多孔二氧化钛光催化降解亚甲基蓝的实验研究

二氧化钛由于其特殊的结构和性质而具有良好的光催化性能.以亚甲基蓝光催化氧化反应为评价体系,通过自制的多孔二氧化钛研究了吸收波长、亚甲基蓝浓度、pH、催化剂用量对光催化降解率的影响,并初步评价了不同煅烧温度下多孔二氧化钛的光催化活性.结果表明:吸收波长在666nm,亚甲基蓝溶液pH=5.0,催化剂浓度为1.0g/L时为最佳的光催化剂价条件.400℃煅烧2h所得的多孔二氧化钛表现出最高的光催化活性.     

微等离子体氧化法在TiO2膜的光催化活性研究

在不同的电流密度下(5,10,15 A/dm2),微等离子体氧化法在钛基体上产生了多孔的二氧化钛陶瓷膜.所得膜层被用于降解若丹明B,有一定的光催化活性,而且10 A/dm2时所得膜层有较高的光催化活性,2 h去除率达90%.经XRD和SEM分析膜层的表面形貌和结构,发现膜层的微孔尺寸和锐钛矿型二氧化钛的含量随着电流密度增加而增加.10 A/dm2时所得膜高的催化活性归功于较大的比表面积及较高的锐钛矿型二氧化钛的结晶量.     

微等离子体氧化法在TiO2膜的光催化活性研究

在不同的电流密度下 (5 ,1 0 ,1 5A/dm2 ) ,微等离子体氧化法在钛基体上产生了多孔的二氧化钛陶瓷膜 .所得膜层被用于降解若丹明B ,有一定的光催化活性 ,而且 1 0A/dm2 时所得膜层有较高的光催化活性 ,2h去除率达 90 % .经XRD和SEM分析膜层的表面形貌和结构 ,发现膜层的微孔尺寸和锐钛矿型二氧化钛的含量随着电流密度增加而增加 .1 0A/dm2 时所得膜高的催化活性归功于较大的比表面积及较高的锐钛矿型二氧化钛的结晶量     

介孔TiO_2的合成及光催化性能研究

采用P123为模板剂,TiCl4和钛酸异丙酯为混合钛源,合成了介孔TiO2材料,并用焙烧和乙醇回流的方法进行脱模.用BET、TEM、XRD、TG-DTA等手段对TiO2材料进行了表征,考察了它们对水溶性偶氮染料甲基橙的光催化降解性能.结果表明,高温焙烧脱模的样品能形成介孔结构,且380℃焙烧6 h的样品能晶化为锐钛矿相.而乙醇回流48 h脱模的样品,模板剂脱除不彻底,且没有锐钛矿相和介孔结构形成.在对甲基橙的光催化降解中,起关键作用的不是催化剂的孔结构特征,而是其晶态.具有锐钛矿相的介孔TiO2有很高的光催化活性,可与市售的P25光催化剂相媲美.     

二氧化钛-硫化镉/还原氧化石墨烯复合材料光催化降解废水中有机物的研究

采用溶剂热法制备出二氧化钛-硫化镉/还原氧化石墨烯(TiO_2-CdS/rGO)三元复合光催化材料,研究其对亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解效果.结果表明,TiO_2-CdS/rGO对亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解效果优于TiO_2-CdS的,催化效率得到明显提高,降解时间大大缩短.在可见光照射下,以TiO_2-CdS/rGO为光催化剂,当光反应时间为40min时,亚甲基蓝、罗丹明B的降解率可达100%.     

rGO/TNTs复合光催化剂的制备及其降解苯酚的性能研究

为提高光催化降解苯酚废水的性能,以P25为钛源,采用浓碱水热法制备二氧化钛纳米管(TNTs),水热法合成还原氧化石墨烯二氧化钛纳米管(rGO/TNTs)复合光催化剂。通过SEM,FTIR和EDS对材料进行了表征,并研究了不同的苯酚初始质量浓度、rGO/TNTs投加量、溶液pH值及H_2O_2添加量下rGO/TNTs对苯酚降解的反应动力学规律,测试了rGO/TNTs在紫外光和可见光下对水中苯酚的降解性能。结果表明,rGO和TNTs通过Ti—O—C化学键紧密结合在一起。不同影响因素下rGO/TNTs对苯酚的降解均符合一级反应动力学方程。在最佳光催化反应条件下,10 W紫外光和500 W可见光下rGO/TNTs对10 mg/L苯酚的降解率可分别达97%和98%。rGO/TNTs在较大程度上拓宽了TNTs的光响应范围,并具有较高的稳定性和循环利用率。     

