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。     

Ce掺杂纳米TiO2光催化剂的制备及降解甲醛的研究

介绍了溶胶-凝胶法制备Ce离子掺杂纳米TiO2的工艺流程。采用X射线衍射（XRD）、紫外可见分光光度法（UV-Vis）等方法表征了Ce掺杂TiO2的相组成、紫外可见漫反射率与掺杂量的关系。结果表明，掺杂的TiO2在520℃．650℃焙烧2h呈锐钛矿结构，在520℃焙烧2h的TiO2的晶粒尺寸大约为20nm，而掺杂Ce后其晶粒尺寸均减小，大约为12nm。UV-Vis吸光度分析表明，掺Ce后吸收带边明显发生红移，但随着Ce掺杂浓度的增大，其对可见光的吸收影响不大。光催化降解反应表明，未掺杂Ce的TiO2反应2h后对甲醛的没有降解作用，而Ce掺杂TiO2反应2h后甲醛降解率达15％。     

氮掺杂TiO_2可见光光催化剂的制备及性能

以尿素和钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法低温下制备了高可见光催化活性的氮掺杂TiO2（NDT）光催化剂,采用XRD、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征,并在自制光催化反应器中降解甲基橙评价了样品的光催化活性。结果表明,当氮与钛的摩尔比为0.5∶1时,350℃焙烧的样品（NDT350）具有最佳的可见光光谱吸收和光催化活性,该催化剂为锐钛矿晶相,平均粒径为21 nm,比表面积为89.13 m2/g。可见光辐照下,NDT350降解甲基橙的表观反应速率常数为1.381×10-2min-1,是商业P25催化剂的16.85倍。NDT350优良的可见光催化活性与其大的比表面积和强烈的可见光光谱吸收有关。     

可见光响应的碘掺杂TiO2光催化剂的制备及其作用机理

以钛酸四丁酯为前驱物制备了碘掺杂TiO2催化剂(I-TiO2),考察了碘掺杂量、水解水量、水解温度和煅烧温度对催化剂物理化学性质与光催化活性的影响。X射线衍射(XRD)结果显示,I-TiO2由锐钛矿相和金红石相组成。在可见光照射下,通过降解水溶液中的苯酚评价了I-TiO2催化剂的光催化性能。结果表明,在水解温度为20℃,水解水量为300 mL,煅烧温度为400℃,碘钛比(摩尔比)为20%的制备条件下,催化剂显示了最优的光催化活性。通过向反应体系中引入自由基捕获剂及降低溶解氧,证实光催化降解苯酚主要由光生空穴或吸附的羟基自由基引发。     

Ce掺杂纳米TiO2光催化剂的制备及降解甲醛的研究

介绍了溶胶-凝胶法制备Ce离子掺杂纳米TiO2的工艺流程.采用X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度法(UV-Vis)等方法表征了Ce掺杂TiO2的相组成、紫外可见漫反射率与掺杂量的关系.结果表明,掺杂的TiO2在520℃、650℃焙烧2 h呈锐钛矿结构,在520℃焙烧2 h的TiO2的晶粒尺寸大约为20 nm,而掺杂Ce后其晶粒尺寸均减小,大约为12nm.UV-Vis吸光度分析表明,掺Ce后吸收带边明显发生红移,但随着Ce掺杂浓度的增大,其对可见光的吸收影响不大.光催化降解反应表明,未掺杂Ce的TiO2反应2 h后对甲醛的没有降解作用,而Ce掺杂TiO2反应2 h后甲醛降解率达15%.     

