染料敏化太阳能电池纳米TiO2制备及多孔电极膜研究进展

本文就目前在染料敏化太阳能电池产业化中急需解决的TiO2纳晶制备、电极薄膜修饰与改进等热点问题的最新研究进展进行了综合评述,分析了存在的问题并提出了对策.     

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.     

溶胶制备工艺对TiO2光催化剂活性的影响

考察了不同酸、溶剂以及不同比例水制备的溶胶对TiO2光催化剂活性的影响进行了分析.结果表明,在盐酸、醋酸、草酸和甲基丙烯酸中,采用醋酸所得催化剂活性最好;在乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇4种溶剂中,采用正丁醇作溶剂所得催化剂活性最好;最佳溶胶制备条件为钛酸丁酯∶水∶冰醋酸:正丁醇=1∶3∶8∶10(摩尔比);最优条件下制备的TiO2催化剂平均粒径为15·19nm,晶型为锐钛矿,对小于320nm的紫外光有良好的吸收;利用研制的TiO2光催化剂降解多菌灵废水,反应1h,COD去除率在35%左右;对9·606mg·l-1的苯酚溶液光降解半衰期为4·6min.     

纳米TiO2混合晶体的制备及其光催化降解活性

以乙酸为水解抑制剂，采用sol-gel法制备纳米TiO2混合晶体催化剂，考察了抑制剂用量、煅烧温度、粒径等对催化性能的影响．结果表明，乙酸的用量影响催化剂的活性，当CH3COOH：Ti(OBu)4=0．8—1．0：1时效果较好；煅烧温度直接影响混合晶体的组成，580℃时锐钛矿／金红石=20．62，650℃时锐钛型／金红石=2．46，混合晶体具有较高的催化性能，粒径大小对TiO2的催化性能影响很大，粒子尺寸愈小，则比表面积愈大，电子．空穴愈难复合，有利于对活性艳红X-3B的降解．     

铂掺杂二氧化钛的制备及光催化乳酸制氢的研究

采用溶胶-凝胶法和甲醛还原法制备了Pt/TiO2光催化剂,并采用XRD对其结构进行了表征.当焙烧温度为500℃时,制备的纳米二氧化钛为纯锐钛矿相;在二氧化钛表面沉积少量的铂对二氧化钛的晶相和粒径几乎没有影响,但可以使二氧化钛光催化的产氢性能提高近10倍.以乳酸为电子供体,对影响其光催化产氢的因素进行了详细地考察.研究结果表明,光催化分解乳酸产氢的最佳条件为焙烧温度500℃、焙烧时间2 h、载铂量0.8%、催化剂用量0.14 g·L-1和pH 1-2.     

掺铅TiO2薄膜的光催化活性及电化学性能

采用溶胶凝胶烧结工艺在玻璃表面制备铅离子多层掺杂的光催化复合TiO2薄膜,用XRD技术表征了该薄膜的晶型,并用电化学方法测定了该薄膜电极的伏安特性及交流阻抗性能．以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,采用两种不同方式制备的铅离子多层掺杂TiO2薄膜具有很好的光催化活性,最佳掺杂浓度均为0．5％(Pb／Ti原子百分比),PbD0.5掺铅薄膜的最佳光催化降解甲基橙表观速率常数约是纯TiO2的2．52倍．铅离子掺杂TiO2薄膜表现出近表面处捕获光生电子或空穴,随后被捕获的电子或空穴迁移到TiO2薄膜表向参与光催化反应。     

玻璃弹簧负载镶嵌纳米粒子TiO2膜光催化降解活性深蓝K-R

以玻璃弹簧负载镶嵌纳米粒子的TiO2膜降解活性深蓝K-R模拟废水,考察了pH值和温度对脱色率的影响以及CODCr去除率与脱色率之间的关系,并用XRD和SEM对催化剂进行了表征.结果表明,pH值和温度对脱色率均有显著影响,CODCr去除率与脱色率的比值约为70%左右;XRD表明,TiO2矿相主要为锐钛型,SEM表明,镶嵌TiO2粒子均匀,粒径约50nm.     

负载型TiO2-xNx的制备表征及可见光催化降解亚甲基蓝

以溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,负载于玻璃微珠表面,在NH3气流中直接进行热处理,制备负载型掺氮纳米TiO2薄膜催化剂.选取亚甲基蓝为处理对象,结合对催化剂表面结构、晶型和紫外可见吸收的表征,对制备的催化剂进行评价.结果表明,450℃下焙烧3 h所制备的负载型催化剂为锐态矿相;可见光的范围拓展到700 nm左右;负载均...     

