TiO_2纳米管阵列的改性及其光电催化性能的研究进展

阐述了目前国内外对TiO2纳米管阵列改性的方法,分析了各种改性方法存在的优点和缺陷。系统归纳了TiO2纳米管阵列光电催化性能的影响因素,包括TiO2纳米管阵列的形貌、晶型结构、外加偏电压、光源与辐照度、溶液p H、待降解物质量浓度、TiO2纳米管阵列电极面积等。指出了目前存在的问题及今后的研究方向。     

焙烧温度对TiO2纳米管结构及吸附性能的影响

采用水热法在不同焙烧温度下制备了具有不同特性的TiO2纳米管(TNT).用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)和BET比表面积对其结构和形貌进行表征.以亚甲基蓝(MB)为模型反应物,考察了不同焙烧温度下的TiO2纳米管在不同环境温度下对MB的吸附行为.结果表明:随着焙烧温度的升高,TiO2纳米管中锐钛矿的含量增加、比表面积减小;MB在TiO2纳米管上的吸附量随着纳米管焙烧温度的升高显著降低;环境温度对MB在TiO2纳米管上的吸附随着TiO2纳米管焙烧温度的不同而有差异.     

钛酸盐纳米管对水中氨氮的吸附特性

以P25和Na OH为原料,采用水热法制备钛酸盐纳米管(TNTs),利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)对材料的组成和形貌进行表征,通过其对水中氨氮的静态吸附实验,考察TNTs对水中氨氮的吸附特性及规律.结果表明碱浓度为10mol·L-1时,可以获得管长约120 nm,管径约为8 nm的钛酸盐纳米管,其对氨氮的平衡吸附量达到10. 67 mg·g-1. p H值介于3～8时,TNTs能有效地吸附水中的氨氮.吸附过程在1 h基本达到平衡,符合准二级动力学方程.颗粒内扩散方程拟合结果发现,TNTs对氨氮的吸附过程由表面吸附和颗粒内扩散共同控制. Temkin方程能较好地描述TNTs对氨氮的吸附行为.热力学实验表明钛酸盐纳米管对氨氮的吸附是自发进行的吸热过程.共存阴阳离子对氨氮的吸附具有抑制作用,分别表现为SO_4~(2-) Cl~- H_2PO_4~-、K~+ Na~+ Ca~(2+).再生的钛酸盐纳米管对氨氮循环吸附5次仍有88. 64%的吸附效果.红外光谱(FT-IR)研究表明钛酸盐纳米管对氨氮的吸附机制是TNTs层间的Na~+与溶液中的NH_4~+之间发生离子交换.钛酸盐纳米管的优良循环使用性能和大吸附容量使得其能有效地去除水中氨氮.     

TiO2纳米管的水热合成表征及其光催化性能研究

采用水热化学反应的方法制备了TiO2纳米管,并采用TEM、XRD等分析手段对TiO2纳米管的形貌和晶相进行了表征,对比了管与粉的光催化性能.结果表明,采用该方法制得的TiO2纳米管的管径小、管形均匀,TiO2纳米管的光催化性能明显高于TiO2纳米粉.     

利用碳氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列实现同时降解甲基橙和产氢

本研究结合阳极氧化和超声辅助沉积的方法合成碳氮共掺杂的二氧化钛纳米管阵列,并采用XRD、FESEM、UV-vis、XPS等技术对材料进行表征.光电化学(PEC)体系中,碳氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列作为阳极,甲基橙溶液作为光电催化氧化的对象,对光催化剂的氧化性能进行了考察,与此同时,在阴极实现光解水产氢,最终在PEC体系中实现同时降解甲基橙和产氢.XRD、FESEM、UV-vis、XPS及TEM等表征结果表明,碳氮成功地掺入到了二氧化钛纳米管阵列中,并未破坏其多孔有序的结构,而且比二氧化钛纳米管阵列具有更高的光催化活性.光电催化降解甲基橙的实验当中,在酸性溶液条件下,二氧化钛纳米管阵列的催化氧化效率较高,降解效率达到了100%,其速率常数为2.3×10-3s-1(p H=4),同时也具有较高的产氢速率(0.95 mmol·h-1),因此,该实验体系在光电催化降解污水中的有机污染物同时产氢方面有应用前景.     

无机离子对石墨烯/TiO2纳米管阵列光电极光催化性能影响

采用原位阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列(TNAs)光电极,并采用电沉积工艺对其进行石墨烯修饰。以罗丹明B(Rh.B)为目标污染物,考察了染料溶液中主要无机离子对光电极光催化降解Rh.B的影响。实验结果表明,150W氙灯照射1 h,石墨烯/TNAs对Rh.B光催化降解率达到75%,是TNAs光电极的1.45倍。溶液中NO-3,Ca2+和Mg2+促进光电极对Rh.B的光催化降解,而SO2-4,Cl-和F-则会抑制对Rh.B的降解。     

MoO3/TiO2纳米管的制备及其光催化降解多环芳烃的机制

本研究将热分解法制备的MoO_3与水热法制备的TiO_2纳米管复合,得到具有高太阳光催化活性的MoO_3/TiO_2纳米管异质结催化剂.研究中以芘为模型多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs),探究了MoO_3/TiO_2纳米管模拟在太阳光下催化降解PAHs的效果及效率提升的机制.结果表明,MoO_3和TiO_2纳米管间形成的p-n异质结结构,降低了材料的能带间隙而获得更高的可见光利用效率,并有效促进了电子和空穴的分离,从而提高了复合材料的光催化活性.1%MoO_3/TiO_2纳米管催化降解芘速率(k)较MoO_3和TiO_2(锐钛矿)分别提升了5.3倍和1.5倍.催化体系中产生的·OH和光生空穴在芘的降解中起主要作用.     

TiO2纳米管对水源水中MC-LR的光催化降解

采用“草酸+氟化铵”水相电解液体系通过阳极氧化法制备出了TiO₂纳米管材料,可有效光催化深度降解水源水中的微囊藻毒素（MC-LR）.结果表明,阳极氧化电压为20V、组分配比为1/12mol/L H₂C₂O₄·2H₂O+0.5wt% NH₄F、电解液pH值为4、阳极氧化时间1~2h的条件下制得的纳米管形貌最清晰,孔径为50nm左右,管长为250~600nm;催化剂经过500~600℃的温度煅烧后对MC-LR的光催化降解效率相对较高;pH值在3.5或8左右时,有利于MC-LR的光催化降解,且光化学反应符合准一级反应动力学模型;MC-LR的光催化降解机理主要包括产生的强氧化性·OH自由基对Adda支链共轭双键、Mdha氨基酸单双键以及Adda支链中甲氧基等部位的攻击氧化和肽键的水解.     

Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极的制备及煤气管道水封水的预处理

利用阳极氧化法和电化学沉积法,在传统Ti/PbO2电极中引入二氧化钛纳米管(TiO2NTs)和导电聚苯胺(PANI)新型复合中间层,并在PbO2表层掺杂改性碳纳米管(CNTs),成功制备了Ti/TiO2NTs/PANI/PbO2-CNTs电极,并将其用于煤气管道水封水的预处理.实验结果表明:TiO2NTs/PANI复合...     

专利文摘

一种电镀废水的处理方法及其装置该发明公开了一种电镀废水的处理方法,包括将电镀废水引入第一调节池,在第一调节池中加酸、曝气,再将第一沉淀池中的上清液引入第二调节池,在第二调节池中加入碱,并进行曝气,在pH达到8.5～9.0之后加入捕集剂,将第二调节池