Fe3+,Ce3+共掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

以溶胶-凝胶法制备Fe3+,Ce3+共掺杂的纳米TiO2光催化剂.研究了不同的三价铁、三价铈掺杂量及烧结温度对日光灯照射下TiO2光催化降解甲基橙性能的影响.结果表明,Fe3+,Ce3+共掺杂能抑制TiO2晶粒的生长,并使TiO2的吸收带边明显红移约100nm;在普通日光灯下,共掺杂样品光催化效果优于单掺样品,Fe3+和Ce3+共掺杂对提高TiO2在可见光下的催化活性具有协同效应,最佳掺杂量物质的量比为n(Fe3+)∶〖KG-*2〗n(Ce3+)∶〖KG-*2〗n(TiO2) = 0.005∶〖KG-*2〗0.015∶〖KG-*2〗1,最佳烧结温度为650℃.     

溶胶-凝胶法制备硫掺杂TiO2及其可见光催化性能的研究

以钛酸丁酯和硫脲为原料,用溶胶-凝胶法制备掺杂硫的TiO2光催化剂,并用XRD、XPS、及UV-Vis吸收光谱对粉体进行了表征.以其对亚甲蓝和1-萘酚-8-磺酸的去除率来考察催化剂的可见光活性.结果表明:硫的掺杂减小了TiO2的禁带能隙,使其在可见光区具有光催化活性.硫的掺杂量对TiO2光催化剂的可见光吸收范围及可见光活性有明显的影响.当S掺杂量在1.2 %时,样品的吸收带边可达450 nm,对亚甲蓝的光降解率最高.10 mg·L-1的1-萘酚-8-磺酸使用1.2%S-TiO2催化剂在可见光下反应7 h,去除率达72.4%.该催化剂为锐钛矿型,平均粒径约为7.4 nm.XPS分析结果表明, S原子在催化剂中主要以S6 和S4 价态存在.     

银和氮共掺杂TiO2的制备及光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为钛源,通过溶胶-凝胶法制得不同掺杂量N和Ag的单掺杂及共掺杂二氧化钛粉体,以甲基橙模拟废水中的有机物,考察了不同掺杂量的催化剂对光催化剂降解能力的影响,并对其机理进行了分析。其中氮掺杂光催化剂n(N)∶n(TiO2)=4∶1,银掺杂催化剂银含量为4%时,光催化性能最高,分别比纯TiO2提高了36%和42%;共掺杂TiO2的摩尔比n(TiO2)∶n(N)∶n(Ag)=1∶4∶0.02,催化性能比单掺杂还要高,在可见光下降解甲基橙300 min的降解率分别为:纯TiO2为40%,N掺杂为75%,Ag掺杂为70%,共掺杂为84%,表明了金属与非金属掺杂的机理在共掺杂光催化剂中共同产生作用。     

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%.     

铁氮共掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2和不同含铁量的铁氮共掺TiO2,并用荧光光谱对其进行表征;研究了紫外光照射下对孔雀石绿的降解,对比考察了不同掺杂的TiO2、不同比例掺铁量的共掺杂TiO2,以及催化剂的用量和不同浓度下的降解;结果表明:当Fe/Ti的质量分数为0.9%,用量在2 g/L时,孔雀石绿的降解效果最好,孔雀石绿的最佳降解质量浓度为50 mg/L,150 min的降解率可达98.96%;而且荧光表征显示:样品的荧光强度越小,催化效果越好.     

掺杂改性TiO_2/AC与TiO_2/ACF的制备及其对气相甲苯的降解性能

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Fe、N离子共掺杂的、以活性炭(AC)和活性炭纤维(ACF)为载体的TiO2/AC和TiO2/ACF光催化剂.采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计等对催化剂样品进行了表征.选取甲苯为模型化合物进行光催化降解实验,研究了催化剂制备过程中离子掺杂量、抑制剂种类、焙烧温度、载体种类以及循环使用次数对催化剂活性的影响.结果表明:TiO2在ACF上的分散效果好于在AC上;TiO2以颗粒状镶嵌在AC孔隙内、以膜状包覆在ACF表面,所制备的光催化剂均以锐钛矿相存在;Fe、N离子共掺杂实现了催化剂的可见光响应;以冰醋酸为抑制剂、N和Fe离子掺杂量均为8%(摩尔分数)、500℃下焙烧2 h时,所得的TiO2/ACF光催化剂对气相甲苯的降解活性最高,循环使用效果最好.     

SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC 的制备及光催化性能

为利用TiO2作为光催化降解水中有机污染物,以铁铝水滑石为载体,以CeO2掺杂的TiO2为活性组分,制得光催化剂前体,再以SO2-4对其进行修饰,制得了SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC 光催化剂。采用XRD、SEM、EDS 和UV-Vis DRS等手段对催化剂进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,考察了催化剂样品的光催化性能。实验结果表明：CeO2掺杂TiO2粒子在可见光区吸光性能高于TiO2;SO2-4与CeO2-TiO2／HTLC有协同催化作用,SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC光催化剂对可见光的吸收大大增强。经模拟日光照射2 h,SO2-4改性的15％（ CeO2-TiO2）／HTLC催化剂对甲基橙的脱色率达到93％。     

SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2/HTLC的制备及光催化性能

为利用TiO2作为光催化降解水中有机污染物,以铁铝水滑石为载体,以CeO2掺杂的TiO2为活性组分,制得光催化剂前体,再以SO2-4对其进行修饰,制得了SO2-4/CeO2-TiO2/HTLC光催化剂。采用XRD、SEM、EDS和UV-Vis DRS等手段对催化剂进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,考察了催化剂样品的光催化性能。实验结果表明:CeO2掺杂TiO2粒子在可见光区吸光性能高于TiO2;SO2-4与CeO2-TiO2/HTLC有协同催化作用,SO2-4/CeO2-TiO2/HTLC光催化剂对可见光的吸收大大增强。经模拟日光照射2h,SO2-4改性的15%(CeO2-TiO2)/HTLC催化剂对甲基橙的脱色率达到93%。     

溶胶凝胶法制备TiO_2纳米晶及其光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备含有未掺杂及掺杂Al、B的TiO2纳米晶光催化剂,考察了它们对甲基橙溶液的光降解作用.研究结果表明:焙烧温度从400-800℃的范围内,获得的TiO2晶型几乎都是锐钛矿单相.随着焙烧温度的升高,纳米晶粒的粒径逐渐增大,结晶度逐渐增大.同一种TiO2样品,焙烧的温度愈高(400～800℃),其光催化剂的活性愈好.同一温度下焙烧的掺杂Al、掺杂B、无掺杂的TiO2光催化剂颗粒的平均粒经依次增大,光催化活性的大小顺序则依次减小.     

La?B共掺杂纳米TiO_2太阳光光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备La、B单掺杂及La/B共掺杂纳米TiO2光催化剂.以甲基橙为目标降解物,研究其太阳光光催化性能.结果表明:共掺杂可有效抑制TiO2从锐钛矿相向金红石相的转变和晶粒长大;La、B的协同作用使共掺杂样品光催化活性高于单一掺杂样品及纯TiO2;经过450℃热处理的La/B(w(La)=1.25%,w(B)=4%)共掺杂样品光催化活性最高,30min对甲基橙的降解率达到99%.     

钆、镉共掺纳米TiO_2光催化剂的合成及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯、硝酸钆和硝酸镉为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Gd和Cd共掺杂型纳米TiO2光催化剂,借助X-射线粉末衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)及UV-vis等测试手段对样品进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察了掺杂量对样品光催化活性的影响规律。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2,且Gd和Cd共掺后随着掺杂量的增加,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-vis光谱分析表明,适量钆(0.2%)掺杂使得催化剂在400～600nm的可见光区域对光响应,而在Gd掺杂的基础上掺杂Cd后,催化剂在紫外光区及400～600nm的可见光区吸收显著增强,对光具有更高的利用率;光催化实验表明,钆和镉掺杂对纳米TiO2光催化活性有显著的影响,当钆和镉掺杂量为0.2%、0.3%时其光催化活性最好。     

