铁改性TiO2光催化性能研究进展

文章对近年来利用过渡金属铁改性TiO2光催化性能研究进展进行了综述,分析了Fe3 的掺杂机理,讨论了掺Fe3 对TiO2光催化活性和吸收光谱的影响,探讨了不同的Fe3 掺杂TiO2具有不同最佳质量浓度的原因,并对今后的研究提出了建议.     

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。     

稀土元素掺杂对纳米TiO2光催化剂性能的影响

以沉淀法制备得到了10个稀土元素(La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Dy，Ho，Er，Lu)分别掺杂的纳米TiO2光催化剂．考察了它们光催化降解水中十二烷基苯磺酸钠的活性，研究了它们的光催化活性与催化剂微晶结构、电子亲和势与离子半径比、离子的滋矩之间的关系．发现其催化活性的变化与这些元素的稳定氧化态的电子亲和势与离子半径的比值有较好的相关性．而催化剂的(101)晶面的微晶尺寸和晶格畸变应力对催化活性的影响不明显．     

钕离子掺杂对TiO2相组成和光催化活性的影响

用溶胶-凝胶法制备掺杂钕离子的TiO2纳米粒子,并研究钕离子掺杂对TiO2相结构和光催化活性的影响,结果表明：掺杂钕离子能抑制锐钛矿相向金红石相转变,并能抑制TiO2晶粒长大;掺杂钕离子能提高TiO2的光催化活性,掺杂量为0．069％时,光催化活性最高。     

稀土元素掺杂对TiO2光催化性能的影响

采用溶胶凝胶法在釉面砖上制备了均匀的ＴｉＯ２光催化薄膜,并研究了稀土元素铈,镧,钇掺杂对ＴｉＯ２光催化性能的影响。对罗丹明Ｂ的光降解实验表明,适量的稀土元素掺杂均可显著改善ＴｉＯ２薄膜的光催化性能。     

稀土离子掺杂对于TiO2结构和光催化性能的影响

通过溶胶凝胶法制备了不同质量浓度稀土离子掺杂的TiO2,在测试其对碱性藏花红的降解效果后发现,RE3+＞RE2+＞RE4+.经过对样品进行X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、紫外可见漫反射光谱(UV-Visible DRS)以及X射线光电子能谱(XPS)表征后,稀土离子尽管有较大的半径但是主要还是掺杂到晶格中.稀土离子掺杂对TiO2的影响主要有①抑制由锐钛矿到金红石的转变;②提高光吸收率;③抑制载流子复合.     

稀土掺杂TiO2纳米微粒的合成、表征及光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备纯的及掺杂不同量铈的TiO2纳米粒子,利用UV-Vis漫反射光谱及XRD等对所制备样品进行表征.以高压汞灯为光源、甲基橙水溶液的脱色为模型反应,研究了CeO2/TiO2的光催化降解反应活性.实验发现: 掺杂Ce的TiO2纳米粒子反射光谱特性向可见光方向红移到500.nm,比纯的TiO2纳米粒子对光的吸收率高、吸收能力强;掺杂的Ce4 仅有少量进入TiO2晶格中,大部分的Ce4 是以小团簇的CeO2形态均匀地分散在TiO2纳米粒子中或者是覆盖在其表面上.说明掺杂Ce能提高TiO2光催化反应活性,且掺杂Ce摩尔分数最佳值为2.0%.     

La-CdS/TiO2光催化剂的制备及表征

 采用金属掺杂和半导体复合两种方法结合制备La3+掺杂、CdS复合TiO2光催化剂。通过SEM、XRD和UV-DRS等对样品形貌、结构及光吸收性能进行了表征,并以甲基橙溶液为目标降解物考察了改性TiO2的光催化性能。结果表明,La-CdS/TiO2光催化剂在可见光区的吸收能力显著提高,光吸收发生明显红移,吸收边波长为452 nm;La3+掺杂降低了光生电子-空穴对的复合率,CdS复合扩展了光谱响应范围,光催化活性明显提高,光照15 min后,La-CdS/TiO2对甲基橙的降解率高达99%。     

V^5＋、Ho^3＋共掺杂TiO2光降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法制备了不掺、单掺和共掺杂纳米TiO2，对样品进行了XRD和UV-Vis吸收光谱分析，并以甲基橙的光脱色反应考察了样品的光催化性能。结果发现V^5＋拓宽了TiO2光谱响应范围，提高了光的利用率，产生更多的电子-空穴对；Ho^3＋的掺杂抑制了TiO2粒径的长大，引起了晶格的畸变和膨胀，延缓了光生载流子的复合；V^5＋、Ho^3＋共掺杂时，由于两种掺杂物的共同作用，可进一步提高TiO2的光催化性能。     

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.     

金属离子掺杂对TiO_2光催化活性影响的研究进展

在参考近年来国内外光催化领域文献资料的基础上,综述了金属离子修饰T iO2技术研究新进展.从离子修饰机理角度解释了离子修饰提高T iO2光催化活性的原因,进一步阐述光催化技术面临问题及发展前景.     

