TiO2晶体的微波水热法制备及光催化性能研究

以TiSO4和尿素为主要原料,EDTA为控制剂,采用微波水热法制备纳米TiO2光催化剂,并分析了纳米TiO2晶粒的最佳形成条件。利用XRD、TEM等技术对制备产物进行表征。结果表明,TiSO4和尿素混合物在微波水热条件下晶化150min后,产物为锐钛矿型TiO2,且产物粒径小、大小均匀。在紫外光照射下,以自制的锐钛矿型纳米TiO2为催化剂,酸性橙为降解目标物,进一步研究了其光催化性能。结果表明,该TiO2在紫外光照射下表现出稳定的光催化活性。     

添加壳聚糖溶胶-凝胶法制备的TiO_2光催化剂及其光催化性能研究

采用添加壳聚糖(CTS)的溶胶-凝胶法制备了具有较高光催化活性的TiO_2光催化剂,并用XRD、TEM、BET和IR等手段对其进行表征。结果表明,CTS的添加使TiO_2衍射强度增强、分散性提高、比表面积增大从而使光催化活性提高;用所制备的催化剂光催化降解甲基橙反应60 min后,其去除率由不添加CTS所制备TiO_2的32%提高到48%,TOC去除率由14%提高到23%。     

石墨烯/TiO2复合物的制备及其光催化性能

为拓展二氧化钛(TiO2)在可见光区的光响应范围,在140℃水热条件下制备了不同氧化石墨烯含量的石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO2)复合材料。利用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料进行了表征。以甲基橙为目标污染物,研究了在模拟太阳光和紫外光照下TiO2和RGO/TiO2对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,TiO2和GO复合后,TiO2由原来单一的金红石型转变为金红石型和锐钛矿型并存,出现了混晶效应;在模拟太阳光的条件下,复合材料的催化活性均高于TiO2本身;光照4 h后80 mg氧化石墨烯添加量制备的复合材料对甲基橙的光催化降解率达到69.58%,是TiO2的1.65倍;在紫外光照1.5 h时,复合材料对甲基橙的降解率达到了70%。由此可知,石墨烯的存在能够促进TiO2半导体中电子和空穴的有效分离,显著提高了TiO2光催化剂对可见光的响应。     

镍网负载纳米TiO_2光催化反应器对酸性品红脱色效果实验研究

采用负载纳米TiO2的三维镍网装配了光催化反应器,就其对酸性品红溶液进行脱色效果进行了实验研究。考察了反应器的3种装配条件、品红初始浓度、pH值、H2O2投加量、紫外光剂量等因素对酸性品红脱色效果的影响。结果表明:UV灯+镍网+TiO2模式组合的反应器脱色效果最好;在相同的处理时间内酸性品红溶液的脱色率随起始浓度的增大而减小;将酸性品红溶液pH值调至5时脱色效果最明显,70 min的脱色率可高达94.8%。脱色效果还可以通过溶液中添加H2O2和控制紫外线剂量来调节。当溶液中H2O2投加量为0.5 g/L时,处理70 min后的脱色率可高达98.3%;到达反应界面紫外光剂量越多则能够获得越高的酸性品红脱色率。     

TiO_2/NiFe_2O_4磁性纳米光催化剂的制备及其光催化性能研究

先用水热法制备了纳米级NiFe2O4磁核,然后采用均匀沉淀法在NiFe2O4磁核表面包覆TiO2,制备了一种新型磁性纳米光催化剂TiO2/NiFe2O4。通过实验确定了制备TiO2/NiFe2O4的最佳Ti/Ni(摩尔比)为30/1,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外—可见(UV—Vis)漫反射、热重—差示扫描量热分析(TG—DSC)、磁力学测试等手段对其进行了表征。以甲基橙的水溶液为模拟污染物,评价了TiO2/NiFe2O4的光催化性能,在光照2h后,甲基橙的脱色率可达98.5%。研究结果表明,TiO2/NiFe2O4是一种可重复使用的高效光催化剂。     

具有可见光活性的氮掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用浓氨水处理Ti(SO4)2溶液,然后经过滤、干燥、煅烧制备了一种氮掺杂TiO2光催化剂TiO2-XNX,其最佳煅烧温度为400℃。对该光催化剂的XRD谱图进行分析,结果表明,TiO2-XNX的晶型为锐钛矿相。紫外—可见吸收光谱表明,该光催化剂在可见光区具有明显的吸收。甲基橙溶液的降解实验结果表明,制备的TiO2-XNX光催化剂具有可见光(波长λ400nm)活性。     

