TiO2/SiO2复合光催化剂制备工艺参数优化及其表征

先以无机钛盐、硅酸盐为原料制取聚合硅酸硫酸钛,再通过液相水解法制得TiO2/SiO2复合光催化剂,并用SEM、XRD、BET和甲基橙脱色率对复合光催化剂进行表征.结果表明,TiO2/SiO2复合光催化剂制备优化工艺参数为:Ti(SO4)2作钛源、Ti/Si摩尔比为12∶1、水解反应pH值为6、煅烧温度为650℃,以此条件制备的复合光催化剂对甲基橙脱色率可达98.6％以上；TiO2/SiO2复合光催化剂为一种分散均匀的纳米级球形颗粒,其成分为以锐钛矿为主的TiO2,SiO2的复合有效抑制了TiO2晶粒的生长,同时提高了TiO2的热稳定性.     

Fe2O3/TiO2复合光催化剂的制备及其表征

以硝酸铁为铁源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备Fe2O3/TiO2复合光催化剂,并用SEM、FTIR、XRD、BET和甲基橙脱色率对复合光催化剂进行表征。结果表明,铁与钛的摩尔比为1∶3、煅烧温度为500℃以及煅烧时间为1.5h时,所制Fe2O3/TiO2复合光催化剂疏松多孔、颗粒细小且热稳定性高,经紫外光照15min后,其对甲基橙的降解率为99.7%,与相同条件下制备的TiO2相比,Fe2O3/TiO2复合光催化剂具有更好的光催化活性和更大的比表面积。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2/MCM-41负载型光催化剂及其性能表征

以钛酸丁酯为钛源、MCM-41分子筛为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/MCM-41负载型光催化剂,并通过XRD、BET、TEM、XPS对最佳条件下制备的光催化剂进行表征。结果表明,所制光催化剂是一种具有均匀规则孔道结构的介孔材料,其粉体比表面积高达358.8m2/g;经700℃煅烧,催化剂主要晶相为锐钛矿相。光催化剂中的Ti以+4价存在,TiO2表面羟基氧所占比率为38.0%。以水中甲基橙为模拟污染物,TiO2/MCM-41光催化剂对浓度为25mg/L的甲基橙溶液降解0.5h后,其脱色率为93.7%。     

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.     

Ti掺杂Bi2O3的光催化性能

采用溶胶—活性炭浸渍法制备了掺杂不同比例Ti的Bi2O3粉体光催化剂,并利用X射线衍射分析(XRD)、BET比表面积测试法(BET)、扫描电镜分析(SEM)、紫外—可见光漫反射谱(UV-Vis DRS)等技术对其进行了表征。表征结果显示,掺Ti的Bi2O3样品在紫外区有比纯Bi2O3更强的吸光性能。通过对甲基橙在紫外光(λmax=365 nm)下的降解实验评价光催化剂的光催化活性,考察不同钛掺杂量及不同焙烧温度对光催化性能的影响。结果表明,当光催化剂中钛掺杂摩尔百分含量为3%,焙烧温度为300℃,其光催化活性最好。当催化剂用量为2 g/L时,在120 min内,对浓度为20 mg/L的甲基橙溶液进行光催化降解,其降解率达96.4%。     

Ag负载SnO2/TiO2复合光催化剂的合成及其废水处理

目的合成Ag负载SnO2/TiO2复合光催化剂,并对其在废水处理中的应用加以研究。方法以钛酸四丁酯、无水乙醇和四氯化锡为原料,采用光还原法制备载Ag纳米SnO2/TiO2光催化剂,以罗丹明B为模型污染物,借助XRD和UV-Vis等测试手段研究了SnO2/TiO2复合光催化剂的UV-Vis吸收光谱和光催化活性。结果纳米SnO2/TiO2光催化剂的最佳钛锡比为156∶1时的光催化剂具有较高的光催化活性;在氙灯照射下,Ag负载SnO2/TiO2的活性明显增强,具有很强的可见光活性。废水处理实验结果表明,太阳光照射2 h,炼油厂废水COD值由原始的844 mg/L降低至472mg/L,去除率为44.08%,照光5 h,COD去除率为76.78%,且色度和气味均全部去除。载Ag纳米SnO2/TiO2复合光催化剂(摩尔比为1∶1)对炼油厂废水COD有较高的去除效果。结论以最佳工艺条件下制备的TiO2为原料,采用光还原法成功制备出载Ag纳米SnO2/TiO2复合光催化剂,适用于采油厂工业废水的处理,太阳光下照射5 h,COD去除率可达76.78%。     

