稀土铒掺杂TiO_2光催化剂的吸附和光催化活性研究

通过溶胶-凝胶法成功的制备了一系列Er3+掺杂的TiO2光催化剂,并通过XRD、DRS对催化剂进行了表征,结果表明所制催化剂为锐钛矿型,Er3+的掺杂有利于抑制晶粒生长,提高晶体的热稳定性。紫外-可见吸收(DRS)光谱证实,Er3+的掺杂增强了催化剂在可见光区域的吸收能力。吸附实验结果表明,Er3+的掺杂显著提高了橙黄I在TiO2催化剂表面的吸附能力,随掺杂量增加,吸附增强。活性实验结果表明,Er3+的掺杂显著提高了TiO2的光催化活性,最佳掺杂量为1.5%。     

钐离子掺杂二氧化钛光催化降解甲基橙研究

用溶胶-凝胶法制备了掺杂Sm^3＋的纳米TiO2,用XRD测定了其晶型,并以甲基橙为液相有机污染物实例研究了样品的先催化活性,发现Sm^3＋不能进入TiO2晶格中引起了TiO2晶格膨胀,而形成氧化物覆盖在其表面,Sm^3＋掺杂抑制了TiO2晶相的转变和粒径的增长。活性试验结果表明,Sm^3＋掺杂可提高TiO2的光催化活性,并且当掺杂摩尔分数为1．5％时,先催化活性最好。甲基橙的醌式结构比偶氮结构容易降解。     

掺杂镧硼TiO_2光催化剂的制备及可见光活性研究

采用溶胶一凝胶法,制备新型La3+/B/TiO2光催化剂,使用氙灯为光源研究了催化剂光降解甲基橙溶液的催化活性。结果表明,当掺杂0.05%La3+,2.0%B,在500℃下焙烧2 h时,所得催化剂对甲基橙具有最高的光催化活性,与单一的TiO2和单独La3+或者B掺杂的光催化剂比较,La3+/B/TiO2具有相对较高的催化活性。     

TiO2/硅藻土光催化氧化降解甲基橙的研究

使用经过预处理的硅藻土做载体,采用溶胶-凝胶法制备硅藻土负载二氧化钛光催化剂,利用XRD和EDS对其进行表征.通过分析光催化反应的主要影响因素,研究了硅藻土负载二氧化钛光催化剂对甲基橙的催化降解效果.结果表明：负载3次,在550℃焙烧2h,制备出的负载型催化剂催化活性较高,催化剂上的TiO2为锐钛矿结构.当催化剂投加量为lg/L,溶液初始浓度为15 mg/L,pH为3,H2O2为2 mmol/L时,对甲基橙的降解效果达到最佳.     

纳米TiN制备可见光活性TiO_2光催化剂的研究

在O2/N2混合气氛中煅烧TiN纳米粒子,制备出了一种响应可见光的氮掺杂TiO2光催化剂(TiO2-xNx)。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。该光催化剂的XRD图谱表明,TiO2-xNx的晶型为锐钛矿相和金红石相的混合相。甲基橙溶液的降解实验结果表明,在O2/N2比例为1∶15(体积比),通氧时间为15 min,煅烧温度为650°C时,制得的催化剂活性最高。     

TiO2/陶粒光催化降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法制备了以陶粒为载体的新型、高光催化活性的复合光催化剂TiO2/陶粒,使用XRD、TG-DTA、FT-IR进行表征;以甲基橙为目标降解物,考察了焙烧温度、催化剂投加量、初始pH值等因素对甲基橙去除效果的影响。结果表明:甲基橙初始浓度为100 mg/L时,最佳降解条件是pH=3,焙烧温度700℃,催化剂投加量30 g/L。     