氮掺杂TiO2可见光光催化剂的制备及性能

以尿素和钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法低温下制备了高可见光催化活性的氮掺杂TiO2(NDT)光催化剂,采用XRD、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征,并在自制光催化反应器中降解甲基橙评价了样品的光催化活性。结果表明,当氮与钛的摩尔比为0.5∶1时,350℃焙烧的样品(NDT350)具有最佳的可见光光谱吸收和光催化活性,该催化剂为锐钛矿晶相,平均粒径为21 nm,比表面积为89.13 m2/g。可见光辐照下,NDT350降解甲基橙的表观反应速率常数为1.381×10-2min-1,是商业P25催化剂的16.85倍。NDT350优良的可见光催化活性与其大的比表面积和强烈的可见光光谱吸收有关。     

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。     

溶胶凝胶法制备磷钨酸掺杂TiO2薄膜及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱物,采用溶胶凝胶法制备了磷钨酸掺杂的二氧化钛薄膜。通过XRD、FT-TR对该薄膜进行了表征,研究了薄膜在对氯苯酚光降解中的催化活性。结果表明,当磷钨酸与二氧化钛摩尔比为0.01∶1、薄膜烧结温度600℃、对氯苯酚溶液浓度30 mg/L（pH＝5）、光催化8 h的条件下,对氯苯酚的降解率超过90%,且薄膜可以重复使用。磷钨酸对二氧化钛的光催化活性具有明显的促进作用。     

银氮共掺杂二氧化钛的制备及其抗菌性能

采用溶胶凝胶-水热反应法,以金属银元素和非金属氮元素掺杂改性二氧化钛,制备出银氮共掺杂二氧化钛光催化剂,利用XRD、SEM、TEM和IR等测试技术对Ag-N-TiO2的晶型结构、形貌结构、元素组成等进行表征。结果表明,采用溶胶凝胶-水热反应法所制备的Ag-N-TiO2具有晶型好、结晶度高、粒径小(11.32 nm)、分布均匀等优点。以大肠埃希氏菌为目标细菌,考察Ag-N-TiO2可见光光催化和避光条件下抗菌性能。结果表明,Ag-N-TiO2在可见光和避光条件下都具有良好的抗菌效果, 对大肠埃希氏菌的抑菌圈直径分别达到了15.2 mm和14.7 mm,SEM形态表征显示,添加催化剂的细菌细胞表面出现凹陷、皱褶或孔洞,同时鞭毛消失,表明所制催化剂具有良好的抗菌效果。     

Ce掺杂的CNTs-TiO2光催化剂制备及其NO氧化性能

为探讨湿法脱硫后光催化在烟气脱硝方面的应用潜力,采用溶胶-凝胶法制备了金属、非金属掺杂的CNTs-TiO_2复合光催化剂,并在模拟烟气条件下对所得催化剂的NO氧化性能进行了测试与对比筛选,通过SEM、BET、XRD、Raman、XPS、DRS等手段进行表征。结果表明:TiO_2的氧化效率最低,掺杂金属比掺杂非金属的光催化剂的氧化效率略高,复合CNTs的光催化剂的氧化效率明显提高;CNTs-Ce/TiO_2比表面积较大,Ti—O键长最短,从而有利于光生电子沿Ti—O键向CNTs转移,可形成更多的三价铈氧化物,有利于催化剂表面的氧吸附;带隙宽度较低以及极大的紫外光吸光度,在NO氧化性能测试中表现出最优异的脱除效率,与TiO_2相比,效率提升了19%,与CNTs-TiO_2相比,效率提升了13%。进一步分析可知:Ce和CNTs具有协同作用,Ce掺杂TiO_2可以有效抑制光生载流子的结合,从而提高光催化活性;复合CNTs提高了催化剂比表面积并促进了氧空位的形成,从而促进整个催化氧化反应。     

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。     

介孔TiO2的制备及光催化降解有机染料的研究

以十六烷基三甲基溴化胺为模板剂,用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO2,用x射线衍射、透射电子显微镜、热重/差热分析及氮气吸附等方法对其进行了分析表征,并用偶氮染料阳离子红X-GRL为目标污染物分析了它的光催化活性.实验结果表明,450℃热处理后的介孔TiO2是锐钛矿型的,平均孔径为18 nm.氮气吸附曲线呈典型的介孔材料Ⅳ型吸附等温线特征.由于介孔TiO2具有较大的比表面积,因此表现出比非介孔TiO2高的光催化活性.     

