纳米TiO2光催化剂负载技术研究

纳米TiO2光催化剂在废水处理、空气净化等环保领域具有诱人的应用前景,将其负载于一定的载体上,并设计出高效的光反应器是其实用化的关键之一。本文对纳米TiO2光催化剂负载所用载体、固定方法及其效果、相关光催化化学反应器作了综合评述。     

负载型纳米TiO2光催化降解水中微量溶解性间二甲苯

以高压汞灯为光源，采用浸涂-烧结法制备的负载型纳米TiO2作为光催化剂，通过对水中微量溶解性间二甲苯的光催化氧化过程的研究表明，初始浓度在6.68-17.36mg/L的范围内，间二甲苯的光催化反应遵循表观一级反应动力学规律。反应的表观速率常数随溶液初始浓度的增大而减小，半衰期则随初始浓度的增大而增加，经1.5h反应后，溶液中间二甲苯的去除率从17.36mg/L的54.44%增加到6.68mg/L的75.90%。     

负载型纳米TiO2光催化降解水中微量溶解性间二甲苯

以高压汞灯为光源 ,采用浸涂 -烧结法制备的负载型纳米TiO2 作为光催化剂 ,通过对水中微量溶解性间二甲苯的光催化氧化过程的研究表明 ,初始浓度在 6 .6 8— 17.36mg/L的范围内 ,间二甲苯的光催化反应遵循表观一级反应动力学规律 ,反应的表观速率常数随溶液初始浓度的增大而减小 ,半衰期则随初始浓度的增大而增加 ,经 1.5h反应后 ,溶液中间二甲苯的去除率从 17.36mg/L的 5 4 .4 4 %增加到 6 .6 8mg/L的 75 .90 %。     

纳米TiO2薄膜在不同陶瓷表面的负载及其光催化性能研究

利用2种不同表面处理的陶瓷作为载体，用溶胶凝胶法在其表面进行了纳米TiO2光催化薄膜的负载。采用X射线衍射法（XRD）、X射线光电于能谱仪（XPS）和扫描电镜（SEM）对薄膜的粒径、横断面及表面组成进行了表征和分析，结果表明，TiO2的平均粒径约为15nm，釉面陶瓷TiO2薄膜分布均匀，膜厚约为300nm；无釉陶瓷TiO2薄膜分布不均，膜层不明显；2种载体中的一些基质离子在TiO2薄膜有渗透。苯酚的降解实验表明，以2种不同表面处理的陶瓷为载体的TiO2薄膜对苯酚的降解均符合一级反应动力学，就催化活性而言，TiO2／釉面陶瓷〉TiO2／无釉陶瓷，分析认为基质渗透的Ca^2＋有降低TiO2光催化活性的作用；该薄膜对实际生产多菌灵废水具有催化降解作用。重复降解实验20次，TiO2／釉面陶瓷和TiO2／无釉陶瓷对苯酚的去除率仅分别降低9％和6％。     

焦炭负载改性纳米TiO2阳光催化降解染料模拟废水的初步研究

以焦炭为载体，Na2SiO3为粘结剂，制备了负载型铁改性纳米TiO3光催化剂，并研究了该催化剂在太阳光照射下降解亚甲基兰染料废水的效果，通过正交和单因素优化试验，探讨了影响染料废水降解效果的主要因素，研究结果表明，影响降解因素的大小次序是：煅烧时间〉铁掺杂量〉Na2SiO3质量百分比〉煅烧温度。本光催化剂制备的最佳制备条件是：以20％的Na2SiO3溶液为粘结剂，掺杂2％的Fe，400℃煅烧温度下煅烧3h。以太阳光为光源，亚甲基兰染料废水的降解率可达到87．1％。     

TiO2/NiFe2O2磁性纳米光催化剂的制备及其光催化性能研究

先用水热法制备了纳米级NiFe2O2磁核,然后采用均匀沉淀法在NiFe2O2磁核表面包覆TiO2,制备了一种新型磁性纳米光催化剂TiO2/NiFe2O2通过实验确定了制备TiO2/NiFe2O2的最佳Ti/Ni(摩尔比)为30/1,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)、磁力学测试等手段对其进行了表征.以甲基橙的水溶液为模拟污染物,评价了TiO2/NiFe2O2的光催化性能,在光照2 h后,甲基橙的脱色率可达98.5%.研究结果表明,TiO2/NiFe2O2是一种可重复使用的高效光催化剂.     

