宽光谱响应的介孔rGO/TiO2空心块体制备及光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)、氧化石墨烯(GO)为原料,酵母菌为空腔模板剂,柠檬酸为水解抑制剂和介孔模板剂,采用溶胶-凝胶法原位合成介孔GO/TiO₂空心块体材料(GO/TiO₂),通过紫外灯辐照还原得到rGO/TiO₂.利用XRD、SEM、BET、PL表征手段对样品进行分析,研究酵母菌的引入对rGO/TiO₂降解盐酸四环素性能的影响.结果表明:样品为介孔空心块体结构,其比表面积为50.66 m²/g,以4.3 nm的介孔为主;酵母菌的加入可抑制催化剂光生电子-空穴对的复合,并拓宽其光谱响应范围,提高光催化性能;当酵母菌质量分数为5%时,rGO/TiO₂的催化性能达到最佳水平,在可见光及紫外光条件下,盐酸四环素的降解率分别达到84.97%、96.96%.     

TiO2和稀硫酸改性TiO2复合材料降解废水土霉素的对比研究

以钛酸四丁酯为前驱体、无水乙醇为分散剂,水热法合成纯TiO_2,再加入稀H_2SO_4合成SO4~(2-)/TiO_2来降解废水中的土霉素.从废水中土霉素浓度、光催化剂投加量、pH、吸附时间等因素对土霉素降解率的影响,发现在相同的条件下,SO_4~(2-)/TiO_2对废水土霉素的去除率远远大于纯TiO_2对土霉素的去除率.使用BET、XPS、TEM技术对SO_4~(2-)/TiO_2复合材料进行表征分析,结果表明,SO_4~(2-)成功修饰于TiO_2上,介孔(2～50 nm)体积占比增加,平均孔径和孔容量减小,比表面积增大,形成Ti—O—S键的双桥式配位的结构,使得氧原子处于缺电子状态,增加了表面酸性,有效阻止光生电子-空穴对复合,原来的禁带宽度从3.25 eV(纯TiO_2)降低到3.09 eV(SO_4~(2-)/TiO_2),提高了电子吸收阈值及光吸收范围,电子跃迁能力增强,增强了SO_4~(2-)/TiO_2光催化性能.     

CeO_2/TiO_2介孔复合材料对甲基橙废水的光催化

利用N-十六烷基乙二胺三乙酸(HED3A)同时作为Ce离子捕获剂与合成介孔TiO2的模板剂,通过一步法制备了CeO2/TiO2介孔复合材料,并将该体系用于可见光降解甲基橙模拟染料废水的研究。结果表明:复合产物中CeO2与TiO2各自以立方萤石相和锐钛矿相存在,稀土元素Ce的引入显著降低了TiO2的带隙能级,扩大了光响应范围;n(Ce3+)/n(HED3A)=0.1时制备的复合产物对甲基橙的降解效果最佳,投入量为2g/L时在5h内对40 mL质量浓度为20 mg·L-1的甲基橙溶液脱色率高达90%;得益于CeO2优异的储放氧能力,Ce引入量的增大能够显著提升催化剂对高浓度甲基橙溶液的降解效率;所制备复合催化剂有着良好的可再生性,是一种极具应用前景的新型可见光光触媒。     

CdS光化学修饰介孔TiO_2及其增强的可见光催化活性（英文）

【目的】提高介孔TiO_2材料的光催化活性。【方法】采用蒸发诱导自组装法(EISA),以四氯化钛和钛酸丁酯为钛源,嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20)为模板剂,制备介孔TiO_2。用光化学修饰法将CdS掺进介孔TiO_2中,合成对可见光有较好响应的复合材料,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、原子吸收分光光度法(AAS)和光催化等手段对样品进行表征。【结果】XRD和TEM结果表明成功合成有序的六方介孔材料;AAS确定复合材料中Cd的含量为0.96mg/g;光催化于500 W氙灯下以2×10~(-5)mol/L次甲基蓝(MB)为模型污染物,结果显示CdS/TiO_2复合材料的可见光催化活性明显提高。【结论】光化学修饰法制备的介孔CdS/TiO_2复合材料可增强其可见光催化活性。     

