZVI)、玉米秸秆制备生物炭(BC),将nZVI负载在BC表面合成生物炭负载纳米零价铁复合材料(BC-nZVI),利用制备的BC-nZVI复合材料催化活化过硫酸盐(PS)去除土壤中PCB118。主要探讨了在生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐体系(BC-nZVI/PS)中复合材料BC-nZVI碳铁比及其投加量、PS浓度、pH值、温度等因素对PCB118去除速率的影响。结果表明,反应时间为24h时,碳铁比为2?1时BC-nZVI反应体系对土壤中PCB118去除效果优于其他3种比例。实验条件下,随着BC-nZVI的投加量由0.002 g增加到0.500 g,PS浓度由0.05 mol·L^-1增至0.35 mol·L^-1,温度由15℃升高到45℃,土壤中PCB118的去除率分别增加了32.4%、10.6%及14.7%。随着溶液初始pH值由3升到9,土壤中PCB118的去除率降低了11.4%。单因素实验数据显示,在BC-nZVI的投加量为0.500 g,PS浓度为0....     

新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对水中罗丹明B的电催化氧化

以γ-Al_2O_3为基体,采用水热合成的方法制备新型的颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe),通过XRD、FT-IR、SEM、EDS等方法对颗粒电极进行性质表征.以Ti极板作为阴极,Ti-RuO2作为阳极,采用三维电催化氧化体系处理罗丹明B(RhB)模拟废水.以无水硫酸钠为支持电解质,对各影响因素进行了优化实验研究,同时对颗粒电极电催化降解罗丹明B的反应进行了动力学模拟分析,并进行颗粒电极的重复利用实验,以探究制备的新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对水中罗丹明B的电催化氧化性能.实验结果表明制备的新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对罗丹明B的电催化降解反应属于一级动力学反应,反应速率常数k为30.1×10-2min-1,是传统颗粒电极γ-Al_2O_3的15倍;在颗粒电极投加量为33.3 g·L~(-1)、电压20 V、电解质浓度8 g·L-1、pH 2时,25 min后罗丹明B的去除率高达97%;同样条件下,γ-Al_2O_3电催化处理染料水时,1 h后罗丹明B的降解率仅为56%;新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)在电催化氧化罗丹明B的反应中具有良好的重复利用性能,经过5次反复利用,其去除率仍能保持在85%左右.     

MoO3/TiO2催化剂对NH3选择性催化还原NOx的研究

通过共混法制备MoO3／TiO2催化剂,还原脱除NOx的研究．对于100目的催化剂,并在固定床反应器中进行了NH3选择性催化在较低温度下(≤583K),升高温度和降低空速,NOx脱除率提高;在反应温度较高时,NH3氧化的副反应的影响加强,此时过度延长反应时间和提高反应温度反而会使NOx脱除率降低．在583K和空速为12kh“时,NOx转化率可达92％．FT-IR光谱和XRD分析结果表明,MoO3形成分散相,均匀分布在TiO2颗粒表面并形成稳定的Mo=0基,它的加入没有影响TiO2(锐态矿型)的结构和形貌．     

银铜离子复合体系的光催化还原

研究了在银、铜离子混合溶液中,TiO2／bead漂浮型光催化剂光催化还原银、铜的效果．考察了pH值、电子给体、络合剂以及反应气氛对银铜还原效率的影响．结果表明：银、铜离子的光催化还原与其电极电势以及在光催化剂表面的吸附有很大关系．pH值增大,银、铜离子在催化剂表面的吸附量增大,还原效率相应增大;电子给体、络合剂的加入以及无氧环境下对金属的还原有一定的促进作用．一般来说,银离子的光催化还原速率和程度比铜离子大．混合溶液中,银、铜离子的光催化还原具有协同作用。     

活性炭的光催化再生机理

通过研究催化剂的改性、再生温度、外加氧化剂对活性炭光催化再生反应速度的影响,结合光催化与活性炭的吸附理论,分析了活性炭的光催化再生机理．研究表明,活性炭的光催化再生由三个准一级反应组成．再生初期,再生反应速度由TiO2光催化降解吸附质的速率决定;反应的第二个阶段由光催化反应速度和吸附质的解吸速度共同决定;再生后期,再生反应速度由吸附质在活性炭上的解吸速率所决定．活性炭表面及其大孔内负载的Ti0：是使苯酚降解转化分解为无机物的降解中心．正是由于降解中心的存在及其表面苯酚浓度趋于零的状态,使得已吸附于活性炭孔内的苯酚不断向这个中心扩散,形成活性炭孔内苯酚的浓度差．在浓度差的作用下,扩散作用持续进行,导致活性炭内吸附位的逐步空出,从而实现活性炭的光催化再生．     

