HCI加入量对介孔N掺杂TiO2材料结构及光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为前驱体,二甲基甲酰胺为N源,HCl为水解控制剂,采用聚合溶胶-凝胶法制备具有可见光响应的TiO₂介孔材料。通过X线光电子能谱（XPS）、X线衍射（XRD）、N₂等温吸附-脱附测试,考察N在TiO₂晶格中的掺杂形式以及HCl加入量对试样的结构性质和可见光催化性能的影响。结果表明:当HCl与钛酸四丁酯的摩尔比值（r）分别为2、3、4时,400℃煅烧后制备得到的材料均为单一锐钛矿晶型,晶粒尺寸控制在10.5～11.5 nm;随着r的增大,材料的比表面积、孔隙率及孔径增大,比表面积为19.6～77.8 m²/g,孔径为3.7～5.4 nm;N掺杂TiO₂材料具有良好的可见光催化活性,且对甲基橙的降解能力随着HCl加入量的增大而显著增大;当r为4时,试样对甲基橙的催化降解率最高,1 h后达到99.2%。     

TiO2/N可见光光催化降解邻苯二甲酸二甲酯

采用氮掺杂的二氧化钛为催化剂,探索了可见光催化氧化降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的研究.系统地考察了光催化降解反应中DMP的初始浓度、光照时间、催化剂的量、pH值等因素对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的降解效率及速率的影响;同时对其光降解动力学及光降解过程中的矿化程度进行了一定的分析.结果表明,只有在催化剂和光源同时存在的情况下,DMP才有比较好的降解效果.当DMP的初始浓度为10 mg/L时,在优化条件下,即光催化剂为量1 g/L,pH值为6.20时,在以500W氙灯下进行光照8h,其降解率可达到90%以上.此光催化降解反应过程符合一级反应动力学.     

Sr掺杂纳米TiO2光催化性能的工艺

为揭示Sr掺杂纳米TiO2光催化性能的工艺条件,采用水热合成法制备Sr掺杂纳米TiO2粉体。以日光作为催化光源,水中罗丹明B作为降解对象,讨论了水热反应时间、水热反应温度、pH和Sr掺杂量对样品光催化性能的影响。研究结果表明:样品对水中罗丹明B的降解反应符合零级反应动力学规律,最佳制备工艺条件为水热反应时间达4 h、温度150℃、pH=8.5、Sr掺杂量1.20%时,样品的光催化性能最优。     

溶胶-凝胶法制备TiO2/SiO2复合材料光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯制备了TiO2/SiO2复合材料,利用XRD对复合材料的物相结构进行了表征,表明制备的TiO2/SiO2复合材料为锐钛矿型.FTIR表明复合材料形成了Si—O—Ti的网络结构,TG-DTA表明复合材料的热性能提高.以罗丹明B为降解物,探讨了该复合材料的光催化活性,考察了固液比、pH值、时间对降解效果的影响,结果表明,TiO2/SiO2复合材料对罗丹明B降解率明显高于纯TiO2,当固液比为6g/L、pH为6、降解时间为120min时降解率可达到94.59%.     

铕掺杂TiO2粉末的制备及其可见光光催化性能研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用水热法制备铕掺杂TiO2粉末,对铕掺杂TiO2粉末的可见光光催化性能进行研究,并通过XRD、SEM分析对其进行表征。结果表明,铕掺杂TiO2粉末没有改变晶相结构,铕掺杂后使TiO2粉末由不规则形状转变为实心球状,且提高了TiO2粉末的光催化性能。模拟太阳光实验发现,铕掺杂TiO2粉末可明显提高其可见光光催化的降解能力,当辐照度为500W/m2、时间为240min时,其降解率达到78%。     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO₂-SiO₂复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO₂-SiO₂复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO₂含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO₂摩尔分数低于30%时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO₂摩尔分数高于30%后,继续增加SiO₂掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO₂摩尔分数为30%的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95%.     

