静电纺丝法制备Fe_2O_3/TiO_2复合纳米纤维及光催化性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮、钛酸正丁酯和氯化铁为前驱体,利用静电纺丝法制备了Fe2O3/Ti O2复合纳米纤维.采用SEM,XRD,FT-IR和UV-Vis DRS等测试手段对纤维的形貌和结构进行了表征.通过对罗丹明B染料的光催化降解实验,探讨了煅烧温度和Fe2O3的含量对光催化性能的影响.结果表明:Fe2O3/Ti O2复合纳米纤维中Fe3+进入到Ti O2的晶格,从而改变了Ti O2的光谱响应范围.煅烧温度为600℃,0.5%(质量分数)Fe2O3含量的Fe2O3/Ti O2复合纳米纤维,在可见光范围具有良好的光催化活性.     

硫氮共掺杂TiO2薄膜的可见光催化性能

以钛酸丁酯(C16H36O4Ti)和硫脲(SC(NH2)2)为前驱体制备溶胶,通过旋涂方法制备Ti O2光催化剂薄膜;利用XRD、SEM、XPS、UV-vis等手段进行结构表征和光吸收性能测试,并通过降解亚甲基蓝溶液评定其可见光下的光催化活性。结果表明,以硫脲为前驱体时可实现硫氮元素在Ti O2中的共掺杂;掺杂后的Ti O2薄膜对可见光有明显的吸收,并在可见光下对亚甲基蓝溶液显示出较高的降解率,其中掺杂量质量分数为3.0%的薄膜样品光催化活性最好。在本实验条件下,经可见光照射7 h后,亚甲基蓝溶液降解率接近100%。分析表明,硫元素以S6+状态取代Ti4+存在于Ti O2晶格,氮元素则以间隙和取代的方式存在。硫氮元素的协同作用在Ti O2的禁带中引入杂质新能级,使Ti O2带隙变窄,因此对可见光吸收并显示出强的可见光催化活性。     

Fe^3＋，Zn^2＋共掺杂高效纳米TiO2光催化剂的制备表征及光催化性能

利用溶胶-凝胶法制备了Fe3 ,Zn2 单一掺杂及共掺杂的纳米二氧化钛粉体,并用SEM,XRD对其进行了表面形貌和物相表征,模拟太阳光下对亚甲基蓝溶液进行了降解实验.结果表明,Fe3 ,Zn2 掺杂500℃度热处理2 h得到的二氧化钛均为锐钛矿相,共掺杂抑制TiO2晶粒长大的作用最明显,粒径最小.对亚甲基蓝的光催化实验表明,单一Zn2 或Fe3 掺杂对TiO2的光催化活性影响不大,而Fe3 ,Zn2 共掺杂能明显提高TiO2的光催化活性.催化剂的粒径大小以及共掺杂元素的协同作用可能是共掺杂提高光催化活性的主要原因.     

g-C_3N_4纳米棒/TiO_2/Ni/CNTs复合物的制备及其光催化性能

通过简单的快速加热回流本体氮化碳制备了缺陷较少的g-C3N4纳米棒;然后采用缓慢水解法在g-C3N4纳米棒表面负载掺杂镍的TiO2前驱体,经热处理制得g-C3N4纳米棒/TiO2/NiO纳米复合光催化剂;最后以TiO2中的Ni为催化剂,采用化学气相沉积法原位生长CNTs,制备g-C3N4纳米棒/TiO2/Ni/CNTs纳米复合光催化剂。通过XRD、TG、TEM、FT-IR、UV-Vis等测试方法对催化剂进行表征,考察了样品在紫外光和可见光下对亚甲基蓝(MB)的光催化降解活性。结果表明:g-C3N4纳米棒/TiO2/Ni/CNT纳米复合物在紫外和可见光下对亚甲基蓝的降解率分别为87%和68%,光催化活性较g-C3N4/TiO2/NiO有明显提高。     