能量过滤磁控溅射技术制备叠层TiO_2薄膜的光催化性能

叠层TiO_2薄膜可提高薄膜的比表面积,从而提高薄膜的光催化效率.利用直流磁控溅射(DMS)和能量过滤磁控溅射(EFMS)技术分别制备了单层和叠层TiO_2薄膜,并利用X射线衍射、扫描电镜、椭圆偏振光谱仪和紫外-可见分光光度计分析了薄膜的结构、形貌、光学特性和光催化性能.研究表明:与单层TiO_2薄膜相比,叠层TiO_2薄膜的晶粒尺寸更小、表面更加平整、光学带隙增大,紫外光照射2.5 h后,其对Rh B溶液的光催化降解率为41.2%,为单层TiO_2薄膜的2.4倍.     

多壳层TiO2/石墨烯复合纳米材料的制备及其在光催化还原CO2中的应用

使用碳球作为模板,利用水热-煅烧的方法制备了多壳层TiO_2。以多壳层TiO_2和氧化石墨烯为原料,利用水热法制备了多壳层TiO_2/还原氧化石墨烯(r-GO)光催化剂。运用XRD,TEM,FT-IR,DRS等测试手段对制备的样品进行表征;并探究其在可见光下对光催化还原CO_2的活性。表征结果表明粒径均匀的多壳层TiO_2纳米球均匀地分布在r-GO表面,r-GO的引入拓宽了光响应的范围。光催化结果表明,复合r-GO后TiO_2的光催化性能显著地提升。     

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%.     

改性非晶态TiO2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备改性非晶态TiO_2,利用XRD、SEM、FT-IR、低温N_2吸附、能谱及紫外可见漫反射光谱等测试手段对催化剂进行表征.XRD分析表明,改性TiO_2的形态为非晶态.电镜及能谱分析表明,改性非晶态TiO_2颗粒大小均匀,分散性良好,Ag~+已成功进行掺杂.改性非晶态TiO_2属于中孔材料,比表面积达188 m~2·g~(-1),并且光谱响应范围扩大,对400~800 nm波长范围的光均具有良好的吸收.以甲醛的降解考察改性非晶态TiO_2的光催化活性,结果表明,在最佳改性条件下,所合成的改性非晶态TiO_2在日光灯照射5 h后对甲醛的降解率达到74.9%,优于P25型商品化TiO_2对甲醛的降解效果.     

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.     

生物模板法制备二维多孔氧化锌纳米片及其光催化性能

以月季花瓣为生物模板,采用化学液相浸渍法制备二维(2D)多孔氧化锌(ZnO)纳米片。通过TG、FTIR、XRD、SEM、EDS、UV-Vis/DRS以及N_2吸附等方法对2D多孔ZnO纳米片进行了表征分析。研究结果表明:以花瓣为模板制备的样品表面存在大量介孔(孔径集中在6 nm左右),并完好地复制了花瓣表面特有的形貌,其比表面积(58.39 m~2/g)明显大于无模板的ZnO。禁带宽度的减小,扩大了光响应范围,提高了太阳光的利用率。在氙灯照射140 min后,2D多孔ZnO纳米片对亚甲基蓝(MB)溶液的光降解率达到90.40%,高于无模板ZnO。     