纳米TiO2薄膜在不同陶瓷表面的负载及其光催化性能研究

利用2种不同表面处理的陶瓷作为载体,用溶胶凝胶法在其表面进行了纳米TiO2光催化薄膜的负载.采用X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)对薄膜的粒径、横断面及表面组成进行了表征和分析,结果表明,TiO2的平均粒径约为15 nm,釉面陶瓷TiO2薄膜分布均匀,膜厚约为300 nm;无釉陶瓷TiO2薄膜分布不均,膜层不明显;2种载体中的一些基质离子在TiO2薄膜有渗透.苯酚的降解实验表明,以2种不同表面处理的陶瓷为载体的TiO2薄膜对苯酚的降解均符合一级反应动力学,就催化活性而言,TiO2/釉面陶瓷＞TiO2/无釉陶瓷,分析认为基质渗透的Ca2 有降低TiO2光催化活性的作用;该薄膜对实际生产多菌灵废水具有催化降解作用.重复降解实验20次,TiO2/釉面陶瓷和TiO2/无釉陶瓷对苯酚的去除率仅分别降低9%和6%.     

参杂负载型纳米TiO2降解橙黄G的光催化活性及其动力学研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍-焙烧法制备了掺杂Sn（Ⅳ）的TiO2／AC光催化剂，以偶氮染料橙黄G为目标降解物，对光催化反应条件进行了优化。结果表明：利用Sn（IV）掺杂量为2．5at．％的TiO2／AC光催化剂，在进水浓度50mg／L，催化剂的用量12．5g／i，pH值2．0，H2O2 1．5mL／L。主波长为365nm的300W高压汞灯光照条件下，反应60rain，橙黄G的光催化去除率可达99．1％。该反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程，其速控步为吸附反应。共存阴离子SO4^2-和H2PO4^-，对橙黄G的光催化降解反应均有一定的抑制作用。     

TiO／NiFe2O4磁性纳米光催化剂的制备及其光催化性能研究

先用水热法制备了纳米级NiFe2O4磁核,然后采用均匀沉淀法在NiFe2O4磁核表面包覆TiO2,制备了一种新型磁性纳米光催化剂TiO2／NiFe2O4。通过实验确定了制备TiO2／NiFe2O4的最佳Ti／Ni（摩尔比）为30／1,用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV—Vis）漫反射、热重一差示扫描量热分析（TG-DSC）、磁力学测试等手段对其进行了表征。以甲基橙的水溶液为模拟污染物,评价了TiO2／NiFe2O4的光催化性能,在光照2h后,甲基橙的脱色率可达98．5％。研究结果表明,TiO2／NiFe2O4是一种可重复使用的高效光催化剂。     

TiO2光催化剂在污水处理中的应用

在污水处理方面TiO2光催化剂以其独特的氧化活性。光学性能和无机化能力引起了人们极大的关注。对TiO2光催化原理。农药，染料和环境荷尔蒙等有机污染物的分解，提高催化效率的方法以及其实用技术等方面。分别作了综合评述。     

TiO2晶体的微波水热法制备及光催化性能研究

以TiSO4和尿素为主要原料,EDTA为控制剂,采用微波水热法制备纳米TiO2光催化剂,并分析了纳米TiO2晶粒的最佳形成条件。利用XRD、TEM等技术对制备产物进行表征。结果表明,TiSO4和尿素混合物在微波水热条件下晶化150min后,产物为锐钛矿型TiO2,且产物粒径小、大小均匀。在紫外光照射下,以自制的锐钛矿型纳米TiO2为催化剂,酸性橙为降解目标物,进一步研究了其光催化性能。结果表明,该TiO2在紫外光照射下表现出稳定的光催化活性。     

纳米TiO2光催化氧化去除水中痕量双氯芬酸的研究

以TiCl4为前驱体,采用水解法经不同温度煅烧制备了具有不同理化性能的纳米TiO2光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、物理吸附仪、紫外—可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对纳米TiO2的晶相结构、粒径、孔径分布以及禁带宽度等进行了表征。以蒸馏水配制的双氯芬酸溶液为目标物,进行了纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的活性测试,研究了纳米TiO2的理化性能与光催化氧化活性之间的关系。结果表明,经400℃煅烧制得的纳米TiO2样品具有最高的光催化氧化活性,其在紫外光照射60min下对双氯芬酸的去除率为98%左右,比单独紫外光照射高出85百分点。纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的反应近似一级反应动力学模型,其中经400℃煅烧制得的纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的表观反应速率常数为0.054 54min-1,是普通商用TiO2的2倍左右,与德国Degussa P-25TiO2的光催化氧化活性最相近。     

TiO2光催化剂在污水处理中的应用

在污水处理方面TiO2光催化剂以其独特的氧化活性、光学性能和无机化能力引起了人们极大的关注.对TiO2光催化原理、农药、染料和环境荷尔蒙等有机污染物的分解,提高催化效率的方法以及其实用技术等方面,分别作了综合评述.     