钼酸铋光催化剂的制备及其光催化活性

以表面活性剂聚乙二醇(PEG6000)为模板剂,调节其用量(0、10、20、30、40 g·L-1)通过水热法制备得到Bi3.64Mo0.36O6.55/Bi2MoO6纳米光催化剂,分别命名为(BMO-0、BMO-1、BMO-2、BMO-3,BMO-4).采用X-射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外可见漫反射(DRS UV-Vis)和比表面仪(BET)对其进行表征,结果表明,制备得到的钼酸铋为立方相Bi3.64Mo0.36O6.55和单斜相Bi2MoO6的混合物,形貌为纳米片和纳米颗粒的混合体.在可见光(≥420 nm)照射下,研究了Bi3.64Mo0.36O6.55/Bi2MoO6光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和苯酚(phenol)的催化特性,探讨了在光催化剂制备过程中PEG6000用量对其可见光活性的影响,发现当PEG6000用量为20g·L-1时其光催化活性最好.可见光下照射2.5 h即可使RhB(1.37×10-5mol·L-1)100%脱色,光照12 h后对苯酚(1.48×10-3mol·L-1)的降解率达到35.15%.采用DPD分光光度法测定了体系中产生的双氧水(H2O2),并结合外加叔丁醇(t-butanol)、碘化钾(KI)等捕获剂试验,推测其催化机理主要为空穴氧化和超氧自由基(O·-2)协同氧化历程.     

纳米TiO_2多孔微粒阳光催化降解活性艳蓝染料

首次利用高分子悬浮聚合与溶胶-凝胶法相结合的技术,成功地制备不同孔结构的TiO2多孔微粒,并对其光催化降解活性艳蓝KN-R的染料溶液pH、无机阴离子、光强、通空气等影响因素进行了系统研究。结果表明:强酸性条件有利于染料在催化剂表面的吸附,而强碱性条件有利于催化反应的进行;常见无机阴离子Cl-、SO42-,对染料降解有不同程度的抑制作用;染料降解效率随光强增加而提高;光降解动力学结果表明:TiO2多孔微粒对活性艳蓝KN-R染料的光催化降解反应符合一级反应动力学;降解时持续通空气有利于降解效率的提高。实验证明所制得的微粒具有良好的光催化降解效果和重复使用性能。     

TiO2多孔纳米微粒的制备及其物性表征

首次利用高分子悬浮聚合与溶胶－凝胶法相结合的技术，成功地制备了具有中空结构的TiO2多孔微粒，并用X－Ray,SEM,自动气体吸附仪等手段对其物理性质进行了系统表征，在最优pH条件下制备的TiO2微粒比表面可达67.5m^2/g，平均粒径为2μm，孔体积为0.1cm^3/g。与商品纳米TiO2相比，其微米尺寸使其具有易于分离和重复使用等优点，晶粒的结构特点决定了其具有高催化活性。     

氨及其氧化产物对TiO_2/ACF光催化降解甲苯的影响

利用自制的复合材料二氧化钛/活性炭纤维(TiO2/ACF)和自行设计的环境模拟舱,对吸附在TiO2/ACF上的甲苯和氨进行了光催化降解研究。重点考察了氨及其氧化产物对甲苯光催化降解的影响。结果表明,在254 nm紫外灯照射下,氨与甲苯产生竞争光催化降解效应,甲苯光催化降解效率降低;NO2-和NO3-是氨光催化氧化产物,NO2-进一步氧化抑制甲苯降解,而NO3-的存在对甲苯降解没有明显影响;氨及其氧化产物均未导致催化剂失活。     

钒-氮共掺杂TiO2的合成、表征及光催化性能

以偏钒酸铵作为钒源、二乙醇胺作为氮源,采用溶胶-凝胶法合成了钒-氮共掺杂TiO2.通过XRD、UV-Vis、TEM、XPS、BET等表征手段,对光催化剂的晶体结构及形貌、紫外可见光响应特性、比表面积、表面元素及存在形式进行分析,探讨钒氮共掺杂TiO2的影响机制.以苯酚为污染物,评价其在紫外光及可见光下的光催化活性.结果显示,所合成的光催化剂均为锐钛矿,钒氮共掺杂能够增大其比表面积,并使光吸收范围拓展至可见光区,N以O—Ti—N、Ti—O—N结构存在于钒氮共掺杂TiO2中,V以V5+的形式存在,钒-氮共掺杂TiO2在紫外光下对苯酚降解速率是TiO2的3.18倍,在可见光下对苯酚的降解速率为TiO2的2.56倍,重复使用7次后,钒-氮共掺杂TiO2对苯酚的降解率仍可以达到99%以上.     

TiO2/活性炭催化剂对4-CP的吸附和光催化活性

采用常压金属有机物化学气相沉积技术在活性炭表面沉积构成纳米TiO2催化剂,XRD分析表明,沉积在活性炭表面的TiO2为锐钛矿晶型.TEM分析表明负载量为8%(wt)时,TiO2颗粒的粒径为10-20nm;载体负载前后BET面积仅改变了6%,表明负载TiO2后对活性炭的结构影响不大.利用Langmuir-Hinshelwood动力学模型探讨了TiO2/活性炭催化剂对4-CP的吸附行为和光催化活性之间的关系,求出4-CP降解反应速率常数Kr,在紫外光照条件下催化剂对4-CP的吸附明显增强.     

