磁载纳米TiO2复合光催化材料的研究进展

磁载纳米TiO2复合光催化剂是一种无污染,制备成本低,催化活性高,在外加磁场下可迅速分离回收和重复使用的光催化材料,在废水的光催化降解中有着诱人的应用前景.本文综述了不同类型磁载纳米TiO2复合光催化材料的制备方法和光催化性能,总结了其在染料、农药、芳香烃及其衍生物、有害无机离子和有毒气体等各种环境污染物处理中的应用,并展望了磁载纳米TiO2复合光催化剂的发展方向.     

可见光下氮掺杂二氧化钛对巯基苯并噻唑的降解

光降解反应中为了有效地利用可见光,以氨水为氮源,采用溶胶凝胶法在温和条件下制备出黄色氮掺杂二氧化钛。分别采用XRD、TEM、XPS和UV-Vis漫反射光谱对样品进行了表征。结果表明,所制备的样品均为锐钛矿相,晶粒随N/Ti配比的增加而增大;氮掺杂进入二氧化钛晶格中使可见光吸收增强。为控制水处理过程中的气味问题,以巯基苯并噻唑为探针,考察了氮掺杂二氧化钛的可见光活性。结果显示氮掺杂二氧化钛在可见光照射下可使巯基苯并噻唑的降解率为商用二氧化钛DegussaP-25的3倍。此外,存在一个最佳N/Ti配比显示出最高的可见光活性。     

Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti电极的制备、表征及电催化性能

采用电沉积法制备了Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/Ti 3种电极,运用扫描电镜、X射线衍射仪观察表面形貌与形态,通过线性扫描伏安法在0.1 mol·L-1的H2SO4中测定电极的析氧极化曲线.以对硝基酚(p-NP)为目标污染物,考察了电极的电催化活性,在20 mA.cm-2电流密度下降解100 mg·L-1 p-NP,120 min时表观速率常数分别为0.0370 min-1、0.0265 min-1和0.0180 min-1,COD去除率分别为77.38%、74.07%、66.18%,研究发现在相同的条件下Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti性能更佳,矿化更完全.     

溶胶制备工艺对TiO2光催化剂活性的影响

考察了不同酸、溶剂以及不同比例水制备的溶胶对TiO2光催化剂活性的影响进行了分析.结果表明,在盐酸、醋酸、草酸和甲基丙烯酸中,采用醋酸所得催化剂活性最好;在乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇4种溶剂中,采用正丁醇作溶剂所得催化剂活性最好;最佳溶胶制备条件为钛酸丁酯∶水∶冰醋酸正丁醇＝1∶ 3∶ 8∶ 10(摩尔比);最优条件下制备的TiO2催化剂平均粒径为15.19nm,晶型为锐钛矿,对小于320nm的紫外光有良好的吸收;利用研制的TiO2光催化剂降解多菌灵废水,反应1h,COD去除率在35%左右;对9.606mg·l-1的苯酚溶液光降解半衰期为4.6min.     

蛋氨酸为硫源的硫掺杂二氧化钛的光催化活性

为改善二氧化钛的可见光催化活性,以蛋氨酸为硫源,在温和条件下采用溶胶-凝胶法制备了硫掺杂二氧化钛粉末。采用XRD、TEM、UV-Vis漫反射吸收光谱和XPS等方法对制备的样品进行表征,以甲基橙的光降解效果考察其可见光催化活性。结果显示：350~500℃所制备的硫掺杂二氧化钛均为锐钛矿相,600℃出现混晶,且硫的掺杂一定程度的抑制了粒径的增长和晶相的转变;硫以阳离子形式进入二氧化钛晶格中,引起光催化剂在可见光区的光吸收;掺杂样品表现出较好的可见光催化活性,且随煅烧温度的增加,催化活性逐渐降低。正交试验得出优化条件为：S/Ti物质的量配比为1.6%,煅烧温度为450℃,煅烧时间为3 h。     

机械混合法制备TiO2/g-C3N4复合材料及其光催化降解双酚A的性能

本工作采用机械混合方法,将TiO₂纳米颗粒与不同质量的g-C₃N₄复合,制备了一系列具有不同g-C₃N₄含量的TiO₂/g-C₃N₄复合材料.运用X射线粉末衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）、比表面积分析仪（BET）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对材料的化学组成和形貌特征进行了表征.比较了g-C₃N₄、TiO₂和一系列TiO₂/g-C₃N₄在可见光驱动下对水中双酚A（BPA）的降解效率和矿化能力差异,发现TiO₂/g-C₃N₄的光催化活性显著高于g-C₃N₄和TiO₂,其中以TiO₂/g-C...     

