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。     

复合材料BiOI/BiOCl的制备及可见光催化降解活性艳红X-3B

以乙二醇为溶剂,利用溶剂热方法制备了不同I/Cl比的BiOI/BiOCl可见光催化材料.同时,采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和光致荧光光谱(PL)对所制备材料的晶相、元素价态和光学性质等进行了表征,并以活性艳红X-3B为目标化合物,研究了不同I/Cl比对X-3B光催化降解动力学的影响.分析结果表明,BiOI和BiOCl能够得到很好的复合,在可见光范围内有很好的吸收.降解实验结果表明,I/Cl摩尔比为9∶1时,复合材料对X-3B的可见光降解效率最高,一级反应动力学速率为0.0133 min-1;TOC和COD在3 h内分别降低28%和25%左右,证明能够对所选目标染料在一定程度上实现矿化;在光催化降解活性艳红X-3B过程中起主要作用的为光生空穴.此外,还对复合材料光催化性能提高机理进行了探索与推测.     

载银TiO_2可见光降解活性蓝染料废水研究

以溶胶-凝胶法制备了Ag/TiO2纳米催化剂,以日光色镝灯为光源,研究了活性蓝M-2GE模拟染料废水的可见光降解,考察了不同条件对可见光降解的影响。实验结果表明,该方法制备的TiO2、Ag/TiO2催化剂粒径约20～30nm,主要以锐钛矿相存在;光催化反应的最佳条件为:催化剂载Ag量2%,投加量为2g/L,pH值在2～6;在最佳的反应条件下,活性蓝的脱色率达98%,TOC去除率达70%;在实验的浓度范围内,服从一级反应动力学,随着染料溶液浓度的增大,表观速率常数不断降低。     

BiOCl/SiO2/Fe3O4复合材料可见光催化去除水中亚甲基蓝

以FeCl_3·6H_2O、FeCl_2·4H_2O、(C_2H_5)_4SiO_4、Bi(NO_3)_3·5H_2O、KCl为主要原料,采用化学共沉淀法和水热法制备了BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4光催化剂,并对其进行EDS、TEM、XRD、FT-IR、UV-Vis表征,最后通过亚甲基蓝降解实验,研究了催化剂在合成过程中pH及催化剂投加量对其光催化性能的影响.结果表明,在pH=6、催化剂初始投加量为0.5 g·L~(-1)时,对亚甲基蓝的可见光催化效果最佳,光照120 min后对10 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液的脱色率达到93.2%.BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4经过简单的无水乙醇和水洗后,可高效重复利用4次.综合表明,BiOCl/SiO_2/Fe_3O_4是一种在处理染料废水中具有应用前景的磁性光催化剂.     

纳米TiO_2/聚糠醛复合材料NTP的制备及其光催化活性

以糠醛和纳米TiO2为前驱物制备了TiO2/共轭高分子复合材料NTP,并通过TEM、XRD和UV-Vis等技术对其进行了表征。结果表明,NTP为具有活性基团和不同长度共轭链的高分子,其中聚糠醛与TiO2以Ti-O-C相键合;该复合材料对光的吸收拓宽至整个紫外-可见光区。在自然光照射及空气氧存在的温和条件下,前驱物(mg(TiO2):ml(Furfural)=1:80)经350℃热处理30 mins制得的TiO2/P复合材料于1 min内可将所给定染料废水彻底降解褪色。     

煅烧结合光辐照提高纳米AgI/TiO_2的可见光响应

为提高AgI/TiO2的可见光响应能力,采用煅烧结合光辐照的工艺对其进行改性.紫外-可见光吸收分析表明,改性AgI/TiO2的敏感光谱范围覆盖了整个可见区,吸收边带从465nm红移至800nm,在500nm处的吸光度提高了近3倍.X-射线衍射分析结果指出,煅烧提高了金红石型TiO2的相对含量,导致禁带宽度从2.89eV降到2.81eV,氙灯辐照进一步增加了锐钛型TiO2、金红石型TiO2和AgI的相对含量,并生成了新的晶体AgCl,使其禁带宽度又降至1.55eV左右.AgCl的产生、AgI和金红石型TiO2相对含量的增加是降低改性材料禁带宽度和增强可见光响应能力的主要原因.研究还表明,只有煅烧后的AgI/TiO2才能通过光辐照来拓宽可见光敏感范围,而且,光辐照中起作用的主要是紫外光,可见光的作用甚小.研究最后提出将2种或2种以上的卤化银负载在纳米TiO2上,更能有效地增强TiO2的可见光响应能力.     