TiO_2/PTh/Fe_3O_4催化剂制备及光催化与磁回收性能

以聚噻吩磁性微珠PTh/Fe3O4(PF)为载体,采用低温水热法(170℃,pH=7±0.2)在其表面负载TiO2,制备了壳/壳/核结构的磁载光催化剂TiO2/PTh/Fe3O4(TPTF)。用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的形貌、物相组成、表面性质、磁学性质进行了表征。以苯酚为模拟污染物,评价其光催化活性;通过自制的磁回收装置,考察其磁回收特性。结果表明,TiO2晶粒大小在4~6 nm之间,具有混晶结构(锐钛矿型占93.6%,金红石型占6.4%);当nTiO2∶n噻吩单体∶nFe3O4=75∶2.5∶1时,TPTF的催化活性最佳;P25、纯TiO2、TPTF(nTiO2∶n噻吩单体:nFe3O4=75∶2.5∶1)和TiO2/Fe3O4(TF)光催化降解苯酚的速率常数分别是0.0371、0.0302、0.0253和0.0106 min-1;TPTF循环使用5次,其反应速率常数、饱和磁化强度以及磁回收率为0.0205 min-1、1.59emu/g和89.3%,比第1次的0.0253 min-1、1.85 emu/g和94.7%略有降低。     

负载型混晶相TiO2光催化剂的低温制备及其光催化活性

以蒙皂石为载体,钛酸四丁酯为前驱物,在较低温度下由溶胶凝胶法制备得到负载型TiO₂光催化剂。研究了理论负载量、固定化温度、干燥、焙烧温度对TiO₂/蒙皂石复合光催化剂光催化性能的影响。采用XRD分析技术对复合材料进行了表征。结果表明,负载的TiO₂以锐钛矿-金红石的混晶相存在。当TiO₂理论负载量为15 mmol/g、溶胶反应温度为25℃、干燥温度为70℃时,TiO₂/蒙皂石复合光催化剂对偶氮染料光催化反应1 h降解率达93.40%。该制备技术的特点是在省去高温焙烧的条件下,制备出光催化活性高的负载型光催化剂。     

分子印迹型TiO2的制备及其对邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯的光催化性能

以邻苯二甲酸二（2-乙基）己酯为模板分子、甲基丙烯酸为功能单体和乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在TiO2表面合成DEHP分子印迹聚合物,制备了分子印迹型TiO2（MIP-TiO2）,优化了制备工艺条件。利用傅里叶红外光谱（FI-IR）和X-射线衍射（XRD）对MIP-TiO2进行表征,并考察了MIP-TiO2对DEHP的光催化降解性能。结果表明,MIP-TiO2的最佳制备工艺条件为模板分子、单体、交联剂和TiO2的摩尔比为1：4：10：1.875,反应温度为60 ℃;聚合时间为18 h。MIP-TiO2仍保持了和TiO2一样的锐钛矿型结构,对DEHP 的光催化效果明显高于TiO2,对浓度为5 mg·L-1的DEHP的光催化降解效率可达88.15%。     

TiO2光催化降解有机污染物的协同效应研究

微量的强氧化剂H2O2、O3引入纳米TiO2光催化体系能够极大地提高有机污染物氧化降解效率.本文通过对这一效应促进有机物降解的相关文献综述,探讨论述了协同效应产生的机理以及影响因素,并就其将来研究与实际污染物处理应用提出了新思路.     

TiO2纳米粒子光催化降解室内挥发性有机污染物苯的研究

利用溶胶凝胶法制备了纳米TiO2粒子。通过X射线粉末衍射分析，晶相为锐钛矿和金红石混晶，晶粒尺寸约为13nm。以苯为目标污染物，研究了不同的苯初始浓度、氧气、催化剂的用量以及光源强度和波长对光催化效率的影响。结果发现，氧气可以提高光催化降解苯的效率；无论在有氧条件还是无氧条件下，随着苯初始浓度的降低，光催化效率升高；光源的强度和波长对光催化效率具有影响；对于光催化降解0．70μg／cm^3苯而言，最佳的TiO2投入量为0.1g。