介孔TiO2及Fex/TiO2纤维光催化降解酸性橙Ⅱ的性能研究

以胶原纤维为模板分别负载钛(Ti4+)或钛(Ti4+)和铁(Fe3+),在高温下煅烧制得介孔TiO2和Fex/TiO2纤维.以酸性橙Ⅱ为模型分子,研究了介孔TiO2和Fex/TiO2纤维在可见光照射下对酸性橙Ⅱ的降解特性.研究表明,通过掺杂Fe3+能有效地提高介孔TiO2纤维的光催化活性,在本实验条件下,最佳的Fe/Ti摩尔比为0.01,最佳的煅烧温度为600℃.在酸性橙Ⅱ初始pH值为3～6,初始浓度为0.1 mmol.L-1,介孔Fe0.01/TiO2纤维用量为1 g.L-1,可见光照射下反应4 h后,酸性橙Ⅱ的脱色率和矿化率达到99%和46%以上.光催化活性的稳定性研究表明,介孔Fe0.01/TiO2纤维具有良好的光催化活性的稳定性,能多次重复使用.     

氮对光催化性能的影响:TiO_2纳米球和纳米线对比研究

使用阳极氧化和氨气退火N化的方法制备了N掺杂的TiO2纳米球薄膜和纳米线薄膜.经过N掺杂TiO2纳米线薄膜与未掺杂纳米线可见光区的光吸收强度相差不大,能带宽度从未掺杂样品的3.2eV缩小为3.1eV.TiO2纳米球薄膜在可见光区的光吸收显著增强,能带宽度由未掺杂样品的3.2eV缩小为2.8eV,同时纳米球生长被抑制,其直径约为50nm,明显小于未掺杂TiO2样品的100mn.在可见光照射TiO2氮掺杂纳米线薄膜和纳米球薄膜降解4h后,溶液中亚甲基蓝的浓度分别降至45%和44%,N掺杂样品获得了优异的可见光光催化活性.研究表明N掺杂导致的O空穴浓度增加和能带宽度有效减小是其可见光区光催化活性增强的主要原因.     

氮掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

以双氰胺为氮源,温和条件下采用Sol-Gel法制备氮掺杂TiO2粉末.XRD结果显示:所制备的样品是以锐钛矿相为主、含少量金红石相的混和相;UV-Vis漫反射光谱结果显示:相对于TiO2,氮掺杂纳米二氧化钛(N/TiO2)的光吸收阈值没有发生明显的红移,但可见光吸收强度明显增大.n(N):n(Ti)=0.12:1、煅烧温度400℃、煅烧时间2 h条件下制备的N/TiO2光催化剂的催化活性最佳,可见光下,300 min内可使甲基橙的降解率达到60%.     

蒸汽相水解法制备磁性光催化剂Fe_3O_4/SiO_2/TiO_2及其光催化性能

采用蒸汽相水解法,以Fe3O4纳米磁性颗粒为磁核,在其表面包覆一层SiO2来阻止光腐蚀,然后将锐钛矿相纳米氧化钛沉积在Fe3O4/SiO2颗粒表面,从而制得核壳结构的Fe3O4/SiO2/TiO2磁性复合光催化材料。用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)、探针式震动磁强计等手段对所制备的产物的结构、形貌、磁强度性能进行表征。以300W汞灯为光源,用亚甲基蓝和酸性红模拟污水中的有机染料来评价复合光催化剂的性能。结果表明,磁性纳米微球中TiO2的含量越大,其光催化性能越好,含TiO2质量分数50%的F3O4/SiO2/TiO2磁性纳米微球可在180min内降解亚甲基蓝模拟染料废水,降解率达99%,在80min内降解酸性模拟染料废水,降解率达98%。     

Ce/S共掺杂TiO2制备及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了沸石负载型Ce/S共掺杂TiO2光催化剂,探讨了可见光下负载型共掺杂TiO2光催化剂的光催化降解亚甲基蓝的可行性和工艺条件.研究结果表明,催化剂焙烧温度300℃,反应体系pH值为7.02时的亚甲基蓝降解效果最好.共掺杂复合光催化剂活性要好于单掺杂和不掺杂的光催化剂活性,负载型复合光催化剂具有很好的重复使用性能.     

