铁掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光催化性能

以硝酸铁为铁源,采用阳极氧化法一步合成Fe3+掺杂的TiO2纳米管阵列.用扫描电镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-VIS)等测试方法对催化剂进行表征,并通过可见光光催化降解甲基橙溶液,测定其光催化活性.结果表明:高度致密,规整有序的纳米管阵列垂直生长在钛基底表...     

I掺杂TiO_2纳米管阵列平面光催化燃料电池的性能研究

采用阳极氧化法制备了I掺杂TiO_2纳米管阵列(I-doped TiO_2 Nanotubes Arrays, ITNA)光阳极,该电极表现出比TNA更加优异的降解性能.将ITNA与Pt电极组合得到的平面光催化燃料电池(planar Photocatalytic Fuel Cell, p-PFC)在亚甲基蓝(Methylene Blue, MB)浓度为6 mg·L–1、极板间距为1.0 cm时脱色率达到最大,为93.1%. MB的降解发生在ITNA表面,为限速步骤.对比了p-PFC和传统PFC结构对MB和其他有机物的降解, p-PFC中h+和·OH的产生和传质优于其他结构,具有更高的光催化性能.     

可见光响应的N-F共掺杂TiO_2纳米棒阵列的制备及其光催化性能的研究

提出了一种制备可见光响应的N-F共掺杂TiO2纳米棒阵列(TNRAs)的方法.采用液相沉积法,以ZnO纳米棒阵列为模板,在玻璃基底上得到了N-F共掺杂的TiO2纳米棒阵列.采用SEM,TEM,Raman,XPS和UV-vis等分析手段,对不同温度下煅烧的样品进行了表征.以亚甲基蓝为模拟污染物,考察了催化剂在可见光区的催化活性.结果发现,N-F共掺杂明显地改善了TNRAs在可见光区的吸收;450℃煅烧的N-F共掺杂TNRAs样品显示最好的可见光活性,这归因于独特的一维纳米棒阵列结构和适量的N,F掺杂量所引起的协同效应.     

TiO_2纳米阵列管的制备及其光电转换性能研究

以阳极氧化法制备了高度有序的 TiO_2纳米阵列管.通过XRD、UV-Vis DRS、SEM等对样品结构、组成、形貌和光吸收性能进行了表征,表明制备的样品主要为锐钛矿型 TiO_2纳米管,管长约10mm、管径为90nm.在模拟太阳光下,通过测试样品光电流响应评价光电转换性能.考察阳极氧化电压、氧化时间、焙烧温度和时间等对样品光电流密度的影响.当氧化电压为40V,氧化时间为12 h时获得的前驱体通过焙烧温度为400℃,维持4 h后再升温到600℃并保温1h所得样品的光电流密度最大,为2.09m A/cm~2.     

高活性异质结TiO_2/SrTiO_3纳米管阵列及其光电催化性能

首先通过阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列薄膜,以TiO2纳米管为初始反应物和模板,在Sr(OH)2溶液中水热反应,然后热处理,合成了异质结TiO2/SrTiO3纳米管阵列.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、场发射透射电子显微镜(FE-TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和激光拉曼(Raman)光谱测试手段对样品进行表征.最后通过紫外光照下亚甲基蓝(MB)的降解速率,评估异质结TiO2/SrTiO3光电催化活性.结果表明:部分TiO2发生原位取代在高度有序的纳米管表面形成了SrTiO3,并促使TiO2锐钛矿(004)晶面的取向生长;与纯TiO2纳米管相比,该异质结TiO2/SrTiO3活性提高非常明显,特别是阳极氧化2 h异质结TiO2/SrTiO3,光电催化15 min,MB降解率高达99.66%.此外,讨论了异质结纳米管长度对光电性能的影响.本文所提出的合成异质结TiO2/SrTiO3纳米管阵列的方法,为异质结TiO2/ATiO3(A=Ca、Ba等)复合材料的合成提供了基础.     

氮掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

以双氰胺为氮源,温和条件下采用Sol-Gel法制备氮掺杂TiO2粉末.XRD结果显示:所制备的样品是以锐钛矿相为主、含少量金红石相的混和相;UV-Vis漫反射光谱结果显示:相对于TiO2,氮掺杂纳米二氧化钛(N/TiO2)的光吸收阈值没有发生明显的红移,但可见光吸收强度明显增大.n(N):n(Ti)=0.12:1、煅烧温度400℃、煅烧时间2 h条件下制备的N/TiO2光催化剂的催化活性最佳,可见光下,300 min内可使甲基橙的降解率达到60%.     

