Research Progress on Visible Light Response and Easy Recoverable TiO2 Photocatalyst

介绍了TiO2光催化技术在废水处理应用研究中取得的快速发展.针对TiO2在废水处理过程中出现的光生电子空穴易复合和难回收等问题,综述了通过对TiO2进行掺杂负载改性和形态的改性使其达到可见光响应功能的研究进展;综述了通过固载磁载等方法使TiO2达到可分离易回收功能的研究进展.对TiO2光催化技术在废水处理领域的未来研究方向进行了展望.     

二氧化钛薄膜光催化性能的影响因素及提高途径

TiO2薄膜光催化技术有广阔的应用前景,在国内外得到了广泛的研究。介绍了TiO2薄膜光催化降解的研究现状,指出了影响薄膜光催化性能的若干因素和提高薄膜光催化效率的相应手段。另外,对金属复合、半导体复合对TiO2薄膜光催化性能的影响和可见光催化的研究现状进行了评述。     

纳米级TiO2光催化氧化机理及其在污染治理中的应用

纳米级TiO2因其活性高、稳定性好而在污染物治理领域被广泛用做光催化剂.通过纳米TiO2半导体的光催化效应,在材料内部由吸收光激发电子,产生电子-空穴对,即光生载流子,并迅速迁移到材料表面,激活材料表面吸附氧和水分,产生活性羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(·O2-),从而转化为一种具有安全化学能的活性物质,起到矿化降解环境污染物和抑菌杀菌的作用.主要阐述了TiO2的光催化机理,论述了TiO2光催化剂在有机废水和VOCs处理等方面的应用.提出了TiO2光催化氧化同时脱硫脱氮技术研究的设想.     

超声及N掺杂对TiO2光催化降解甲基橙活性的影响

在超声条件下采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂纳米TiO2光催化剂,以甲基橙的光催化降解评价其光催化活性.运用XRD、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱等技术对试样的粒径、晶体结构及光学性能进行了表征.实验结果表明:超声能明显减小TiO2颗粒的粒径,提高颗粒分散度,提高TiO2在紫外光下的光催化剂活性;超声对N的掺杂产生了促进作用,使N掺杂纳米TiO2对可见光的吸收能力显著增强,在可见光下的光催化降解速率提高23％.     

一种二氧化钛微球阵列负载铂可见光光催化剂及制备方法

一种二氧化钛微球阵列负载铂可见光光催化剂及制备方法,属于二氧化钛光催化领域。催化剂载体是利用两步模板法制备的TiO2微球阵列,微球直径为100~300nm,为锐钛矿相结构;以氯铂酸为铂源,利用氢气还原得到铂沉积的TiO2微球阵列,该催化剂在可见光下具有很好的光催化活性。微球     

纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究进展

TiO2在光催化降解水中有机污染物方面具有明显的优势。综述了pH、TiO2表面改性、载体、外加氧化剂及其他因素对TiO2光催化降解水中有机污染物催化活性的影响，讨论了光电催化 、太阳能利用等对光催化领域的推动作用，展望了这方面工作的发展方向。     

磁载光催化剂Ba2+-TiO2/SiO2-NiFe2O4的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备易于磁分离的Ba2+掺杂磁载光催化剂Ba2+-TiO2/SiO2-NiFe2O4,利用X射线衍射、透射电子显微镜、漫反射光谱等技术对催化剂进行了表征,并考察了催化剂的可见光催化性能.实验结果表明:Ba2+和SiO2-NiFe2O4的掺杂引起TiO2吸收边带红移,拓宽了TiO2的光响应范围,使催化剂的粒径减小,显著提高了催化剂的可见光催化活性;当催化剂焙烧温度为400 ℃、Ba2+掺杂量为0.008(以n(Ba2+):n(TiO2)计)时,对质量浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液光催化降解150 min,亚甲基蓝溶液的脱色率可达93.0%;Ba22+-TiO2/SiO2-NiFe2O4在外加磁场作用下回收率在95%以上.     

