非TiO2可见光响应半导体氧化物光催化研究进展

继TiO2光催化剂以后的第二代光催化剂-可见光光催化剂由于可以直接利用太阳光对污染物进行降解,甚至可以分解水产生氢能,而成为当今环境领域的研究热点.本文综述了近年来非TiO2可见光响应的氧化物催化剂的研究现状,包括金属氧化物、复合氧化物、杂多酸、卤氧化物的研究进展;概述了其氧化物的制备方法、光催化特性及机理;最后对其氧化物可见光光催化研究进行了展望.     

含铋掺杂改性TiO2催化剂晶型的研究进展

光催化技术是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术,而光催化剂则是该技术的关键.在目前已研发的各种光催化剂中,掺Bi的TiO2光催化剂是具有可见光响应的光催化剂,在可见光下具有良好的光催化性能.该文综述了国内外对铋掺杂改性TiO2催化剂晶型研究新进展,并展望了该系列可见光催化剂发展前景.     

掺铁TiO2-活性炭复合材料的制备及其光催化活性

通过浸渍法将掺铁TiO2溶胶负载到活性炭上制备掺铁TiO2-活性炭复合光催化剂材料,并对其结构特征、吸附特性、可见光光催化活性和再生性能进行研究.结果表明,掺铁TiO2-活性炭复合材料具有很大的比表面积,对有机污染物具有优越的吸附性能,而其比表面积则随着掺铁TiO2-活性炭的质量比的增大而逐渐减小.在可见光下,复合光催化剂材料由于Fe3 的引入TiO2中,对亚甲基蓝溶液具有高的光催化活性,其中经过500℃热处理的载钛量为5%(质量分数)的复合光催化剂材料的光催化活性最佳.复合光催化剂具有优越的再生性能,经再生处理可多次重复使用.     

Cr2O3-TiO2负载金属光催化剂及其光分解水产氢性能研究

以钛酸四丁酯和重铬酸铵为原料,采用溶胶凝胶法制备Cr2O3 TiO2 复合型光催化剂,并利用浸渍法在Cr2O3 TiO2 表面分别负载Fe、Mn、Mo 过渡金属,制备了Fe Cr2O3 TiO2、Mn Cr2O3 TiO2、Mo Cr2O3 TiO2 三元复合型光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、比表面分析(BET)和紫外可见吸收光谱(Uv Vis)对催化剂进行了表征.XRD结果表明:TiO2 为金红石结构;Cr2O3 为绿铬矿结构.催化剂在紫外光和可见光条件下均具有光催化分解水产氢活性,紫外光条件下三元复合型光催化剂可以明显提高光催化产氢活性,其中Mo Cr2O3 TiO2 活性最高,而在可见光条件下,三元复合型光催化剂产氢活性略低于Cr2O3 TiO2.     

可见光响应型TiO2光催化剂研究进展

综述国内外在TiO2可见光光催化研究方面的最新进展.从染料光敏化、阳离子掺杂、阴离子掺杂及新型复合光催化剂四个方面详细探讨该类复合TiO2的制备方法、催化机理、实际效果和缺点;较系统地介绍可见光化光催化剂的研究现状、成果及前景.     

铁掺杂纳米TiO2的可见光催化性能

为了提高纳米TiO2催化剂的光催化氧化性能,采用溶胶-凝胶法,以酞酸丁酯为原料制备铁掺杂纳米TiO2光催化剂(Fe-TiO2).分别采用X射线衍射和紫外-可见光漫反射对其晶相和光催化活性进行表征.以偶氮结构的弱酸性染料溶液为目标降解物,研究在可见光照射下Fe-TiO2的光催化性能.结果表明,Fe-TiO2光催化剂的晶相为单一锐钛矿相,粒径为17.7nm;吸收边带红移至500nm,禁带宽度减小到2.48eV.在可见光下光催化反应180min,Fe-TiO2光催化剂对弱酸性染料的降解率达99.86%.     

石墨烯杂化钛酸管复合光催化剂的制备与表征

以化学法还原的石墨烯和纳米TiO2为原料,采用水热法制备出一系列具有良好可见光活性的石墨烯 钛酸管复合光催化剂,并研究石墨烯含量和水热温度对其光催化性能的影响.结果表明：当石墨烯质量分数为5%时,复合光催化剂的催化活性最佳;采用较低水热温度制备出的复合光催化剂具有更大的比表面积和更优异的催化性能,其比表面积为一般石墨烯 TiO2复合光催化剂的10倍;在可见光照射条件下,其降解罗丹明 B的速率常数可达8.76×10-2 min-1,远高于文献报道的TiO2类光催化剂降解的速率常数;其可见光活性来源于石墨烯的敏化作用.     