TiO_2晶体的微波水热法制备及光催化性能研究

以TiSO4和尿素为主要原料,EDTA为控制剂,采用微波水热法制备纳米TiO2光催化剂,并分析了纳米TiO2晶粒的最佳形成条件。利用XRD、TEM等技术对制备产物进行表征。结果表明,TiSO4和尿素混合物在微波水热条件下晶化150 min后,产物为锐钛矿型TiO2,且产物粒径小、大小均匀。在紫外光照射下,以自制的锐钛矿型纳米TiO2为催化剂,酸性橙为降解目标物,进一步研究了其光催化性能。结果表明,该TiO2在紫外光照射下表现出稳定的光催化活性。     

漂浮负载型光催化剂制备及降解草甘膦研究

以漂珠(FP)为载体,采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了漂浮负载型CdS/TiO2/FP复合膜光催化剂,通过SEM、XRD对其结构进行了表征.以甘草膦农药的光催化降解为模型反应,使用不同光源研究了CdS/TiO2/FP的光催化性能,探讨了影响催化剂活性的因素及采用太阳光做光源处理草甘膦的可行性.结果表明,经4层镀膜500℃热处理的20%(w/w)CdS/TiO2/FP光催化剂具有良好的光催化性能,最佳降解条件为:催化剂加入量3 g/L,初始pH 7～9,Fe2 浓度为2.0×10-3 mol/L.通气量200 mL/min.在最佳条件下,对135 mg/L草甘膦溶液降解率可以分别达到96.3%(125 W高压汞灯,60 min)和82.4%(太阳光,180 min).     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中，紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下，气相无机污染物SO2被完全氧化为SO2或H2SO4。本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理，并得出光催化反应速率符合一级动力学过程；经过连续使用之后，TiO2的光催化活性降低，最后活性消失；经过水洗之后，失活的TiO2可以得到再生。失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明，失活的TiO2表面存在H2SO4，其被认为是使催化剂失活的成分。     

掺硫改性TiO2对活性艳红X-3B的光催化降解性能研究

以硫脲为硫的源物质,以钛酸四丁酯为TiO2的前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了掺硫改性TiO2光催化剂。以活性艳红X-3B为目标污染物,研究了该催化剂的光催化降解性能,对硫掺杂量、催化剂焙烧温度、溶液pH值以及催化剂添加量等影响因素进行了研究,并采用XRD分析手法对光催化剂进行表征。结果表明,经掺硫改性后的TiO2的催化活性有了很大提高,且硫的掺杂有一个最佳值,即Ti∶S的摩尔比为1∶1。经掺硫改性的TiO2在可见光区具备一定的催化活性, 180 min内对活性艳红X-3B的去除率可达35.1%,且在紫外光区的催化活性优于纯TiO2。     

二氧化钛光催化剂成型过程中制备条件对活性影响因素研究

通过对TiO2粉体在热处理和成型过程中制备条件的筛选,研制了具有较高机械强度和光催化活性的TiO2光催化剂颗粒,经XRD、XPS、DRS和Zeta电位分析表明,该催化剂主要晶型为锐钛矿型,适量的添加剂使其表面酸性增加,500℃热处理改善了催化剂的表面性质,催化剂颗粒对光的吸收带边红移,扩大了光能利用率.     

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。     

Preparation and characteristics of high performance paper containing titanium dioxide photocatalyst supported on inorganic fiber matrix

A novel paper-based material containing titanium dioxide (TiO₂) photocatalyst was successfully prepared by a papermaking technique with the internal addition of inorganic fibers on which TiO₂ particles were supported. Photodegradation performance of acetaldehyde gas, an indoor pollutant, and the durability of the TiO₂-containing papers were investigated under UV irradiation. Ceramic fiber suspension and polydiallyldimethylammonium chloride as a cationic flocculant were mixed, followed by the addition of TiO₂ suspension and anionic polyacrylamide. Subsequently, the inorganic mixture was poured into a pulp suspension, and TiO₂ handsheets then prepared by a papermaking method. The tensile strength of TiO₂-containing paper without a ceramic carrier decreased by more than 30% after 240-h UV irradiation (2 mW/cm²), although the strength of the TiO₂ sheet with ceramic fibers remained reasonably stable. The efficiency of acetaldehyde decomposition by the TiO₂ paper containing an inorganic carrier was nearly equal to that of the carrier-free TiO₂ paper. Scanning electron microscopic observation suggested that most TiO₂ particles were predominantly supported on the inorganic fiber matrix, and were mostly out of contact with organic pulp fibers. The TiO₂ paper with an inorganic carrier demonstrated both excellent photocatalytic performance and durability, which before had been mutually incompatible for organic materials containing TiO₂ photocatalyst. The two-stage mixing procedure for TiO₂ sheet-making is promising for the simple manufacture of high performance paper with photocatalytic ability.