溶胶—凝胶法制备纳米二氧化钛降解甲醛废水的研究

用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型纳米TiO2,研究了该催化剂光催化降解甲醛废水的反应条件,定性分析了甲醛废水降解产物.     

表面修饰纳米TiO2光催化动力学及EIS分析

采用溶胶-凝胶法以掺杂Fe3+和沉积Ag做表面修饰,制备了TiO2、0.03%Fe3+-TiO2、3%Ag-TiO2三种纳米材料工作电极,并用XRD表征了膜的晶相结构和晶粒尺寸.考察了膜电极催化降解反应.以高压汞灯为光源,通过紫外-可见分光光度计测定证实RhB在催化剂作用下的光催化动力学为一级反应,反应速率常数及在同一实验条件下的降解率依TiO2、0.03%Fe3+-TiO2、3%Ag-TiO,的顺序增大.用IM-6e电化学阻抗仪进行了电化学阻抗谱(EIS)的测量,设计了模拟电路并得到了拟合值.在实验的扫描范围内(10-5-105Hz)发现此光催化反应的速控步为电荷转移过程,得到的Nyquist图的圆弧半径及其模拟阻值大小与光催化降解动力学常数及降解率变化趋势相反.     

纳米复合Y_2O_3/TiO_2催化剂的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备复合半导体Y2O3/TiO2纳米材料.以酸性红B溶液的光催化降解反应为实验模型,考察了TiO2掺杂Y2O3后的光催化氧化活性,探讨了Y2O3掺杂量、pH值、焙烧温度及时间对Y2O3/TiO2复合氧化物催化剂光催化活性的影响及溶液浓度、光照时间、催化剂用量对酸性红B溶液降解率的影响.结果表明,Y2O3掺杂量为0.1%时,其催化活性是同样条件下催化剂TiO2的2.1倍;最适宜焙烧温度为400~450℃;焙烧时间为3h,凝胶pH=10时,催化效果最佳.在酸性红B溶液浓度为20mg/L的条件下,催化剂用量为0.15g,光照时间为2.5h对酸性红B溶液的降解率可达96.8%以上.     

漂浮型TiO2/EP光催化剂的制备及降解罗丹明B研究

以钛酸四丁酯为前驱体,膨胀珍珠岩(EP)为载体,采用溶胶-浸渍法制备了可漂浮于水面的负载型TiO2光催化剂。研究结果表明,TiO2被成功地负载在EP上,TiO2颗粒尺寸在20～30 nm,并且在载体表面均匀分布。600℃焙烧后,14.76%TiO2负载率的TiO2/EP催化剂表面存在锐钛矿相与金红石相混晶。对模拟污染物罗丹明B(Rh B)进行光催化降解实验的研究表明,催化剂经600℃焙烧后光催化活性最佳。在紫外光强为240μW.cm-2下光照2.5 h,0.57 g催化剂可使30 mL浓度为10 mg.L-1的Rh B的去除率达96%。     

介孔SO_4~(2-)/TiO_2固体酸催化合成丙酸丁酯

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法制备了介孔SO42-/TiO2固体超强酸.利用X射线衍射、红外光谱等技术考察了催化剂的结构特征和表面酸性以及其对丙酸丁酯的酯化反应活性.结果表明,SO42-/TiO2固体酸保持了完好的锐钛矿晶型、较强的酸性和热稳定性;当焙烧温度为550℃,硫酸浸渍液浓度为1.0 mol/L时,丙酸的转化率最高.同时对丙酸和丁醇的酯化反应进行了研究,考查了醇、酸摩尔比,催化剂用量,反应时间对酯化反应转化率的影响.适宜的反应条件为:n酸∶n醇为1.0∶1.3,催化剂用量5 g/mol丙酸,反应时间2 h,丙酸的转化率达92%以上.     