铁氮掺杂二氧化钛材料的制备与光催化性能研究

通过溶胶凝胶法,以硝酸铁为铁源、尿素为氮源,分别制备了铁掺杂、氮掺杂、铁氮共掺杂二氧化钛粉末。采用X射线衍射仪,紫外-可见光谱仪等对样品进行表征和分析;并以亚甲基蓝作为目标降解物,评价样品的光催化性能。结果表明,500℃下制备的催化剂均为锐钛矿相,结晶性较好,掺杂使材料的吸收光谱发生红移;掺铁5%,掺氮12%时对可见光的吸收效果最好。光催化6 h对亚甲基蓝的降解效果效果Fe-N-TiO_2Fe-TiO_2N-TiO_2纯TiO_2。Fe、N共掺杂产生协同作用,使TiO_2的光催化性能明显优于单掺杂样品和纯TiO_2。     

双元素掺杂纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的研究

以浸渍法、共沉淀法和溶胶-凝胶法制备得到了双元素钕和铁掺杂的纳米TiO2光催化剂,考察了它们对光降解亚甲基蓝的催化活性.结果表明,亚甲基蓝的光催化降解可用假一级动力学方程表示.以一定比例掺杂钕、铁离子可提高TiO2的光催化活性,尤其是在自然光下TiO2的光催化活性.在一定比例钕、铁掺杂后,共沉淀法制备的掺杂型TiO2的光催化活性接近于用溶胶-凝胶法制备的掺杂型TiO2.     

掺杂Zn2+纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝

印染废水治理是水系环境治理的重点,而亚甲基蓝是印染废水中典型的有机污染物。本研究选用掺杂Zn2+的纳米TiO2作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解研究。XRD谱图分析表明,Zn2+的掺入可改变纳米TiO2锐钛矿型和金红石型的组成。制备工艺参数对样品光催化降解亚甲基蓝的活性具有很大影响,纯TiO2样品在450℃焙烧时的活性较其他温度的高;而掺杂Zn2+的样品则在500℃焙烧时的光催化活性相对最佳。催化剂的加入量过高或过低都不利于光催化活性的提高,催化剂的加入量为1g/L时,光催化剂对亚甲基蓝的降解效果最好;Zn2+掺入量为0.5%时,掺杂粉体的光催化活性相对较高。随着掺杂量的进一步增加,光催化活性降低。被降解有机物浓度过高时,紫外光较难到达催化剂表面,光的利用率降低,导致催化剂活性降低。亚甲基蓝的初始浓度为5mg/L时的降解速率较快。     

畅晓钰1 李 帅1 苏耀东2 姚鸿飞2 陈玉静2

通过溶胶凝胶法,以硝酸铁为铁源、尿素为氮源,分别制备了铁掺杂、氮掺杂、铁氮共掺杂二氧化钛粉末。采用X射线衍射仪,紫外-可见光谱仪等对样品进行表征和分析。并以亚甲基蓝作为目标降解物,来评价样品的光催化性能。结果表明,500℃下制备的催化剂均为锐钛矿相,结晶性较好,掺杂使材料的吸收光谱发生红移,掺铁5%,掺氮12%时对可见光的吸收效果最好。光催化6h对亚甲基蓝的降解效果效果Fe-N-TiO2＞Fe-TiO2＞N-TiO2＞纯TiO2。Fe、N共掺杂产生协同作用,使TiO2的光催化性能明显优于单掺杂样品和纯TiO2。     

Fe3+掺杂纳米TiO2制备及其性能的研究

采用溶胶.凝胶法制备了系列Fe3+掺杂的纳米TiO2,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)等测试方法对催化剂进行表征,并以甲基橙溶液为降解目标,测定其紫外光光催化活性.结果表明:Fe3+的掺杂能有效抑制TiO2纳米颗粒的增长,提高了晶相转变温度;过渡金属Fe3+的掺杂能有效提高TiO2纳米粉体的光催化活性,600℃煅烧后的0.4%Fe3+/TiO2具有高的催化活性,且光催化活性稳定.     