氯掺杂TiO2光催化剂的水热法制备及其对苯酚降解性能研究

采用水热法,以Ti(SO4)2为钛源,NaCl为氯源制备了具有高催化活性的氯掺杂二氧化钛(Cl/TiO2)光催化剂.X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征.结果表明,焙烧温度、氯投加量等都影响Cl/TiO2光催化剂的光催化活性.750℃焙烧、氯投加量为15%(与钛的物质的量比)时的Cl/TiO2具有最佳的光催化活性,其平均粒径大小为67.O nm,比表面积为9.3 m2/g.该催化荆是锐钛矿和金红石相的混晶,其中锐钛矿含量为74.1%.苯酚降解实验表明:该催化剂的光催化活性高于商品二氧化钛P-25,200 min光照时苯酚的降解率可达90.6%.     

聚氨酯海绵负载二氧化钛/石墨烯复合蒙脱土漂浮材料可见光降解17α乙炔基雌二醇

将二氧化钛/石墨烯复合蒙脱土材料负载在聚氨酯海绵上,制备了一种新型漂浮光催化材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能量弥散X射线探测器、X射线衍射仪和紫外-可见漫反射光谱仪等研究材料的表征,结果显示,二氧化钛纳米粒子分布于片状石墨烯表面,光催化活性组分均匀稳定地分布于聚氨酯海绵表面及基体中。该材料的密度约为0.26 g/cm~3,比表面积为17m~2/g,保证了其漂浮性质和对污染物良好的吸附能力。1 g材料对2 mg/L 17α-乙炔基雌二醇(EE2)的吸附能力达到73%,4 h降解率达到76%。此外,经5次循环使用,该材料对EE2的降解效率无明显下降,表明其在实际污染水体修复过程中具有良好的稳定性和可持续利用性。     

石墨烯基电催化剂的合成与燃料电池性能研究

为了满足人们对绿色能源的迫切需求,生物乙醇及其清洁能源转换设备,如直接醇类燃料电池(DAFCs)吸引了越来越多人的关注,尤其是在设计和开发有效的阳极催化材料方面。采用溶剂热和紫外光还原法制备了石墨烯/二氧化钛/铂(RGO/TiO2/Pt)复合电催化材料。产物的形貌和结构分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等手段进行表征。形貌和结构分析结果表明,氧化石墨烯已被还原成石墨烯,铂纳米粒子均匀分散在石墨烯/二氧化钛界面。进一步研究了这种复合物的电催化性能;循环伏安等电化学研究表明:与铂和石墨烯/铂相比,石墨烯/二氧化钛/铂复合材料具有更高的催化活性和稳定性,有望成为新型高效的直接醇类燃料电池(DAFCs)的电催化材料。     

铌掺杂二氧化钛介孔分子筛的合成及其光催化活性研究

以十六烷基三甲基胺为模板剂,钛酸正四丁酯为钛前驱体,草酸铌为铌的前驱体,用溶胶-凝胶手段,将铌元素引入到介孔二氧化钛体系中,制备出了介孔Nb2O5-TiO2复合氧化物.采用XRD、IR等表征手段对其进行表征,并以苯酚为目标降解物进行了光催化反应活性测试.结果表明:少量铌能进入TiO2骨架,样品保持介孔结构,当铌量进一步增加时,介孔结构遭到破坏;铌的掺杂并不能使介孔TiO2分子筛的光催化活性提高.     

