CdS光化学修饰介孔TiO2及其增强的可见光催化活性

[目的]提高介孔TiO₂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TiO₂。用光化学修饰法将CdS掺进介孔TiO₂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^-5mol/L次甲基蓝(MB)为模型污染物,结果显示CdS/TiO₂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/TiO₂复合材料可增强其可见光催化活性。     

太阳光响应的CdS/TiO_2-NTAs复合材料的构筑及其光电性能

采用阳极氧化法在纯钛片上制备出TiO_2-纳米管阵列(NTAs),用乙二醇溶剂热沉积法在TiO_2-NTAs上负载CdS纳米颗粒.利用XRD、SEM、TEM和UV-Vis漫反射光谱对样品的晶体结构、微观形貌和光学性质进行表征.在不同波长条件下,研究了焙烧温度和CdS负载量对样品的光电流密度影响.结果表明,CdS纳米颗粒已沉积到TiO_2-NTAs内外,所制备的CdS/TiO_2-NTAs样品光吸收带边扩展到了可见光区.在全光谱和可见光谱条件下,CdS的修饰大幅度提高了TiO_2-NTAs光电流密度.当Cd2+浓度为0.005mol/L时,在全光谱照射条件下获得的CdS/TiO_2-NTAs样品光电流密度最大为1.41m A/cm2.     

NiO/介孔SiO_2复合材料的制备及其光催化性能

将N-十六烷基乙二胺三乙酸同时用作螯合剂与结构导向剂,经由以阴离子模板法制备介孔SiO2(AMS)的路径一步法制得了一系列NiO/介孔SiO2复合体。借助XRD,HRTEM和N2-吸附脱附对该复合材料的形貌和结构进行了表征。以甲基橙溶液模拟偶氮染料废水,在紫外光照条件下将所制备的介孔复合材料、市售P25和以EO20PO70EO20(P123)为模板合成的介孔TiO2分别进行光催化氧化性能的测试,以脱色率为指标考察了光催化剂的催化活性中心类型、数目以及催化剂的比表面积等因素对甲基橙光降解效率的影响。结果表明:所制备NiO/介孔SiO2复合材料对甲基橙的降解能力优于市售P25,并且该催化剂具有良好的可再生性。     

水热法合成TiO_2纳米花及其性能

为了解决一维和二维纳米材料在降解有机污染物时,易发生团聚,催化活性低和难以回收等问题,以钛酸四丁酯和醋酸为原料,采用水热法了合成三维TiO_2纳米花。制备地样品TiO_2纳米花通过X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),紫外-可见光(UV)分析,表明TiO_2纳米花被合成。在可见光的照射下,相比较P25(TiO_2粉末),所合成的TiO_2纳米花具有较强的光催化性能。     

石墨烯/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能的研究

利用超声法制备石墨烯/TiO_2光催化复合材料,通过XRD、SEM、紫外漫反射对合成的系列样品进行表征,结合光催化降解罗丹明B(RhB)实验得出最佳复合条件:复合比例为1∶40,超声时间为60 min,复合温度为200℃.通过5次重复利用实验得出石墨烯/纳米TiO_2复合材料具有可见光催化稳定性.通过对石墨烯/TiO_2光致发光光谱和不同捕获剂存在下石墨烯/TiO_2光催化降解染料实验的研究,表明在石墨烯/半导体氧化物可见光催化反应过程中·OH自由基起主要的光催化作用,空穴起辅助的催化作用.     

G/TiO_2/CoFe_2O_4磁性复合光催化材料的制备及光催化降解亚甲基蓝

以天然鳞片石墨为原料,用改进的Hummers法氧化制备氧化石墨烯;以Fe Cl2,Fe Cl3为原料,用共沉淀法合成Co Fe_2O_4;再用一步水热合成法制备G/TiO_2/Co Fe_2O_4三元纳米复合材料.用FT-IR、XRD、AFM、TEM对氧化石墨烯和G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料进行表征,并在紫外光照下对比G/TiO_2,TiO_2/Co Fe_2O_4,G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料对亚甲基蓝的降解效果.结果表明,在紫外光照射下,G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料光催化降解亚甲基蓝的催化效率明显大于单纯G/TiO_2,TiO_2/Co Fe_2O_4,光催化40 min后,脱色率达90%.G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料不失为一种有潜力的光催化降解染料废水催化材料.     

绿色合成银修饰TiO_2中空球及其可见光催化性能

采用绿色非模板法一步溶剂热合成高结晶度的介尺度TiO_2中空球;将介孔结构、光利用和传质过程有机结合,以提高锐钛型TiO_2的光催化性能,并通过时间分辨研究其生长机理,以罗丹明-B等染料为探针分子研究催化剂的光催化性能,TiO_2表面负载Ag以改善TiO_2光吸收性能。结果表明:实验合成TiO_2中空球,形成过程遵循Ostwald机理;TiO_2表面负载Ag增强可见光吸收,提高光生电子和空穴的分离效率,Ag修饰TiO_2中空球可见光催化效率是未修饰样品的17倍。     

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%.     

