Fe3+掺杂TiO_2的制备及其微观结构和光学性质研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2粉体和薄膜,通过X射线衍射仪分析了Fe~(3+)掺杂TiO_2的微观结构,采用紫外可见近红外分光光度计表征了Fe~(3+)掺杂TiO_2的光学性质。结果表明:Fe~(3+)掺杂TiO_2为锐钛矿结构,随Fe~(3+)离子浓度的增加,TiO_2晶化减弱,晶粒尺寸减小。掺杂前后TiO_2薄膜在波长400 nm到1100 nm之间,透过率在65%以上,在310 nm到380 nm之间,透过率急剧减小;当Fe~(3+)摩尔含量为3%时,TiO_2的吸光度最大,禁带宽度最小。     

球磨法制备Sc3+和Yb3+掺杂TiO2光催化剂及光催化活性比较

为了比较稀土离子Sc~(3+)和Yb~(3+)掺杂TiO_2的光催化活性,通过粉末X-射线衍射仪(XRD)、紫外可见光谱(UV-vis)对球磨法制备的稀土离子Sc~(3+)和Yb~(3+)掺杂TiO2光催化剂进行表征,并考察300 W中压汞灯光下催化降解亚甲基蓝的活性,分析最佳掺杂量、球磨时间和不同离子掺杂的光催化效果。结果表明,球磨4 h后,两种掺杂稀土离子的TiO_2光催化剂均出现晶型畸变,带隙能变小,对可见光响应均有明显增强。当掺杂摩尔比为2.5%时,Sc~(3+)/TiO_2光催化剂的一级反应速率常数为0.0932 min-1;掺杂摩尔比为3%,Yb3+/TiO_2光催化剂的一级反应速率常数为0.0436 min-1,而纯TiO2催化剂的一级反应速率常数为0.0263 min-1。显然,掺杂后的TiO_2光催化活性显著提高。     

Fe~(3+)掺杂TiO_2溶胶光催化降解甲基橙动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO_2溶胶和不同掺杂量Fe~(3+)/TiO_2溶胶,以甲基橙作为有机模拟污染物研究Fe~(3+)/TiO_2溶胶光催化甲基橙动力学行为和最佳降解条件.结果表明,掺杂Fe~(3+)与TiO_2的最适浓度比为Fe~(3+):TiO_2=0.1%,可将TiO_2的光催化效果提高到84.2%,影响降解因素依次为钛醇比>Fe~(3+)浓度>pH.光催化甲基橙降解过程符合Langmuir等温吸附方程;R~2>0.92的结果表明:该降解反应较符合准一级Langmuir-Hinshelwood方程.     

Fe~(3+)掺杂TiO_2溶胶光催化降解甲基橙动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO_2溶胶和不同掺杂量Fe~(3+)/TiO_2溶胶,以甲基橙作为有机模拟污染物研究Fe~(3+)/TiO_2溶胶光催化甲基橙动力学行为和最佳降解条件.结果表明,掺杂Fe~(3+)与TiO_2的最适浓度比为Fe~(3+):TiO_2=0.1%,可将TiO_2的光催化效果提高到84.2%,影响降解因素依次为钛醇比Fe~(3+)浓度pH.光催化甲基橙降解过程符合Langmuir等温吸附方程;R~20.92的结果表明:该降解反应较符合准一级Langmuir-Hinshelwood方程.     

铽掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能的研究

以Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2为研究内容,采用溶胶-凝胶法合成不同Tb~(3+)掺杂量、不同煅烧温度的Tb~(3+)-TiO_2光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外(FT=IR)等现代分析技术对Tb~(3+)掺杂TiO_2纳米晶样品的结构进行测试、表征.以孔雀石绿溶液为目标降解物,研究了稀土Tb~(3+)掺杂量和煅烧温度对其光催化活性的影响.实验结果表明:Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2能够细化晶粒,提高热稳定性;Tb~(3+)掺杂提高了TiO_2光催化活性.当煅烧温度为400℃时,Tb~(3+)-TiO_2=2.50%的催化剂,在自然光照射下,降解孔雀石绿溶液3h,降解率可达81.1%.     