La3+掺杂对吸附相反应制备TiO2复合催化剂的结晶过程及弱紫外光下活性的影响

利用吸附相反应技术制备弱紫外光响应的高效催化剂,并通过XRD、XPS以及HRTEM探索了不同焙烧温度下La3+掺杂量对TiO2结晶过程的影响.结合弱紫外光下甲基橙的降解反应,深入研究催化剂结晶过程的变化对弱紫外光下催化剂活性的影响.结果表明,La3+掺杂会抑制TiO2的结晶过程.当焙烧温度或者掺杂量较低时,La3+不能进入TiO2的晶格结构但会轻微地抑制TiO2的结晶过程;未进入晶格结构的La3+存在会引入光生载流子的浅能级捕获中心,在弱光体系中极大提升了催化剂的活性.当La3+的掺杂量为0.05%(原子分数)时,经过900℃焙烧后催化剂降解能力最高,其活性超过商用P25的2倍多.在较高La3+掺杂量(超过0.20%)时,900℃焙烧后一定量La3+进入TiO2的晶格结构而大大抑制了TiO2结晶;这种强烈的抑制作用使得催化剂中存在大量无定形结构TiO2,无定形TiO2甚至多于700℃焙烧后的催化剂,反而大大抑制了弱光体系中催化剂活性.     

铽掺杂二氧化钛复合光催化剂的制备及性能

采用Sol-Gel凝胶法制备了纳米二氧化钛复合陶瓷光催化剂(Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO)2,原料配比为Al∶Zr∶Si∶Ti=4∶1∶1∶1(摩尔比);并按照Ti物质的量掺杂稀土元素Tb,对Al2O3-SiO2-ZrO2-TiO2复合催化剂进行改性,制备了高催化活性的复合催化剂。在掺杂铽时,先用硝酸溶解氧化铽,然后再将其掺入Zr-Si-Ti醇溶液中。分别以甲基橙和有机污染物为光催化降解反应化合物,进行了光催化实验,研究了铽的掺杂量对催化性能的影响,Tb掺杂量为0.7%催化性能最好。分光光度法测定甲基橙的脱色率达到100%;COD去除率达98.5%。稀土铽的掺杂明显提高TiO2的光催化效能。对Tb掺杂量为0.7%的样品进行了XRD检测其微观结构,得出了氧化铝的主要晶型为γ-Al2O3,晶粒均为纳米级。     

低温燃烧合成纳米Ni掺杂TiO2光催化剂的表征及活性研究

采用低温燃烧合成法制备了Ni掺杂TiO2光催化剂,通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线粉末衍射(XRD)、激光散射、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等方法对催化剂的光吸收特性、晶相组成、粒度分布、升温过程中化学变化等进行了表征,以亚甲基蓝为模型污染物考察了催化剂在可见光下的光催化活性.结果表明,相对P25而言,Ni掺杂TiO2的光吸收带边红移,当Ni/Ti原子比为0.4时,催化剂的带隙宽度为2.3eV,对应的吸收带边为564nm;催化剂晶型以锐钛矿TiO2为主,随Ni掺杂量增大,NiTiO3比例升高;催化剂粒径主要分布在50～150nm之间,占总量的96.9%;升温过程中催化剂在445.2℃发生晶型转化,出现锐钛矿和NiTiO3晶体.催化剂显示出较高的催化活性,在可见光作用150min后最高可使93.9%的亚甲基蓝分解,活性高于P25.     

钒氮共掺杂TiO_2的制备及其光催化性能

通过水解沉淀-浸渍法制备了钒、氮共掺杂纳米TiO2光催化剂,并用XRD、UV-Vis、XPS表征了其结构特征。XRD分析结果表明,共掺杂和单掺杂均为单一的锐钛矿相,氮和钒都进入了TiO2晶格中。UV-Vis漫反射光谱显示,钒、氮的掺杂使得催化剂对可见光的响应红移至509 nm。XPS研究表明,N以O-Ti-N和Ti-O-N结构存在于钒氮共掺杂TiO2中,V以V4+和V3+的形式存在于钒氮共掺杂TiO2晶格中。分别以汞灯和太阳光为光源,以亚甲基蓝为降解物,进行催化剂的光催化降解实验,结果表明,煅烧温度为300℃,钒的掺杂量为1%时,钒、氮共掺杂TiO2的光催化降解效率最高。     