CeO2-TiO2/[CoW12O40]5--HTLC的制备及光催化性能

为了克服杂多酸易溶于极性溶剂,较难回收重复使用的缺点,采用共沉淀法制备了镁铝水滑石;并以硝酸根型水滑石作为前体,通过插层组装合成了杂多阴离子[CoW12O40]5--HTLC;再采用微乳液法将CeO2掺杂的TiO2负载到[CoW12O40]5--HTLC上,焙烧后得到CeO2-TiO2/[CoW12O40]5--HTLC光催化剂。采用XRD、FT-IR、SEM-EDS和UV-Vis漫反射光谱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复合粒子在可见光区吸光性能高于TiO2;CeO2掺杂TiO2与杂多阴离子[CoW12O40]5-有协同光催化作用,CeO2-TiO2/[CoW12O40]5--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,15%(CeO2-TiO2)/5%[CoW12O40]5--HTLC催化剂对甲基橙的脱色率达到93%。     

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。     

溶胶-凝胶法制备TiO2/SiO2复合材料光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯制备了TiO2/SiO2复合材料,利用XRD对复合材料的物相结构进行了表征,表明制备的TiO2/SiO2复合材料为锐钛矿型.FTIR表明复合材料形成了Si—O—Ti的网络结构,TG-DTA表明复合材料的热性能提高.以罗丹明B为降解物,探讨了该复合材料的光催化活性,考察了固液比、pH值、时间对降解效果的影响,结果表明,TiO2/SiO2复合材料对罗丹明B降解率明显高于纯TiO2,当固液比为6g/L、pH为6、降解时间为120min时降解率可达到94.59%.     

微弧氧化制备TiO2光催化剂降解甲基橙实验研究

用微弧氧化法在纯钛材料表面负载TiO2陶瓷膜,以此作为光催化剂,用紫外光为光源,降解甲基橙溶液.选用硅酸钠、磷酸钠、铝酸钠电解液体系,比较了所制备的不同TiO2光催化剂对降解甲基橙的影响.实验结果表明:不同溶液体系制成的TiO2膜对甲基橙均有脱色效果,但光催化降解甲基橙速率不同,在对比的溶液体系中,磷酸钠的效果最好.硅酸钠电解液中加入添加剂也改善了负载光催化剂的质量.     

Preparation and photocatalytic activity of Cu-doped TiO2/SiO2

Cu²⁺-doped nanostructured TiO₂-coated SiO₂ (TiO₂/SiO₂) particles were prepared by the layer-by-layer assembly technique and their photocatalytic property was studied. TiO₂ colloids were synthesized by the sol-gel method using TiOSO₄ as a precursor. The experimental results showed that TiO₂ nanopowders on the surface of SiO₂ particles were well distributed and compact. The amount of TiO₂ increased with the increase in coating layers. The shell structure appeared to be composed of anatase titania nanocrystals at 550°C. The 2-layer coated TiO₂ particles on the surface showed a higher degradation rate compared with all the different-layer samples. The photocatalytic activity of Cu²⁺-doped TiO₂/SiO₂ was higher than that of undoped TiO₂/SiO₂. The optimum dopant content was about 0.10wt%.     

LaVO4/TiO2在分解甲基橙中的光催化性能研究

光催化剂TiO₂在污水有机物降解中有着巨大优势,但由于对光的利用率过低,需要在TiO₂的基础上进行掺杂来改善其光催化性能。本研究利用稀土镧元素对TiO₂进行了掺杂分别制备了LaVO₄/TiO₂和La(NO₃)₃/TiO₂复合光催化剂,并将它们应用于甲基橙的光催化降解反应,证实了LaVO₄对TiO₂的光催化效果有较明显的增强作用。另外还研究了不同pH条件制备和不同掺杂比例的LaVO₄/TiO₂光催化效果,pH在10.56左右制备出的LaVO₄和掺杂比例为5%的LaVO₄制得的LaVO₄/TiO₂复合光催化剂效果较好。     

F修饰对SiO2@TiO2亲疏水性及光催化性能的影响

采用两步法制备了氟修饰疏水性F-SiO_2@TiO_2材料.以三乙氧基氟硅烷(TEFS)为硅源,采用后嫁接的方法在短孔道MCM-41小球表面引入F原子,再利用醇热法在F-MCM-41小球表面生长TiO_2纳米晶颗粒.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末散射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2气吸脱附等手段表征了材料的物相组成和表面结构.研究表明:所制备的氟修饰F-SiO_2@TiO_2纳米复合材料为核壳结构,具有较大的比表面积、较好的介孔结构及较佳的热稳定性.同时,TiO_2纳米颗粒在F-MCM-41小球表面分散均匀、结晶度高、颗粒尺寸小且均一、与F-SiO_2结合牢固.重量吸附实验和光催化实验进一步证实F修饰可抑制水的吸附有利于提高F-SiO_2@TiO_2材料的疏水性和对气相有机污染物的光催化性能.     