可见光下氮掺杂二氧化钛对有机污染物的降解动力学研究

温和条件下以碳酸铵为氮源,采用溶胶凝胶法制备氮掺杂二氧化钛粉末,以XRD、UV-Vis漫反射吸收光谱以及BET等手段对掺杂二氧化钛进行了表征。通过吸附等温线的计算以及可见光催化活性的测定,考察了氮掺杂二氧化钛对巯基苯并噻唑的降解动力学。结果显示,实验范围内所制备的样品均为锐钛矿相,样品粒径随N／Ti配比的增加而增大;氮的掺杂产生更多的孔结构和多样孔型,增大了光催化剂对有机物的吸附能力,且氮的掺杂增强了二氧化钛在可见光区的光吸收。通过Langmuir-Hinshelwood积分动力学模型对表观速率常数、吸附平衡常数及反应速率常数的分析,表明氦的掺杂有效地改善了二氧化钛的可见光活性,其中吸附能力的增大对表观速率常数的提高有更显著的贡献。     

锐钛矿{001}面TiO2纳米片对NOx的光催化氧化性能

以钛酸丁酯为前驱物,HF为形貌控制剂,采用水热法合成{001}面TiO2光催化材料.通过X射线衍射、紫外\可见光吸收光谱、扫描电镜及透射电镜等手段对样品形貌及结构进行表征,并在紫外光下考察其对NOx的光催化氧化活性.结果表明,{001}面TiO2具有良好的锐钛矿晶型,为{001}面暴露率约50%的纳米级片状结构,在紫外波段具有强烈的光吸收.经过碱液洗涤去除表面F离子后的{001}面TiO2与{101}面TiO2及P25相比,其对NOx去除效果显著.在催化反应达到平衡后,其NO转化率为{101}面TiO2的2倍及P25的3倍.并且NO去除量增加的同时NO2的相对生成量却减少,导致光催化反应进行得更彻底.     

TiO2纳米管光催化还原Cr（Ⅵ）的研究

以水热法制备TiO2纳米管,采用X射线衍射仪(XRD),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外可见漫反射光谱对其结构和性质进行了表征.研究了光催化还原溶液中Cr(Ⅵ)的反应活性,分别考察了煅烧温度、反应溶液的pH、助催化剂对TiO2纳米管光催化还原的影响.实验结果表明,TiO2-550光催化活性最优;酸性条件有利于Cr(Ⅵ)的还原;NiO和Co2O3复合的TiO2-550光催化活性明显提高.     

载体特性对Pd-Cu/TiO2催化剂催化脱氮性能的影响

以Pd-Cu/TiO2为催化剂,采用催化加氢技术进行脱氮研究.结果表明TiO2载体的特性对催化活性及N2选择性有显著影响,与773K和973K温度下焙烧得到的载体相比,以573K温度下焙烧得到的TiO2为载体制备的Pd(5wt%)-Cu(1.25wt%)/TiO2催化剂可显著提高催化效率及N2选择性.     

多孔陶瓷球负载纳米晶粒二氧化钛光催化剂的制备及光催化活性

以多孔陶瓷球为载体,采用溶胶-凝胶法在其表面进行纳米TiO2薄膜负载,制备了多孔陶瓷球负载纳米晶粒二氧化钛光催化剂,经X射线衍射法(XRD)等手段对其表征结果表明,复合载体经500℃焙烧后,TiO2以锐钛矿晶型存在。对催化剂降解活性艳蓝溶液的催化活性进行研究表明,催化剂在5 h内可完全降解活性艳蓝染料。     

TiO2,ZnO光催化降解庚烷的活性研究

采用XRD，SPS，XPS，BET技术对TiO2和ZnO超细粉进行了结构、性能测试、考察了不同粒径的超细粉和普通商品（体相）TiO2、ZnO对庚烷的气相光催化反应，结果表明，TiO2（锐钛矿型）光催化活性大于ZnO，锐钛矿型TiO2光催化活性较金红石型TiO2好，对于同一结构的粒子来说，粒径愈小，表面羟基含量愈高，光催化活性愈高，通过反应产物的分析，探讨了反应机理。     

TiO2/活性炭催化剂对4-CP的吸附和光催化活性

采用常压金属有机物化学气相沉积技术在活性炭表面沉积构成纳米TiO2催化剂,XRD分析表明,沉积在活性炭表面的TiO2为锐钛矿晶型.TEM分析表明负载量为8%(wt)时,TiO2颗粒的粒径为10-20nm;载体负载前后BET面积仅改变了6%,表明负载TiO2后对活性炭的结构影响不大.利用Langmuir-Hinshelwood动力学模型探讨了TiO2/活性炭催化剂对4-CP的吸附行为和光催化活性之间的关系,求出4-CP降解反应速率常数Kr,在紫外光照条件下催化剂对4-CP的吸附明显增强.     