Mo03-Ti02复合物的制备及其增强光催化活性

目的 通过水热法制备MoO3-TiO2复合光催化剂,对其结构和催化活性进行研究.方法 采用XRD,SEM,BET和UV-Vis DRS等手段对其晶相结构和化学性质进行表征,通过测试该复合结构对罗丹明B的可见光催化降解评估其光催化活性.结果 实验结果显示,MoO3-TiO2的光催化活性与相应的MoO3和TiO2比较,MoO3-TiO2光催化剂增强了光催化活性.结论 研究表明,光催化活性增强的原因归因于MoO3和TiO2形成p-n异质结,抑制了光生电子和空穴的复合.在光催化降解反应中,活性物种h+起主要作用.     

介孔结构Na4W10O32/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能的研究

用溶胶-凝胶和程序升温水热法制备了介孔结构的Na4W10O32/TiO2多酸纳米晶复合光催化剂.用ICP-AES、XRD、拉曼散射光谱、TEM和N2吸附测定等技术对其组成和结构进行了表征.考察了催化剂的可见光光催化性能.结果表明:Na4W10O32均匀地分散在TiO2网络内部,而且其基本骨架结构未发生改变;该催化剂比锐钛矿TiO2,H6P2W18O62/TiO2和H4SiW12O40/TiO2具有更高的可见光光催化活性.     

Ag/TiO2等离子光催化复合材料界面作用和光学性能

贵金属沉积二氧化钛(TiO2)等离子光催化剂由于具有高的光催化效率和高的可见光利用率被广泛研究,但贵金属对TiO2光催化性能的影响机理尚不清楚.本文基于密度泛函理论的第一性原理,从微观上探讨了不同大小的Ag簇对TiO2催化剂的电子结构和光学性质的影响,揭示了等离子体共振光催化的物理机制.研究发现Ag簇中的原子个数在1～4时,TiO2的带隙在不同程度上有所减小.沉积后体系的复介电函数和复折射率均有所提高;在可见光范围内,沉积3个原子的Ag簇形成的体系的光吸收性能最佳,可以为等离子光催化剂在工业上的应用提供理论指导.     

N掺杂TiO2的制备、表征及其光催化性能

采用水热法制备了N掺杂TiO2光催化剂,并用X衍射、X光电子能谱和紫外-可见吸收光谱进行了表征,测定了其光催化氧化甲基橙的催化性能.结果表明,与未掺杂TiO2相比,N掺杂TiO2在可见光区有更大的吸收,N的掺杂还明显提高了TiO2光催化氧化甲基橙的性能.     

聚苯胺改性纳米TiO2的制备及其对含氰废水的降解研究

通过矿化接枝技术将溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2负载在聚苯乙烯微珠载体上,制成负载型纳米TiO2光催化剂。利用导电聚苯胺对负载型纳米TiO2光催化剂进行可见光改性,通过XRD,SEM等方法对改性纳米TiO2光催化剂进行表征,并用改性催化剂在太阳光照射下对3种工业含氰废水进行降解处理。结果表明：导电聚苯胺对负载型纳米TiO2光催化剂涂膜改性,显著改善了负载型纳米TiO2光催化剂在可见光条件下的光催化性能,可有效降解废水中的大部分有毒氰根（CN^-）,使其含量远低于国家排放标准。     

嵌入TiO2微球中的CoO八面体有效增强可见光下光催化全分解水性能研究

光催化全解水制氢是一种绿色、环保、清洁的可再生能源转换技术.为此,开发高效稳定的光催化剂一直是该领域的重要课题.通过简单的水热途径将CoO八面体涂覆在TiO2微球表面上制备了CoO/TiO2异质结光催化剂.在可见光照射下,制备的CoO/TiO2异质结在不添加任何牺牲剂或助催化剂情况下,直接光催化分解水产生H2和O2的物质的量比约为2:1.当CoO/TiO2异质结中CoO含量为3％时,光催化活性最高,H2和O2的析出速率分别为0.095μmol/h和0.045μmol/h.研究表明,CoO/TiO2异质结上光催化整体水分解活性的增强归因于CoO的引入,其不仅可以扩大TiO2的光吸收范围,还可以抑制光生电子和空穴的复合.     

溶剂热法制备TiO2/g-C3N4及其光催化性能

采用溶剂热法合成了可见光响应的TiO2/g-C3N4复合光催化剂,并对TiO2/g-C3N4进行质子化处理。通过X射线衍射、氮气吸附-脱附BET法、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、紫外-可见漫反射和荧光光谱等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)光催化降解为模型反应,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,多孔TiO2纳米晶与g-C3N4形成具有"芝麻饼"形貌的复合结构;TiO2/g-C3N4复合光催化剂的吸收带边扩展到465nm,较TiO2出现明显红移;TiO2与g-C3N4能带匹配耦合,有效地抑制了电子与空穴的复合;质子化处理过程能够提高可见光区吸收强度和电子的传导能力,增强了TiO2的光催化活性。     

