乙二胺溶胶凝胶法氮掺杂TiO2的光催化研究

以钛酸四丁酯(TBT),乙二胺(EDA)为前驱体,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂纳米TiO2光催化剂。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光发射光谱(FES)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、和BET比表面分析对其光谱特征、晶相结构、表面组成、比表面积进行了表征,以苯酚为模拟污染物考察了其光催化活性。结果表明:该方法制备的N掺杂纳米TiO2的光谱吸收带发生了明显红移,当EDA/TBT(摩尔比)=1/10及焙烧温度为550℃时,所制备样品对可见光的吸收最强,可见光照射150min苯酚的降解率为34.6%,紫外光照射100min苯酚的降解率达到97.8%。     

纳米铁酸镍的制备及可见光催化性能研究

利用水热法制备了纳米铁酸镍,表征了其微观结构和光谱性能,并以罗丹明B溶液作为目标污染物,研究了铁酸镍催化剂的可见光催化性能。结果表明:所制备铁酸镍的微观形貌为由直径200-300 nm左右的类似球形小颗粒组成的大颗粒,平均粒径为95.60 nm,在紫外-可见光谱区均有较强的光吸收。光催化过程中催化剂的适宜用量为0.05 g,少量H2O2的加入有助于提高罗丹明B溶液的降解率。催化剂用量为0.05 g,加入0.4 mL 30%的H2O2,降解50 mL 20 mg/L罗丹明B溶液,模拟太阳光照射240 min后降解率能够达到99.2%。在实际太阳光照射下,240 min后罗丹明B溶液的降解率可以达到85.2%。     

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。     

金属掺杂纳米TiO2薄膜的制备和抗菌性能研究

采用sol—gel法在载玻片表面制备了Ce,Cu,i．a,Ag掺杂的锐铁矿相TiO2薄膜,并通过SEM,XRD．FT—IR及UVVIS进行了表征,比较了薄膜的抗菌性能．UV—VIS研究表明,金属掺杂纳米TiO2薄膜在近紫外区吸光度有明显提高。抗菌实验表明掺Ag的TiO2薄膜抗菌效果最佳。     

氮掺杂型纳米TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能研究

采用钛酸四丁酯为原料,以氨水水解-沉淀法制备出了氮掺杂型纳米TiO2催化剂(N/TiO2),以XRD、XPS、UV-Vis等手段对其进行表征;并通过对偶氮染料橙黄G的降解反应,研究了N/TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能,探讨了pH值、外加H2O2氧化剂对光催化降解率的影响,并与P25型纳米TiO2进行了对比.结果表明,在可见光下,N/TiO2对橙黄G具有较高的催化活性,反应150min后降解率可达96.29%,显著高于P25型TiO2(42.55%);在太阳光下,N/TiO2对橙黄G的光催化降解速率较快,反应60min降解率与P25型TiO2基本相同,分别为99.37%、99.94%;较低的pH值环境并适量添加H2O2可显著提高N/TiO2催化效率,在可见光及太阳光下的最佳pH值均为2～3,最佳H2O2加入量分别为0.5mL·L-1、1.5 mL·L-1.     

镍掺杂二氧化钛光催化剂的制备与光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了镍掺杂的二氧化钛,采用紫外可见分光光度计、傅里叶红外分光光度计、X衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对结果进行了表征。表征结果表明在550℃下煅烧的产物主要是锐钛型二氧化钛,镍的掺杂使得二氧化钛的紫外可见反射光谱明显红移,且镍掺杂二氧化钛的粒度减小,团聚程度下降。以活性艳蓝KN-R为模型降解目标物,通过比较镍掺杂二氧化钛、纯二氧化钛以及标准P25二氧化钛的光催化性能发现镍掺杂二氧化钛的光催化活性最好。当钛酸正丁酯/乙醇比为1:25;钛酸正丁酯/冰乙酸比为1:1;钛酸正丁酯/硝酸镍比为1 000:3;煅烧温度为550℃,煅烧时间为2 h时,镍掺杂二氧化钛的光催化效率最高,达到73.3%。     

铁/钴氮氟掺杂二氧化钛膜的制备研究

通过溶胶-凝胶法制备Fe,N,F-TiO2膜和Co,N,F-TiO2膜的光催化剂,以亚甲基蓝为模型污染物,探讨了制备两种膜的最佳煅烧温度、镀膜层数和铁/钴掺杂量。结果表明,当煅烧温度400℃,镀膜层数4层,Fe/Ti=0.05%,Co/Ti=0.02%时,得到的Fe,N,F-TiO2膜和Co,N,F-TiO2膜的可见光催化活性最高。其中Fe,N,F-TiO2膜的光催化活性要略优于Co,N,F-TiO2膜。     

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%).     