BiOCl/ZnMgAl-HTLCs复合材料光催化去除水中的甲基橙

以Mg(NO3)2·6H2O、Al(NO3)3·9H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Bi(NO3)3·5H2O为主要原料,采用水热合成法,制备了Bi OCl/Zn Mg Al-HTLCs光催化剂,对其进行XRD、EDS、SEM、FT-IR、UV-Vis、TGA表征,并通过降解甲基橙(MO)实验,探究催化剂水热合成的p H、溶剂、温度对其光催化性能的影响.结果表明:Zn Mg Al-HTLCs改善了Bi OCl的分散性,Bi OCl/Zn Mg Al-HTLCs能够有效地催化去除水中的甲基橙,在p H=7.5、溶剂为水、T=140℃条件下,可见光催化活性最佳,光照60 min后对10 mg·L-1的甲基橙溶液(MO)的降解率均达到85%以上.综合表明,Bi OCl/Zn Mg Al-HTLCs是一种具有潜在应用前景的光催化剂.     

水热合成温度对纳米TiO2特性及其可见光波段光催化性能的影响

以乙醇-丙酮-吡啶为溶剂，采用水热法制备了在可见光波段（≤450nm）具有良好光催化活性的纳米TiO2粉体,通过XRD、TEM、DTA、漫反射谱（DRS）与光电压谱等手段，研究了水热合成温度及250℃热处理对合成纳米TiO2粉体的材料特性，以及在可见光激发下纳米TiO2对甲基橙光催化降解的影响．结果显示，纳米TiO2晶型（锐钛矿）与粒径不随水热合成温度及热处理（250℃）条件的变化发生明显改变；各样品的表面吸附物状态以及可见光响应特性在未经热处理时随水热合成温度变化发生明显变化，而在经250℃热处理后则差异不明显；样品的表面吸附物状态、可见光响应以及可见光催化活性之间有显著关联，水热合成温度显著地影响了纳米TiO2粉体的表面吸附物状态及可见光催化活性。     

g-C_3N_4/TiO_2复合材料的制备及降解四环素的研究

文章以三聚氰胺和尿素为原材料,采用缩聚热解法以550 ℃高温煅烧4 h合成g-C_3N_4,将其与Ti O_2前驱体通过水热法结合煅烧工艺制备 g-C_3N_4/Ti O_2复合材料。目标降解物选用四环素,以成分配比、p H 等作为自变量,探讨对四环素降解率的影响,并采用XRD、SEM、BET测试手段对材料性能进行表征。在实验中,投加70 mg 经过120 ℃水热4 h和500 ℃煅烧2 h的g-C_3N_4/Ti O_2粉末用于降解70 m L浓度为10 mg/L的四环素溶液。结果显示,在氙灯光照下,在90 min内g-C_3N_4与Ti O_2质量比为12∶100的g-C_3N_4/Ti O_2对四环素的降解率达88.43%,Ti O_2对四环素的降解率为64.73%,降解率提升了40%。     

TiO_2光催化剂固定化技术及光催化反应器研究

从TiO2光催化剂的固定化技术和分类以及光催化反应器的研究进展状况方面进行了综述,指出存在的问题并提出改进方法。     

BiOCl/TiO2的氯化改性及其新式光生自由基催化反应

采用溶胶凝胶法制备了BiOCl/TiO₂复合催化剂,透射电镜（TEM）照片显示,两种半导体分布均匀、相互连接,形成的异质结可以为电子传导提供有效通道.经过氯化处理的复合材料具备更强的光催化能力,在紫外光条件下对苯的降解率达到90%,是原BiOCl/TiO₂的2倍、纯TiO₂的10倍.本文利用X射线光电子能谱、红外光谱和电子顺磁共振,对表面氯化的机理进行研究.结果表明,氯元素以Ti—Cl的方式吸附在催化剂表面,在光照条件下光生空穴夺取一个电子,使其生成氯自由基,进而配合超氧、羟基,构成一种新型的三自由基光催化体系,使催化降解能力大幅提升.最后,利用实验方法得到了光生氯自由基的直接证据,并构建了该体系的光催化反应机理.     