纳米Fe2O3-TiO2催化剂的制备及其对甲基橙的降解

以钛酸四丁酯为主要原料、冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米Fe2O3-TiO2复合催化剂,并用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和荧光光谱（FS）分析了催化剂的晶体结构、形貌和光谱特征。以甲基橙溶液为处理对象,在可见光下研究了不同n（Fe2O3）：n（TiO2）的催化剂的光催化活性,并初步研究了荧光强度与催化剂的光催化活性之问的关系。研究结果表明,n（Fe2O3）：n（TiO2）为0．10％的催化剂的光催化活性最佳,光照4h后甲基橙的去除率达99．8％,且荧光强度与光催化活性呈正相关性。     

TiO2介孔球的合成及其对双酚A的光催化降解

以不同的含钛化合物作为原料,在无模板条件下经一步溶剂热法合成了两种TiO2介孔球——TiO2-1和TiO2-2。对两种TiO2介孔球的形貌进行了表征,结果表明:TiO2-1和TiO2-2粒径分别为5.7 nm和8.0 nm;比表面积分别为159.4 m2/g和128.3 m2/g;孔径约为4.0 nm和5.0 nm。采用P25型TiO2、TiO2-1和TiO2-2对双酚A溶液进行光催化降解反应。在催化剂加入量为0.5 mg/L的条件下降解60 min,双酚A去除率分别为76.3%,99.7%,98.5%。TiO2-1和TiO2-2的光催化效果优于P25型TiO2,且TiO2-1的光催化效果更好。     

TiO2-SiO2纳米复合粉体的制备、改性及其光催化性能

采用超声辅助水解法制备了TiO2-SiO2纳米复合粉体。通过XRD和紫外-可见漫反射光谱分析发现,复合粉体TiO2-SiO2-2(n(Si)∶n(Ti)=10%)的光吸收带边发生明显蓝移。光催化降解甲基橙的实验结果表明:加入SiO2可明显提高复合粉体的光催化活性,且随着SiO2含量的增加,复合粉体的光催化活性逐渐提高;但SiO2含量过高会使光催化剂中TiO2光催化活性组分的质量分数减少,使光催化剂的活性下降;TiO2-SiO2-2光催化活性最高。采用浸渍法对复合粉体进行酸化改性得到的SO42-/TiO2-SiO2催化剂具有超强酸结构。酸化后催化剂的光催化活性提高,SO42-/TiO2-SiO2-2催化剂的光催化活性最高。     

还原氧化石墨烯-TiO_2纳米管复合光催化剂的制备及其对CO_2的光催化还原性能

以石墨粉和纳米TiO2为原料,采用水热法合成了还原氧化石墨烯(RGO)-TiO2纳米管复合光催化剂。运用XRD,TEM,FTIR和UV-Vis DRS技术对该复合光催化剂进行了表征,并考察了其在模拟太阳光下催化还原CO2的活性。表征结果显示:尺寸均一的TiO2纳米管均匀生长在RGO片层表面;RGO的引入拓宽了TiO2纳米管的光响应范围。实验结果表明:TiO2纳米管与适量RGO复合后,光催化还原CO2的活性明显增强;在GO加入量(水热合成时GO质量占GO与TiO2总质量的百分比,GO质量以氧化石墨计)为5%、光催化剂加入量为1.5 g/L的最佳条件下,光催化剂的催化活性是复合前的4倍;RGO-TiO2纳米管复合光催化剂具有良好的重复使用性能。     

微波诱导水解法制备纳米TiO_2及光催化降解盐酸四环素

采用微波诱导水解法快速制备了纳米TiO_2光催化剂,通过XRD、TEM、SEM、BET和EDS技术对其进行了表征。该方法可在10 min内制备出平均粒径约7.5 nm的锐钛矿相纳米TiO_2。采用该催化剂(加入量0.5 g/L)对盐酸四环素(TC,100 mg/L)进行紫外光催化降解,40 min时降解率高达92.9%,60 min时TOC去除率为81.7%,明显优于市售P25纳米TiO_2。这主要归功于所制备纳米TiO_2表面残留的有机物提高了光生电子-空穴对的分离能力,以及纳米粒子的小尺寸效应和较大的比表面积。溶液p H为9时TC的降解率更高。该催化剂具有较好的光催化稳定性。活性基团捕获实验表明,纳米TiO_2光催化降解TC过程中空穴起主要作用。     