TiO2/活性炭复合体对罗丹明B的光催化降解

以紫外灯为光源,通过对可溶性染料罗丹明B的降解反应,考察TiO2／活性炭复合体的光催化活性,探讨了光催化反应中溶液的pH值、光强、反应温度和罗丹明B的起始浓度对催化反应的影响,结果表明,TiO2／活性炭复合体具有很高的光催化活性,对罗丹明B的降解过程遵循Langmuir-Hinshelwood动力学方程,降解速率受pH值、罗丹明B起始浓度和入射光强度的影响很大,反应温度对降解速率影响很小．在研究范围内,pH6和40W的入射光强度有利于光催化降解．     

TiO2/粉煤灰的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯为原料,以粉煤灰微珠为载体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/粉煤灰光催化剂.负载于粉煤灰表面的TiO2平均粒径约为7nm,晶型为锐钛矿型,该催化剂在太阳光下降解初始浓度为10mg·l-1的甲基橙,经6h,甲基橙的降解率可达98.9%,将其应用于实际样品的测定,经3h降解率可达96.1%,显示出优越的光催化降解性能.     

新型双槽光电化学反应器对活性艳红的降解研究

用热氧化法制备了TiO2/Ti薄膜电极,并用XRD和AFM对TiO2/Ti薄膜电极的晶形和表面形貌进行了表征。结果表明：热氧化法制备的TiO2主要为锐钛型纳米颗粒,直径在40 nm左右。设计了一种新型双槽光电化学反应器,用于废水的处理。以热氧化法制备的TiO2/Ti薄膜电极为阳极进行光电催化反应,同时以石墨电极为阴极用于产生双氧水,并与紫外光组成UV/H2O2体系。考察了双槽反应器中活性艳红X-3B在不同条件下的降解效果。降解结果表明：在新型反应器的阴阳两极槽中,活性艳红不仅在TiO2/Ti阳极槽中被降解,而且在石墨阴极槽中也得到降解;活性艳红在酸性条件下的降解效果最好;相对于单纯的电化学氧化和光催化,光电化学协同作用对X-3B的降解效果最好。     

SO4^2-／TiO2对SO2-C7H16-TiO2复相光化学反应的影响

研究了TiO2与SO2，C7H16复相光化学反应的光催化活性．在SO2-C7H16-TiO2光催化反应过程中，TiO2表面可形成SO4^2-/TiO2结构，它的存在可提高庚烷的光催化氧化速率，利用IR和XPS研究了反应过程中TiO2表面形成的SO4^2-/TiO2结构。     

二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应

伴随着纳米科技的迅猛发展,各式各样的纳米材料被开发和生产出来,逐步进入到周围环境及生命体中,纳米材料的生物安全性和生态毒理学问题已引起了社会各界的普遍关注.纳米二氧化钛(TiO2)因具有良好的光催化特性、耐化学腐蚀性和热稳定性,而被广泛应用于涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂和生物医用陶瓷材料等与日常生活紧密相关的领域,因此,其将不可避免地进入环境和生态系统中引起相应的生物学效应(毒理学).论文从流行病学调查和实验研究两方面出发,综述了纳米TiO2对生物体(皮肤、肺、肝、肾和脑)、细胞(细胞膜、细胞生长和凋亡)和生态系统的影响,探讨了其毒性产生的可能机制.希望今后进一步加强对纳米TiO2的环境健康和生态毒性研究,以建立纳米TiO2的环境健康安全暴露评价体系,促进纳米技术的健康、安全和可持续发展。     

ZrO2掺杂的V2O5/TiO2催化剂表征及催化还原NOx

采用共沉淀法制备出不同锆掺杂量的钛锆复合载体(TiO2-ZrO2),运用XRD和BET研究其微观结构,结果显示钛锆物质的量之比1∶1时复合载体具有最大的比表面积,可达256.01 m.2g-1.以此为载体制备了V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,并添加少量CeO2对其改性.采用XRD、BET、H2-TPR、原位FT-IR等手段研究其活性组分的表面分散状态、氧化还原特性和表面酸性.结果显示,V2O5高度分散在载体上;与纯V2O5相比,复合载体上V2O5的还原峰向低温方向发生了偏移;催化剂表面包含了大量的B酸和L酸.模拟氨气催化还原NO(NH3-SCR)的脱硝反应活性测试表明,V2O5/TiO2-ZrO2催化剂具有较好的热稳定性和较宽的活性窗口,少量CeO2的加入提高了催化剂的低温活性.     

TiO2,ZnO光催化降解庚烷的活性研究

采用XRD，SPS，XPS，BET技术对TiO2和ZnO超细粉进行了结构、性能测试、考察了不同粒径的超细粉和普通商品（体相）TiO2、ZnO对庚烷的气相光催化反应，结果表明，TiO2（锐钛矿型）光催化活性大于ZnO，锐钛矿型TiO2光催化活性较金红石型TiO2好，对于同一结构的粒子来说，粒径愈小，表面羟基含量愈高，光催化活性愈高，通过反应产物的分析，探讨了反应机理。