Sol-Gel法制备纳米TiO2薄膜及性能研究

采用TiO2溶胶,利用溶胶-凝胶技术在玻璃表面制备了TiO2薄膜．用原子力显微镜（AFM）分析了样品的形貌,结构和粒度的分布;用自动椭圆偏振测厚仪测量了薄膜的厚度．研究了TiO2颗粒的催化机理、薄膜上粒子的性能以及薄膜的光催化性能,130nm左右的TiO2薄膜对甲基橙溶液的降解率达到28．2％．     

铁元素掺杂TiO2纳米晶薄膜结构和光学性质研究

通过反胶束法制备掺铁（1%）的TiO2纳米溶胶,用浸渍提拉法在洁净的玻璃基底上形成不同条件下铁掺杂的TiO2（Fe-TiO2）纳米薄膜,分别在500℃和700℃温度下对陈化干燥的铁掺杂的TiO2凝胶进行热处理,得到不同粒径和不同堆积的铁掺杂TiO2纳米晶体.将不同制备条件下得到的（Fe-TiO2）纳米膜进行UV-可见光谱、SEM图像进行研究.实验表明：经过700℃热处理的铁掺杂的TiO2纳米晶粒比500℃铁掺杂的TiO2纳米晶粒大,且薄膜不同涂覆次数对TiO2纳米晶粒的大小与堆积均产生一定的影响;随着膜涂覆层数的增加,掺Fe-TiO2纳米薄膜的紫外可见吸收光谱出现明显红移,吸光度也大大增加。     

复合型光催化剂H3PW12O40/TiO2/Na2Ti3O7的制备及光催化行为研究

以钛酸钠晶须为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/Na2Ti3O7,用浸渍法制得H3PW12O40修饰的复合光催化剂H3PW12O40/TiO2/Na2Ti3O7.SEM图表明产品的包覆情况良好,UV-Vis光谱显示产品的光响应增强.在自制的光化学反应器中,用一定浓度的孔雀石绿作为底物进行光催化脱色实验,通过光强度、pH值、曝气量、底物浓度、催化剂用量等对脱色率的影响,考察产品的光催化活性.实验结果表明,复合型光催化剂具有较高的光催化活性,浓度为12.5 mg·L-1孔雀石绿在250 W中压汞灯下光照60 min脱色率可达到94.23%.     

介孔SO42-／TiO02固体酸催化合成丙酸丁酯

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法制备了介孔SO42-/TiO2固体超强酸．利用X射线衍射、红外光谱等技术考察了催化剂的结构特征和表面酸性以及其对丙酸丁酯的酯化反应活性．结果表明,SO42-／TiO2固体酸保持了完好的锐钛矿晶型、较强的酸性和热稳定性;当焙烧温度为550℃,硫酸浸渍液浓度为1．0mol／L时,丙酸的转化率最高．同时对丙酸和丁醇的酯化反应进行了研究,考查了醇、酸摩尔比,催化剂用量,反应时间对酯化反应转化率的影响．适宜的反应条件为：n酸：,2醇为1．0：1．3,催化剂用量5g／mol丙酸,反应时间2h,丙酸的转化率达92％以上．     

Fe3+-TiO2/SiO2负载型光催化剂降解气相中甲苯研究

用浸渍法制备了Fe3+-TiO2/SiO2负载型光催化剂并进行了光催化降解气相中甲苯的实验研究.结果表明,Fe3+掺杂量(nFe3+/Ti4+)为0.3%时光催化降解甲苯的效率最高.水气的存在提高了Fe3+-TiO2/SiO2负载型催化剂的光催化活性,但使Fe3+-TiO2纳米粉的光催化活性降低;而02的存在使Fe3+-TiO2纳米粉和Fe3+-TiO2/SiO2负载型催化剂的催化活性均有所降低.动力学研究表明,光催化降解气相中甲苯的动力学为一级反应.     

钒—氮共掺杂TiO_2光催化剂的合成优化

采用溶胶—凝胶法合成了钒—氮共掺杂TiO2光催化剂,通过在模拟太阳光下降解苯酚测定其光催化活性.考察了钒源用量、水解温度、陈化温度、陈化时间等因素对钒—氮共掺杂TiO2光催化降解苯酚性能的影响.结果显示,最优条件下合成出的钒—氮共掺杂TiO2在模拟太阳光下催化反应4h,对浓度为60mg/L的苯酚的降解率达到91.83%.     

凹凸棒/TiO_2复合材料对苯酚的光催化性能研究

以凹凸棒为载体,采用溶胶—凝胶法制备复合材料光催化剂凹凸棒/TiO2,利用SEM、FI-IR对复合材料结构进行了表征,通过分析苯酚的光催化降解,评价其光催化活性,研究了凹凸棒载体粒度、凹凸棒掺杂量、紫外光照等因素对光催化降解效果的影响.实验结果表明:凹凸棒粒度为0.077 mm,m凹凸棒/mTiO2质量比为5∶1时复合材料光催化降解苯酚的效果最佳;紫外光照射对复合材料去除苯酚的效果无明显影响.     