硫氮共掺杂TiO2薄膜的可见光催化性能

以钛酸丁酯(C16H36O4Ti)和硫脲(SC(NH2)2)为前驱体制备溶胶,通过旋涂方法制备Ti O2光催化剂薄膜;利用XRD、SEM、XPS、UV-vis等手段进行结构表征和光吸收性能测试,并通过降解亚甲基蓝溶液评定其可见光下的光催化活性。结果表明,以硫脲为前驱体时可实现硫氮元素在Ti O2中的共掺杂;掺杂后的Ti O2薄膜对可见光有明显的吸收,并在可见光下对亚甲基蓝溶液显示出较高的降解率,其中掺杂量质量分数为3.0%的薄膜样品光催化活性最好。在本实验条件下,经可见光照射7 h后,亚甲基蓝溶液降解率接近100%。分析表明,硫元素以S6+状态取代Ti4+存在于Ti O2晶格,氮元素则以间隙和取代的方式存在。硫氮元素的协同作用在Ti O2的禁带中引入杂质新能级,使Ti O2带隙变窄,因此对可见光吸收并显示出强的可见光催化活性。     

Fe、Cr共掺杂TiO2纳米球增强光催化制氢

以钛酸四丁酯、硝酸铁、硝酸铬为原料,采用改进的溶胶凝胶法制备铁-铬共掺杂的二氧化钛纳米球。对该纳米球进行了结晶结构、形貌和光吸收性质方面的表征,测试了该纳米球在紫外可见光照射下光催化产氢活性。结果表明,在掺杂量不变的情况下,铁-铬共掺杂二氧化钛纳米球获得最好的光催化活性(133.6 μmol/g/h),并且具有优秀的光催化稳定性。     

Ni2+掺杂TiO2薄膜微观结构及亲水性能

采用溶胶-凝胶法结合浸渍-提拉技术制备Ni2+掺杂TiO2薄膜。利用X线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和接触角测试等表征手段,研究Ni2+不同掺杂量对TiO2薄膜的晶型结构、化学组成、氧化态及光学和亲水性能的影响。研究结果表明:Ni2+掺杂TiO2的晶相主要为锐钛矿,随着Ni2+掺杂量的增加,TiO2晶格发生一定的畸变,掺杂TiO2薄膜的吸收边向可见光范围产生不同程度的红移,与水的接触角逐渐减小。10%Ni2+掺杂TiO2薄膜的接触角仅为12°,表现出良好的润湿性,将在新型自洁净建筑材料具有广阔的应用前景。     

铜钕共掺杂纳米Ti02光催化降解偏二甲肼废水

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备纯纳米TiO2和铜掺杂、钕掺杂、铜钕共掺杂TiO2,用X射线衍射、傅里叶红外光谱对其进行表征,用15W紫外灯作光源,20mg/L的偏二甲肼污水作为光催化反应模型污染物,研究TiO2的光催化性能,考察掺杂量对降解率的影响,结果表明,掺杂改变了TiO2的晶胞参数,提高了TiO2的光催化活性,共掺杂具有协同效应,共掺杂样品中铜离子摩尔分数为2.0%,钕离子摩尔分数为1.5%时其光催化性能最好.在25℃下,偏二甲肼废水质量浓度为20mg/L,加入催化剂质量浓度为0.6g/L,降解60min时,偏二甲肼废水的降解率达到93.4%.     