无模板合成磁性核壳Fe3O4@MoS2@介孔TiO2光催化剂及其在废水处理中的应用

二氧化钛(TiO₂)光催化剂在环境修复领域被重点关注和广泛研究。然而，仅响应紫外光(<5%的太阳光)、光生电荷分离效率低和回收困难等缺点严重阻碍了其实际应用。本文通过结合简单、绿色、无模板的溶剂热法和超声水解法制备出可磁分离的Fe₃O₄@MoS₂@介孔TiO₂ (FMmT)光催化剂。研究发现，FMmT具有更大的比表面积(55.09 m2·g?1)，更强的可见光响应能力(~521 nm)以及更高的光生电荷分离效率。此外，光照300 min后，FMmT对亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)和四环素(TC)的光催化降解效率分别为99.4%、98.5%和89.3%，相应的降解速率常数分别是纯TiO₂的4.5、4.3和3.1倍。由于具有高饱和磁化强度(43.1 A·m2·kg?1)，FMmT可在外加磁场作用下实现有效回收。光催化活性的提高与活性中间层(MoS₂)对光生电子的有效传输以及异质结(MoS₂@TiO₂)对电子–空穴的高效分离密切相关。同时，介孔TiO₂壳层优异的光捕集能力和丰富的反应位点可使FMmT的光催化效率得到进一步提高。本工作首次提出将MoS₂作为活性中间层，并将其与介孔TiO₂壳层相结合，为磁性光催化剂的设计和性能优化提供了新方法和实验依据。     

不同结构导向剂制备WO3及其光催化降解土霉素

光催化降解难降解有机污染物是一种高效且经济的方法。文章采用一步水热法并添加不同的结构导向剂制备氧化钨(WO₃)光催化剂,以土霉素为目标污染物来评价其光催化活性,利用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电能谱(XPS)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析(BET)、光致发光光谱(PL)等表征手段研究结构导向剂对其晶体生长、形貌和光催化效率的影响,并测试了其可见光降解土霉素的效率。结果表明,WO₃-NaCl样品的三维花状微球结构增加了其比表面积,使其具有最大的吸附性能。WO₃-NaCl具有最佳的光催化活性,可见光照射120 min对土霉素的降解效率达到60%,这可以归因为吸附与降解的协同作用提高了其对土霉素的去除率。     

Ag-GO-TiO_2复合薄膜光催化降解双酚A

为改进TiO_2薄膜的光催化能力,采用溶胶-凝胶法制备氧化石墨烯(GO)掺杂TiO_2薄膜,并利用光化学沉积方法在GO-TiO_2薄膜表面沉积Ag纳米颗粒制备出Ag-GO-TiO_2复合薄膜.通过XRD、Raman、SEM、EDS、TEM和UVVis漫反射光谱对复合薄膜的晶体结构、表面形貌和光吸收范围等进行表征,并在紫外光照射条件下,进行复合薄膜光催化降解双酚A研究,以表征其光催化能力.结果表明:450℃退火后,TiO_2薄膜中仍保留有氧化石墨烯,薄膜表面沉积有Ag单质纳米粒子,且复合薄膜对紫外光吸收有所加强.紫外光照射30 min后,TiO_2薄膜、石墨烯掺杂物质的量比为3.2的GO-TiO_2薄膜和Ag-GO-TiO_2复合薄膜对双酚A溶液(质量浓度为50 mg/mL)的降解率分别为4.9%、16.7%和26.5%.研究表明在GO掺杂以及Ag纳米粒子沉积的共同作用下,TiO_2薄膜的光催化活性得到了有效提高.     

溶胶-凝胶法制备大孔/介孔Zn/Sm共掺杂纳米TiO_2及光催化性能

以无水乙醇为溶剂,聚苯乙烯和P123为模版剂,醋酸为抑制剂,以钛酸四丁酯、六水合硝酸钐和二水合乙酸锌为原料,采用溶胶-凝胶法制备了大孔/介孔不同掺杂量的锌/钐纳米TiO_2光催化材料.采用X线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、场发射扫描电镜、差热-热重分析仪、紫外-可见吸收光谱仪、比表面及孔隙度分析仪对其晶型、结构、形貌、热稳定性、光学性能和比表面积进行了表征.结果表明,锌/钐共掺杂离子能够抑制TiO_2的晶型转变,降低了TiO_2的禁带宽度,增加了吸收光的范围.对合成的锌/钐共掺杂纳米TiO_2,在紫外-可见光照射下,以苯酚为探针分子进行了光催化性能的测试,结果表明,掺杂比例n(Zn)∶n(Sm)∶n(TiO_2)=2.0∶2.0∶100,煅烧温度750℃时催化活性最高,180min后苯酚降解率达到91.74%.     