H2O2增效Ag+掺杂ZnO纳米晶光催化体系降解亚甲基蓝

以水合碳酸锌为前驱体,利用激光复合加热蒸发技术,制得粒径分布均匀,平均粒径在30 nm左右的Ag 掺杂ZnO纳米晶半导体光催化剂.利用UV-Vis,TEM,AFM和XRD等进行了表征.对光催化体系降解亚甲基蓝(MB)的研究表明:悬浮Ag 掺杂ZnO纳米晶的悬浮水相体系中,Ag 的掺杂能有效地改善ZnO对亚甲基蓝的光催化降解性能.此外,H2O2能有效增强Ag 掺杂ZnO纳米晶对MB的降解效率,H2O2浓度为0.05 mol/L时可以使Ag 掺杂ZnO纳米晶的光催化效率提高近1倍.降解产物光谱分析表明:H2O2的存在优先使MB的苯环开环降解,并使其降解更彻底.     

纳米La3+/TiO2光性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出了不同La3+掺杂量、不同煅烧温度的La3+/TiO2的光催化剂,并对所制得的光催化剂进行了SEM、XRD、FT-IR表征;以亚甲基蓝为目标降解物进行光催化活性研究.结果表明,所得粉体为锐钛矿相纳米TiO2,且La3+掺杂后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低,说明稀土La3+的掺杂能细化晶粒,稀土离子掺杂也有利于抑制高温时的TiO2晶型由锐钛矿向金红石型的转变;以亚甲基蓝为目标降解物的光催化实验表明,在500℃煅烧,含量0.5%La3+/TiO2的催化剂,加入2mL助催化剂,提供了光催化基元反应的中间介质羟基自由基,使基元反应中的活化能降低,反应更易进行,在三基色节能灯照射3.0h,降解率可77.56%,时间短见效快.     

微波法制备膨润土负载N/Fe共掺杂TiO2光催化剂

以膨润土为载体、N2H4.H2O为氮源,用微波法合成了膨润土负载N/Fe共掺杂TiO2光催化剂.用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征物相特征.讨论了影响亚甲基蓝降解的主要因素.结果表明:当微波功率为600 W、微波反应时间为15 min时,所得光降解催化剂30 min对亚甲基蓝的降解率可达99.6%.     

N、Ce共掺杂TiO2的制备及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备沸石负载N、Ce共掺杂的二氧化钛光催化剂,以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究该催化剂的光催化性能,并讨论催化剂浓度、pH值以及焙烧温度等对样品光催化性能的影响.结果表明:催化剂的焙烧温度为300℃时催化剂的催化活性最高,在反应体系中,催化剂浓度为60 g/L,pH=7时样品的光催化效率最佳,共掺杂的样品可见光活性高于单掺杂的样品.可见光辐射共掺杂的样品3 h,亚甲基蓝的去除率可以达65%.     

钒氮共掺杂TiO2降解亚甲基蓝影响因素的研究

用溶胶-凝胶法制备钒氮共掺杂TiO2光催化剂,以亚甲基蓝的降解率为评价指标,考察钒氮共掺杂TiO2光催化降解亚甲基蓝的影响因素.结果表明,钒氮共掺杂能显著提高TiO2的光催化活性;在本实验条件下,钒氮添加量(与Ti的摩尔比)分别为0.1%、10%的TiO2于600℃焙烧、投入量为3g/L、溶液pH值为4~7、超声振荡30min、光照催化氧化处理4h的条件对处理低浓度亚甲基蓝溶液效果最好.     

水解沉淀法制备氮掺杂TiO_2可见光光催化剂

为拓展TiO2可见光的响应范围,以氨水为氮源,在常温条件下采用水解沉淀法制备了氮掺杂TiO2粉末。以X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和X射线光电子能谱等对TiO2进行了表征。对可见光照射下的光催化活性进行了测试,并考察了煅烧温度及掺杂量等对光催化活性的影响。结果表明:氮掺杂致使TiO2吸收边带向可见光区偏移,在降解亚甲基蓝的实验中表现出良好的可见光催化活性;随煅烧温度的增加,氮摩尔分数增加,晶粒增大,可见光催化活性减弱;煅烧温度为400℃,氮的摩尔分数为2%时制备样品的光催化活性最高。