稀土改性TiO_2催化剂的制备及光催化消除甲醇

采用溶胶-凝胶法制备了Sm3+/TiO2和Eu3+/TiO2催化剂.以甲醇为消除底物,紫外光照下,研究催化剂光催化消除甲醇的性能;讨论了掺杂量、活化温度、甲醇的初始浓度对催化剂反应的影响.结果表明:钐、铕的最佳掺杂量(摩尔比)分别为:0.1%,0.5%,最佳焙烧温度为350℃.钐和铕的掺杂使TiO2由锐钛矿向金红石相的转变温度有所提高,热稳定性增加,光生电子和空穴复合率明显降低,催化性能显著提高.催化性能Eu3+/TiO2明显优于Sm3+/TiO2,当甲醇浓度为8.0 g.m-3,流速为10.0 mL.min-1时,0.15 g的Eu3+/TiO2光催化消除甲醇的消除率达97.8%.对Sm3+/TiO2和Eu3+/TiO2光催化消除甲醇的反应动力学研究表明:反应为一级反应,反应表观活化能分别为Ea=20.2 kJ.mol-1,Ea=18.8 kJ.mol-1.     

掺杂修饰TiO_2复合催化剂光催化消除甲醇的研究

采用酸化-乙醚法合成了H3ASW12O40(AsW),溶胶-凝胶法合成了一系列催化剂(TiO2,TiO2-AsW,TiO2-CeO2,TiO2-ZrO2、TiO2-ZrO2-AsW、TiO2-CeO2-AsW),并用红外光谱,差热-热重分析方法对其进行表征.以甲醇消除反应为模式反应评价催化剂在紫外光照下的光催化性能,考察了制备和反应条件对催化剂性能的影响.在体系流速为2 mL·min-1甲醇的初始浓度为11.7 g·m-3时,ZrO2掺杂量为0.15%时,TiO2-ZrO2(0.15%)复合催化剂光催化消除甲醇达97.6%.CeO2掺杂量为0.2%时,TiO2-CeO(20.2%)复合催化剂的光催化活性最好,甲醇消除率达到99.2%,均优于TiO(296.3%),达到国家大气污染物排放标准.对于三组分TiO2-CeO2(0.2%)-AsW(0.1%)和TiO2-ZrO(20.15%)-AsW(0.1%)复合催化剂在相同条件下催化相同浓度的甲醇时消除率分别为78.8%和86.6%.当初始浓度降为6.8 g.m-3,甲醇在TiO2-CeO(20.2%)复合催化剂上的消除率达到100%.图6,参13.     

掺杂修饰TiO2复合催化剂光催化消除甲醇的研究

采用酸化-乙醚法合成了H2As12O40(AsW),溶胶-凝胶法合成了一系列催化剂(TiO2,TiO2-AsW,TiO2-CeO2,TiO2-ZrO2、TiO2-ZrO2-AsW、TiO2-CeO2-AsW),并用红外光谱,差热-热重分析方法对其进行表征.以甲醇消除反应为模式反应评价催化剂在紫外光照下的光催化性能,考察了制备和反应条件对催化剂性能的影响.在体系流速为2 mL·min-1甲醇的初始浓度为11.7g·m-3时,ZrO2掺杂量为0.15%时,TiO2-ZrO2(0.15%)复合催化剂光催化消除甲醇达97.6%.CeO2掺杂量为0.2%时,TiO2-CeO2(0.2%)复合催化剂的光催化活性最好,甲醇消除率达到99.2%,均优于TiO2(96.3%),达到国家大气污染物排放标准.对于三组分TiO2-CeO2(0.2%)-AsW(0.1%)和TiO2-ZrO2(0.15%)-AsW(0.1%)复合催化荆在相同条件下催化相同浓度的甲醇时消除率分别为78.8%和86.6%.当初始浓度降为6.8 g·m-3,甲醇在TiO2-CeO2(0.2%)复合催化荆上的消除率达到100%.图6,参13.     