二氧化钛/石墨烯光催化降解草酸的研究

以钛酸四丁酯和氧化石墨烯为原料,采用水热法制备了二氧化钛/石墨烯(Ti O2/RGO)复合光催化剂,用XRD、TEM、UV-Vis DRS对光催化剂进行了表征.研究了其在紫外光和模拟太阳光条件下对草酸的光催化降解性能,结果表明,与Ti O2相比,Ti O2/RGO在紫外光条件下,反应10 min后对草酸的光催化降解率增加了2.97%,这主要是因为石墨烯为Ti O2提供了电子转移场所,提高了电子-空穴的分离效率;而在模拟太阳光条件下,反应10 min后Ti O2/RGO对草酸的光催化降解率增加了9.05%,除了提高量子利用率外,石墨烯的加入使得Ti O2的吸收边带红移,增加了对可见光的吸收.同时发现p H主要是通过影响催化剂表面电荷、电势以及对目标物的吸附来影响Ti O2/RGO光催化活性.添加叔丁醇(TBA)的光催化实验结果表明:·OH是Ti O2/RGO光催化体系中的主要活性物质之一.     

Sol-Gel法制备活性炭载TiO_2复合光催化剂及其光催化降解亚甲基蓝

以椰壳活性炭和煤质活性炭颗粒为载体,通过溶胶-凝胶法制备了活性炭负载二氧化钛的复合光催化剂,并对其光催化降解亚甲基蓝的活性进行评价.结果表明:复合光催化剂的光催化降解效果比纯二氧化钛好.载体的结构显著影响着复合光催化剂的活性.椰壳活性炭因其具有更丰富的孔体积和更大的比表面积,对亚甲基蓝溶液的光催化降解率明显要高于煤质活性炭负载二氧化钛复合型光催化剂.随着煅烧温度的升高,复合光催化剂的效果越来越好.     

Sol-Gel法制备活性炭载TiO_2复合光催化剂及其光催化降解亚甲基蓝

以椰壳活性炭和煤质活性炭颗粒为载体,通过溶胶-凝胶法制备了活性炭负载二氧化钛的复合光催化剂,并对其光催化降解亚甲基蓝的活性进行评价.结果表明:复合光催化剂的光催化降解效果比纯二氧化钛好.载体的结构显著影响着复合光催化剂的活性.椰壳活性炭因其具有更丰富的孔体积和更大的比表面积,对亚甲基蓝溶液的光催化降解率明显要高于煤质活性炭负载二氧化钛复合型光催化剂.随着煅烧温度的升高,复合光催化剂的效果越来越好.     

石墨烯纳米复合物的制备及其可见光催化性能

采用水热法制备出TiO_2及其TiO_2/石墨烯纳米复合物,通过XRD、SEM、TEM等对材料晶型、TiO_2纳米颗粒在体系中的微观结构及分散状态进行了表征,利用紫外-可见漫反射谱对材料在可见光区的响应进行了研究,并通过在可见光照射下降解甲基橙溶液评价了TiO_2/石墨烯纳米复合物具有比纯TiO_2更高的光催化活性.结果表明,水热反应温度为200℃,反应时间为24h制备出的TiO_2/石墨烯纳米复合物具有最高的可见光催化活性,当TiO_2/石墨烯纳米复合物在12mg/L甲基橙溶液中的投入量为1g/L时,在3min内的降解率达99.9%.     

TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解的光催化活性

采用溶胶-凝胶过程和非超临界干燥法制备了TiO2/SiO2气凝胶,并对所得样品的结构进行了表征,研究了TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝(MB)降解的光催化活性.结果表明TiO2/SiO2气凝胶是一种轻质的连续多孔性块状材料,具有较高的机械强度;依据制备条件的不同,TiO2/SiO2气凝胶的比表面积在300～400m2·g-1范围内,平均孔径为20～40nm,孔体积在1～2cm3·g-1之间;TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解的光催化活性远高于粉末状的TiO2;钛硅的摩尔比n(TiO2)∶n(SiO2)=1∶6时制得的TiO2/SiO2气凝胶,经600℃焙烧热处理,在弱碱性条件下对亚甲基蓝降解的光催化活性较高;TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解反应的活化能为8.706kJ·mol-1.     

Gd/N共掺杂纳米TiO2的制备及对腐殖酸的降解

研究一种利用太阳光进行光催化氧化降解腐殖酸的方法.采用溶胶一凝胶法制备Gd/N双元素共掺杂的纳米TiO2复合光催化材料,用x射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(Uv-Vis DRS)对光催化材料进行表征.以腐殖酸溶液为目标降解物,太阳光为光源,通过对腐殖酸的降解研究Gd/N双元素共掺杂纳米二氧化钛的光催化活性.研究结果表明:Gd/N双元素掺杂样品为锐钛型结构,颗粒平均粒径为17nm,有红移现象出现,可见光范围内光响应增强;它对腐殖酸的降解率随光强的增大而升高,随溶液pH值降低而增大;同时,钆氮共掺杂具有协同效应,当体系pH值为3.0时,适当配比的Gd/N共掺杂光催化剂样品在太阳光下对腐殖酸催化反应5h后,降解率可达85.4%.     