TiO2薄膜制备及光诱导超亲水性能研究

以玻璃为基底,采用溶胶一凝胶法,利用旋涂技术在玻璃表面制备了膜厚小于100nm,粒径在10-30nm之间的纳米TiO2薄膜;利用XRD,AFM系统研究了煅烧温度及膜厚对薄膜亲水性的影响．结果表明,煅烧温度可以控制TiO2薄膜晶相类型,从而强烈影响薄膜的亲水性,煅烧温度为550℃时TiO2薄膜亲水性能达到最佳,经紫外光照2h后接触角为6°;研究还发现TiO2薄膜的亲水性随膜厚增大而提高,当膜厚超过85nm后趋于稳定．     

Fe3+-TiO2/SiO2催化剂对气相中乙醛光催化降解的研究

以硅胶为载体,用浸渍法制备了Fe3+-TiO2/SiO2光催化剂,XRD、Raman分析结果表明TiO2为锐钛矿晶型,光催化实验表明,铁离子掺杂量X(Fe3+/Ti4+)=0.5%时,乙醛光催化降解率最高,水气的存在使Fe3+-TiO2/SiO2活性增加,动力学研究表明,光催化降解气相中乙醛的动力学可以用Langmuir-Hinshelwood动力学方程描述.     

第一过渡系金属离子掺杂的TiO2纳米粒子光催化活性的研究

用溶胶-凝胶法制备纯的和分别掺杂第一过渡系金属离子(V5 、Cr3 、Mn2 、Fe3 、Co2 、Ni2 、Cu2 和Zn2 )的TiO2纳米粒子,以甲基橙的光催化氧化评价纳米粒子的活性,借助XRD考察掺杂对TiO2相变及粒径的影响,探讨金属离子的物化性质与其对TiO2性能影响的关系,研究掺杂改性的机制.结果表明:除Cr3 外的其它离子掺杂均能提高TiO2活性且最佳掺杂量相近,反应过程中V2O5析出使0.1%V-TiO2活性逐渐降低;掺杂均能轻微抑制锐钛矿向金红石的转变,对晶粒长大轻微抑制或无影响;离子适中的Ea/r及全充满或半充满的电子构型均有利于TiO2活性提高,两者谁占主导地位随掺杂离子不同而不同;离子化合价高于 4时高化合价对催化剂活性的正效应能完全克服不适的Ea/r与电子构型的负效应.第一过渡系金属离子掺杂对TiO2活性的影响由金属离子的Ea/r、电子构型及价态共同决定,与掺杂对TiO2结构相变和粒径的影响关系不大.     

光催化还原法制备载银二氧化钛

利用重金属离子光催化还原技术在不同条件下制备不同的Ag/TiO2,并用TEM等方法对这些催化剂的载银量、银的分布进行表征,同时利用这些Ag/TiO2催化剂对亚甲基蓝和甲基橙进行降解实验。结果表明Ag/TiO2对亚甲基蓝和甲基橙的脱色效果较TiO2有很大提高,而且载银量存在最佳值。在还原体系中加入EDTA时,可以适当提高催化剂的载银速度。     

高分散Pt-TiO2/C催化剂对甲醇的电催化氧化

采用TiO2溶胶法,在三种不同条件下制备了碳载Pt-TiO2(Pt-TiO2/C)催化剂。通过XRD衍射,循环伏安法(CV),线性扫描法(LSV)和计时电流法(CA)对Pt-TiO2/C催化剂的结构及其对甲醇的电氧化特性进行了研究。结果表明不同条件制备的催化剂中,TiO2的结晶度不同,Pt的粒径不同,对甲醇的电催化氧化的活性也不同。其中加入聚乙二醇形成的TiO2溶胶以甲酸为还原剂,在乙二醇体系中制备的Pt-TiO2/C催化剂中Pt的粒径小,分布均匀,对甲醇的氧化具有较高的电催化活性。甲醇在该催化剂上的氧化电流密度分别是采用硝酸或醋酸方法的1.08倍和1.43倍。