三乙醇胺对介孔二氧化钛薄膜的光电增强作用

以三嵌段共聚物为模板剂,钛酸正丁酯为无机前驱体,采用溶胶一凝胶法制备了TiO2溶胶,利用提拉法获得了纳米晶介孔TiO2薄膜,对薄膜的制备条件进行了优化。研究表明,将介孔TiO2薄膜电极浸入含有三乙醇胺的缓冲溶液中,在紫外光照射条件下,三乙醇胺作为电子供体,能够显著增强介孔TiO2薄膜电极的光电流强度。     

基于聚乙烯吡咯烷酮K30模板的介孔二氧化锆合成和表征

以聚乙烯吡略烷酮K30(PVP)为辅助模板刺,利用简单的沉淀-陈化法合成了具有介孔结构且稳定性较高的二氧化锆.采用TG,XRD,SEM以及N2吸附-脱附等方法对前驱物和产物进行了表征.结果表明,以PVP为模板,可以获得有序的介孔结构,经过600℃煅烧仍能保持这种相对有序的介孔结构,且具有四方相的孔壁结构,显示了良好的热稳定性和水热稳定性.改变PVP的浓度、溶液的pH值、锆盐浓度等因素可以有效地调控产物的孔结构和孔尺寸.     

稀土、Fe~(3+)掺杂TiO_2光催化降解水中氨氮研究

以溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2和稀土离子Eu~(3+)、Y~(3+)、La~(3+)、Tb~(3+)、Dy~(3+)及Fe~(3+)掺杂的TiO_2,并以之为催化剂进行在超声波氙灯照射下降解氨氮污水。实验结果表明稀土或Fe~(3+)掺入TiO_2后使TiO_2光响应范围向可见光拓展,提高了氨氮污水的降解率;Fe~(3+)和稀土离子共掺杂后,La-Fe-TiO_2、Eu-Fe-TiO_2和TbFe-TiO_2氨氮污水降解率均比单掺杂提高。     

B-F梯度掺杂对TiO_2薄膜光催化性能的影响

为了揭示不同掺杂方式对TiO_2薄膜光催化性能的影响,以钛酸四丁酯为钛源,运用溶胶—凝胶法及浸渍-提拉技术在玻璃表面制备二氧化钛薄膜。分别以硼酸、氟化钠等作为B,F原料,利用梯度掺杂法制备非金属离子B,F梯度掺杂的二氧化钛薄膜。采用X射线衍射(XRD)、紫外—可见吸收光谱(UV-vis)研究晶相结构及吸收光波长的变化。结果表明:采用梯度掺杂方式和表面掺杂方式后,TiO_2薄膜均出现吸收范围向长波方向移动,可见光的吸收量明显增加。以酸性品红的降解反应评价薄膜的光催化活性,离子共掺杂后的TiO_2薄膜光催化性能优于单掺杂的TiO_2薄膜;梯度掺杂后的TiO_2薄膜的光催化活性均优于表面掺杂的TiO_2薄膜。     

TiO_2膜结构调控及葡萄糖传感性能

以钛酸四丁酯为前驱体、聚乙二醇(PEG)为模板剂,通过调节加入溶胶中模板剂的相对分子质量实现TiO2膜微观形貌的调控。X线衍射(XRD)结果表明制备的DENSE、PEG-600和PEG-1000 3种膜均为TiO2锐钛晶型。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)及N2吸附-脱附表征发现:无模板剂加入的TiO2膜呈现平整致密形貌,加入平均相对分子质量为600及1 000的聚乙二醇后,制备的TiO2膜分别呈现规则纳米颗粒及纳米介孔结构表面。将3种TiO2膜固定化葡萄糖氧化酶并制备成电极后,无需加入氧化还原媒介体,均可对溶液中葡萄糖产生直接电化学响应。葡萄糖传感测试发现具有介孔结构的TiO2膜电极具有较好的灵敏度(5.95 mA·L/(mol·cm2))及电活性蛋白密度(1.63×10-11mol/cm2),具有纳米颗粒结构TiO2膜电极的葡萄糖传感性能次之,表明TiO2材料的微观形貌对葡萄糖传感性能影响显著,具有介孔结构的TiO2膜在生物传感领域具有潜在的应用价值。     

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.