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.     

壁纸固载石墨烯/TiO2降解甲醛及动力学研究

以溶剂热法制备的石墨烯/TiO_2复合光催化剂,采用涂布法将石墨烯/TiO_2固载于无纺布壁纸表面,研究石墨烯/TiO_2的固载量、甲醛初始质量浓度及空气相对湿度对甲醛降解的影响,并对其光催化降解动力学进行探讨.结果表明:在光照4 h的条件下,当石墨烯/TiO_2固载量为2 g·m-2、甲醛初始质量浓度为0.40 mg·m~(-3)、空气相对湿度为58%时,甲醛降解率可达86%;石墨烯/TiO_2对甲醛的降解效果优于商品化TiO_2(P25);石墨烯/TiO_2对甲醛的光催化降解过程服从一级反应动力学方程.     

g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂的制备及性能研究

采用热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C_3N_4),超声法制备还原氧化石墨烯/石墨相氮化碳(RGO/g-C_3N_4)二元复合光催化剂,再利用共沉淀法在二元复合光催化剂RGO/g-C_3N_4表面负载AgI,制得g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂。运用XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis和FTIR等手段对材料进行表征,以罗丹明B(Rh B)作为目标物,用g-C_3N_4/RGO/AgI进行光催化降解实验。结果表明:光照210min后,g-C_3N_4/RGO/AgI光催化剂对Rh B的降解率为96. 52%。相同条件下,RGO/g-C_3N_4和gC_3N_4/AgI对RhB的降解率分别为58. 28%和73. 80%。g-C_3N_4/RGO/AgI复合光催化剂具有优异的光催化性能。     

银掺杂多孔氧化钛光催化甲基橙降解反应条件的探究

利用溶胶-凝胶法结合光还原法制备Ag掺杂多孔TiO_2光催化剂,以甲基橙的降解效果为评价标准,考查了光照降解时间、光催化剂用量、甲基橙溶液初始浓度、溶液pH值对光催化剂催化降解甲基橙的影响。结果表明,本方法制备的光催化剂无论是在紫外光还是可见光下均具有优良的光催化性能:在浓度为10 mg/L的甲基橙溶液中,4 g/L光催化剂,紫外光照射80 min,甲基橙可实现100%完全降解;相同催化条件下,可见光照100 min,甲基橙完全降解;当反应溶液pH=2时,紫外光和可见光都可在20 min内实现甲基橙的完全降解。     

TiO_(2-x)N_x/硅藻土复合光催化剂的制备及其可见光催化活性

以尿素为氮源,硅藻土为载体,用溶胶-凝胶法合成了硅藻土负载氮掺杂纳米TiO_2复合光催化剂。采用XRD,UV-vis对样品进行了表征;以罗丹明B为降解对象,考察了罗丹明B初始浓度、催化剂投加量、溶液初始pH值对降解率的影响,同时考察了样品在太阳光下的光催化活性。结果表明,掺氮TiO_2经450℃焙烧2 h后为锐钛矿型,N掺杂使催化剂的吸收边红移至550 nm左右,诱发TiO_2可见光催化活性;当催化剂用量为2 g/L,溶液初始pH值为6.5时,初始浓度为10 mg/L的罗丹明B在氙灯光照45 min后降解率为100%,太阳光照160 min后降解率为97.4%。     

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%.     

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.     

BrO_3~-离子对TiO_2光催化性能影响的研究

TiO_2因其活性高、价格低廉、性质稳定等特点已成为环境净化开发应用方面最有价值的光催化材料之一。但由于TiO_2光谱响应范围窄,只能利用紫外光,对太阳能的有效利用率低。因此,需要改变反应条件以拓宽光响应范围和增强其光催化性能。论文以甲基橙为目标降解物,研究在紫外光和可见光下的反应体系中,添加Br O3-的阴离子对TiO_2光催化性能的影响。结果表明:在紫外光和可见光下,当溶液初始p H为3、TiO_2投加量为2.0g/L,添加Br O3-浓度为6mmol/L时,对TiO_2光催化降解甲基橙都有促进效果,反应速率增大,反应时间缩短。且在可见光下,未添加Br O3-时TiO_2光催化降解甲基橙的降解率仅为20%;添加Br O3-后降解速率提高50倍以上,反应进行至35min时甲基橙可以完全降解。     