N掺杂的TiO_2纳米管的制备及光催化脱除NO_x性能

采用浸渍法对TiO2(水热法合成)纳米管进行N修饰,制得N掺杂的TiO2纳米管。通过XRD、TEM、UV-Vis和DRS对样品进行表征。结果表明,500℃热处理后的样品晶型几乎全部为锐钛矿;纳米管长为60~160nm,管径为7~15nm,壁厚为1.5nm左右;N掺杂提高了纳米管在可见光区的光吸收能力。催化实验表明:N掺杂增强了TiO2纳米管在紫外光及可见光下的催化活性;当N掺杂量(质量分数)为15%,煅烧温度为500℃,煅烧时间为2h时,催化效果最佳,紫外光及可见光下氮氧化物(NOx)去除率分别为95.73%,93.16%。     

Sm~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备及其可见光光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备Sm3+掺杂Ti O2催化剂,以可见光照下罗丹明B的光催化降解为模型反应考察其光催化性能。结果表明在煅烧温度500℃、Sm3+掺杂量1%时所制的Sm3+-Ti O2具有最优异的光催化性能。紫外可见漫反射(DRS)、扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)等表征结果表明,稀土Sm3+的掺杂不仅使Ti O2的光吸收带边拓展至可见光区,而且抑制了Ti O2晶相由锐钛矿向金红石相的转变以及晶粒的烧结,增大了其比表面积,从而使Sm3+-Ti O2具有良好的可见光催化性能。     

基于FTO的TiO_2纳米管阵列可控制备

采用直流磁控溅射法在透明导电玻璃FTO上制备了表面平整、致密度高的Ti膜,经过在含氟化物电解液中的阳极氧化过程后得到了垂直于FTO的高度有序的Ti O2纳米管阵列.通过调节阳极氧化反应过程中的电压、温度参数,得到了一系列具有不同孔径、壁厚、长径比、管密度的TiO2纳米管阵列,从扫描电镜(SEM)的结果中可以得出,Ti O2纳米管的各项管参数与反应条件电压、温度呈线性关系.其中,氧化电压对纳米管管径起主要影响作用,管内径由49.3 nm至75.3 nm连续可调,而温度对纳米管壁厚起明显作用,管壁厚度从11.6 nm变化到38.1 nm.由此得到的多尺寸TiO2纳米管阵列对前入式光照的光伏器件的应用具有重大意义.     

掺杂钇的纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯和硝酸钇为主要原料,采用溶胶一凝胶法制备了掺杂钇的纳米TiO2（Y—TiO2）．用XRD、TEM等方法对其进行了表征,晶型为锐钛矿,粒径范围12～25nm,以罗丹明B（RhB）为目标降解物,考察催化剂的光催化活性。结果显示,当Y^3＋的掺杂摩尔分数为0．5％,催化剂质量浓度为0．2g／L,紫外光照80min时,RhB的降解率可达98．2％,较纯TiO2光催化活性提高了160％。     

氮掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化活性的研究

以钛酸四丁酯为原料,尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO2光催化剂.研究了溶胶液的pH,溶胶液的温度,N掺杂量以及焙烧温度对TiO2光催化剂催化活性的影响,并用XRD、UV-Vis、XPS等手段对催化剂性能进行了表征,考察了催化剂在可见光和紫外光下的催化活性.结果表明最佳的制备条件为:饱和尿素溶液的加入量为4 mL、溶胶液的pH为2.5、溶胶液的反应温度为40℃、焙烧温度为500℃.制得的N/TiO2催化剂为锐钛矿相、平均粒径为18.5 nm.该催化剂在钨灯可见光照射5 h后对亚甲基蓝溶液的去除率为41.8%,比同样条件下用纯TiO2高11.9倍.     

具有可见光催化活性的含氮TiO2的制备及表征

以钛酸丁酯为钛源,尿素为氮源,采用水解法制得白色前驱物,450℃焙烧得到黄色掺氮TiO2粉末.采用XRD、元素分析、BET测定、UV-Vis和XPS对催化剂进行了表征.所制得含氮TiO2为锐钛矿相结构,晶粒大小为12.8 nm,比表面积为70.8 m2/g,N质量分数为0.32%.UV-Vis和XPS测试结果表明,N掺杂能使TiO2的吸收带边红移至400～550 nm的可见光区,N以Ti-N键的形式存在于TiO2品格中.以氙灯为光源模拟太阳光降解亚甲基蓝,对催化剂的可见光催化活性进行了测试,结果表明,制得的含氮TiO2具有较高的可见光催化活性,亚甲基蓝的降解率达93.7%.     

TiO2纳米管的制备方法研究

研究了目前常用的TiO2纳米管阵列的制备方法:模板法,水热合成法和阳极氧化法,对阳极氧化法经常采用的几个电解液体系也做了相应的讨论.本文通过对比不同制备方法所需的实验条件以及所得到的纳米管的形貌,优选出更适合进一步研究的制备方法.阳极氧化法制备的 TiO2 纳米管具有高度有序的纳米阵列结构,并且制备方法简单易行,其缺点在于成本较高.     

