TiO2/丝光沸石光催化降解甲苯特性研究

将吸附材料丝光沸石与德国Degussa公司生产的P25型光催化材料TiO2混合,光催化降解空气中微量甲苯,发现掺杂材料中P25型TiO2用量减少后降解甲苯性能没有明显改变.此外,探讨了空气流速、反应器甲苯进口浓度、紫外光强和波长以及水蒸气浓度对混合材料光催化降解甲苯效果的影响,为此类混合光催化材料的应用提供了实验基础.     

二氧化钛-硫化镉/氧化石墨烯复合材料光催化降解废水中有机物的研究

本论文采用溶剂热法制备出TiO₂-CdS/rGO三元复合光催化材料,并对其降解亚甲基蓝、罗丹明B的光催化活性进行研究,发现TiO₂-CdS/rGO对于亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解活性优于TiO₂-CdS,催化效率明显提高,降解时间大大缩短;在可见光照射下,以TiO₂-CdS/rGO为光催化剂,光反应时间40 min,亚甲基蓝、罗丹明B的降解率可达100%。本文还研究了催化材料的稳定性、催化剂用量对光催化降解效果的影响。     

LaVO4/TiO2在分解甲基橙中的光催化性能研究

光催化剂TiO₂在污水有机物降解中有着巨大优势,但由于对光的利用率过低,需要在TiO₂的基础上进行掺杂来改善其光催化性能。本研究利用稀土镧元素对TiO₂进行了掺杂分别制备了LaVO₄/TiO₂和La(NO₃)₃/TiO₂复合光催化剂,并将它们应用于甲基橙的光催化降解反应,证实了LaVO₄对TiO₂的光催化效果有较明显的增强作用。另外还研究了不同pH条件制备和不同掺杂比例的LaVO₄/TiO₂光催化效果,pH在10.56左右制备出的LaVO₄和掺杂比例为5%的LaVO₄制得的LaVO₄/TiO₂复合光催化剂效果较好。     

铁酸锌掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化活性

 以钛酸四丁酯和自制铁酸锌为原料,采用溶胶-凝胶法制备了未掺杂的TiO₂和掺杂不同量的ZnFe₂O₄/TiO₂纳米粉体,通过XRD、TEM对产物的晶体结构、晶粒大小、形貌进行了表征,通过对罗丹明B的光催化降解实验研究了ZnFe₂O₄的掺杂对TiO₂催化活性的影响.结果表明,产物为纳米微粒,ZnFe₂O₄的掺杂能加快TiO₂的晶型转变速度,减小TiO₂的粒径,提高TiO₂的光催化活性.     

NaBH4还原改性TiO2(B)及光催化性能研究

以TiCl₄为原料,在（CH₂OH）₂溶液中通过一步水热法制备单斜相二氧化钛[TiO₂(B)]。使用不同质量含量NaBH₄对TiO₂(B)进行还原改性,调控其内含Ti³⁺的浓度,合成了含Ti³⁺的TiO₂(B)-NaBH₄X样品。采用X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、拉曼光谱仪（Raman spectroscopy）、紫外-可见漫反射光谱仪（UV-visible diffuse reflectance spectroscopy,UV-DRS）、X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）对材料进行表征。改性后TiO₂(B)-NaBH₄X样品保持其原有晶体结构,并未发生相变,仅有结晶度的改变。原始TiO₂(B)禁带宽度为3.15 eV,通过改性,Ti³⁺的存在改变了禁带宽度,成功地将禁带宽度降低到2.82 eV,将吸光区域扩展到可见光区域。通过可见光光催化分解水制氢与可见光降解甲基橙试验,确立了TiO₂(B)-NaBH₄3样品有最好的可见光光催化活性,产氢速率达到0.58 μmol·h^-1·g^-1,6 h降解率达到40%。     

Zr 掺杂对锐钛矿型TiO2 电子结构和光学性质的影响

本文采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了Zr 掺杂对锐钛矿型TiO₂ 电子结构和光学性质的影响, 计算了Zr 掺杂前后锐钛矿型TiO₂ 的电子态密度分布、能带结构、光吸收系数等性质, 定性地分析了掺杂前后电子结构和光学性质的变化. 研究结果表明: Zr 掺杂锐钛矿型TiO₂, 导致带隙减小, 掺杂后在360~400nm 附近的光吸收系数增大, TiO₂ 的吸收带产生红移, 增强了TiO₂ 的光催化活性, 理论与实验结果 一致.     