有机物/TiO2电荷转移复合物的形成及其在可见光下的催化活性

以TiO2（Degussa P25）为光催化剂,可见光为激发光源,分别对甲醇/TiO2、甲醛/TiO2、甲酸/TiO2体系中光催化还原Cr6+的情况进行了研究. 结果表明,有机醇和羧酸能与TiO2形成电荷转移复合物. 这种复合物能够吸收400 nm以上的可见光,并通过LMCT（ligand-to-metal charge transfer）机制引发光催化还原反应. 不同的有机物/TiO2体系中,Cr6+的光催化还原反应表现出极大的差异,这种差别与有机物的结构密切相关. 当体系中不存在有机物时,可见光下TiO2几乎不能将Cr6+还原;当加入甲酸,经光照80 min后,Cr6+的还原率即可达100%;而在甲醛/TiO2和甲醇/TiO2体系中,光照6 h后,Cr6+的还原率分别可达93.63%和22.69%. 体系的pH对Cr6+的光催化还原反应有显著影响. 有机物/TiO2体系中,光催化还原Cr6+的反应符合一级动力学规律.     

SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2/HTLC的制备及光催化性能

为利用TiO2作为光催化降解水中有机污染物,以铁铝水滑石为载体,以CeO2掺杂的TiO2为活性组分,制得光催化剂前体,再以SO2-4对其进行修饰,制得了SO2-4/CeO2-TiO2/HTLC光催化剂。采用XRD、SEM、EDS和UV-Vis DRS等手段对催化剂进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,考察了催化剂样品的光催化性能。实验结果表明:CeO2掺杂TiO2粒子在可见光区吸光性能高于TiO2;SO2-4与CeO2-TiO2/HTLC有协同催化作用,SO2-4/CeO2-TiO2/HTLC光催化剂对可见光的吸收大大增强。经模拟日光照射2h,SO2-4改性的15%(CeO2-TiO2)/HTLC催化剂对甲基橙的脱色率达到93%。     

SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC 的制备及光催化性能

为利用TiO2作为光催化降解水中有机污染物,以铁铝水滑石为载体,以CeO2掺杂的TiO2为活性组分,制得光催化剂前体,再以SO2-4对其进行修饰,制得了SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC 光催化剂。采用XRD、SEM、EDS 和UV-Vis DRS等手段对催化剂进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,考察了催化剂样品的光催化性能。实验结果表明：CeO2掺杂TiO2粒子在可见光区吸光性能高于TiO2;SO2-4与CeO2-TiO2／HTLC有协同催化作用,SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC光催化剂对可见光的吸收大大增强。经模拟日光照射2 h,SO2-4改性的15％（ CeO2-TiO2）／HTLC催化剂对甲基橙的脱色率达到93％。     

稀土离子(Sm~(3+),La~(3+))掺杂纳米TiO_2光催化性能研究

以钛酸四丁酯和稀土氧化物Sm2O3、La2O3为原料,分别制备了掺杂稀土离子Sm2+和La3+的纳米TiO2光催化剂,分别进行了两种离子掺杂纳米材料在甲基橙溶液中的光催化降解实验,通过对制备条件优化,研究了光降解条件对降解效果的影响.结果表明:La2+掺杂纳米TiO2材料的光催化活性要优于Sm3+掺杂纳米TiO2材料.     

硼镍共掺杂TiO2光催化剂的制备及对孔雀石绿的降解性能

以硼酸、硝酸镍、钛酸四丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和不同比例B,Ni共掺杂的TiO2的光催化剂样品.用紫外-可见分光光度仪进行了表征,从UV-vis图可知,经过掺杂的TiO2光催化剂的吸收边向可见光方向移动,可见光催化活性提高.以孔雀石绿为底物,在不同条件下研究样品的光催化性能.结果表明,掺杂比例为B∶Ni=1∶2,催化剂用量为0.15 g,pH=9,温度为30℃时对孔雀石绿的脱色效果较好.     

新型光催化剂的研究进展

自20世纪70年代以来,非均相光催化技术得到了密切关注,发展迅速。光催化技术在环境污染物的治理、光分解水制氢气、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。TiO2以其优异的抗化学性能、光腐蚀性能和价格低廉等优点成为过去几十年来最重要的光催化剂。国内外报道的光催化研究中,大多数都是以TiO2或者改性TiO2作为光催化剂,然而受TiO2自身的较高限制,对太阳光的利用率仍然不高,其实用化研究进程长期以来很难有较大的突破。解决此问题的研究主要集中于两方面:(1)对TiO2进行修饰改性,扩展其有效光频率响应范围,提高太阳光的利用效率,提离空穴电子的分离及移动速度以改善其光催化活性;(2)开发新型光催化剂,要求其能被可见光激活,且具有较高的可催化性。