钒酸铋/二氧化钛--石墨烯宽光谱复合光催化剂的制备及性能

通过溶剂热法制备了具有可见光光催化活性的BiVO4/TiO2-石墨烯复合光催化剂。利用X射线粉末衍射、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱和荧光发射光谱对样品进行表征,复合光催化剂的催化活性以模拟太阳光条件下降解水溶液中亚甲基蓝来评价。结果表明：BiVO4/TiO2-石墨烯复合光催化剂在530~800 nm的可见光范围具有很强的吸收峰。石墨烯的引入不仅拓宽了光谱响应范围,而且使得BiVO4和TiO2粒子均匀地分散在石墨烯薄片上,能快速捕获并迁移电子,有效地提高了光生载流子的分离效率,从而提高其光催化活性。     

太阳模拟器作用下孔雀绿染料的催化降解研究

研究了在模拟太阳光和高压汞灯作用下,不同浓度的光催化剂和紫外光辐射强度对孔雀绿废液的光催化降解反应．结果表明,孔雀绿的降解与光源、光强、光催化剂浓度、光照时间等因素有关     

导电聚苯胺/TiO2复合纳米纤维的制备和表征

在无模板条件下,利用苯胺在纳米TiO2微粒表面的原位化学氧化聚合,成功制备了一系列不同TiO2含量的导电聚苯胺/TiO2(PANI/TiO2)纳米复合材料.通过TEM,XRD,FT-IR,TG-DTA及电导率测量等技术手段对其进行了表征.结果表明:复合材料的形貌呈纤维状,直径约20~40 nm,长度在390~420 nm范围;其中TiO2的含量为23.8%且具有金红石矿结构,聚苯胺也有一定程度的晶化;在复合材料中,TiO2和聚苯胺分子链之间存在强的相互作用,并对复合材料的热稳定性起促进作用;TiO2的含量对复合材料导电性能有显著影响,当TiO2含量为11.1%时电导率达到极大值2.86 S/cm.     

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%.     

光化学沉积法制备掺杂TiO2薄膜

采用光化学沉积法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO2和金属铁、铬离子掺杂TiO2薄膜,并采用XRD,SEM,XPS表征了所合成的薄膜.结果表明,掺杂铁离子的TiO2薄膜表面呈现出颗粒状纹路,掺杂铬离子的TiO2薄膜表面呈现网格状纹路.TiO2薄膜的亲水性能随着金属离子的加入而增加.铁离子的加入对TiO2薄膜催化降解甲基橙的能力有所促进,而铬离子的加入对TiO2薄膜催化降解甲基橙的能力没有显著提高.     

电气石/TiO_2复合材料的组成与微观形态

为了揭示电气石/TiO_2复合材料使电气石增白和具有颜料性质的内在机制,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试和电气石、TiO_2颗粒表面官能团性质的分析等方法,研究了电气石/TiO_2复合材料的组成与微观形态。研究结果表明,电气石/TiO_2复合材料由包核物电气石颗粒和其表面包覆的结晶Ti_O2所组成,Ti_O2在电气石表面形成均匀、牢固的包覆层。研究结论初步反映了电气石和Ti_O2的作用性质,有助于对电气石/Ti_O2复合材料综合性能的认识和应用。     

纳米ZnO/TiO2复合颗粒制备及紫外屏蔽性能研究

以Ti(SO4)2和Zn(AC)2为原料,在制备金红石型纳米TiO2粉体的基础上,用溶胶凝胶法制得纳米ZnO／TiO2复合粉体．实验结合纳米TiO2和纳米ZnO的优点制得一种广谱防晒剂．TEM显示该复合颗粒为核一壳式结构;XRD分析该复合颗粒内核为金红石型TiO2,表面包覆一层六方晶系ZnO且该复合颗粒中存在强的化学键．UV-Vis测试表明该复合颗粒在整个紫外区的吸收能力达到85％,在UVA(320-400nm)区吸收性能比纯的TiO2强得多．     