SnO2/TiO2纳米纤维的制备及其光催化降解苯酚的研究

采用同轴静电纺丝法制得PVA-SnCl4·5H2O/PVP-Ti(OC4H9)4聚合物纺丝.经700℃烧结后得到的纳米纤维分别采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、紫外反射光谱(UV-vis)、热重-差热分析(TG-DSC)和透射电镜(TEM)等分析测试手段进行表征.研究表明SnO2/TiO2纳米纤维具有较小的直径(147 nm)、大比表面积、疏松多孔核壳结构.研究了该复合纳米纤维对苯酚溶液的光催化降解.结果表明:以10 mg·L-1的苯酚水溶液为母液,以该复合纳米纤维为催化剂,在500 W的紫外灯照射下,1 h内约80%的苯酚被光催化降解,高于单一纳米纤维的光催化效率.     

金属离子掺杂对TiO2光催化性能影响分析

TiO2光催化剂可有效去除水中有机污染物。本文采用溶胶—凝胶法(Sol—gel)制备了掺杂不同含量金属离子的复合型TiO2光催化剂，光催化降解甲基橙溶液实验结果表明：掺杂Cr^3 的TiO2光催化活性明显高于单一TiO2和其他几种掺杂催化剂的光催化活性；当Cr^3 的掺入比例约为1．0％时，其光催化活性最高，紫外光照4h甲基橙的降解率达到90％以上，可见光照射6h甲基橙的降解率达85％以上。可望将掺杂金属离子的纳米TiO2作为一种有效的光催化剂，广泛应用于被污染水体的净化处理。     

稀土掺杂TiO2纳米线阵列的可见光催化性能

采用溶胶-电泳沉积法在多孔阳极氧化铝模板上制备了TiO2光催化纳米线,合成了具有高比表面积的糖葫芦状M/TiO2(M代表La3+、Ce3+、Nd3+)纳米线阵列体系。采用SEM对样品进行了表征,表明M/TiO2纳米线阵列保持了模板的有序性;对甲基橙的可见光降解实验表明,稀土金属离子掺杂TiO2纳米线阵列体系具有非常优良的可见光催化性能;紫外-可见吸收光谱测试表明,La3+、Ce3+、Nd3+掺杂增强了TiO2在可见光区域的吸收能力,吸收带边红移至可见光区,未掺杂的TiO2禁带宽度为3.24eV,掺La3+、Ce3+、Nd3+的M/TiO2禁带宽度分别减小至2.6eV、2.8eV、2.0eV,这和光催化性能是大致相对应的。     

TiO2光催化降解水中喹诺酮类抗生素

研究TiO2光催化降解水中3种喹诺酮类抗生素的动力学特征,探讨TiO2用量、初始浓度、pH和水质对3种喹诺酮类抗生素光催化降解的影响。研究结果表明:当优化参数为TiO2用量1.0 g/L、抗生素初始浓度10 mg/L,pH=7时,反应80 min,3种喹诺酮类抗生素的降解率均在95%以上;光催化降解反应符合假一级反应动力学方程,反应速率常数为0.044 5~0.071 0,半衰期为9.76~15.57 min,降解难易程度从高到低的顺序为诺氟沙星、环丙沙星、洛美沙星;不同水质中诺氟沙星、环丙沙星的降解率从高到低的顺序为高纯水、河水、自来水,而洛美沙星的降解率从高到低的顺序为河水、自来水、高纯水。     

纳米TiO2/聚糠醛复合物涂布纸的光催化性能

在一定酸催化条件下,将糠醛聚合于纳米TiO2表面,分别对基于纳米TiO2和纳米TiO2/聚糠醛复合物的涂布纸进行甲醛的光催化分解去除研究.结果表明,涂覆TiO2/聚糠醛复合物纸样的光催化分解效率比单纯TiO2有较大程度提高,尤其是在自然光照射条件下,光催化效率提高更明显.     