多孔钛片上二氧化钛纳米管束的制备与表征

在氢氟酸电解液中采用阳极氧化法在多孔钛片上制备了二氧化钛纳米管束.考察了电压对二氧化钛氧化层形貌及温度对二氧化钛晶型的影响.制备的二氧化钛纳米管形貌,晶型及光催化性能分别采用SEM,XRD和光催化还原Pd2+沉积钯膜实验表征.SEM结果表明,最佳阳极氧化电压为30 V.在此电压下制备的二氧化钛纳米管长约为300 nm, 管径约为40 nm, 壁厚约为20 nm.XRD结果显示, 773 K退火后,二氧化钛为锐钛矿型;873 K退火后二氧化钛主要为锐钛矿型,含有2.99% 的金红石相;973 K退火后二氧     

可见光响应的Ag3VO4/TiO2制备及其催化活性的研究

采用微波辅助溶胶-凝胶方法制备了对可见光响应的Ag₃VO₄/TiO₂纳米光催化剂,并对制备的样品进行XRD、UV-Vis DRS、N₂吸附-脱附、SEM等表征。结果表明,Ag₃VO₄掺杂量的不同,对光催化降解效果有不同的影响。Ag₃VO₄掺杂量为1 %时,Ag₃VO₄/TiO₂复合光催化剂具有较强的催化性能,而随着Ag₃VO₄掺杂量的增加,催化剂的活性逐渐降低。用500 ℃煅烧的掺杂量为1 %的Ag₃VO₄/TiO₂复合光催化剂降解罗丹明B,4 h后降解率可以达到80 %。     

介孔氧化硅负载纳米硫化镉光催化剂制备及其可见光氧化性能

在巯基预修饰的介孔氧化硅球孔道中原位生长纳米硫化镉(CdS)晶体,得到了介孔氧化硅负载的纳米硫化镉,并对其进行了表征.X射线粉末衍射图谱表明,得到的纳米硫化镉为六方晶相,其粒径被控制在2.6nm,在量子区域,与介孔氧化硅球最可几孔径大小一致.通过可见光下光催化降解有机染料和酚的实验,对介孔氧化硅负载的纳米硫化镉的光催化性能进行了研究.与体相硫化镉材料进行比较的结果表明,纳米硫化镉体现出了更高的光催化活性,紫外-可见漫反射吸收光谱表明,其高活性与其量子尺寸有关.     

UV-辐照TiO_2纳米管阵列脱色甲基橙废水研究

在近中性的电解液中,采用恒电压阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列膜催化剂,研究了阳极氧化电压、氧化时间、电解液中氟离子浓度等对二氧化钛纳米管阵列表观形貌的影响,并分析了其晶型.以甲基橙模拟废水为目标物,测试了催化剂的光催化脱色效率.结果表明:催化剂的制备条件影响其表观形貌和晶型,进而影响其光催化效率;本实验制备的TiO2纳米管阵列的孔内径约为30~50 nm,壁厚约20~25 nm;热处理前催化剂为无定形型,550℃下热处理后的催化剂晶型以锐钛矿为主;同直接光解相比,光催化脱色甲基橙废水的效率提高了40%.     

活性炭负载N掺杂TiO_2光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以尿素为N源、以钛酸四丁酯和乙醇为原料,采用溶胶凝胶法制备N掺杂TiO2,并用浸渍法将TiO2负载于粒状活性炭上,通过烧结制成N-TiO2/AC光催化剂.并利用TG-DTA、XRD、BET对催化剂的结构、尺寸等特征进行分析和表征,同时考察了亚甲基蓝溶液初始浓度、催化剂用量、亚甲基蓝溶液pH值、催化剂负载次数对N-TiO2/AC光催化剂在可见光下降解亚甲基蓝的影响.其结果表明负载于活性炭上的N-TiO2平均粒径约为9.3 nm,晶型为锐钛矿型,其比表面积为746.9 m2/g.最佳条件下在亚甲基蓝溶液初始浓度为100 mg/L、制备催化剂用量为0.4 g,亚甲基蓝溶液pH值为1.0时,经100 W钨灯5 h照射后,亚甲基蓝的去除率为91.43%,相同条件下比N-TiO2和纯TiO2催化剂活性分别提高了2.580倍和65.31倍.     

掺铁TiO2-活性炭复合材料的制备及其光催化活性

通过浸渍法将掺铁TiO2溶胶负载到活性炭上制备掺铁TiO2-活性炭复合光催化剂材料,并对其结构特征、吸附特性、可见光光催化活性和再生性能进行研究.结果表明,掺铁TiO2-活性炭复合材料具有很大的比表面积,对有机污染物具有优越的吸附性能,而其比表面积则随着掺铁TiO2-活性炭的质量比的增大而逐渐减小.在可见光下,复合光催化剂材料由于Fe3 的引入TiO2中,对亚甲基蓝溶液具有高的光催化活性,其中经过500℃热处理的载钛量为5%(质量分数)的复合光催化剂材料的光催化活性最佳.复合光催化剂具有优越的再生性能,经再生处理可多次重复使用.