Pt/纳米TiO2-CNT复合电极的制备及对甲醇的电催化氧化

通过电合成前驱体Ti(OEt)4直接水解法和在恒电位-0.05V (vs. SCE)电沉积法制备Pt/nano TiO2-CNT电极.透射电镜 (TEM) 和X射线衍射 (XRD) 分析结果表明, 锐钛矿型纳米TiO2粒子(粒径5-10nm) 和碳纳米管结合形成网状结构, Pt纳米粒子(粒径8-15 nm)均匀地分散在纳米TiO2/碳纳米管复合膜表面.通过循环伏安和计时电流测试表明, Pt/ nano TiO2-CNT电极具有高活性表面, 同时对甲醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0.24mg/cm2时, 常温常压下甲醇的氧化峰电流达到260mA/cm2.     

纳米Y2O3/TiO2羧甲基纤维素(CMC)负载膜光降解偶氮染料的研究

以钛酸丁酯和硝酸钇为原料,采用Sol-Gel法制备Y3 掺杂TiO2纳米粒子.通过XRD、TEM等手段对纳米粒子的结构进行表征,用PL研究粒子光电性能,并用SEM方法测得羧甲基纤维素膜的形貌和厚度.以水相亚甲基蓝溶液的光催化降解反应为实验模型,考察纳米粒子CMC复合膜的光催化活性.结果表明,复合膜明显提高了染料的降解,达到90%以上,其光降解反应属于表观一级反应动力学.     

TiO2/PbS/Ru(bpy)2(NCS)2纳米多孔膜电极的光电化学研究

用染料Ru(bpy)2(NCS)2对ITO/TiO2/PbS复合半导体纳米多孔膜电极进行敏化,用光电化学方法研究ITO/TiO2/PbS/Ru(bpy)2(NCS)2电极的光电化学行为及组成光电池的能量转换效率.结果表明,该电极作为太阳能电池光阳极的能量转换效率与TiO2/PbS 复合半导体中PbS的含量有关.     

POMs/TiO2复合催化剂光催化降解染料废水的研究

采用溶胶-凝胶方法表面修饰TiO2制备了几种POMs/TiO2复合光催化剂,考察了催化剂在紫外光照射下对模拟染料废水(茜素红溶液)的光催化降解行为.结果表明:POMs/TiO2复合催化剂较纯TiO2光催化降解茜素红活性明显提高,其中复合催化剂Cr3OSiW12/TiO2光催化降解模拟染料废水(茜素红溶液)效果最佳.反应最佳条件:催化剂为Cr3OSiW12/TiO2,多酸质量分数为0.5%,催化剂用量为15 mg,茜素红溶液浓度为0.1mmol/L.茜素红降解质量分数可达74.6%.     

TiO_2光阳极有序微结构的纳米压印工艺

提出一种以常温紫外固化纳米压印技术实现定制化微结构TiO_2纳米晶岛薄膜制备的工艺,用于制备垂直于透明导电基底的TiO_2薄膜光阳极.混合TiO_2粉体、分散剂、乳化剂、酒精和光固化树脂等,制备可紫外光固化的TiO_2溶胶,并经步进压印形成宽度为3μm的具有离散纳米晶岛微结构的薄膜,经保压复型优化压印工艺后处理,保证了离散纳米晶岛微结构的高保真度.经600℃烧结去除薄膜中的掺杂物,退火至450℃后获得了定制化微特征的锐钛矿型TiO_2半导体薄膜.在N719染料敏化条件下,制备出了定制化微结构光阳极的染料敏化太阳能电池.AM1.5(0.1w/cm~2)光照条件下的测试实验结果表明,该电池的光电转化效率可达2.7%.此工艺有望应用于制备高稳定性固态或准固态电解质染料敏化太阳能电池.