TiO_2/AC复合催化剂的制备及其对六氯苯的光催化降解性能研究

以颗粒活性炭（AC）和钛酸丁酯为原料,采用微波辐射法制备TiO2/AC复合光催化剂,并对制备的催化剂进行了表征;采用该催化剂对六氯苯进行光催化降解,确定了六氯苯降解的最佳工艺条件,并就几种外加试剂对TiO2/AC光催化降解六氯苯的强化作用进行了探讨。结果表明,制备的催化剂中TiO2均匀分布在活性炭表面、呈单一的锐钛矿晶型,晶粒生长完善。该催化剂催化降解六氯苯的最佳工艺条件为：pH值为5、TiO2负载量为18.2%、TiO2/AC投加量为0.4 g/L、反应时间为60 min。在此条件下,六氯苯降解效率达90.3%。添加适量的H2O2、AgNO3、K2S2O8、KIO4和KMnO4均能提高TiO2/活性炭对六氯苯的光催化降解效率。5种外加试剂的适宜添加量分别为0.3%、1.0、1.0、0.1和0.1 mmol/L,对TiO2/AC光催化效率的强化作用大小顺序为：H2O2〉AgNO3〉K2S2O8〉KMnO4〉KIO4。     

模拟室内环境下掺杂TiO_2纳米晶体的光催化性能

采用环境测试舱模拟可见光下的室内环境,以甲醛气体的光催化降解为探针反应,评价了通过溶胶-凝胶法分别制备的8种（银Ag、铜Cu、铁Fe、钨W、铈Ce、镧La、硫S和氯C l）掺杂TiO2纳米晶体的光催化活性及对甲醛气体的去除效果。用X射线衍射、激光粒度分析和紫外-可见分光光谱表征了掺杂钠米TiO2的微晶尺寸、晶体结构与光学性能。结果表明,Cu掺杂可以提高TiO2对氧的吸附能力,减少纳米粒子表面光生电子与光生空穴的复合,使TiO2的光吸收带边发生红移且有利于对可见光的吸收,从而使Cu掺杂TiO2在模拟室内环境下光催化甲醛气体的能力得到明显提高。     

TiO_2纳米管阵列光电极的制备及光催化性能研究

采用阳极氧化法在不同的条件下制备了TiO2纳米管阵列（TNT）光电极,利用SEM、XRD等手段对电极的表面形貌、晶体结构进行了分析和表征。以Rh.B为目标污染物,研究了不同电极的光催化和光电催化性能。结果表明：当氧化电压为20 V时,可获得形貌规则的有序排列的TiO2纳米管光电极,纳米管管径为80～120 nm;经50...     

溴掺杂TiO_2光催化剂的制备与性能研究

以KBr和Ti(SO4)2为原料,通过水热法制备了高催化活性的溴掺杂纳米TiO2(Br-TiO2)光催化剂,利用XRD、XPS、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征。通过苯酚降解实验评价了Br-TiO2的光催化活性。结果表明,700℃焙烧、溴与钛的摩尔比为0.35∶1时,Br-TiO2具有最佳光催化活性。该催化剂为晶体发育完整的锐钛矿相TiO2,粒径平均大小为50 nm,比表面积为16.81 m2/g,在紫外区的吸收得到加强,光催化能力优于Degussa P-25。确定了降解苯酚的最佳条件:催化剂投加量为0.5 g/L,苯酚初始浓度为10 mg/L,pH值为6.0。     

纳米TiO2光催化剂负载技术研究

纳米TiO2光催化剂在废水处理、空气净化等环保领域具有诱人的应用前景,将其负载于一定的载体上,并设计出高效的光反应器是其实用化的关键之一.本文对纳米TiO2光催化剂负载所用载体、固定方法及其效果、相关光催化化学反应器作了综合评述.     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中,紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下,气相无机污染物SO2被完全氧化为SO3或H2SO4。本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理,并得出光催化反应速率符合一级动力学过程;经过连续使用之后,TiO2的光催化活性降低,最后活性消失;经过水洗之后,失活的TiO2可以得到再生。失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明,失活的TiO2表面存在H2SO4,其被认为是使催化剂失活的成分。     

Preparation and characteristics of high performance paper containing titanium dioxide photocatalyst supported on inorganic fiber matrix