铱钽涂层形稳阳极电极电解乙腈模拟废水

乙腈是一种脂肪族的急性剧毒有机污染物,不仅危害大而且来源广泛,众多行业产生的污水中都包含乙腈。为了找到一种适合的DSA阳极来高效率地降解乙腈,对四种不同材料的阳极电极(钌铱钛(Ti/TiO₂-IrO₂-RuO₂)、钌铱钛锡(Ti/TiO₂-IrO₂-RuO₂-SnO₂)、铱钽钛(Ti/TiO₂-Ta₂O₅-IrO₂)和铱钽钛锡(Ti/TiO₂-Ta₂O₅-IrO₂-SnO₂))分别降解乙腈模拟废水的产物进行了研究,通过国标法测定不同时间段降解产物的COD值,比较四种阳极电极对乙腈模拟废水降解效果的优劣,结果显示在降解2.5小时时涂层含有铱钽钛元素的电极对乙腈的降解效果最佳。并以此电极为代表优化降解乙腈模拟废水条件,得到最佳条件为：PH为6.60,浓度为每500ml水中含1.32ml乙腈,电压为4.10伏,在此条件下降解率可达到69.0367%。     

CdS光化学修饰介孔TiO2及其增强的可见光催化活性

[目的]提高介孔TiO₂材料的光催化活性。[方法]采用蒸发诱导自组装法(EISA),以四氯化钛和钛酸丁酯为钛源,嵌段共聚物P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀)为模板剂,制备介孔TiO₂。用光化学修饰法将CdS掺进介孔TiO₂中,合成对可见光有较好响应的复合材料,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、原子吸收分光光度法(AAS)和光催化等手段对样品进行表征。[结果]XRD和TEM结果表明成功合成有序的六方介孔材料;AAS确定复合材料中Cd的含量为0.96mg/g;光催化于500 W氙灯下以2×10^-5mol/L次甲基蓝(MB)为模型污染物,结果显示CdS/TiO₂复合材料的可见光催化活性明显提高。[结论]光化学修饰法制备的介孔CdS/TiO₂复合材料可增强其可见光催化活性。     

可见光驱动的Ti基半导体光催化剂的研究进展

半导体光催化技术在太阳能转换以及环境治理方面具有巨大潜力。TiO₂由于其高的光催化效率、良好的稳定性以及合适的带边电位等,成为了当前研究最多的光催化材料。但TiO₂是宽带隙半导体,对可见光几乎不响应,这极大限制了TiO₂的应用。为了提高TiO₂对可见光的响应能力,提高太阳能的转化效率,相继开发了一系列由TiO₂衍生的Ti基可见光催化剂。首先简单地介绍了半导体光催化机制,然后综述了Ti基半导体光催化剂的分类、增强可见光响应策略以及Ti基可见光催化剂应用现状,最后总结了Ti基可见光催化剂制备及应用过程中所面临的挑战,同时也对未来Ti基可见光催化剂的合成及发展进行了展望。     

光催化复合材料降解甲醛反应动力学研究

甲醛是一种来源广泛的致癌和畸变污染物,研究能够降解甲醛的材料已成为各国关注的焦点。光催化技术能够利用太阳能、无二次污染的降解甲醛,具有巨大的发展潜力。然而,光催化降解的反应动力学还不能量化影响因素,因此研究光催化反应动力学十分必要。从0.5%La、0.5%Fe共掺杂TiO₂/活性炭复合材料降解甲醛过程出发,重点研究了甲醛初始浓度、通氧量及光照强度等因素对甲醛降解率的影响,得到了各因素对反应动力学参数的影响,进而以此得到了复合材料降解甲醛的反应动力学方程。     

不同酸介质对TiO2光催化还原Cr(Ⅵ)体系的影响

 研究了不同酸介质对TiO₂光催化还原低浓度Cr(Ⅵ)体系的影响,发现在110 W紫外灯3、h照射条件下Cr(Ⅵ)质量浓度低于20μg/mL时受空白影响大.通过在无TiO₂光催化剂的空白实验,表明在HCl介质中不用考虑空白带来的影响,而H₂SO₄,HNO₃,CH₃COOH均有不可忽略的影响.     

热处理温度对TiO2薄膜光催化活性影响的研究

 采用溶胶-凝胶法及浸渍提拉法,在普通玻璃载玻片上制得了TiO₂薄膜,通过差热分析仪及X射线衍射仪分析了热处理温度对TiO₂的晶型、晶粒大小、孔隙率及薄膜的光催化活性的影响,结果表明存在一个最佳的热处理温度范围,在这一温度范围内薄膜的光催化活性最好.     