溴代甲烷在SO42-/TiO2上的光催化降解

采用溶胶-凝胶法制备了SO₄^2-/TiO₂催化剂,运用XRD、BET比表面测定,FTIR等技术对催化剂进行了表征,并在微型常压连续反应装置上进行CH₃Br光催化反应性能考察.结果表明,SO₄^2-引入TiO₂体系使得催化剂的结构和光催化性能得到显著改善.SO₄^2-负载量为9%,烧结温度为450℃时,SO₄^2-/TiO₂催化剂的光催化活性最高;SO₄^2-/TiO₂催化剂对反应物料中的水汽有很好的耐受性;当反应温度低于85℃时,提高反应温度,有利于改善对CH₃Br的光催化反应活性,表观活化能约为19.6kJ·mol^-1,反应温度在85℃～105℃区间时,CH3Br的光催化降解表观活化能为0.     

金属丝网负载TiO_2光催化降解染料废水

通过溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛,采用浸渍提拉的方法将TiO2固定在金属丝网上,通过掺杂碳黑获得高比表面的催化薄膜,用比表面仪、X-ray衍射仪进行表征。设计了光催化降解染料废水的反应装置,探讨了制备工艺和光催化反应条件对催化性能的影响。结果表明:在pH值为4.0、加入2.5mL/LH2O2的反应条件下,用400℃热处理温度、镀膜4次的催化薄膜对染料脱色率达92.4%,COD去除率达75.6%。     

TiO2纤维光催化降解X-3B影响因素研究

采用溶胶-凝胶法及水蒸汽活化热处理工艺制备了15%(质量分数)SiO2掺杂的TiO2纤维,并利用SEM、XRD和HRTEM对其结构进行了表征.同时,以活性艳红X-3B染料水溶液为降解对象,研究了热处理温度、溶液pH值、紫外光源、溶液浓度等因素对TiO2纤维光催化活性的影响.结果表明,所制得的TiO2纤维为锐钛矿相,直径约为5～10μm;其最佳热处理温度为700℃,且在强酸(pH=2)或强碱(pH=14)条件下均表现出良好的光催化活性,并对不同浓度的X-3B溶液都有良好的降解效果,同时TiO2纤维也具有良好的可重复使用性.     

纳米掺氮TiO_2可见光降解环境内分泌干扰物BPA研究

用水湿法得到掺氮TiO2前体,热处理后得到掺氮TiO2粉体,用XRD和UV-Vis吸收光谱等手段对制备的掺氮TiO2进行了表征,并研究了N-TiO2可见光光催化降解环境内分泌干扰物双酚A。结果表明掺氮TiO2在400℃下煅烧1h,所得粉体是锐钛矿相结构,粒径约12nm,与纯TiO2相比,吸收边明显红移。催化剂掺氮TiO2具有可见光催化活性,且明显高于纯TiO2。在双酚A初始浓度为40mg/L,催化剂掺氮TiO2的煅烧温度为400℃,投加量为0.6g/L,pH=5的条件下的降解效果最好达48.91%。     

静电纺丝制备TiO2／PAN纳米纤维毡及其性能研究

采用超声波水解技术水解TiCl4制备纳米TiO2粒子,与聚丙烯腈（PAN）的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液共混后,通过静电纺丝制得具有光催化活性的TiO2／PAN纳米纤维毡,并用其对模拟废水中苯酚进行光催化降解实验。X射线衍射（XRD）表征结果显示制备的TiO2为锐钛矿。用场发射扫描电镜（FE—sEM）观察纤维毡的形态,显示纤维的直径随纺丝液浓度增大而增大。对苯酚进行光催化降解结果表明：纺丝液浓度质量分数为5％TiO2／PAN纤维毡对苯酚的降解率最高,对100mg／L,50mg／L和20mg／L苯酚的降解率分别为51．1％,87．5％和99．6％。纤维毡循环使用5次后对于20mg／L苯酚的降解率为87．4％。     