A novel paper-based material containing titanium dioxide (TiO₂) photocatalyst was successfully prepared by a papermaking technique with the internal addition of inorganic fibers on which TiO₂ particles were supported. Photodegradation performance of acetaldehyde gas, an indoor pollutant, and the durability of the TiO₂-containing papers were investigated under UV irradiation. Ceramic fiber suspension and polydiallyldimethylammonium chloride as a cationic flocculant were mixed, followed by the addition of TiO₂ suspension and anionic polyacrylamide. Subsequently, the inorganic mixture was poured into a pulp suspension, and TiO₂ handsheets then prepared by a papermaking method. The tensile strength of TiO₂-containing paper without a ceramic carrier decreased by more than 30% after 240-h UV irradiation (2 mW/cm²), although the strength of the TiO₂ sheet with ceramic fibers remained reasonably stable. The efficiency of acetaldehyde decomposition by the TiO₂ paper containing an inorganic carrier was nearly equal to that of the carrier-free TiO₂ paper. Scanning electron microscopic observation suggested that most TiO₂ particles were predominantly supported on the inorganic fiber matrix, and were mostly out of contact with organic pulp fibers. The TiO₂ paper with an inorganic carrier demonstrated both excellent photocatalytic performance and durability, which before had been mutually incompatible for organic materials containing TiO₂ photocatalyst. The two-stage mixing procedure for TiO₂ sheet-making is promising for the simple manufacture of high performance paper with photocatalytic ability.     

微波辅助光催化降解水中酚的研究

利用改装的家用微波炉和自制的无电极灯(EDL)试验了5种酚在水溶液中的微波辅助光催化降解效果.结果表明,反应30 min,微波辅助光催化作用(MW/EDL/TiO2)能去除80%以上的苯酚、间硝基苯酚、对氯苯酚和对甲酚,相应溶液的总有机碳(TOC)均减少70%以上,2-萘酚的去除率为59%,溶液TOC减少54%;微波(MW或MW/TiO2)作用对酚的去除率有一定贡献;对上述5种酚的微波辅助光催化反应动力学进行了初步研究,发现均符合准一级动力学方程.     

负载型TiO2在印染废水降解中的失活及原因分析

研究了负载型TiO2光催化剂在印染废水降解中的失活及其产生的原因.实验结果说明,催化剂活性下降的主要原因有废水中不溶于水的染料等悬浮物和催化反应中产生的无定形碳在催化剂表面的吸附;高含量的无机离子对催化剂活性位的占据或在表面的沉积;长时间的使用和反复冲洗使TiO2负载量减少.通过同时采用灼烧和酸洗的方法可以使TiO2的活性恢复到新催化剂的69.5%.     

商业钛白粉的脱硝性能

对商业催化剂中最常见的载体钛白粉的脱硝活性和选择性展开实验研究,探究了不同钛白粉在相同实验参数下脱硝率的差异和N2O生成量的变化规律,并从组成成分、比表面积和孔容积等方面对各种钛白粉进行对比分析,以探究其脱硝性能差异的原因。实验表明,6001和6002表现出相似的脱硝活性,且高于6003和6009;WO3能较为有效地发挥活性组分的作用,而Na2O、K2O等对于脱硝活性的影响不大;6001在低于400℃时生成更多的N2O,但超过400℃后明显低于6003和6009;负载WO3和掺加SiO2对钛白粉的孔隙结构没有太大的影响,但BaSO4的添加会显著影响钛白粉的孔隙结构。     

一种新型铋基光催化剂的合成及其可见光催化性能

采用水热法合成铋基光催化剂Bi4VO8Br,通过X-射线粉末衍射、扫描电镜等手段对其进行表征.选择甲基橙为目标降解物来评价不同条件下合成的Bi4VO8Br在可见光下的光催化活性,发现pH 3、反应时间15 h、反应温度160℃为材料水热合成的最佳条件.考察了Bi4VO8Br在可见光及紫外光下对几种农药和增塑剂的光催化降解性能,显示了Bi4VO8Br对不易光解的含苯环有机物的可见光高活性.五氯酚的光催化过程影响因素优化结果表明,可见光和紫外光分别照射120 min和20 min,其降解率分别达到97%和99%,Bi4VO8Br表面上活性基团的捕获即空穴的氧化作用是主要反应原理.     

Preparation of a titanium dioxide photocatalyst codoped with cerium and iodine and its performance in the degradation of oxalic acid

A novel class of visible light-activated photocatalysts was prepared by codoping TiO(2) with cerium and iodine (Ce-I-TiO(2)). The particles were characterized using the Brunauer-Emmett-Teller method, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and UV-Visible light absorption. Particles of Ce-I-TiO(2) had greater photoabsorption in the 400-800 nm wavelength range than iodine-doped TiO(2) (I-TiO(2)). The effects on the photocatalytic degradation of oxalic acid under visible light or UV-Visible light irradiation were investigated. The photocatalytic activity of Ce-I-TiO(2) calcined at 673 K was significantly higher than that of Ce-I-TiO(2) calcined at 773 K and I-TiO(2) calcined at 673 K in aqueous oxalic acid solution under visible light or UV-Visible light irradiation. Under visible light irradiation, oxalic acid was first adsorbed on the surface of the catalysts rather than reacted with free radicals in the bulk solution, and then oxidized by (·)OH(ads) to CO(2), which was verified by studying the effects of nitrogen purging and scavengers, as well as by gas chromatography/mass spectrometry.