硼镍共掺杂TiO2光催化剂的制备及对孔雀石绿的降解性能

以硼酸、硝酸镍、钛酸四丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和不同比例B,Ni共掺杂的TiO2的光催化剂样品.用紫外-可见分光光度仪进行了表征,从UV-vis图可知,经过掺杂的TiO2光催化剂的吸收边向可见光方向移动,可见光催化活性提高.以孔雀石绿为底物,在不同条件下研究样品的光催化性能.结果表明,掺杂比例为B∶Ni=1∶2,催化剂用量为0.15 g,pH=9,温度为30℃时对孔雀石绿的脱色效果较好.     

钒氮共掺杂TiO2降解亚甲基蓝影响因素的研究

用溶胶-凝胶法制备钒氮共掺杂TiO2光催化剂,以亚甲基蓝的降解率为评价指标,考察钒氮共掺杂TiO2光催化降解亚甲基蓝的影响因素.结果表明,钒氮共掺杂能显著提高TiO2的光催化活性;在本实验条件下,钒氮添加量(与Ti的摩尔比)分别为0.1%、10%的TiO2于600℃焙烧、投入量为3g/L、溶液pH值为4~7、超声振荡30min、光照催化氧化处理4h的条件对处理低浓度亚甲基蓝溶液效果最好.     

纳米Ag/TiO2对溴虫腈的光催化降解

用紫外杀菌灯为光源,Ag/TiO2,SDS/Ag/TiO2和TiO2作光催化剂对悬浮液中溴虫腈进行光催化降解,并采用高效液相色谱、液-质联用仪和紫外-可见分光光度计对降解过程浓度变化进行分析。研究结果表明:在100mL混合中性溶液中,当溴虫腈质量浓度为100mg/L、催化剂质量浓度为1.0g/L、温度为室温条件下,溴虫腈5h的降解率分别为78%,65%和55%(空白实验为32%)。用上述3种催化剂为光降解源和空白实验制备4种纳米农药水乳剂,于玻璃上涂膜后在相同条件下进行太阳光降解实验,各制剂中溴虫腈降解率分别为62%,53%,34%和13%;在酸性条件下,溴虫腈分子和催化剂的吸附及氢键的形成十分有利,这有利于溴虫腈的降解;紫外光、太阳光下溴虫腈分解的主要中间产物为氯苯,其他中间产物含量较少。     

TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解的光催化活性

采用溶胶-凝胶过程和非超临界干燥法制备了TiO2/SiO2气凝胶,并对所得样品的结构进行了表征,研究了TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝(MB)降解的光催化活性.结果表明TiO2/SiO2气凝胶是一种轻质的连续多孔性块状材料,具有较高的机械强度;依据制备条件的不同,TiO2/SiO2气凝胶的比表面积在300～400m2·g-1范围内,平均孔径为20～40nm,孔体积在1～2cm3·g-1之间;TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解的光催化活性远高于粉末状的TiO2;钛硅的摩尔比n(TiO2)∶n(SiO2)=1∶6时制得的TiO2/SiO2气凝胶,经600℃焙烧热处理,在弱碱性条件下对亚甲基蓝降解的光催化活性较高;TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解反应的活化能为8.706kJ·mol-1.     

新型Mo掺杂Mo/TiO2复合物的合成与光催化活性研究

为提高二氧化钛的光降解作用,通过溶胶-凝胶法,用钛酸丁酯为前驱物,并首次用钼酸铵为钼源合成出了纳米TiO2颗粒和新型的纳米Mo/TiO2复合粉体.结果显示:这种钼掺杂的改性后的二氧化钛提高了二氧化钛的分散性;新材料在光照下对罗丹明B有很好的光降解作用,其降解率在3 h内接近100%.     