La3+和Ni2+掺杂二氧化钛纳米粉体的制备与光催化性能

采用溶胶 凝胶法分别制备了未掺杂、La³⁺和Ni²⁺单掺与共掺的TiO₂粉末,通过XRD、SEM、UV-visible吸收等对样品的晶型、微观形貌、光吸收和对亚甲基蓝的光降解特征进行了考察。结果表明,La³⁺和Ni²⁺的掺杂抑制了TiO₂的相变和晶粒的增长,纯TiO₂的粒径主要分布为20～30nm,掺杂La³⁺和Ni²⁺后样品的晶粒尺寸在9～20nm之间。掺杂后各样品在紫外和可见光区的吸收能力均有不同程度地增强。与未掺杂TiO₂的吸收带边相比,La³⁺掺杂TiO₂的吸收带边蓝移,Ni²⁺掺杂和共掺TiO₂的吸收带边分别红移了约40和35nm。La³⁺单掺和La³⁺-Ni²⁺共掺促进了光生电子-空穴对的分离,从而提高了光催化降解亚甲基蓝的活性。     

Pb-N共掺杂TiO2纳米晶的制备、表征及光催化性能的研究

通过溶胶凝胶法制备了Pb掺杂TiO2纳米晶、在管式炉中NH3（67%）/Ar气氛下制备N掺杂及Pb-N共掺杂的TiO2纳米晶,利用XRD, XPS, SEM及UV-VIS对样品进行了表征,并研究了样品对甲基橙溶液的降解.结果表明：Pb掺杂可以降低纳米晶的粒径,Pb-N共掺杂可以起到协同作用,降低样品的带隙能,提高样品对可见光的吸收,Pb-N共掺杂的TiO2在可见光作用下表现出较高的催化活性,0.5% Pb-N共掺杂的TiO2,可将20mg/L的甲基橙水溶液在35min内完全降解.     

N/Zr共掺杂锐钛矿型TiO_2光催化协同作用机制的第一性原理研究

采用平面波超软赝势法计算了N,Zr单掺杂和共掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质.根据能量最低原理比较了不同替位掺杂构型的最稳定结构,而后分析单、共掺杂构型中各自的能带结构,通过计算态密度及分波态密度分析了其光学性质改善机制.此外通过分析体系的电荷密度图得出N与Zr有团簇成键的趋势.对不同掺杂体系的光学性质进行了对比分析,发现共掺杂方法可以有效增强TiO2材料对可见光的吸收以促进其更好的利用太阳能.本文的理论计算和分析将有助于理解共掺杂方法提高TiO2光催化效应的协同作用机制.     

壳聚糖模板水浴晶化法制备高催化活性纳米TiO2

以壳聚糖Chitosan（β-1,4-聚-葡萄糖胺）为模板剂,用溶胶-凝胶70℃水浴条件下制备纳米TiO2粉体．采用透射电镜（TEM）、X射线粉末衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FT—IR）以及紫外．可见光谱（UV—vis）等手段对产物进行了分析和表征．结果表明：加入壳聚糖后,所得纳米TiO2产物由锐钛矿相构成,粒子分散性较好．光催化实验结果表明,所得产物在日光下对有机染料罗丹明B有较好的催化降解作用．     

Fe~(3+)和Ce~(3+)共掺杂TiO_2的光谱电化学行为

为开发可降解饮用水中三氯甲烷的光催化剂,采用凝胶法制备了一系列Fe^3＋和Ce^3＋共掺杂的纳米TiO2。用XRD,UV和电化学方法研究了不同Fe^3＋和Ce^3＋配比掺杂TiO2的光谱电化学行为。研究结果表明：Fe^3＋和Ce^3＋掺杂摩尔分数均小于2．0％时,TiO2总是锐钛矿相,x（Fe^3＋）为7．0％时出现少量的Fe2TiO5相,x（Ce^3＋）为7．0％时出现少量TiO2-CeO2相;固定掺杂x（Ce^3＋）为2．0％时,最佳掺杂x（Fe^3＋）为2．0％,此时,TiO2紫外吸收、吸收限红移以及注入电荷密度Qc与脱出电荷密度Qa之比都最大：固定掺杂x（Fe^3＋）为2．0％时,TiO2的紫外吸收、吸收限红移以及电荷密度Qc与脱出电荷密度Qa之比总是随着掺杂的x（Ce^3＋）的增大而增大。