太阳光照射下Sm~(3+)-Ce~(3+)/TiO_2降解有机染料废水

为提高TiO_2的光催化性能,采用溶胶-凝胶法合成了不同Sm~(~(3+)),Ce~(3+)掺杂量,不同焙烧温度的TiO_2光催化剂,并对所制得的样品进行了系统的表征和光催化活性研究。SEM,XRD和FT-IR结果表明:所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2,稀土Sm~(3+),Ce~(3+)掺杂能细化晶粒,提高样品热稳定性;以孔雀石绿为目标降解物的光催化实验表明:400℃焙烧,当Sm~(3+),Ce~(3+)掺杂量为5%时其光催化活性最好,太阳光自然照射,常温常压下,加1mL 30%H_2O_2的氧化剂,降解6h降解率达到83%。     

Yb掺杂量对混晶相TiO_2可见光催化活性的影响

采用简单的溶胶-凝胶法制备稀土Yb掺杂混合晶相TiO_2纳米粉体,通过XRD、XPS、TEM、FT-IR、UV-Vis-DRS、PL和Nano-sizer纳米粒度仪等对样品进行表征,以可见光辐照下催化降解亚甲基蓝(MB)为模型,研究了Yb掺杂对纳米TiO_2的结构和可见光催化活性的影响.结果表明,Yb掺入TiO_2后在表面存在Yb~(3+)和Yb~(2+)两种形态,Yb掺杂抑制了TiO_2从锐钛矿向金红石的相转变,阻碍晶粒生长,增加了纳米TiO_2表面-OH数量;适量的Yb掺杂可促使合适比例的金红石与锐钛矿的混晶相形成,有效降低TiO_2光生e~-/h~+对的复合率,扩大吸收光谱的波长范围,提高TiO_2光催化活性.当热处理温度500℃、掺杂量n(Yb):n(Ti)=0.009时Yb-TiO_2样品在普通日光灯下对MB在6 h内的光催化降解效率达95.2%,明显高于同等条件下纯TiO_2样品的降解率56.4%.     

苯酚废水的光氧化降解研究

研究了UV/Fenton、日光/Fenton、UV/TiO_2和UV/Fe~(2+)等几种光氧化体系对模拟苯酚废水的氧化降解。结果表明,在上述几种光氧化体系中,UV/Fenton体系对苯酚的氧化降解能力最强,可很快地使苯酚矿化,日光/Fenton体系的降解能力次之;而UV/TiO_2与UV/Fe~(2+)体系对苯酚的降解效果较差。反应初始pH值与催化剂Fe~(2+)用量等因素对苯酚的降解均有很大影响,光Fenton反应体系中,pH值在3～4范围内,苯酚的矿化效果较佳,pH值超过此范围,矿化率则急剧下降;苯酚的矿化率随着Fe~(2+)用量的增加而逐渐增大,但当Fe~(2+)达到一定量时,再增加Fe~(2+)用量,苯酚的矿化率反而有所下降。     

负载型纳米光催化材料的制备及在污水处理中的应用

利用熔融分相法制备了纳米TiO_2光催化村料,用XRD,SEM,TEM技术对其结构进行了表征,并进行了光催化降解污水的实验。结果表明:在600℃热处珲条件下,经过适当的化学处理,可以制得负载于多孔玻璃的锐钛矿型纳米尺寸的TiO_2晶体,以紫外光为光源的降解率明显高于荧光光源,在日光照射下对污水处理的降解率,达到60%以上,通过掺杂Fe~(3 )改性的TiO_2其降解率明显提高。     

稀土、Fe~(3+)掺杂TiO_2可见光降解含油污水

以溶胶-凝胶法制备了掺杂稀土、Fe3+的TiO2,以其为催化剂氙灯条件下光降解含油污水,稀土、Fe3+掺杂后含油污水在可见光下降解率提高,Eu-TiO2在氙灯照射30min降解率可达88.87%,Ce-Fe-TiO2可见光下30min降解率可达到90.22%.     