氮氟掺杂二氧化钛(N,F-TiO2)的制备及可见光催化活性的研究

以氨水为氮源,氢氟酸为氟源,采用溶胶-凝胶法制备了氮氟掺杂二氧化钛(N,F-TiO2)光催化剂,并通过X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)技术对其晶型和形态进行表征.最后以酸性红B为模型污染物,探讨了N和F加入量、焙烧温度、焙烧时间、照射时间、催化剂用量、溶液初始浓度和照射功率等因素对N,F-TiO2可见光催化活性的影响.结果表明,制备的N,F-TiO2以锐钛型为主,N和F的掺杂对TiO2的晶相没有明显改变,但可以扩大TiO2的可见光响应范围.当N和F的加入量均为2.0%,且在500℃下焙烧40 min时,得到的N,F-TiO2的可见光催化活性明显高于单N或单F掺杂的TiO2(N-TiO2或F-TiO2).对于50 mL浓度为10.0 mg·L-1的酸性红B溶液,当催化剂加入量为1.5 g·L-1,128W光照3.0 h,溶液pH=5.6时,去除率为85.40%.适当延长光照时间至4.0 h,降解率几乎可达100%.另外,研究还证明了N,F-TiO2催化可见光降解过程中有.OH自由基生成.     

硼掺杂CeO2/TiO2光催化剂的制备及其活性研究

在三氯化钛和钛酸丁酯水解过程中引入硼酸、硝酸铈,制备了具有可见光活性的硼(B)掺杂CeO₂/TiO₂复合氧化物光催化剂,采用XRD、DRS、XPS等手段进行表征,以偶氮染料酸性红B为模型污染物评估了催化活性.结果表明,硝酸铈加入量影响催化剂的吸收带边,随用量增加,吸收带边红移至481nm(Ce/Ti=1.0,摩尔比),继续增加用量,吸收带边轻微蓝移.催化剂晶相组成与焙烧温度有关,500℃时焙烧样品主要由立方晶型CeO₂和锐钛矿TiO₂组成,焙烧温度高于700℃时,TiO₂转化为金红石型,CeO₂则无显著变化.随焙烧温度升高,催化剂吸收带边明显蓝移,综合考虑催化剂稳定性和太阳能利用,认为500℃焙烧较为合适.B1s XPS显示仅有少量B原子进入复合氧化物晶格取代了氧原子,主要以B₂O₃形式存在.酸性红B降解试验显示B掺杂CeO₂/TiO₂可以提高TiO₂的催化活性,紫外光辐射10min最高可使96.0%的酸性红B分解,且反应彻底,表现出较强的氧化能力,但Ce/Ti>0.5(摩尔比)时催化活性显著下降.     

透明Cl-TiO2水分散液的制备及其可见光降解甲苯和灭菌的性能

开发具有高稳定性和高可见光活性的光催化剂透明分散液对光催化材料的实际应用至关重要.本文采用非水解溶胶凝胶法制备了透明Cl掺杂TiO₂分散液(Cl-TiO₂).该分散液经过60 d仍能保持稳定,没有颗粒沉降.与商用P25、PEG400-TiO₂相比,Cl-TiO₂具有最优的可见光降解甲苯的光催化活性,并且具有良好的循环稳定性.Cl-TiO₂在可见光下同时具有优异的灭菌效果,对大肠杆菌的灭菌率达到98.75%.其优异的可见光响应性归因于Cl掺杂增强了对可见光的吸收,提高了电子空穴的分离效率.Cl-TiO₂水分散液良好的稳定性得益于表面带有的电荷以及较小的水合粒径.这项工作为光催化剂用于改善室内环境提供了新策略.     

TiO2光催化联合技术降解苯酚机制及动力学

主要研究了TiO2光催化体系结合H2O2或外加电催化(EC)体系对苯酚催化降解效率的影响,评价比较TiO2/UV、H2O2/UV、TiO2/UV/H2O2、TiO2/UV/EC体系下苯酚降解机制及动力学.结果表明,TiO2/UV/H2O2和TiO2/UV/EC体系下苯酚降解效率明显高于TiO2/UV体系,当苯酚溶液pH值为6,TiO2质量浓度0.2 g·L-1,紫外光照2 h,光催化降解效果达到86%,当电流密度为12 mA·cm-2,则苯酚可达到100%去除.比较了不同催化体系下的能量利用率,苯酚降解15 min,TiO2/UV/EC体系能量利用率最大为0.030 6 g·(kW·h)-1,其能量消耗为0.0640 kW·h-1,说明采用TiO2/UV/EC体系能更多地利用能量降解苯酚.通过不同催化体系下中间产物分析,建立苯酚及其中间产物对苯二酚、邻苯二酚和苯醌的拟一级降解动力学模型,通过模型验证各催化体系下苯酚的降解历程,同时也说明了TiO2/UV/EC体系有利于苯酚及其中间产物的降解.     

TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应

以内分泌干扰物阿特拉津为模型污染物,研究了TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应.结果表明,在H2O2存在条件下,金红石TiO2经可见光激发可持续稳定地产生.OH自由基,在Fe3+协同作用下,.OH自由基生成量急剧增加;TiO2能可见光催化H2O2降解阿特拉津,金红石TiO2显示出较锐钛矿TiO2及混晶TiO2(TiO2P25)更高的催化活性,反应60 min,阿特拉津的降解率可达40%;以Fe3+协同TiO2可见光催化H2O2降解阿特拉津时,反应效率显著加快,反应5 min即对阿特拉津的降解率达到100%,而金红石TiO2显示出更为明显的协同效应.     

可见光响应手性TiO2复合光催化剂及其降解有机污染物

通过空穴和自由基捕获剂的加入,首先研究了可见光激发下手性TiO₂复合光催化剂降解罗丹明B和四环素的机理. 结果表明,可见光激发TiO₂光催化剂降解罗丹明B和四环素的机理是相同的,其形成的光生空穴是降解有机物的关键影响因素.利用D型手性表面活性剂在低温时可以构建右旋非对称手性堆积结构的D-TiO₂. 这种非对称结构在介孔TiO₂内部引入氧空穴和Ti-N键,使D-TiO₂也具有显著的可见光响应和可见光降解活性. La³⁺ 或者Fe³⁺的掺杂几乎不影响催化剂的形貌及其TiO₂的结晶过程, 但可以在催化剂中形成光生空穴和电子的捕获中心,显著提升可见光激发下TiO₂催化剂中光生空穴和电子的分离率,从而增强催化剂对四环素的光降解活性.     

Fe2O3/TiO2负载膨胀珍珠岩光催化降解罗丹明B

为获得高效催化活性的光催化材料,研究不同煅烧氛围对材料在可见光下催化性能的影响,以膨胀珍珠岩（EP）为载体,采用溶胶-凝胶法,在不同煅烧氛围（O₂和/或NH₃）下制备Fe₂O₃/TiO₂负载EP的光催化复合材料〔Fe₂O₃-TEP（O₂）、Fe₂O₃-TEP（NH₃）、Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）、Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）〕,采用EDS（X-射线色散能谱）、BET（比表面积及孔径分析）、XRD（X射线衍射）、SEM（扫描电子显微镜）、XPS（X射线光电子能谱）等对复合材料进行表征,并研究了其在可见光下对罗丹明B的光催化降解效果.结果表明:①复合材料成功负载了Ti、Fe元素,负载的TiO₂以锐钛矿型存在,Fe₂O₃的掺杂增强了TiO₂对可见光的响应能力;②不同的煅烧氛围明显影响复合材料的晶粒尺寸、比表面积和光催化性能,其中,Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）的光催化性能最好,4 h后罗丹明B降解率达到87.59%,Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）、Fe₂O₃-TEP（O₂）和Fe₂O₃-TEP（NH₃）4 h后对罗丹明B的降解率则分别为65.02%、62.48%和47.48%;③在试验条件下,复合材料的光催化反应符合一阶反应动力学方程,Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）、Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）、Fe₂O₃-TEP（O₂）和Fe₂O₃-TEP（NH₃）相应的降解速率常数分别为0.008 3、0.004 3、0.004 3和0.002 7 min-1.研究显示,通过溶胶-凝胶法所制备的复合材料（Fe₂O₃-TEP）经煅烧后所得矿相均一;Fe₂O₃掺杂TiO₂可形成Ti—O—Fe键,减小TiO₂固有的禁带宽度;复合材料光催化性能也受到煅烧氛围的影响,先O₂后NH₃煅烧条件下所得材料的光催化性能最佳.