复合顺序对三维花状TiO_2-FeOOH复合材料吸附及光催化性能的影响

以TiCl_4为钛源、Fe(NO_3)3·9H_2O为铁源,采用分子自组装法在活性炭表面制备了不同复合顺序的TiO_2-FeOOH复合材料,研究了其对甲基橙的吸附和光催化性能。实验结果表明,TiO_2-FeOOH复合材料由锐钛矿TiO_2和α-针铁矿复合层组成,并呈直径为200~300 nm的三维花状多级结构,这种独特的多级结构有利于实现吸附与光催化的协同作用。UV-Vis吸收光谱显示TiO_2与FeOOH的复合减小了TiO_2的禁带宽度,但TiO_2/FeOOH/AC、TiO_2/FeOOH/AC和TiO_2/AC对质量浓度为10 mg/L的甲基橙溶液处理6 h后,溶液脱色率分别为78.8%,33.9%,57.5%,表明复合顺序对TiO_2-FeOOH复合材料的界面电子传递过程及光催化性能有重大影响。     

Mn-N/TiO_2光催化剂的制备及甲基橙的降解

采用溶胶-凝胶法制备了新型Mn-N共掺杂纳米TiO_2复合光催化剂(Mn-N/TiO_2),采用EDX,SEM,UV-Vis,XRD技术对其进行了表征,并将其用于水中甲基橙的可见光催化降解,考察了制备条件对其光催化性能的影响。表征结果显示:Mn-N/TiO_2光催化剂的粒径约为25 nm,且分散性较好;Mn-N共掺杂可增强TiO_2在可见光区域的吸收。实验结果表明:Mn-N/TiO_2的最佳制备条件为硝酸锰、尿素、无水乙醇、冰醋酸与钛酸四丁酯的摩尔比分别为0.000 6,0.24,10,6,焙烧温度400℃;采用最佳条件下制得的Mn-N/TiO_2于可见光下催化处理初始质量浓度为60 mg/L的甲基橙溶液60 min,甲基橙的降解率达92%。     

烟气组分对低温等离子体协同TiO_2光催化工艺氧化Hg~0的影响

采用介质阻挡放电低温等离子体协同TiO2光催化工艺氧化烟气中Hg0,考察了烟气组分对氧化效果的影响。实验结果表明:低温等离子体放电会产生大量近紫外光;在6 k V电压下,低温等离子体协同TiO2光催化工艺时N2/Hg0氛围下Hg0的氧化率达86%,显著高于单一等离子体时的30%;O2和H2O产生的活性粒子会使Hg0氧化率进一步提高,在5 k V电压下,N2/Hg0氛围中添加5%(φ)O2或5%(φ)H2O,低温等离子体协同TiO2光催化工艺时可分别获得96%和94%的氧化率;NO与Hg0的竞争关系会导致作用于Hg0的活性粒子减少,抑制低温等离子体对Hg0的氧化,而在低温等离子体协同TiO2光催化时,抑制作用减弱;在复杂烟气氛围下,低温等离子体协同TiO2光催化对Hg0仍保持了较高的氧化率,3次重复实验的Hg0氧化率均接近92%。     