溶胶-凝胶法制备共掺杂负载型二氧化钛光催化剂

以钛酸丁酯为Ti源,采用溶胶-凝胶法合成了"不同金属-N"共掺杂的TiO_2纳米粉体,比较了乙醇用量对酞酸四丁酯水解的影响,用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)和X射线衍射(XRD)对掺杂型TiO_2粉体的光催化活性和尺寸进行了表征.结果表明:凝胶时间按钛酸四丁酯与无水乙醇体积比的增大依次增加;单一金属掺杂的光催化剂光活性较多种金属更强,相较Mn~(2+),Cu~(2+),Fe~(3+),Al~(3+),Ba~(2+),Co~(2+)与Fe~(3+),Co~(2+)与N共掺杂TiO_2粉体可见光活性最强。     

掺Fe~(3+)的TiO_2制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

采用水热法制备了TiO_2晶体粉末,用XRD对其结构进行表征,并研究了可见光照射下其催化降解亚甲基蓝的效果,分析了亚甲基蓝初始质量浓度、TiO_2用量、掺Fe~(3+)量、光照时间和溶液初始pH值等因素的影响.结果表明:所制备TiO_2晶体为锐钛型,在1.5mg/L的亚甲基蓝溶液中(pH=8),加入掺Fe~(3+)量0.8%(摩尔分数)制备的TiO_2粉末使其用量为0.6g/L,室温下可见光照(40W白炽灯)反应6.5h,亚甲基蓝的降解率达96.12%.降解过程可用L-H动力学方程描述,表现为拟一级反应,速率常数为0.373 3/h.     

疏水性胍类离子液体萃取水溶液中的重金属离子

合成了疏水性胍类离子液体,考察室温下离子液体对水溶液中金属离子(Fe~(3+)、Cu~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+))的萃取能力。实验结果表明该离子液体对Fe~(3+)萃取具有高选择性,萃取率为90%;对其他金属离子萃取率仅为40%左右。为了进一步研究离子液体对Fe3+的萃取性能,分别从两相体积比、萃取时间、金属离子起始浓度及溶液pH等因素研究了其对Fe~(3+)的捕集效果。结果表明:室温下,0.2mL离子液体与5mL的FeCl_3溶液超声混合5min后,溶液中Fe~(3+)萃取率为90%;且溶液中金属离子的起始浓度对萃取效果影响较小,但溶液pH对其影响较大。通过实验与理论计算发现,离子液体对Fe~(3+)的萃取过程存在阳离子交换与离子对的共同作用机制,但离子对作用占主导地位。     

太阳能电池用稀土铽掺杂二氧化硅减反射和光波转换薄膜

采用凝胶溶胶法,在玻璃片上镀制了稀土铽掺杂的SiO_2薄膜,讨论了稀土Tb~(3+)和金属Zn~(2+)掺杂及掺杂量对薄膜样品透过率曲线、发光和太阳能电池光电转换效率的影响。实验结果表明稀土Tb~(3+)和金属Zn~(2+)掺杂量均为0.4%时,薄膜样品的发光及太阳能输出功率最高,太阳能电池转换效率提高了6.25%。实现了减少反射和紫外可见光波转换的双重功能。     

Ce~(3+)/TiO_2光催化剂降解孔雀石绿的研究

采用溶胶-凝胶法合成了不同Ce3+掺杂量、不同煅烧温度的Ce3+/TiO2光催化剂,并对所制得的光催化剂进行了系统的表征和光催化活性研究.XRD分析表明,所得粉体为锐钛矿相纳米TiO2,且Ce3+掺杂后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低,说明稀土Ce3+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;以孔雀石绿为降解物的光催化实验表明,在500℃下煅烧,n(Ce3+)∶n(TiO2)=0.5%的催化剂,加入5mL助催化剂,三基色节能灯照射2.5h,降解率可达70.2%.     

