Photo-degradation of Acid-red 3B dye catalyzed by TiO2 nanotubes

Introduction A s one kind of novel functional m aterial, TiO 2 nanotube has been found potential applications in solar cell (B arbe et al., 1997), sem iconductor device (V inodgopal et al., 1993) and catalyst supports (Idakiev et al., 2005) etc. Since K a…     

Pt掺杂TiO2和TNTs光催化剂的特征及光催化产氢性能比较

采用光沉积法掺杂Pt分别制备光催化剂Pt/TNTs和Pt/TiO₂,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和紫外可见分光光度计（UV-Vis）对光催化剂进行表征,考察甲醇溶液浓度和Pt掺杂量对光催化产氢效率的影响,并在紫外光（320~400 nm）和可见光（400~700 nm）下比较TiO₂、TNTs、Pt/TiO₂和Pt/TNTs 4种催化剂催化甲醇溶液的产氢效率。结果显示:掺杂Pt可将光催化剂吸收波长红移至可见光区域,由于TNTs具有更大的比表面积,可负载更多的Pt,使电子有效转移至金属上,降低电子电洞对再结合的概率,并增加光催化效果;Pt/TNTs在紫外光和可见光的照射下,光催化效率均高于Pt/TiO₂,在最佳Pt负载量为1%（以质量分数计）,甲醇溶液质量分数为20%的条件下,Pt/TNTs在紫外光和可见光下产氢率分别为2331,137.7 μmol/h。对比可知,本研究的可见光催化产氢系统具有很大的发展潜力。     

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.     

焙烧温度对TiO2纳米管结构及吸附性能的影响

采用水热法在不同焙烧温度下制备了具有不同特性的TiO2纳米管(TNT).用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和BET比表面积对其结构和形貌进行表征.以亚甲基蓝(MB)为模型反应物,考察了不同焙烧温度下的TiO2纳米管在不同环境温度下对MB的吸附行为.结果表明:随着焙烧温度的升高,TiO2纳米管中锐钛矿的含量增加、比表面积减小;MB在TiO2纳米管上的吸附量随着纳米管焙烧温度的升高显著降低;环境温度对MB在TiO2纳米管上的吸附随着TiO2纳米管焙烧温度的不同而有差异.     

MoO3/TiO2纳米管的制备及其光催化降解多环芳烃的机制

本研究将热分解法制备的MoO_3与水热法制备的TiO_2纳米管复合,得到具有高太阳光催化活性的MoO_3/TiO_2纳米管异质结催化剂.研究中以芘为模型多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs),探究了MoO_3/TiO_2纳米管模拟在太阳光下催化降解PAHs的效果及效率提升的机制.结果表明,MoO_3和TiO_2纳米管间形成的p-n异质结结构,降低了材料的能带间隙而获得更高的可见光利用效率,并有效促进了电子和空穴的分离,从而提高了复合材料的光催化活性.1%MoO_3/TiO_2纳米管催化降解芘速率(k)较MoO_3和TiO_2(锐钛矿)分别提升了5.3倍和1.5倍.催化体系中产生的·OH和光生空穴在芘的降解中起主要作用.     

无机离子对石墨烯/TiO2纳米管阵列光电极光催化性能影响

采用原位阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列(TNAs)光电极,并采用电沉积工艺对其进行石墨烯修饰。以罗丹明B(Rh.B)为目标污染物,考察了染料溶液中主要无机离子对光电极光催化降解Rh.B的影响。实验结果表明,150W氙灯照射1 h,石墨烯/TNAs对Rh.B光催化降解率达到75%,是TNAs光电极的1.45倍。溶液中NO-3,Ca2+和Mg2+促进光电极对Rh.B的光催化降解,而SO2-4,Cl-和F-则会抑制对Rh.B的降解。     