以梳型聚合物为模板制备介孔Ag/AgBr/TiO_2纳米复合材料

以钛酸四丁酯为钛源,梳型聚合物为模板,采用溶胶-凝胶法低温水浴制备具有介孔结构的纳米TiO2,通过沉积-沉淀法将Ag/AgBr负载于介孔TiO2纳米微粒表面,制得高比表面积的Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料。采用XRD,TEM,N2吸附-脱附和UV-vis DRS等方法对Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料进行了表征。结果表明,所制备的纳米TiO2和Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料具有介孔结构;Ag/AgBr的引入,减小了介孔TiO2的比表面积(由346m2/g减小为253m2/g),但大幅度提高了其可见光催化活性。在可见光下,Ag/AgBr/TiO2降解甲基橙的速率分别为商品TiO2P25和介孔TiO2的145倍和60倍。     

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.     

CdS-Pt-TiO2催化剂的制备及其在甘油/水体系中的光催化产氢性能

基于高比表面介孔双晶TiO2晶须(TiO2(m)),通过共同负载活性组分Pt和CdS量子点(QDs),制备得到CdS-Pt-TiO2(m)三元复合催化剂。使用透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)、紫外-可见光吸收光谱仪(UVVis)和N2吸附-脱附方法对催化剂的形貌和结构进行表征,并以生物质甘油-水为光催化产氢评价体系。结果表明:通过多种活性组分的共同负载,使得TiO2光催化剂实现了较好的可见光催化活性,CdS-Pt-TiO2(m)的平均产氢速率达到0.56 mmol/(g·h)。     

还原氧化石墨烯-TiO_2复合纳米材料制备与光催化性能

利用新型碳材料还原氧化石墨稀对TiO_2进行改性,以期提高TiO_2的光催化活性.采用溶剂热法,以氧化石墨烯(GO)和钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)为原料,成功制备了不同还原氧化石墨烯含量的RGO/TiO_2纳米复合材料.运用XRD、TEM、FT-IR和UV-vis等手段研究了复合材料的性质,同时以甲基橙(Methyl Orange,MO)为模型,评价了不同反应条件下制备的复合物的光催化性能,讨论了不同还原氧化石墨烯含量、催化时间等对复合物的光催化性能的影响.在甲基橙评价模型基础上,将制得的具有最佳光催化性能的RGO/TiO_2复合材料进行致病大肠杆菌的抗菌实验,以此来检验RGO/TiO_2纳米复合材料的抗菌效果.实验结果表明,采用溶剂热法在180℃下煅烧6h制得RGO/TiO_2纳米复合材料,锐钛矿相TiO_2通过C-O-Ti键均匀地分布在片层还原氧化石墨烯载体上.RGO/TiO_2复合材料对甲基橙溶液的降解率明显高于纯纳米TiO_2.当制备复合材料时GO的初始投加量为40mg时,制得的RGO/TiO_2复合材料对甲基橙的降解率达到50%.同时,该RGO/TiO_2纳米复合材料对致病大肠杆菌有明显的抗菌作用.     

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%.     

微量PVA衍生物改性纳米二氧化钛的可见光催化性能

为研究纳米复合材料的可见光催化活性和催化稳定性,用简易方法制备了具有共轭结构的聚乙烯醇衍生物(DPVA)改性的TiO_2基可见光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等对DPVA/TiO_2纳米复合材料进行了系统的分析与表征。以罗丹明B为模型污染物,通过跟踪该类纳米复合材料存在条件下罗丹明B的可见光降解反应,考察可见光催化活性和稳定性。结果表明:微量的共轭聚合物DPVA附着在纳米TiO_2表面,没有影响其晶型和晶粒尺寸,但显著提高了纳米复合材料的可见光吸收能力和可见光催化活性;当PVA与TiO_2的质量比为1∶200时,复合微粒表现出最好的可见光催化活性;该类纳米复合材料具有较好的可见光催化稳定性;在该类可见光催化降解罗丹明B的反应体系中,催化活性中心主要为纳米复合材料内的光生空穴。     

介孔纳米TiO2/P3HT复合材料的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法制备出介孔纳米TiO2;将制备的TiO2与聚3-己基噻吩(P3HT)通过共混法制备TiO2/P3HT复合微粒;分别以酸性橙II和亚甲蓝为模型有机污染物,考察TiO2以及TiO2/P3HT纳米复合材料在可见光、紫外光和阳光下的光催化活性和光催化稳定性.实验结果表明：P3HT对于介孔纳米TiO2的掺杂能显著改善介孔TiO2的光催化性能.掺杂前,介孔TiO2 在30 min时对于酸性橙II和亚甲蓝的可见光降解率分别为31.26%和47.38%,紫外光降解率分别为39.47%和60.38%,阳光下的降解率分别为64.37%和76.09%;掺杂后,介孔TiO2/P3HT复合材料30 min时对于酸性橙II和亚甲蓝在可见光下的降解率分别为60.09%和71.45%,紫外光下的降解率分别为82.14%和88.61%,阳光下的降解96.62%和99.50%.     