Eu~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能的研究

通过溶液法制备了不同铕(Eu3+)掺杂量Ti O2纳米颗粒(Eu3+/Ti O2),利用XRD、TEM、XPS对其进行了表征.在可见光照射下,以光催化降解常用的工业染料为目标反应,探讨了Eu3+掺杂量、催化剂用量、溶液p H值和催化剂重复利用对催化活性的影响,以优化光催化条件.结果表明:煅烧温度为500℃,Eu3+/Ti O2光催化剂晶型为锐钛矿型,其晶粒尺寸为14 nm;Eu3+离子的最佳掺杂摩尔比r(Eu3+︰Ti O2)=3%,样品加入量为1.25 mg/m L,p H=10.75时样品光催件性能最佳;其3次循环降解甲基紫,60 min内降解率仍保持在约96%,说明Eu3+/Ti O2光催化剂具有良好的稳定性.     

Eu~(3+)/TiO_2光催化剂降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法合成了不同Eu3+掺杂量、不同煅烧温度的Eu3+/TiO2的光催化剂,利用XRD和FT-IR对样品进行表征和分析.以罗丹明B为目标降解物,对所制样品光活性进行了研究;同时,考察了助催化剂对其光催化性能的影响.结果表明,稀土Eu3+的掺杂能细化晶粒,在500℃下煅烧,Eu3+/TiO2摩尔数比为0.05%的催化剂,加入5 mL助催化剂,三基色节能灯照射3 h,降解率可达91.8%.     

Eu~(3+)/TiO_2光催化剂降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法合成了不同Eu3+掺杂量、不同煅烧温度的Eu3+/TiO2的光催化剂,利用XRD和FT-IR对样品进行表征和分析.以罗丹明B为目标降解物,对所制样品光活性进行了研究;同时,考察了助催化剂对其光催化性能的影响.结果表明,稀土Eu3+的掺杂能细化晶粒,在500℃下煅烧,Eu3+/TiO2摩尔数比为0.05%的催化剂,加入5 mL助催化剂,三基色节能灯照射3 h,降解率可达91.8%.     

N/TiO2光催化剂的制备和催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了N/TiO2粉体光催化剂,用TG-DTA、IR、SEM等对其进行表征.用甲醇的光催化消除反应作为模拟反应,评价了掺氪改性TiO2的光催化活性.考察了不同活化时间、活化温度、催化剂用量以及不同气体流速对N/TiO2光催化消除甲醇的影响.实验结果表明,适量的氮掺杂可以提高TiO2的光催化活性.活化焙烧温度400 ℃、时间3 h的条件下得到的催化剂光催化活性最高.在体系流速为15 ml·min-1时,可将初始浓度为4.48g·m-3的甲醇100%消除;当初始浓度小于6.6 g·m-3时,消除率为86.7%,达到排放标准.     

Sm~(3+)/TiO_2光催化剂降解酸性品红实验研究

采用溶胶-凝胶法合成了不同Sm3+掺杂量、不同煅烧温度的Sm3+/TiO2的光催化剂,并对所制得的光催化剂进行了系统的表征和光催化活性研究.XRD分析表明,所得粉体为锐钛矿相纳米TiO2,且Sm3+掺杂后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低,说明稀土Sm3+的掺杂能细化晶粒;以酸性品红为降解物的光催化实验表明,在450℃下煅烧,Sm3+/TiO2摩尔数比为0.1%的催化剂,加入2mL助催化剂,在三基色节能灯照射2.5h,降解率可达81.1%,结果令人满意.     

S、La3+共掺杂TiO2的制备及其可见光下光催化制氢性能

采用溶胶一凝胶法制备了S、La3 共掺杂TiO2可见光光催化剂.通过UV-Vis DRS、XRD、XPS、电化学等手段对催化剂进行了表征.以可见光光催化制氢为探针反应考察了催化剂的活性.结果表明:两种元素掺杂没有改变TiO2的晶型,但掺杂后增强了TiO2晶格畸变;La3 掺杂显著地提高了S/TiO2的可见光活性.相对于纯TiO2和S/TiO2,S、La3 共掺杂时TiO2的粒径更小,平带电位负移更明显,光的吸收边带红移更显著.当S、Ti的量比,n(S)/n(Ti)为5:1、La3 掺杂量(质量分数)为0.75%、煅烧温度为450℃时,La3 /S/TiO2的光催化活性最高.     