钛酸盐纳米管对水中氨氮的吸附特性

以P25和Na OH为原料,采用水热法制备钛酸盐纳米管(TNTs),利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对材料的组成和形貌进行表征,通过其对水中氨氮的静态吸附实验,考察TNTs对水中氨氮的吸附特性及规律.结果表明碱浓度为10mol·L-1时,可以获得管长约120 nm,管径约为8 nm的钛酸盐纳米管,其对氨氮的平衡吸附量达到10. 67 mg·g-1. p H值介于3～8时,TNTs能有效地吸附水中的氨氮.吸附过程在1 h基本达到平衡,符合准二级动力学方程.颗粒内扩散方程拟合结果发现,TNTs对氨氮的吸附过程由表面吸附和颗粒内扩散共同控制. Temkin方程能较好地描述TNTs对氨氮的吸附行为.热力学实验表明钛酸盐纳米管对氨氮的吸附是自发进行的吸热过程.共存阴阳离子对氨氮的吸附具有抑制作用,分别表现为SO_4~(2-) Cl~- H_2PO_4~-、K~+ Na~+ Ca~(2+).再生的钛酸盐纳米管对氨氮循环吸附5次仍有88. 64%的吸附效果.红外光谱(FT-IR)研究表明钛酸盐纳米管对氨氮的吸附机制是TNTs层间的Na~+与溶液中的NH_4~+之间发生离子交换.钛酸盐纳米管的优良循环使用性能和大吸附容量使得其能有效地去除水中氨氮.     

TiO2纳米管的水热合成表征及其光催化性能研究

采用水热化学反应的方法制备了TiO2纳米管,并采用TEM、XRD等分析手段对TiO2纳米管的形貌和晶相进行了表征,对比了管与粉的光催化性能.结果表明,采用该方法制得的TiO2纳米管的管径小、管形均匀,TiO2纳米管的光催化性能明显高于TiO2纳米粉.     

利用碳氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列实现同时降解甲基橙和产氢

本研究结合阳极氧化和超声辅助沉积的方法合成碳氮共掺杂的二氧化钛纳米管阵列,并采用XRD、FESEM、UV-vis、XPS等技术对材料进行表征.光电化学(PEC)体系中,碳氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列作为阳极,甲基橙溶液作为光电催化氧化的对象,对光催化剂的氧化性能进行了考察,与此同时,在阴极实现光解水产氢,最终在PEC体系中实现同时降解甲基橙和产氢.XRD、FESEM、UV-vis、XPS及TEM等表征结果表明,碳氮成功地掺入到了二氧化钛纳米管阵列中,并未破坏其多孔有序的结构,而且比二氧化钛纳米管阵列具有更高的光催化活性.光电催化降解甲基橙的实验当中,在酸性溶液条件下,二氧化钛纳米管阵列的催化氧化效率较高,降解效率达到了100%,其速率常数为2.3×10-3s-1(p H=4),同时也具有较高的产氢速率(0.95 mmol·h-1),因此,该实验体系在光电催化降解污水中的有机污染物同时产氢方面有应用前景.     

响应面法优化TiO2纳米管光电极制备及光电催化性能研究

为了探究采用阳极氧化法制备的TiO₂-NTs（TiO₂纳米管）光电极的光电催化性能,以单因素法考察了φ（H₂O）、w（氟化铵）、氧化温度和氧化时间4个因素对其光电催化性能的影响,并采用Box-Behnken模型的PSM（响应面法）对TiO₂-NTs的制备条件进行优化,进一步通过SEM（扫描电子显微镜）、XRD（X射线衍射）对TiO₂-NTs进行表征,研究了其在紫外光下对亚甲基蓝的光电催化效果.结果表明:①应用Box-Behnken模型可知,TiO₂-NTs最佳制备条件为φ（H₂O）43%、w（氟化铵）0.5%、氧化温度38℃、氧化时间1.72 h.此条件下制备的TiO₂纳米管光电极2 h处理亚甲基蓝的降解效率预测值为73.53%,对其光电催化能力进行验证,实际处理效率为73.2%,误差率仅为0.4%.②φ（H₂O）和w（氟化铵）对TiO₂-NTs光电极催化活性有显著影响.③SEM、XRD分析显示,TiO₂具有管状结构且分布均匀,经测量纳米管管径约为61.30~118.00 nm,平均值为83.99 nm,管壁为19.08 nm,同时部分锐钛矿相转变成金红石相.研究显示,TiO₂-NTs对亚甲基蓝有良好的光电催化效果.