以工业级TiO2为载体负载不同助催化剂V2O5基脱氮催化剂的性能

在工业级TiO2载体上,通过浸渍法负载V2O5,WO3和MoO3等活性物质,制备不同V2O5基的烟气脱氮催化剂．在固定床反应器中测试DeNOx活性,研究不同的助催化剂(WO3和MoO3)对该类型催化剂DeNOx活性的影响,结果表明,在三元催化剂中,V2O5是主活性物质,MoO3和WO3是助催化剂,此外,V2O5-MoO3／TiO2的脱氮效率高于V2O5-WO3／TiO2,但N2O的生成量较大。     

油酸铵改性的高活性TiO2/V-TiO2复合光催化剂的制备及光催化降解甲基橙的研究

采用溶胶-凝胶法,将经过油酸铵改性的掺钒二氧化钛粉末投入到纯TiO2溶胶中,烘干、煅烧,制得带有n-n异质结半导体结构的复合型高活性掺钒二氧化钛光催化剂,并通过XRD、TEM、XPS等技术对样品进行了表征。通过对甲基橙溶液的光催化降解实验来考察TiO2/V-TiO2催化剂的光催化活性。结果表明：TiO2/V-TiO2复合催化剂拥有比纯TiO2更高的光催化活性。其中,V的掺杂摩尔分数为0.5%、TiO2：V-TiO2的质量比为10∶1的最佳复合催化剂,其光催化活性是纯TiO2的5.1倍。     

纳米TiO2混合晶体的制备及其光催化降解活性

以乙酸为水解抑制剂，采用sol-gel法制备纳米TiO2混合晶体催化剂，考察了抑制剂用量、煅烧温度、粒径等对催化性能的影响．结果表明，乙酸的用量影响催化剂的活性，当CH3COOH：Ti(OBu)4=0．8—1．0：1时效果较好；煅烧温度直接影响混合晶体的组成，580℃时锐钛矿／金红石=20．62，650℃时锐钛型／金红石=2．46，混合晶体具有较高的催化性能，粒径大小对TiO2的催化性能影响很大，粒子尺寸愈小，则比表面积愈大，电子．空穴愈难复合，有利于对活性艳红X-3B的降解．     

二氧化钛/石墨烯复合光催化剂的制备及其对水中双酚A的降解

双酚A污染问题日益严峻,已经威胁到人类的健康.半导体光催化技术可以有效去除水体中双酚A污染.近年来,二氧化钛/石墨烯复合材料,因其优越的光催化性能受到广泛关注.尤其石墨烯等新型纳米碳基材料,有较大的比表面积和丰富的官能团,为二氧化钛的负载创造了良好的条件,其表面可以形成化学键,为双酚A的吸附降解提供了更多的活性位点.本文重点介绍了国内外二氧化钛/石墨烯复合材料的制备方法及各种制备方法的优缺点;讨论了二氧化钛/石墨烯复合材料对双酚A的降解效果及其降解机理;分析了二氧化钛/石墨烯复合材料的再生性能.最后总结这种材料在实际应用中存在的问题及其前景展望.     

改性TiO2光催化膜的制备及其光催化降解2,4-DCP的研究

利用活性炭粉末对TiO2光催化剂进行改性,并对2,4-二氯苯酚进行光催化降解.结果表明,改性后TiO2光催化剂的光催化活性较之改性前有很大的提高.在pH=10,活性炭粉末掺杂量为10mg·ml-1时,300W高压汞灯下光催化降解120min,2,4DCP的去除率可达96.75%.     

纳米TiO_2多孔微粒阳光催化降解活性艳蓝染料

首次利用高分子悬浮聚合与溶胶-凝胶法相结合的技术,成功地制备不同孔结构的TiO2多孔微粒,并对其光催化降解活性艳蓝KN-R的染料溶液pH、无机阴离子、光强、通空气等影响因素进行了系统研究。结果表明:强酸性条件有利于染料在催化剂表面的吸附,而强碱性条件有利于催化反应的进行;常见无机阴离子Cl-、SO42-,对染料降解有不同程度的抑制作用;染料降解效率随光强增加而提高;光降解动力学结果表明:TiO2多孔微粒对活性艳蓝KN-R染料的光催化降解反应符合一级反应动力学;降解时持续通空气有利于降解效率的提高。实验证明所制得的微粒具有良好的光催化降解效果和重复使用性能。     

SiO2柱层状钛酸的制备、表征和光催化性能研究

采用逐步交换法,将含硅多聚物嵌入到层状钛酸的层间,通过焙烧制得SiO2柱层状钛酸(SiO2-H2Ti4O9)光催化剂.用X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)和比表面积等测定方法对催化剂进行了表征.结果表明,SiO2-H2Ti4O9的层间距由钛酸钾的0.88nm增加到1.35nm,比表面积由5.4 m2·g-1增大到133.3 m2·g-1.另外,通过对酸性大红GR的光催化降解反应,考察了所得催化剂的光催化活性.