CuO/TiO2复合材料制备与光催化性能研究

采用溶胶—凝胶法在550℃热处理条件下制备纯TiO₂及CuO/TiO₂复合光催化材料.通过X射线衍射、扫面电子显微镜和荧光光谱等方法对催化剂的晶体结构、微观形貌,以及光生电子和空穴复合率进行表征,并以亚甲基蓝作为目标污染物,研究其光催化性能.结果表明,采用550℃热处理工艺制备的纯TiO₂为锐钛矿结构,Cu元素加入后,TiO₂中出现了微量的金红石,促进了锐钛矿向金红石转变,并且产生了CuO相,形成了CuO/TiO₂复合材料.CuO的产生有利于抑制光生电子与空穴的复合,但CuO/TiO₂对亚甲基蓝的降解率低于纯TiO₂,这可能是CuO/TiO₂复合材料的纳米颗粒团聚现象增强,比表面积降低所致.     

过渡金属掺杂TiO2纳米片的制备及其增强光催化性能研究

以钛酸四丁酯(TBOT)为反应物前驱体,采用溶剂热法制备了一系列过渡金属(TM=Mn, Co, Ni, Cu, Zn)掺杂TiO₂(TM-TiO₂)纳米片状结构光催化材料.利用XRD,TEM,UV-Vis DRS,XPS等手段表征了材料的结构、形貌及光学特性.通过罗丹明B(RhB)降解实验测试了上述材料的光催化活性并讨论了光催化作用机理.实验结果表明：与纯TiO₂相比,TM-TiO₂的光催化活性明显增强,不同的TM掺杂浓度对TM-TiO₂光催化性能的影响存在一定的差异,其中Cu-TiO₂表现出相较于其他4种过渡金属离子掺杂TiO₂更优的光催化性能.TM-TiO₂光催化性能的提高得益于离子掺杂在TiO₂晶格中引起的局部晶格畸变增强了TiO₂的光吸收能力,同时有效促进了光生电子与空穴的分离.     

溶胶-凝胶法制备稀土Lu掺杂TiO2薄膜的附着性能及在自然光条件下的光催化性能

利用Materials Studio分析了Lu掺杂TiO₂的光学性质;设计正交试验采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备稀土元素Lu掺杂TiO₂薄膜,引入计算机图形方法分析了影响薄膜附着性能的工艺因素及规律,分析了薄膜在自然光条件下降解甲基橙的效果.结果表明：与纯TiO₂相比,Lu掺杂TiO₂的禁带宽度降低了0.18eV;pH值是影响薄膜与玻璃基体附着性能的主要工艺参数,随着pH的减小,薄膜附着性能开始增加;在650～800nm波长范围内,Lu掺杂TiO₂后,薄膜开始出现光的吸收现象,在400～650nm波长范围内光的吸收强度提高了40%～90%;在自然光条件下,在经过180h的自然光照后,Lu掺杂TiO₂薄膜对甲基橙溶液的降解率达55%.     

介孔TiO2及Fex/TiO2纤维光催化降解酸性橙Ⅱ的性能研究

以胶原纤维为模板分别负载钛(Ti4+)或钛(Ti4+)和铁(Fe3+),在高温下煅烧制得介孔TiO2和Fex/TiO2纤维.以酸性橙Ⅱ为模型分子,研究了介孔TiO2和Fex/TiO2纤维在可见光照射下对酸性橙Ⅱ的降解特性.研究表明,通过掺杂Fe3+能有效地提高介孔TiO2纤维的光催化活性,在本实验条件下,最佳的Fe/Ti摩尔比为0.01,最佳的煅烧温度为600℃.在酸性橙Ⅱ初始pH值为3～6,初始浓度为0.1 mmol.L-1,介孔Fe0.01/TiO2纤维用量为1 g.L-1,可见光照射下反应4 h后,酸性橙Ⅱ的脱色率和矿化率达到99%和46%以上.光催化活性的稳定性研究表明,介孔Fe0.01/TiO2纤维具有良好的光催化活性的稳定性,能多次重复使用.