Er~(3+)·NaYF_4/TiO_2光催化剂的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶-超声工艺合成了一种由上转换发光材料Er~(3+)·NaYF_4复合TiO_2的光催化剂。通过XRD、UVVis、SEM、TEM等手段,对复合光催化剂进行表征,研究了该催化剂在可见光下,对亚甲基蓝光的催化降解性能。实验结果表明,溶胶-凝胶-超声法使Er~(3+)·NaYF_4以六方相形式与锐钛矿型TiO_2复合,且复合均匀性能良好;由于Er~(3+)·NaYF_4的复合,使TiO_2锐钛矿型晶格参数改变,复合催化剂可见光区产生明显吸收;25%,~30%,Er~(3+)·NaYF_4复合TiO_2的催化剂降解亚甲基蓝效果最佳,总脱色率达94%,以上,可见光降解率是TiO_2可见光降解率的3.6倍。因此,利用Er~(3+)·Na YF4上转换发光材料对TiO_2复合,可以使其吸光范围拓宽至可见光区,而且显著提升TiO_2光催化性能。     

CaSO_4:RE(Eu,Dy,Tm),Mn磷光体的热释光发光谱

选择稀土Eu、Dy、Tm和过渡金属元素Mn,在CaSO_4中进行掺杂,制成了CaSO_4:RE、CaSO_4:Mn和CaSO_4:RE,Mn多晶粉末,测量了三种物质的热释光发光谱,研究稀土离子和Mn杂质在CaSO_4发光中的相互作用。实验发现:稀土离子与Mn离子既是发光中心,又能对陷阱能级的分布产生影响;Mn~(2+)对稀土离子150℃以上的高温热释光峰没有增强作用,只对较低温度的发光峰有显著的增强作用,即存在Mn~(2+)向稀土离子的能量转移。但Mn~(2+)对CaSO_4中不同价态的稀土离子的增强作用差异很大,对Eu~(2+)的发光有很强的增强作用,对Dy~(3+)、Tm~(3+)只有较弱的增强。     

稀土氧化物掺杂对TiO2/沸石光催化性能的影响

以钛酸丁酯和稀土氧化物为原料, 采用溶胶 凝胶法制备了镧、 钕和镱稀土离子掺杂TiO₂/沸石光催化剂. 通过XRD和IR方法对样品进行表征, 研究了不同沸石粒径及不同稀土氧化物掺杂量(质量分数)对农药敌敌畏光催化降解性能的影响. 结果表明, 当沸石最佳粒径为0.15 mm, La³⁺掺杂量质量分数为3.0%时（以TiO₂质量计）, 稀土离子的掺杂可显著提高TiO₂//沸石的光催化降解性能.     

Cu~(2+)掺杂的金红石/锐钛矿型TiO_2复合光催化材料的制备及性能研究

以层状偏钛酸为前驱体,硝酸铜为铜源,通过调节溶液pH值,水热法合成了Cu~(2+)掺杂的TiO_2复合光催化材料.采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等表征手段对样品结构和形貌进行了分析,并考察了所合成的TiO_2基复合材料光催化降解亚甲基蓝的性能.研究结果表明,pH=0.5～1.5时层状偏钛酸完全转变成了Cu~(2+)掺杂的金红石/锐钛矿型TiO_2的复合物,在pH=0.5条件下制备的Cu~(2+)掺杂的TiO_2展示了较高的光催化性能.     

Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂的制备及其光催化性能研究

为进一步提高Bi2 WO6光催化剂的可见光催化性能,采用水热法制备稀土离子Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂,采用X射线衍射( XRD)、X射线荧光光谱( XRF)、傅里叶红外光谱( FT-IR)、场发射扫描电镜( FESEM)、紫外-可见漫反射光谱( UV-Vis DRS)等手段对样品进行了表征。考察掺杂Tb3+后样品在可见光下降解罗丹明B( RhB)的光催化性能,研究Tb3+掺杂量对样品光催化性能的影响。结果表明,适当的Tb3+离子对Bi2 WO6的掺杂能提高其光催化活性。当Tb3+的掺杂量为0.5mol%时,光催化效果最好,在90 min内,对初始浓度为10 mg/L的RhB溶液的降解率达98.8%。