纳米TiO_2的金属离子掺杂进展及其在环境友好材料中的应用(英文)

概括总结了纳米TiO2的发展,介绍金属离子掺杂纳米TiO2制备方法,其中包括本课题组所做的工作。讨论解决日益增长的与废水和空气污染相关环境问题及纳米TiO2在环境友好材料中的应用。     

金属离子掺杂影响TiO2纳米晶簇的光吸收

实验测量掺杂不同金属离子的TiO2纳米晶簇在UV和可见波段的室温光吸收谱.金属离子掺杂明显增强TiO2纳米晶簇的光吸收.TiO2带隙发生红移.光吸收增加量随波长非线性变化.     

金属离子掺杂TiO2纳米晶簇室温光透射谱

报道了金属离子掺杂TiO₂纳米晶簇室温光透射谱实验测量结果。金属掺杂使TiO₂纳米晶簇室温光透射值明显减小。而且,金属掺杂引起TiO₂纳米晶簇室温光透射值变化谱线是非线性变化曲线。在变化曲线上存在位置不等的极大值。     

锌掺杂对纳米TiO2光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛和锌掺杂二氧化钛光催化剂，傅立叶变换红外光谱表征结果显示，随着焙烧温度升高，红外吸收峰进一步分裂；热重分析结果表明，掺锌后粒子表面对水的吸附能力增强；X射线衍射分析和Scherrer公式计算结果表明，随着温度的升高TiO2粒子半径增长加速，其结果与电子扫描显微镜和BET比表面积表征结果一致；光催化降解亚甲基蓝实验结果表明，掺锌2％(质量分数)的二氧化钛催化剂在530℃焙烧后催化活性最高。     

掺杂与涂膜纳米TiO2光催化性能的研究

分别对掺杂纳米TiO2和分子筛负载纳米TiO2的光催化性能进行了对比研究，并对负载纳米TiO2进行了SEM检测。通过正交实验设计对其降解甲基橙溶液作了进一步研究，找出其最佳处理条件为：催化剂用量7．5g／L；光照时间1．5h；pH＝3。     

金属掺杂TiO2粉体的光催化性能研究

采用溶胶凝胶法制备了TiO2和掺杂Ag+,Zn 2+ ,Cu 2+ ,Fe 3+ 和Eu 3+ 的TiO2纳米粉体.用XRD, SEM、及EDS对它们进行了表征,通过表征说明TiO2的晶型为锐钛矿,同时也表明金属离子成功的掺杂到TiO2晶型中.通过对罗丹明B的降解,研究了光催化剂的性能,结果表明:Ag+掺杂的TiO2纳米粉体具有较高的光催化活性.     

La掺杂对纳米TiO2晶体结构的影响

采用溶胶凝胶法制备了纯纳米TiO2和稀土元素La掺杂纳米TiO2,利用XRD测试对其晶体结构进行表征.结果表明,二者均为单一锐钛矿相,晶粒尺寸均到达纳米级别,La掺杂后晶粒细化.     

SiO2掺杂对高温处理后纳米TiO2光催化性能的影响

以钛酸丁酯为原料,用醇盐水解法制备纳米TiO2,用SiO2掺杂纳米TiO2.并对高温处理后的掺杂纳米TiO2光催化活性进行研究。XRD和TEM研究结果表明,SiO2掺杂能有效的提高晶相转变温度,阻止TiO2从锐钛矿型向金红石型的转变和晶粒的长大。实验结果表明,在1050℃高温处理后,SiO2掺杂后的TiO2仍为锐钛矿型纳米晶体。用掺杂纳米TiO2对甲基橙的降解率来表征其光降解性能,SiO2掺杂TiO2在高温处理后依然具有较好的光催化活性,850℃处理后其甲基橙降解率由未掺SiO2时的11%提高到96.48%,晶粒尺寸则由50nm减小到20 nm.     

铁氮共掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2和不同含铁量的铁氮共掺TiO2,并用荧光光谱对其进行表征;研究了紫外光照射下对孔雀石绿的降解,对比考察了不同掺杂的TiO2、不同比例掺铁量的共掺杂TiO2,以及催化剂的用量和不同浓度下的降解;结果表明:当Fe/Ti的质量分数为0.9%,用量在2 g/L时,孔雀石绿的降解效果最好,孔雀石绿的最佳降解质量浓度为50 mg/L,150 min的降解率可达98.96%;而且荧光表征显示:样品的荧光强度越小,催化效果越好.     

纳米TiO2介孔材料研究进展

纳米TiO2介孔材料特殊的结构及性能使其在光催化、太阳能电池等领域展现出广阔的应用前景.介绍了介孔材料的合成机理,综述了纳米TiO2介孔材料的各种合成方法,包括溶胶凝胶法、水热合成法、常压液相法等.最后介绍了在制备介孔TiO2过程中模板剂的脱除方法,同时就掺杂对纳米TiO2介孔材料性能的影响及其发展前景进行了讨论.     