纳米TiO2催化染料活性艳红X—3B光降解

研究了纳米级二氧化钛对活性艳红X－3B的多相光催化降解行为。对影响活性艳红X－3B溶液的光催化降解的各种条件（如溶液的pH值、光强、催化剂用量以及溶液的初始浓度等）进行了考察。结果表明，X－3B溶液在强酸性和强碱性介质中降解速度更快，降解率随着紫外光强度的增强而加快，随着X－3B初始浓度的增大而减慢；催化剂的最佳用量在1.5g／L左右，H2O2的使用量也有一个最佳浓度，约在20mmol左右，高于该值X－3B的去除率反而降低，而不是以前文献所报道的使用量赵多效果越好，以上各种条件下X－3B的光催化降解均符合一级反应动力学方程。     

双酚A对纳米二氧化钛理化特性及其DNA损伤效应的影响

纳米二氧化钛(nano-Ti O2)应用领域广泛,由于其对有机物或生物分子有吸附作用,二者相互反应,对各种细胞可能产生与nano-Ti O2单独作用时不同的毒性作用。为探讨双酚A(BPA)对nano-Ti O2理化性质的影响,以及BPA和nano-Ti O2联合暴露对人胚肝L-02细胞的DNA损伤效应。用不同缓冲液,测定不同浓度的BPA(0、0.1、1、10 mol·L-1)对不同浓度nano-Ti O2(0、0.1、1、10 mg·L-1)的粒径、表面电位和吸附能力的影响;然后测定不同浓度BPA和nano-Ti O2联合暴露对人胚肝L-02细胞DNA双链断裂、DNA损伤关键修复酶h Msh2基因(h Msh2)、O6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶(MGMT)和DNA依赖蛋白激酶复合物催化亚基(DNA-PKcs)的m RNA表达水平表达的影响。结果表明在不同缓冲液中,随着BPA浓度的增加,nano-Ti O2粒径增加,表面电位上升,在细胞培养液DMEM中这一变化趋势最为明显;但在不同缓冲液中nano-Ti O2对BPA的吸附能力无明显差异。单独nano-Ti O2暴露不引起DNA双链断裂,对DNA损伤修复关键酶的表达也无明显影响,但nano-Ti O2可加重BPA的DNA双链断裂效应。与相应剂量的BPA单独染毒组比较,nano-Ti O2与BPA混合染毒组的细胞DNA双链断裂损伤加重(P0.05),h Msh2、MGMT和DNA-PKcs的基因表达水平明显上升(P0.05)。上述研究结果显示BPA可促进nano-Ti O2团聚,但团聚的nano-Ti O2仍可吸附BPA。单独nano-Ti O2暴露无DNA损伤作用,但nano-Ti O2可加重BPA的DNA双链断裂效应。其中h MSH2、MGMT和DNA-PKcs都参与2种污染物联合暴露所致的DNA损伤修复。     

磁载纳米TiO2复合光催化材料的研究进展

磁载纳米TiO2复合光催化剂是一种无污染,制备成本低,催化活性高,在外加磁场下可迅速分离回收和重复使用的光催化材料,在废水的光催化降解中有着诱人的应用前景.本文综述了不同类型磁载纳米TiO2复合光催化材料的制备方法和光催化性能,总结了其在染料、农药、芳香烃及其衍生物、有害无机离子和有毒气体等各种环境污染物处理中的应用,并展望了磁载纳米TiO2复合光催化剂的发展方向.     

La~(3+)和Fe~(3+)共掺杂TiO_2/浮石的制备及光催化矿化二级出水的效果

采用溶胶-凝胶法和浸涂法制备了以浮石为载体、La~(3+)和Fe~(3+)为共掺杂离子的TiO_2光催化剂,并用其光催化矿化城市污水处理厂二级出水.La~(3+)、Fe~(3+)改性TiO_2/浮石催化剂用X射线衍射、电镜扫描进行了表征和分析,探讨了La~(3+)、Fe~(3+)掺杂量对TiO_2光催化性能的影响,以及浮石粒径、涂膜层数、催化剂投加量对TiO_2/浮石光催化矿化二级出水效果的影响.结果显示,所制备的TiO_2以混晶形式存在,锐钛矿的含量为78.1%,平均粒径为36nm;TiO_2薄膜在浮石上负载良好,当La~(3+)、Fe~(3+)掺杂量分别为0.5%和0.05%、浮石粒径为20-40目、涂膜层数为4层、催化剂投加量为15 g·L~(-1),光催化反应时间为200min时,二级出水中TOC的去除率为51.6%,La~(3+)、Fe~(3+)改性TiO_2/浮石光催化是一种有效的污水深度处理方法.     

活性炭负载TiO2催化臭氧氧化去除水中酚的研究

本文采用活性炭负载TiO2作催化剂对臭氧氧化去除含酚废水进行了研究．研究了不同的酚初始浓度、pH值及臭氧浓度对苯酚去除率的影响，获得了反应动力学常数．实验结果表明：苯酚初始浓度越小，去除率越高．在本实验条件下，向150mL苯酚溶液中通入浓度为3．48mg/L、流量为0．05m^3／h的臭氧化空气反应30min去除率即可达到99％以上。