纳米La3+/TiO2光性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出了不同La3+掺杂量、不同煅烧温度的La3+/TiO2的光催化剂,并对所制得的光催化剂进行了SEM、XRD、FT-IR表征;以亚甲基蓝为目标降解物进行光催化活性研究.结果表明,所得粉体为锐钛矿相纳米TiO2,且La3+掺杂后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低,说明稀土La3+的掺杂能细化晶粒,稀土离子掺杂也有利于抑制高温时的TiO2晶型由锐钛矿向金红石型的转变;以亚甲基蓝为目标降解物的光催化实验表明,在500℃煅烧,含量0.5%La3+/TiO2的催化剂,加入2mL助催化剂,提供了光催化基元反应的中间介质羟基自由基,使基元反应中的活化能降低,反应更易进行,在三基色节能灯照射3.0h,降解率可77.56%,时间短见效快.     

N-Fe掺杂TiO_2催化剂的研制及其对气相丙酮的光催化消除

采用溶胶凝胶法制备了N-Fe掺杂TiO2催化剂.用X光电子能谱(XPS),紫外漫反射(DRS)等方法对其进行表征.以丙酮为催化底物,测试了N-Fe掺杂TiO2催化剂分别在可见光和紫外光照射下对丙酮光催化消除反应的反应性能.结果表明:在反应温度为66℃,0.15 g的催化剂上,在可见光照下可将初始浓度为0.76 g/m3,流速为10 mL/min的丙酮100%消除;在反应温度为50℃,紫外光照射下可将初始浓度为0.89 g/m3,流速为15 mL/min的丙酮100%消除.并研究了N-Fe掺杂TiO2催化剂紫外光催化消除丙酮反应的动力学,确认光催化反应为一级动力学反应,在反应温度范围内得光催化反应的Ea=18.17kJ/mol,相关系数R2=0.99309.     

Au/TiO2的制备及可见光催化性能

采用沉积沉-沉淀法制备了Au/TiO2催化剂,并用IR、TG-DTA、SEM进行了表征.以甲醇气体消除反应为模式反应评价催化剂在可见光下的光催化性能.运用正交法设计实验方案,研究了金含量、焙烧温度和焙烧时间对催化剂催化活性的影响.结果表明金含量和焙烧温度对金催化剂的影响显著,Au含量lwt.%的Au/TiO2催化剂在200℃下活化5 h的光催化活性最佳.0.15 g催化剂可将初始浓度为35 g·m-3,流速为5 ml·min-1的甲醇气体消除62.3%.     

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.     

Ce~(3+)/TiO_2光催化剂降解孔雀石绿的研究

采用溶胶-凝胶法合成了不同Ce3+掺杂量、不同煅烧温度的Ce3+/TiO2光催化剂,并对所制得的光催化剂进行了系统的表征和光催化活性研究.XRD分析表明,所得粉体为锐钛矿相纳米TiO2,且Ce3+掺杂后,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低,说明稀土Ce3+的掺杂能细化晶粒,稀土离子掺杂也有利于抑制高温时的TiO2晶型由锐钛矿向金红石型的转变;以孔雀石绿为降解物的光催化实验表明,在500℃下煅烧,n(Ce3+)∶n(TiO2)=0.5%的催化剂,加入5mL助催化剂,三基色节能灯照射2.5h,降解率可达70.2%.     

硬脂酸修饰铁掺杂TiO2纳米微粒制备及光催化性能

采用微乳法制备了铁掺杂TiO2和硬脂酸修饰铁掺杂TiO2纳米微粒,利用红外光谱、XRD等对结构进行表征.以0#柴油为含油模拟废水,对硬脂酸修饰铁掺杂TiO2的制备条件及光催化降解性能进行研究.结果表明,铁掺杂TiO2的光催化活性大于纯TiO2,铁最佳掺杂量为质量分数0.4％.硬脂酸修饰铁掺杂TiO2纳米微粒最佳修饰条件为,在超声波下温度30℃,时间40 min,硬脂酸与铁掺杂TiO2的质量分数6％.硬脂酸修饰铁掺杂TiO2纳米微粒催化降解含油废水效果最佳.     