纳米CuO/TiO2的光催化降解及其应用

利用水热法制备了掺杂铜离子的纳米TiO₂粉体，并利用XRD和TEM对其进行了表征。通过对罗丹明6G 溶液光催化降解反应，研究了固定化纳米CuO/TiO₂粉体的光催化性质。实验表明，固定化纳米CuO/TiO₂粉体的光催化性高于固定化纳米TiO₂粉体。其机理是铜离子掺杂后提高了TiO₂对氧的吸附能力，减少了纳米粒子表面光生电子与光生空穴的复合，从而加速了光降解反应。另外，将其用于污水处理中取得了满意的结果。     

Sb2S3:P3HT共混物改善TiO2纳米棒阵列钙钛矿太阳电池的性能

为解决钙钛矿太阳电池中MAPbI₃的不稳定性问题,提高电池性能,对以TiO₂纳米棒阵列作为电子传输层、Sb₂S₃:P3HT共混物作为钙钛矿MAPbI₃修饰层的太阳电池进行了研究。首先,以SbCl₃作为锑源,Na₂S₂O₃作为硫源,采用溶剂热法制备合适尺寸的Sb₂S₃纳米球;其次,通过超声分散法将Sb₂S₃与P3HT在氯苯溶液中共混得到Sb₂S₃:P3HT共混物,将其旋涂于沉积了MAPbI₃薄膜的TiO₂纳米棒阵列上,形成FTO/TiO₂NR/MAPbI₃/Sb₂S₃:P3HT复合膜,制备成TiO₂纳米棒阵列MAPbI₃/Sb₂S₃:P3HT太阳电池;最后,采用SEM,XRD,J-V曲线和紫外可见吸收光谱等方法进行表征和测试。结果表明,制备的结构为FTO/TiO₂NR/MAPbI₃/Sb₂S₃:P3HT/Spiro-OMeTAD/Ag的太阳电池,能量转换效率（PCE）最高达到了14.73％,与未采用Sb₂S₃:[JP]P3HT共混物修饰的TiO₂纳米棒阵列MAPbI₃太阳电池相比,能量转换效率得到了明显提升。因此,Sb₂S₃:P3HT共混物能避免出现钙钛矿MAPbI₃被氧化的不稳定性问题,可有效提高TiO₂纳米棒阵列MAPbI₃太阳电池的性能。     

Sb2S3对枝状TiO2阵列的修饰及其在杂化太阳电池中的应用

为了提供多条电子传输通道,增加窄禁带半导体和有机半导体的负载量,采用一步水热法,在FTO基底上制备了由纳米管和纳米线组装而成的枝状TiO₂;通过化学浴沉积法,在枝状TiO₂上成功地制备了窄禁带半导体Sb₂S₃;利用SEM,XRD,紫外-可见吸收光谱,瞬态光电流,稳态荧光光谱及J-V曲线等手段,对样品形貌、晶型、吸光性能和光电性能进行了表征和测试,探究Sb₂S₃沉积时间对电池效率的影响。结果表明：稀疏的枝状TiO₂阵列垂直于FTO导电玻璃生长,为电荷传输提供了有利条件;Sb₂S₃的加入,加强了电极材料对可见光的吸收,提高了光电流强度及荧光猝灭强度,有利于光生载流子的产生和转移;由枝状TiO₂/Sb₂S₃(3 h)/P3HT/PEDOT∶PSS/Au构成的杂化太阳电池的能量转换效率达到了1.10%,是未沉积Sb₂S₃的杂化太阳电池能量转换效率的10倍。在多级结构TiO₂上沉积Sb₂S₃,有利于提高电极材料对可见光的吸收,加强光生载流子的传输能力,拓宽光谱响应范围,提高光电性能,对于解决单纯TiO₂电极吸收强度较弱和光谱响应范围较窄等问题具有重要意义。     