高活性光催化剂TiO2粉体的制备条件研究

以钛酸四异丙酯为前驱体，采用溶胶-凝胶法和超声波照射法制备了高活性TiO2粉体光催化剂．考察了超声处理、冰乙酸用量、异丙醇用量、陈化时间等对TiO2粉体的光催化活性的影响．染料活性艳红（X-3B）的降解实验表明：钛酸四异丙酯在超声波照射下、在纯水中水解、冰乙酸用量为10ml、陈化36h制得的TiO2粉体的光催化活性最高，比商品P25TiO2光催化剂的活性高1．4倍．     

改性TiO2的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体,利用溶胶-凝胶法制备了不同掺铁量的改性纳米Ti02光催化剂,用XRD表征了其结构特征,并以甲基橙为目标降解物,评价了改性后纳米TiO2的光催化性能。结果：掺铁质量分数为0.03％的TiO2光催化活性最高;当甲基橙的初始浓度为16mg／L、掺铁0.03％TiO2的投加量为1.2g／L、pH值为3时,40w紫外灯照射210min,甲基橙的去除率高达95％以上。     

紫外和可见光照射下金属离子对TiO2/膨润土光催化降解罗丹明B的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法将TiO2负载到膨润土上,制备了TiO2/膨润土催化剂.在紫外光和可见光的照射下,以TiO2/膨润土及P25为催化剂,分别在溶液中加入金属离子Cu2 、Zn2 、Al3 、Mg2 ,以罗丹明B的降解率及COD去除率评价反应降解活性,以电子顺磁共振方法捕获自由基.实验结果表明:紫外光照射下,用TiO2/膨润土做催化剂,金属离子加入均阻碍了光降解过程,并且均阻碍·OH和O-·2的生成.可见光照射下,TiO2/膨润土催化剂降解率和COD去除率均大于P25,且TiO2/膨润土催化剂更易于沉降,说明它是一个在可见光下效果较好的光催化剂.而且加入金属离子对这两种催化剂降解活性影响都不大.     

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.     

稀土离子Gd3+掺杂TiO2光催化剂的制备及其对碱性品红降解性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Gd3+掺杂TiO2光催化剂,利用紫外-可见漫反射光谱对样品进行了表征.考察了纯TiO2和 Gd3+掺杂TiO2对碱性品红染料降解性能的影响.结果发现Gd3+的掺入抑制了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,与纯TiO2相比,Gd3+掺杂TiO2催化剂在可见光区的吸收能力增强,该催化剂光催化降解碱性品红的活性提高了20%左右.实验表明,掺杂Gd3+ 1%(质量分数),温度为25 ℃,底物浓度为20 mg·L-1时对碱性品红染料降解的效果较好.     

溶胶-凝胶法制备La3+、碳纳米管掺杂纳米TiO2及光催化性能

采用溶胶-凝胶法,分别制备了不同掺杂量的La3 掺杂TiO2、多壁碳纳米管掺杂TiO2及La3 与碳纳米管共掺杂纳米TiO2粒子.通过紫外光照射甲基橙溶液的光催化降解实验,研究了掺杂对TiO2光催化活性的影响.实验表明,适量的La3 掺杂可以提高TiO2的光催化活性,最佳掺杂浓度为La3 摩尔分数等于0.08%,碳纳米管掺杂也可以提高TiO2的光催化活性,La3 与碳纳米管共掺杂TiO2具有最高的光催化活性.10%(碳原子的摩尔分数)碳纳米管、0.08%La3 (摩尔分数)共掺杂TiO2在1 h内对甲基橙溶液的降解率达到84%,而纯TiO2在1 h内对甲基橙溶液的降解率只有约53%.X衍射图谱和透射电镜分析表明,制得的TiO2均为锐钛矿型,晶粒直径约为8～25 nm.     

纳米TiO2的制备及甲醛光催化降解的研究

以钛酸丁酯为前驱体，采用溶胶—凝胶法制备Ti02粉体，并通过TEM和XRD对其进行了结构性能表征。将Ti02粉体制备成薄膜后，进行甲醛的光催化降解实验，考察了制备条件对光催化性能的影响。TEM和XRD检测结果表明，Ti02粉体平均粒径为10-40nm，晶型绝大部分为锐钛型。实验研究表明，在溶肢体系pH＝3，钛酸丁酯5mL，无水乙醇34mL，去离子水2mL，冰醋酸2mL，活化温度600℃，活化时间5h条件下，制得的Ti02光催化活性最高。     

复合氧化物La2Mo2O9的制备及其光催化活性研究

以氧化镧(La2O3)和氧化钼(MoO3)为原料,通过高温固相反应制备得到复合氧化物La2Mo2O9,并对其进行表征,紫外可见漫反射光谱表明,该氧化物具有从紫外区一直延伸到可见区600 nm的电荷转移谱带.以La2Mo2O9为光催化剂,分别选取三芳基甲烷类染料孔雀石绿、蒽醌类染料茜素红、偶氮类染料曲利本蓝为模型物进行光催化降解研究,结果表明La2Mo2O9具有较强的光催化活性,能够使三种有机染料发生一定程度的光催化降解,同时La2Mo2O9易于固液分离并回收使用.     

掺杂Zn2+纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝

印染废水治理是水系环境治理的重点,而亚甲基蓝是印染废水中典型的有机污染物。本研究选用掺杂Zn2+的纳米TiO2作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解研究。XRD谱图分析表明,Zn2+的掺入可改变纳米TiO2锐钛矿型和金红石型的组成。制备工艺参数对样品光催化降解亚甲基蓝的活性具有很大影响,纯TiO2样品在450℃焙烧时的活性较其他温度的高;而掺杂Zn2+的样品则在500℃焙烧时的光催化活性相对最佳。催化剂的加入量过高或过低都不利于光催化活性的提高,催化剂的加入量为1g/L时,光催化剂对亚甲基蓝的降解效果最好;Zn2+掺入量为0.5%时,掺杂粉体的光催化活性相对较高。随着掺杂量的进一步增加,光催化活性降低。被降解有机物浓度过高时,紫外光较难到达催化剂表面,光的利用率降低,导致催化剂活性降低。亚甲基蓝的初始浓度为5mg/L时的降解速率较快。