非金属掺杂TiO2光催化剂的研究进展

主要介绍了非金属元素（N,C,S,F,P和B）掺杂TiO2的制备方法和可见光催化活性研究的最新进展,深入分析了非金属元素对TiO2吸收光谱的影响机理,指出了非金属掺杂TiO2研究过程中存在的问题和未来的研究方向。     

微波烧结制备掺杂纳米TiO2的Li1+xMxV3O8的研究

以LiOH·H2O、NH4VO3和TiO2为原料,采用微波烧结方法合成了掺杂纳米TiO2的Li1＋xMxV3O8材料。研究了掺杂量对电化学性能的影响。充放电实验、XRD、FTIR、荧光测试等现代手段被用于研究掺杂对样品充放电性能的改善作用。结果表明,当TiO2的掺杂量为0．1mol时,Li1＋xMxV3O8材料的电化学性能得到最佳改善。荧光测试表明,掺杂样品和未掺杂样品均具有发光性能。     

La掺杂TiO2光催化材料制备工艺优化与催化性能

采用溶胶凝胶法制备La掺杂改性纳米TiO_2光催化材料,利用X射线衍射仪与jade软件分析材料的晶相结构与晶格参数,采用三因素正交试验法探索La掺量、热处理温度、热处理时间对材料的光催化性能的影响;并利用SEM对最佳制备工艺条件下的材料进行微观表征。结果表明,在La摩尔掺量为0.5%、热处理温度为550℃、热处理时间为2 h条件下,材料的晶粒大小和畸变程度达到最佳平衡状态;对NO气体的光降解率达到70.26%。La掺杂改性后,材料粒径更加均匀,多分布在18~20 nm区间。     

TiO2微粒的掺杂改性与催化活性

用混合溶胶-凝胶法制备了Fe3+,Zn2+,Pd,Co2+,Ni2+,Cr3+等金属离子掺杂的二氧化钛复合微粒.以四环素降解为目标反应,研究了所制备的复合微粒光催化活性与选择性.并用IR、XPS、Raman光谱等技术,探讨了影响复合微粒光催化活性的原因.结果显示掺杂Fe3+、Zn2+的二氧化钛复合微粒对四环素降解具有很高的催化活性与选择性;掺杂Pd的复合微粒催化活性也有所提高.而Co2+,Ni2+,Cr3+等金属离子掺杂的二氧化钛复合微粒的催化活性呈下降趋势.研究认为Fe3+、Zn2+促进二氧化钛微粒光催化活性的原因是由于这些金属离子高度分散在二氧化钛基质中,使基质晶型发生畸变并形成Ti-O-M桥氧结构;这种结构使复合微粒表面缺陷和活性比表面积增加,有利于光生载流子的转移.同时,Ti/Fe复合微粒中Fe抖有利于活性·OH基团的形成.这些活性·OH基团插入有机物的C-H键中,最终导致有机物的完全降解矿化.另一方面,由于Fe3+,Zn2+,Pd特殊的电子构型,有利于浅度捕获半导体的光生电子,使光生电子-空穴对有效分离.而Co2+,Ni2+,Cr3+金属离子的电子构型易深度捕获光生电子,结果可能形成了电子-空穴复合中心;导致半导体的量子效率和催化活性下降.     

乙醇钛水解制备超细铁掺杂二氧化钛及光电催化特性

用自制的乙醇钛前驱体,运用溶胶—凝胶法制备铁掺杂二氧化钛超细晶簇,铁离子的掺杂明显增加TiO2超细晶簇的室温光谱吸收,TiO2带隙发生红移,拓宽了光响应范围,提高了光子利用率。TEM、XRD分析表明超细TiO2晶簇在乙醇中分散均匀,粒径为10nm～20nm。     

多孔结构TiO2纳米膜的光催化活性及其动力学研究

考察了多孔结构TiO2 膜的光催化活性 ,并通过X射线衍射 (XRD)、电镜分析 (SEM)、光电能谱分析 (XPS)对催化剂表面进行了表征 ,结果表明 :TiO2 的晶型为锐钛矿型 ,粒子平均半径为 32 .94nm ;这种结构TiO2 纳米膜在对甲基橙的降解中显示了较好的光催化活性 ( 5 0min光照后 ,最高降解率达到了 92 .1% ) ;对光催化动力学进行了初步研究 ,结果表明 ,光催化降解在所考察范围内为一级反应     

纳米TiO_2复合材料制备及其光催化研究进展

本文综述了近年来纳米TiO2复合材料的研究现状,概括了纳米TiO2复合材料的制备方法,介绍了纳米TiO2及其复合材料光催化机制以及TiO2复合材料的应用进展,展望了TiO2复合材料的发展趋势及应用前景.     

纳米Cu2+/TiO2复合材料的抗菌性能研究

采用溶胶凝胶法制备了不同掺杂量的纳米Cu2 /TiO2复合材料,研究其无紫外光照射时的抗菌性能.结果表明,n(Cu):n(Ti)=1:50～1:10时,纳米Cu2 /TiO2复合材料无需紫外光照射均具有较强的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄葡萄球菌产生透明抑菌圈,直径为6～26 mm.适量掺杂时以催化机理杀菌,过量掺杂时以溶出机理杀菌.