负载CaSO4TiO2复合材料的制备及染料废水处理研究

首次以硫酸氧钛、氧化钙为原料,以凹凸棒土为载体,制备了ATP负载型CaSO4/TiO2复合材料。并用XRD、EDX、TG—DTG等进行了表征。以染料废水的降解效果作为评价其光催化性能的标准,对制备条件进行了优化。结果表明:复合材料对印染废水具有较好的降解作用。当ATP与二氧化钛的质量比为1∶4、煅烧温度为500℃下制备的复合材料光催化降解活性大红的效果最佳。当催化剂投加量为3 g/L,紫外灯照射60 min,降解率可达到89.6%。     

锐钛矿型TiO2纳米粒子的形态对其光催化性能的影响

以异丙醇钛为钛源、三乙醇胺为稳定剂,采用凝胶-溶胶法通过改变体系的pH值合成了从颗粒状到棒状形态径向比逐渐增大的锐钛矿型TiO₂纳米粒子。通过不同形态的TiO₂在紫外灯下光催化降解阳离子型染料亚甲基蓝(MB)、孔雀石绿(MG)、罗丹明B (RB)与阴离子型染料甲基橙(MO)、刚果红(CR),探究TiO₂的形态对其光催化性能的影响。研究结果表明：随着棒状二氧化钛纳米粒子的径向比的增加,其对碱性阳离子染料的光催化活性随之升高,而对酸性阴离子染料的光催化活性则随之降低。在阳离子染料中对MG的降解率最为显著,紫外光照2 h内降解率可达100.0%;而在阴离子染料中对CR的效果最好,紫外光下照射2 h后的降解率可达68.0%。通过对比二氧化钛的形态,可见二氧化钛纳米粒子的各个晶面中c面所占比例大小决定了TiO₂纳米粒子的选择性吸附,从而影响其光催化性能,而其中同种类型染料的降解速率的不同与染料自身结构有关。     

利用钛铁矿制备纳米钛基功能材料

为了有效控制纳米钛基材料的晶型、结构和生产成本,提出一种可直接制备高质量的纳米钛基产品的新方法。将球磨后的钛铁矿粉末经稀盐酸工艺处理后可全部转换为二氧化钛纳米棒,其长度、宽度和厚度分别为50~100,5~20和2~5 nm。研究结果表明:二氧化钛纳米棒负极材料具有较好的锂离子存储性能。通过球磨、焙烧结合酸浸工艺处理钛铁矿,可获得具有双孔特征的二氧化钛纳米颗粒,其中大孔(50~80 nm)对应于团聚在一起的纳米颗粒之间的间隙,小孔(3~20 nm)则对应纳米粒子表面上的洞,此外,所获得的多孔结构的二氧化钛纳米产品显示出较高的光催化活性。     

纤维素/二氧化钛复合材料的光催化性研究

通过控制尿素分解速率来改变体系pH的方法,将钛酸丁酯水解的胶体二氧化钛吸附到天然高分子纤维素上,得到纤维素/二氧化钛复合材料.分别以紫外光或太阳光为光源,研究纤维素/二氧化钛复合材料对甲基橙水溶液的催化降解性能.用傅里叶红外光谱仪表征了复合材料的结构.结果表明:二氧化钛与纤维素形成的氢键等分子间作用力使二氧化钛被吸附到纤维素上,复合材料出现787cm 1的O Ti O键的吸收峰.纤维素与钛酸丁酯的较佳比例为20g与4.3mL.在紫外光照射100min下,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为100%;在太阳光照射150 min,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为81%;复合材料可反复降解甲基橙水溶液5次.本实验合成的纤维素/二氧化钛复合材料具有可完全生物降解、能利用太阳光、反复催化降解甲基橙水溶液的特性,可应用于处理甲基橙等染料废水.