溶胶-凝胶掺杂铁对微弧氧化TiO_2膜光催化性能影响

以磷酸钠为电解液,采用微弧氧化技术在钛片上直接制备TiO2膜,利用溶胶-凝胶法和硝酸铁掺杂方法对该膜表面进行修饰处理,以罗丹明B溶液模拟废水来评价TiO2膜光催化降解水中有机污染物的能力。利用EDX对微弧氧化膜表面成分进行分析。实验结果表明:微弧氧化TiO2膜具有一定的光催化活性。溶胶-凝胶法负载TiO2且硝酸铁掺杂处理后可以使铁离子进入微弧氧化TiO2负载膜,改善膜的光催化性能。溶胶-凝胶法负载TiO2膜对废水的光催化降解效率由13.8%提高到42.5%;铁离子掺杂1%可以使负载TiO2膜对废水的光催化效率由42.5%提高到68.9%。     

B/Y~(3+)共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及其降解甲醛的光催化性能评价

为了提高室内环境空气质量,本论文开展了光催化剂制备的研究。本论文采用溶胶-凝胶法制备B/Y3+共掺杂TiO2复合光催化材料,以甲醛为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性,对不同掺杂对光催化活性的影响、光催化剂的稳定性进行了分析。B/Y3+共掺杂TiO2复合光催化材料大大提高了催化剂的活性,对甲醛降解有较高的效率。     

纳米TiO_2的溶胶-微波法合成及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法、溶胶-水热法及溶胶-微波法三种方法合成出纳米TiO2,借助XRD、UV-Vis吸收光谱等测试手段对其进行了表征,并以甲基橙为模型污染物,考察了样品的光催化性能。物相分析表明,所得样品均为锐钛矿相TiO2,与其它两种方法相比,溶胶-微波法合成的样品衍射峰明显宽化,强度明显降低,说明该法合成出纳米TiO2粒径较小;UV-Vis吸收光谱表明,溶胶-微波法合成的样品在可见光区和紫外光区对光均呈现更强的吸收,说明该法合成的粉末对光具有更高的利用率。光催化实验表明,溶胶-微波法合成样品的光催化活性高于另两种方法,紫外灯连续照射5h,甲基橙溶液脱色率为99.06%。此外,将该样品用于延安卷烟厂蒸叶车间废水的光催化氧化处理,效果较好,太阳光照射3d后COD去除率为77.4%。     

掺铁纳米TiO_2光催化氧化SO_2的研究

采用溶胶一凝胶法制备掺铁纳米TiO2光催化氧化SO2并考察掺铁纳米TiO2光催化氧化的影响因素,包括光强、反应温度、反应时间和SO2的初始浓度等.结果显示:(1)SO2的初始浓度小于1100 mg/m3时,光催化氧化效率随SO2初始浓度的增加而升高,而SO2的初始浓度在1100～2400 mg/m3范围内时,光催化氧化效率反而降低;(2)在0～100℃的反应温度范围内,掺铁纳米二氧化钛光催化氧化效率随着温度的升高而升高;(3)反应到一定时间后(大概2 h),SO2的光催化氧化效率都较稳定,光催化氧化效率随着光辐照强度的增强而呈现出上升的趋势.     

不同煅烧温度制备的Mn、N掺杂TiO2光催化性能研究

以MnSO4·H2O为锰源,尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备不同锻烧温度的纯TiO2、Mn-TiO2及Mn-N-TiO2光催化剂,利用X射线衍射、紫外-可见光漫反射光谱及电子自旋共振等技术对样品形貌和结构进行表征,并以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察不同锻烧温度对其光催化活性的影响.结果表明,Mn、N成功掺入TiO2后,有利于提高光催化剂的热稳定性,抑制锐钛矿相向金红石相转化,且光吸收拓展到可见光区域.Mn、N共掺杂样品比单Mn掺杂样品具有更高的光催化活性,400℃下锻烧的Mn-N-TiO2在可见光下对罗丹明B的降解具有最高的光催化活性,光照2h降解率达到100%.高温锻烧Mn-N-TiO2和Mn-TiO2样品在紫外光照射30min后对罗丹明B的降解率在90%以上.     

铁、锌、铁酸锌掺杂对纳米级二氧化钛光催化降解罗丹明B活性的影响

通过溶胶 凝胶法合成了掺杂Fe3+ 、Zn2 + 、ZnFe2 O4的纳米级TiO2 ,并进行了XRD、TEM表征 ,对罗丹明B的光催化实验表明 ,ZnFe2 O4的掺杂能明显提高TiO2 的光催化活性 ,而Zn2 + 的掺杂对TiO2 的光催化活性影响不大 ,Fe3+ 的掺杂则使TiO2 的光催化活性降低。     