CdS修饰低密度TiO2纳米棒阵列复合膜的制备及光电性能

为了提高CdS光敏层在TiO₂一维纳米棒阵列中的填充率,在TiO₂种子层的基础上,采用水热法于FTO导电玻璃表面生长了棒长较短、棒间距较大的低密度TiO₂一维纳米棒阵列膜,通过化学浴沉积在TiO₂纳米棒表面包覆CdS种子层,以此为基底采用水热法于TiO₂一维纳米阵列中生长CdS光敏层。采用SEM,XRD及紫外-可见吸收光谱对不同CdS水热生长时间的TiO₂/CdS复合膜结构进行了表征,并对其光电性能进行了研究。结果表明,低密度TiO₂纳米棒阵列有利于CdS生长液在阵列中渗入形成完全包覆的CdS种子层,CdS光敏层通过水热过程在整个TiO₂纳米棒表面均匀生长,逐渐形成CdS对TiO₂纳米棒阵列的完全填充和包覆,并在阵列顶端形成由CdS纳米短棒组成的花状修饰层;CdS的修饰将TiO₂一维纳米阵列膜的光吸收拓展至可见光区,水热生长7 h所得到的TiO₂/CdS复合膜具有最高光电流。所制备的CdS修饰低密度TiO₂纳米棒复合膜在太阳电池器件中具有很好的应用前景。     

工业化超疏水TiO2涂层的简易制备和性能研究

为探究适合工业化生产用超疏水纳米TiO₂的绿色改性工艺,以饱和脂肪酸A、硅烷B、纳米TiO₂（P25）等为原料制备超疏水TiO₂粉末,与环氧树脂混合后利用喷涂法制备出超疏水涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和接触角分析仪对超疏水粉末和超疏水涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明：超疏水TiO₂粒子表面具有疏水性基团和微-纳米双重粗糙结构,粒子表面的静态水接触角为158°,滚动角为3°;当超疏水TiO₂与环氧树脂的质量比在3.2～3.5时,超疏水涂层既保持超疏水性,又与基底稳固结合,同时具有自清洁性和可修复性。该工艺操作简单方便,成本低,疏水性好,无需特殊设备,工艺环保,适应工业化生产,可用来大面积制备超疏水涂层,拥有较高的商业价值。     

N,Cd TiO2光催化活性的实验与理论研究

 采用热分解法制备了N, Cd共掺杂纳米TiO₂光催化剂,通过XRD、XPS和UV-DRS等对样品进行了分析表征,并以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能。实验表明产物N, Cd TiO₂为锐钛矿型,颗粒约为10~15 nm,N取代了TiO₂晶格中的O原子,而Cd以游离态分布在TiO₂表面;其光吸收发生明显红移;光催化活性提高,N、Cd在提高TiO₂的光催化活性方面具有协同作用。采用第一性原理方法,对其电子结构和光学性质进行了理论计算。结果发现在N,Cd TiO₂的带隙中出现了N2p和Cd5s的杂质能级,价带的电子可以吸收较小的能量跃迁到杂质能级上,接着二次激发跃迁到导带上,电子跃迁变得容易,吸收波长向可见光区移动。计算结果很好地解释了实验现象。     

Ag/BiVO4的制备及其光催化降解盐酸四环素的性能

通过一步水热法合成Ag/BiVO₄复合材料,采用X射线衍射、扫描电镜等分析其结构及形貌等物性特征,并于可见光下评价其光催化降解盐酸四环素的性能,实验结果表明,Ag的引入可显著提高BiVO₄的光催化性能:Ag/BiVO₄(物质的量之比为Ag∶Bi=1∶15)具有最佳的降解活性,其光催化降解盐酸四环素反应的速率常数为纯BiVO₄的2.5倍。电化学交流阻抗测定结果显示,Ag的引入可有效降低BiVO₄材料的电化学阻抗,有利于光生载流子的分离,进而可提高其光催化性能。     

TiO2/CB-NiCo2O4修饰玻碳电极的制备及其对葡萄糖的电化学测定

利用低温下的水化学生长法合成了镍钴氧化物（NiCo₂O₄）纳米针,因其自组装而表现出立方晶相,再用二氧化钛/炭黑（TiO₂/CB）对NiCo₂O₄表面进行了改性,合成了TiO₂/CB-NiCo₂O₄复合纳米材料.用X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）图谱对材料的形貌进行了表征,运用循环伏安法（CV）、时间-电流（i-t）曲线法考察了TiO₂/CB-NiCo₂O₄修饰玻碳电极的电化学行为.实验发现：TiO₂/CB-NiCo₂O₄修饰电极对葡萄糖的氧化有良好的电催化性能,其线性范围为0.001~1.780 mmol·L^-1,检测限为0.53 μmol·L^-1（信噪比S/N=3）.将该法用于实际样品中葡萄糖的测定,结果令人满意.