上转光剂掺杂新型纳米TiO2催化剂的制备及利用可见光降解反应艳蓝KN-R染料的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转光剂,40CdF2·60BaF2·0.8Er2O3,此上转光剂在488 nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387 nm的上转换紫外发射峰.采用超声波分散的方法制备出了上转光剂掺杂的纳米TiO2可见光光催化剂.采用X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对催化剂进行了表征.以反应艳蓝KN-R为研究对象,研究了在(三基色灯下发出的)可见光的照射下该可见光光催化剂的催化降解性能,并与未掺杂纳米TiO2粉末的催化剂性能进行了对比.实验结果表明,作为掺杂成分的上转光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO2粉末吸收利用,在可见光照射50 h后反应艳蓝KN-R降解率达74.36%,大大高于未掺杂纳米TiO2的降解率(23.10%).     

石墨烯/二氧化钛降解亚甲基蓝的研究

以钛酸丁酯和氧化石墨烯为前驱物,通过水热法制备石墨烯/二氧化钛(GR/TiO2)复合光催化剂。采用XRD、TEM和FT-IR等技术手段对GR/TiO2粉体的结构和形貌进行了表征。利用对亚甲基蓝光催化降解,考察了GR/TiO2的光催化降解能力,并研究了H2O2用量和p H等因素对光催化降解速率的影响。结果表明:复合催化剂中,TiO2为锐钛型晶体,粒径为25 nm左右,分散在薄纱状的石墨烯上;复合催化剂通过紫外光下光催化性能有所提高,对可见光产生响应,具有良好的稳定性;加入适量H2O2能提高反应速率,碱性条件下,对亚甲基蓝的降解效率更高。     

硅钨酸敏化TiO_2的制备及光催化性能研究

以硅钨酸为敏化剂,采用水热法合成了杂多酸敏化光催化剂TiO2-SiW。利用X-射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等测试手段对样品进行表征,以罗丹明B为模拟污染物评价其光催化活性。XRD结果表明,所得TiO2催化剂为锐钛矿型;UV-vis吸收光谱分析表明,杂多酸敏化使TiO2在可见光区的吸收增强,吸收边红移;光催化实验结果表明,所得TiO2-SiW催化剂光催化活性较好,将催化剂对模拟污染物的处理取得了较好的成果。     

碳黑改性TiO2薄膜光催化剂的结构性质

通过碳黑掺杂制备了改性的TiO₂薄膜光催化剂(CB-TiO₂),并采用液氮吸附、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光漫反射光谱(DRS)对催化剂的比表面积、物相、晶粒度和最大激发波长等结构性质进行了表征.结果表明,CB-TiO₂的吸附性能大大改善,不同热处理温度下,BET比表面积增加50%～80%;同时碳黑掺杂能够减小催化剂的晶粒尺度,使相变温度降低.相应的光催化降解试验也表明,碳黑改性TiO₂的活性大大提高,其一级反应速率常数为普通TiO₂的1.5倍.     

Fe~(3+)及Ce~(3+)掺杂对TiO_2纳米粒子性能的影响

以溶胶-凝胶法制备纯的和分别掺杂Fe3+、Ce3+的TiO2纳米粒子,以橙黄IV的光催化氧化评价纳米粒子的紫外光与可见光活性,利用TG-DSC、XRD、BET及UV-Vis吸收光谱考察掺杂对TiO2的相变、粒径、比表面积及光吸收性能的影响,在归一化条件下探讨Fe3+及Ce3+掺杂对TiO2活性和表面性质产生影响的机制。结果表明:Fe3+及Ce3+的最佳掺杂量分别为0.2%和0.04%;Ce3+抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变以及改善TiO2高温组织稳定性的能力均明显大于Fe3+;Fe3+和Ce3+掺杂均能提高TiO2的紫外光活性并扩展TiO2的光响应范围,但光生电子与空穴复合以及光腐蚀使它们对TiO2可见光活性的提高并不显著。Fe3+和Ce3+的半径及其相应氧化物的性质决定了两者对TiO2性能的不同影响。