漂浮型可见光催化剂Fe-N-TiO_2/FP的制备及性能研究

以漂珠为载体通过简单的溶胶凝胶法,制备漂浮型可见光催化剂Fe-N-TiO_2/FP,并采用了X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附测试(BET)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对样品的微观结构进行表征。研究表明,Fe掺杂可以有效地增加Fe-N-TiO_2/FP光催化剂中的比表面积和总孔容。相比N-TiO_2/FP,Fe-N-TiO_2/FP表现出其吸收带边有明显的红移在可见光区的吸收强度亦有明显的增大。可见光降解罗丹明B(RhB)的实验中,经过4 h可见光照射后,Fe_(0.71)-N-TiO_2/FP复合光催化剂对污染物的去除率可高达88.8%。不同pH条件下的降解实验表明,偏酸的环境更有利于RhB去除效率的提高。罗丹明B浓度的提高一定程度上阻碍了可见光的射入,也不利用罗丹明B的进一步吸附。漂浮型光催化材料在经过3次重复利用后,仍然具有较高的去除效率。     

降解空气有机污染物纳米涂料的初步研究

用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和掺杂改性TiO2纳米溶胶涂料,并用浸-拉法把此纳米涂料涂覆于基体表面。掺杂改性与未改性TiO2纳米溶胶涂料的结构用X射线衍射仪(XRD)进行了分析,纳米表面形貌用透射电子显微镜(TEM)进行了观测,并进行了在可见光下降解丙酮的实验研究。实验结果表明:掺杂适量的Ce离子对TiO2进行改性,制备的纳米涂料能够一定程度上在可见光下降解空气污染物。     

低量Gd~3+掺杂TiO_2粉体的制备及催化活性

利用溶胶-凝胶法在700℃制备了纯的和不同Gd3+掺杂量的TiO2纳米粉体,并用XRD技术对样品进行了表征。研究了Gd3+掺杂量对样品相结构、晶粒尺寸和光催化降解亚甲基蓝的活性的影响,利用相结构与纳米TiO2光催化活性关系探讨了Gd3+掺杂对纳米TiO2的光催化活性。结果表明,与纯TiO2相比,适量掺杂Gd3+可以显著提高其光催化活性。当Gd3+掺杂量为0.2%(质量),TiO2复合纳米粉体的光催化活性最佳,降解率为86%,其金红石相含量为15.4%,平均晶粒粒径为15nm;Gd3+掺杂强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变、减小晶粒尺寸和晶格膨胀程度这三方面均有利于提高光催化活性。     

钴掺杂二氧化钛的制备及光催化性能的研究

钴掺杂制备超细TiO2粒子,并进行了表征。CoO与TiO2形成固溶体抑制了TiO2晶粒的长大并促进相变。钴掺杂有利于提高TiO2光催化剂的寿命。     

Fe掺杂TiO2催化剂制备及其光催化脱汞机理

采用溶胶-凝胶法制备Fe-TiO₂(Fe掺杂纳米二氧化钛)催化剂,通过XRD(X射线衍射仪)、SEM(扫描电镜)、EDX(能量色散X射线光谱仪)和UV-Vis谱对其形态、结构、组成和性质进行表征. 采用Fe-TiO₂催化剂脱除气态Hg0(元素汞),研究了该催化剂在紫外光和可见光下的脱汞效果,并考察了Fe3+的最佳掺杂比. 结果表明:在Fe-TiO₂光催化剂中,TiO₂以锐钛矿相形态存在,当Fe3+掺杂浓度〔以n(Fe)/n(Ti)计〕达到0.010时,所制备的Fe-TiO₂在紫外光和可见光下的脱汞率均达到最大,分别为54.76%和18.92%. 提出了Fe-TiO₂光催化脱汞的可能机制:Fe3+掺入TiO₂结构中,使TiO₂的导带与Fe3+的d轨道发生重叠,导致TiO₂能带变窄,从而扩展了可见光的响应范围;Fe3+在TiO₂中作为一个浅俘获阱,当其俘获光生电子以后,光生空穴能够继续扩散到TiO₂表面发生表面化学反应,生成具有强氧化性的超氧自由基O₂-和·OH,对Hg0进行氧化;当Fe3+掺杂浓度大于0.010时,由于过多的Fe3+成为了光生电子和光生空穴的俘获位,从而使俘获的电子-空穴对通过量子隧道效应复合的概率增加,同时,活性氧化物种O₂-和·OH相互消耗,抑制了光催化效率.      

锰离子掺杂纳米二氧化钛的制备及在造纸废水处理中的应用

以无机盐无水四氯化钛为原料,采用溶胶-凝胶法制备的锰离子掺杂型纳米TiO2作为光催化剂,在高压汞灯的光源照射下对河北省某造纸厂废水进行光催化降解。考察Mn2+/TiO2光催化剂的热处理温度、掺杂量、用量及溶液pH值、光照时间等因素对废水COD降解率的影响。实验结果表明:经460℃热处理1h的Mn2+/TiO2光催化效果较好,在进水ρ(COD)为400 mg/L,初始pH值为4.0、光催化剂用量1.5g/L、光照时间9h条件下,COD去除率可达80.3%。经深度处理的造纸废水,可实现达标排放。