TiO2/SiO2/GQDs双层增透膜的制备及其在太阳能板中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂ 和TiO₂ 纳米溶胶,采用水热法制备了石墨烯量子点（graphene quantum dots,GQDs）。为进一步提高光伏太阳能板的透光率,设计了一种TiO₂/SiO₂/GQDs双层增透膜结构。探究了薄膜的结构、自清洁性能和增透性能,并进一步讨论了GQDs在增透性中的作用。结果表明,SiO₂-TiO₂/TiO₂-GQDs结构的双层薄膜厚度为120 nm时,太阳能板上的光透过率由未涂敷的85%增加至95%。接触角实验和室外耐环境性能实验测试表明,复合膜层接触角为10°,并具有良好的亲水性和耐环境性能。此外,户外实验结果表明,涂覆该薄膜的太阳能电板发电效率提高6%。由此说明双层增透膜可有效地提高太阳能电池板的光能利用率和使用寿命,可高效地利用太阳能。     

Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列的制备及其可见光催化性能研究

在氟化铵-乙二醇体系中,采用阳极氧化法在铁基体上制备Fe_2O_3纳米管阵列,然后以氟钛酸铵为钛源,利用水热法在Fe_2O_3纳米管阵列上负载TiO_2纳米片,制得Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列,利用SEM、EDS、XRD、TEM、UV-Vis等手段,对所制Fe_2O_3/TiO_2纳米管阵列的表面形貌、物相结构及光催化性能进行表征,并分析Fe_2O_3/TiO_2纳米结构对亚甲基蓝的可见光降解能力。结果表明,Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列具有良好的可见光响应;NH_4F浓度为0.4%、水热反应3h制备的Fe_2O_3/TiO_2复合结构具有最佳的光催化性能,对亚甲基蓝的降解率可达90%。     

Al掺杂TiO_2的制备及酸化处理对其光催化活性的影响

锐钛矿相TiO2的光催化活性高于金红石相。采用化学溶液分解法制备了Al掺杂锐钛矿TiO2,并用硝酸对其进行酸化处理。利用TG-DTA、XRD、FTIR、BET和UV-vis等手段对样品进行了表征,通过对甲基橙的降解分析了酸化处理对Al掺杂TiO2光催化活性的影响。结果表明:掺杂Al能有效抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变。酸化处理因能增大Al掺杂TiO2的比表面积而使其光催化活性提高。Al/Ti掺杂比为1∶4的样品在酸化处理后具有的光催化活性最高,60min后对甲基橙的降解达到100%。     

石墨烯基TiO_2复合材料的表征及其可见光催化活性研究

以氧化石墨烯与石墨烯为碳源,在熔盐介质中与钛粉反应原位生成石墨烯基TiC中间产物,并通过后续控制氧化制得石墨烯基TiO_2复合光催化剂,结合FTIR、XRD、Raman、SEM等手段,对两种石墨烯材料的结构及形貌差异进行表征,并分析了其对所制复合材料结构、形貌及可见光催化活性的影响。结果表明,所制复合材料仍保持碳源的层片状结构,TiC和TiO_2颗粒均匀包覆在碳源表面;以石墨烯为碳源更有利于表面原位生成TiC晶粒的生长,其晶体结构更为完善;两种结构的石墨烯基TiO_2复合材料均对目标污染物亚甲基蓝有较强的吸附能力和可见光降解能力。     

Nb_2O_5/CdS纳米粒子的制备及其光催化性能研究

通过简单的沉淀法合成了Nb2O5/Cd S纳米粒子,利用XRD、TEM、XPS对其进行了表征,采用制备的Nb2O5/Cd S纳米粒子在可见光照射下对罗丹明B进行了降解实验.结果表明:负载在Nb2O5表面上的Cd S粒径大小较均一,约为35 nm,在可见光照射下,Cd S质量比为20%的Nb2O5/Cd S纳米粒子光催化活性最佳,可见光照射下3 h对罗丹明B降解率为98%,经过3次循环利用,发现其具有良好的光催化稳定性.     

纳米Al2O3颗粒对Cu-Al2O3性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米Al₂O₃颗粒,通过粉末冶金法制备氧化铝铜（Cu-Al₂O₃）。采用X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、洛氏硬度仪和涡流计分别测试了Cu-Al₂O₃的结合能、微观组织、硬度和导电率。结果表明：随Al₂O₃颗粒含量的增加,Cu-Al₂O₃的硬度先升高后降低,当Al₂O₃颗粒的质量分数达到0.084%时,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值75.73（HRB）。Cu-Al₂O₃的导电率随着Al₂O₃颗粒含量的增加逐渐下降。Al₂O₃颗粒的质量分数为0.084%时为最佳值,Cu-Al₂O₃的硬度达到最大值,导电率达到69.1% IACS。     

Preparation, characterization and photocatalytic activity of N-doped TiO2 nanocrystals

N-doped TiO₂ nanocrystals were prepared using titanium alkoxide as precipitant with different proportional materials. The products were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and UV-vis diffuse reflectance spectra. It is confirmed experimentally that the photocatalytic activity of N-doped TiO₂ is much higher than that of Degussa P25, when used for the degradation of crystal violet. The degradation kinetics follows an apparent first-order reaction, which is consistent with a generally observed Langmuir-Hinshelwood mechanism. The doping of TiO₂ with nitrogen significantly increases the absorption in the region of visible light. The energy of the band gap of N-doped TiO₂ is 2.92 eV. The better performance of N-doped TiO₂ can be explained by the fact that it is also excited with longer-wavelength light.