Fe3+掺杂TiO2光催化剂处理造纸废水的研究

利用TiCl4在无水乙醇中水解,制备了纳米TiO2和Fe3 掺杂的光催化剂,通过XRD和TEM对产物的晶体结构、晶粒大小、形貌进行了表征,讨论了Fe3 掺杂浓度、焙烧温度、焙烧时间、催化剂用量、溶液的pH值和光照时间等对TiO2光催化剂处理造纸废水的影响.结果表明:掺杂Fe3 的TiO2光催化剂氧化性能有所提高,在掺杂量为1.25%(质量分数),焙烧温度为500℃、焙烧时间3 h时,光催化活性最高;溶液pH值为4.0,催化剂用量为2.5 g/L,光照时间4 h时TiO2降解造纸废水的能力最强.     

Fe~(3+)/La~(3+)共掺杂纳米TiO_2制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备系列Fe3+/La3+共掺杂的纳米TiO2,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),X-射线能谱仪(EDS),紫外-可见吸收光谱等技术对催化剂进行表征,并以甲基橙溶液为降解目标,测定其在紫外光下光催化活性.结果表明:Fe3+,La3+的掺杂能有效减小TiO2纳米粒子的平均晶粒尺寸,提高了TiO2纳米粉体的分散性;Fe3+/La3+共掺杂的纳米复合光催化剂的吸收强度明显增加,在紫外光下2h后,Fe3+/La3+共掺杂TiO2对甲基橙溶液的降解率达98%以上.     

CeO2/TiO2光催化消除甲醇反应的动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备了复合型的CeO2/TiO2粉体光催化剂,用电镜和X射线粉末衍射技术对其进行了表面表征.以有机污染物甲醇的气相光催化消除为模型反应评价CeO2/TiO2催化剂的光催化活性.考察了不同活化温度和活化时间以及不同气体流速对CeO2/TiO2光催化消除甲醇性能的影响,并对该催化剂光催化消除甲醇的反应动力学进行了研究.试验结果表明,在活化温度450℃、活化时间3 h条件下得到的催化剂光催化活性最高.初始浓度为10.2 g/m3的甲醇在流速为4 mL/min时可基本消除,达到排放标准.光催化反应符合一级动力学规律,实验测得该反应的活化能为E(s)=15.63 kJ/mol,指前因子A=0.517 6 s-1.图7,表1,参10.     

ZnO/Sm-TiO_2纳米粉体制备及光催化性能

以钛酸四正丁酯为钛源,采用水热法制备Sm掺杂的纳米Sm-TiO2粉体.将ZnO引入到SmTiO2粉体中得到ZnO/Sm-TiO2粉体,研究不同焙烧温度、ZnO添加量对催化剂光催化性能的影响,确定最佳掺杂量及最佳焙烧温度;利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等测试手段对产物进行表征.结果表明:Sm-ZnO共掺杂能抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,拓宽光催化剂的光谱响应范围,抑制了纳米晶体的生长;经掺杂后的TiO2纳米粉体的光催化性能有了明显的提高,在温度为400℃,Sm的掺杂质量百分比为0.2%,ZnO与TiO2的掺杂比为1∶8时所得样品的光催化效果最佳,甲基橙降解率可达96.34%.     

同步法制备WO_3/TiO_2复合体及光降解罗丹明B

以钛酸四丁酯为钛源,钨酸钠为钨源,无水乙醇为溶剂,乙酸作为抑制剂,采用同步法制备不同WO3掺杂量的TiO2粉体,即WO3/TiO2复合体.以罗丹明B水溶液作为目标降解物,考察了制备条件及降解条件对WO3/TiO2光催化性能的影响.结果表明,WO3/TiO2的最佳制备条件为:WO3掺杂量为5%(质量分数),焙烧温度500℃、焙烧时间2h.最佳光催化降解条件为:粉体投加量为7.5g/L,光照时间2.5h,初始溶液的pH=1.