TiO_2中空微球的制备及其对罗丹明B的光催化降解

采用一步水热法,以TiCl_4,H_2O_2,KBF4为原料,制备了TiO_2中空微球。采用SEM和XRD技术对TiO_2中空微球的形貌和结构进行了表征。以罗丹明B为模拟降解物,研究了TiO_2中空微球的光催化降解活性;并对TiO_2中空微球的生长机制进行了探讨。表征结果显示,制得的TiO_2中空微球呈锐钛矿型,颗粒分散均匀,外径约为3μm。实验结果表明,在紫外光照射下,加入1 g/L的TiO_2中空微球,处理初始质量浓度为20 mg/L、溶液p H为7的罗丹明B溶液,降解时间为120 min时,罗丹明B降解率可达93.38%。     

漂珠负载Ce掺杂Bi_2O_3光催化剂的制备及其处理含油废水性能

以漂珠为载体制备了Ce掺杂Bi_2O_3可见光响应催化剂。采用XRD、FTIR、SEM和DRS等表征手段对制备的催化剂进行了结构和形貌研究。以4#燃料油配制模拟含油废水,研究了催化剂在可见光作用下的光催化性能。表征结果显示:Ce掺杂Bi_2O_3成功负载到漂珠载体上,以四方相β-Bi_2O_3、α-Bi_2O_3和Ce O_2的形式存在;与空白Bi_2O_3相比,Ce掺杂Bi_2O_3固有的边带吸收波长拓展至544 nm。实验结果表明,在500℃条件下焙烧3 h制备的催化剂光催化效率最高,光照70 min时,油去除率可达88%。     

TiO2光催化法降解空气中的苯

以紫外灯为光源,采用P25型TiO₂光催化降解空气中的苯。为保证TiO₂的高分散性、增加其在铝板上的附着牢固性,加入了聚乙烯醇和硅溶胶,这在一定程度上增加了催化剂对光能的利用率,但也造成了催化剂活性的降低。实验结果表明：苯的光催化降解反应属一级动力学反应;苯降解率随初始苯质量浓度的增加而减小,随反应面积的增大而增大,在253.7 nm波长光源下的降解效果优于365.0 nm;苯降解所得的气相产物主要为CO₂和CO;随使用次数的增加,催化剂失活现象逐步显现;双氧水对催化剂的再生效果优于去离子水。     

二氧化钛/石墨烯气凝胶的制备及其可见光催化性能

以不同m（氧化石墨）∶V（钛酸四丁酯）的氧化石墨和钛酸四丁酯为原料,采用一步水热还原法制备4种TiO₂/石墨烯气凝胶。采用XRD谱图、FESEM照片、拉曼光谱谱图和能谱谱图对样品的结构、形貌、组成元素进行了表征分析。以溶液中罗丹明B的降解率作为评价指标,考察了4种TiO₂/石墨烯气凝胶的可见光催化性能。实验结果表明：随着氧化石墨含量的增加,石墨烯对TiO₂的包覆变好,石墨烯与TiO₂ 成功复合形成三维气凝胶;罗丹明B在TiO₂/石墨烯气凝胶体系中的光催化降解反应属于一级反应,4种TiO₂/石墨烯气凝胶对罗丹明B的最高降解率和反应速率分别是纯TiO₂体系的4.5倍和9.9倍,实现了TiO₂的可见光催化。     

TiO2/AC复合催化剂光催化降解布洛芬

以钛酸丁酯为钛源、粉末活性炭为载体,采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载型二氧化钛（TiO₂/AC）复合催化剂,并运用XRD和FE-SEM技术对其进行了表征。在紫外光条件下,研究了TiO₂/AC光催化降解布洛芬的影响因素。研究结果表明：布洛芬质量浓度为40 mg/L时,在室温、焙烧温度500 ℃、TiO₂/AC催化剂加入量2.0 g/L、溶液pH 3.0的最佳条件下,光催化降解180 min时布洛芬的降解率达85.6%;阴离子Cl^-和NO₃^-对布洛芬的降解有强烈的抑制作用;阳离子Fe²⁺和Cu²⁺及氧化性物种H₂O₂对布洛芬的降解均呈现两面性,随物种浓度的增加,布洛芬的降解率先增大后减小;该催化剂具有良好的稳定性,可多次重复使用而不失活。