α-Bi_2O_3/TiO_2纳米粒子的制备及其光催化性能的研究

采用两步水热法合成了α-Bi2O3/TiO_2纳米粒子,利用透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见固体漫反射光谱(DRS)对其进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模型污染物评价了其光催化活性,结果表明:在模拟可见光源的照射下,α-Bi2O3/TiO_2比α-Bi2O3、TiO_2单体具有更好地光催化活性,当α-Bi_2O_3与TiO_2的摩尔比为1︰5时复合纳米粒子的光催化活性最佳,光照150 min降解率为98.5%.经过3次循环利用,α-Bi2O3/TiO_2纳米粒子具有较好的稳定性.     

BiOCl/Bi12O17Cl2@石墨烯的简易制备及增强可见光催化性能研究

【目的】以BiCl3和NaOH为原料,以石墨烯纳米片为模板,通过一步常温沉淀法制备得二维BiOCl/Bi12O17Cl2@石墨烯纳米复合物。【方法】通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、BET-BJH等手段对样品进行了表征分析。【结果】BiOCl/Bi12O17Cl2@石墨烯纳米复合物的可见光催化活性明显高于纯BiOCl/Bi12O17Cl2纳米片。【结论】BiOCl/Bi12O17Cl2@石墨烯纳米复合物表现出明显增强的可见光催化活性可以归因于可见光利用能力增强、比表面积和孔容增大、光生电子-空穴对分离能力提高等因素的协同作用。研究结果为制备新型BiOCl/Bi12O17Cl2基可见光催化剂提供了一种新思路。
     

BiOCl/Bi_(12)O_(17)Cl_2@石墨烯的简易制备及增强可见光催化性能研究

【目的】以BiCl_3和NaOH为原料,以石墨烯纳米片为模板,通过一步常温沉淀法制备得二维BiOCl/Bi_(12)O_(17)Cl_2@石墨烯纳米复合物。【方法】通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、BET-BJH等手段对样品进行了表征分析。【结果】BiOCl/Bi_(12)O_(17)Cl_2@石墨烯纳米复合物的可见光催化活性明显高于纯BiOCl/Bi_(12)O_(17)Cl_2纳米片。【结论】BiOCl/Bi_(12)O_(17)Cl_2@石墨烯纳米复合物表现出明显增强的可见光催化活性可以归因于可见光利用能力增强、比表面积和孔容增大、光生电子-空穴对分离能力提高等因素的协同作用。研究结果为制备新型BiOCl/Bi_(12)O_(17)Cl_2基可见光催化剂提供了一种新思路。     

TiO2/Bi4V2O11复合光催化剂的制备及光催化性能

目的水热法制备TiO_2/Bi_4V_2O_(11)复合光催化剂并对其催化活性进行研究。方法采用XRD,BET,UV-Vis等表征手段研究催化剂的晶相结构和性能,并通过测试该复合结构对罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的可见光催化降解评估其光催化活性。结果实验结果表明,复合物的光催化效果与纯的Bi_4V_2O_(11)和TiO_2光催化剂相比,TiO_2负载量为50%时,TiO_2/Bi_4V_2O_(11)复合光催化剂降解RhB具有更高的可见光催化活性。结论 TiO_2/Bi_4V_2O_(11)样品光催化性能的提高归因于增大了催化剂的比表面积以及TiO_2与Bi_4V_2O_(11)形成了异质结,从而有效抑制光生电子-空穴对的复合,并根据捕获实验提出了可能的光催化机理。     

CdS/TiO2复合纳米管制备和光催化性能的研究

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备TiO2纳米管,再通过连续离子层沉积法在TiO2纳米管上沉积CdS粒子,沉积3层CdS后,进行退火处理,退火后再沉积3层CdS.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对纳米管的形貌、物相结构和元素价态等特性进行分析.结果表明:经阳极氧化法制备的TiO2纳米管为锐钛矿结构,随后沉积的CdS同时出现了立方相与六方相晶格结构,400℃退火可以显著增加立方相CdS的结晶程度;纳米管中CdS粒子的直径均小于5 nm,CdS粒子由一大一小2个纳米粒子组成,大粒子由退火过程形成.光催化实验表明:经过退火处理的CdS/TiO2复合纳米管的可见光光催化能力约是未退火样品的3倍,说明退火处理可以有效提高TiO2可见光光催化能力.