纳米TiO2光催化活性及其应用

纳米TiO2作为光催化环境材料能有效降解多种对环境有害的污染，使有害物质矿化为CO2，H2O及其他无机小分子物质，因此可用于废水处理、空气净化以及杀菌除臭，本文综述了纳米级TiO2的制备及其光催化的机理，扼要介绍了纳米TiO2光催化反应在农药、医药、催化剂（化工）、环境工程等各方面的研究进展及应用前景。     

SiO2掺杂对高温处理后纳米TiO2光催化性能的影响

以钛酸丁酯为原料,用醇盐水解法制备纳米TiO2,用SiO2掺杂纳米TiO2.并对高温处理后的掺杂纳米TiO2光催化活性进行研究。XRD和TEM研究结果表明,SiO2掺杂能有效的提高晶相转变温度,阻止TiO2从锐钛矿型向金红石型的转变和晶粒的长大。实验结果表明,在1050℃高温处理后,SiO2掺杂后的TiO2仍为锐钛矿型纳米晶体。用掺杂纳米TiO2对甲基橙的降解率来表征其光降解性能,SiO2掺杂TiO2在高温处理后依然具有较好的光催化活性,850℃处理后其甲基橙降解率由未掺SiO2时的11%提高到96.48%,晶粒尺寸则由50nm减小到20 nm.     

提高纳米TiO2光催化活性的研究进展

本文就提高纳米TiO2的光催化性能的研究进展作了综述,阐明了光催化的原理,影响纳米TiO2光催化的因素,并总结了金属离子掺杂、贵金属表面沉积、纳米TiO2半导体复合等常见几种改性纳米TiO2光催化性能的方法。最后指出了目前研究存在的问题,并提出建议。     

掺杂与涂膜纳米TiO2光催化性能的研究

分别对掺杂纳米TiO2和分子筛负载纳米TiO2的光催化性能进行了对比研究，并对负载纳米TiO2进行了SEM检测。通过正交实验设计对其降解甲基橙溶液作了进一步研究，找出其最佳处理条件为：催化剂用量7．5g／L；光照时间1．5h；pH＝3。     

双元素共掺杂纳米TiO2的制备及光催化活性

采用特殊液相沉淀法制备了双元素镧和铁掺杂纳米二氧化钛粉体,通过TG-DTA对其前驱体进行分析,用XRD和TEM对其进行表征。用它做催化剂在日光作用下对亚甲基蓝进行了光催化实验,结果表明双元素镧和铁掺杂纳米二氧化钛比纯纳米Ti02粉体光催化效果好。其中掺铁1％、镧0．5％的纳米TiO2在焙烧温度650℃焙烧时间30min时效果最佳。     

双元素共掺杂纳米TiO2的制备及光催化活性

采用特殊液相沉淀法制备了双元素镧和铁掺杂纳米二氧化钛粉体,通过TG-DTA对其前驱体进行分析,用XRD和TEM对其进行表征.用它做催化剂在日光作用下对亚甲基蓝进行了光催化实验,结果表明双元素镧和铁掺杂纳米二氧化钛比纯纳米TiO2粉体光催化效果好.其中掺铁1%、镧0.5%的纳米TiO2在焙烧温度650℃焙烧时间30 min时效果最佳.     

镧掺杂TiO2光催化剂的合成及其光催化活性研究

采用溶胶-微波法(Sol-Microwave Method)制备了镧掺杂纳米TiO2光催化剂,借助X-射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等技术对样品组成和光吸收特性进行了表征,同时以高压汞灯(HPML)为实验光源、罗丹明B为模型污染物考察了样品的光催化活性.结果表明,所得TiO2为锐钛矿型,La元素的最佳掺杂量为0.4%,在此条件下,高压汞灯下反应45 min,降解率达到90.6%.     

双元素共掺杂纳米TiO2的制备及光催化活性

采用特殊液相沉淀法制备了双元素镧和铁掺杂纳米二氧化钛粉体,通过TG-DTA对其前驱体进行分析,用XRD和TEM对其进行表征.用它做催化剂在日光作用下对亚甲基蓝进行了光催化实验,结果表明双元素镧和铁掺杂纳米二氧化钛比纯纳米TiO2粉体光催化效果好.其中掺铁1%、镧0.5%的纳米TiO2在焙烧温度650℃焙烧时间30 min时效果最佳.     

CdTe掺杂TiO2光催化活性的研究

从复合半导体的掺杂到半导体中掺杂金属离子在近年来得到了广泛研究,这些半导体具有独特的光学和电学特性,在染料废水等研究领域有着广泛的应用前景。     

Co2+掺杂TiO2-SiO2的制备及其光催化活性

用自组装技术合成了Co2 掺杂的TiO2-SiO2粒子并讨论了其光催化活性.以TiCl4为原料用溶胶-凝胶方法合成TiO2溶胶,样品经SEM,EDS,XRD等进行了表征.实验结果表明:经500 ℃煅烧Co2 掺杂的TiO2-SiO2为锐钛矿型结构,SiO2粒子表面的纳米TiO2具有较好的均匀性和致密性;TiO2的含量随覆盖层的增加而增多;适量Co2 的掺杂可提高TiO2-SiO2的光催化性能.     

纳米级SO42-/TiO2固体超强酸的催化活性研究

利用不同晶型、不同粒径的纳米TiO2制备了纳米级So42-/TiO2固体超强酸,研究了硫酸浓度和焙烧温度对纳米级SO42-/TiO2固体超强酸催化活性的影响.反应的最佳条件是:使用锐钛型TiO2,用1.00mol/L硫酸浸泡,450℃焙烧.反应酯化率达到98.4%.     

玻璃上透明纳米TiO2薄膜的制备

以钛醇盐为前驱物,采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了透明锐钛矿型纳米TiO2薄膜.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对TiO2薄膜的结构及特征进行了表征.考察了酸的种类、硝酸浓度、钛酸四丁酯(TBOT)以及聚乙二醇(PEG)含量、涂膜层数和Fe3+、Cu2+离子掺杂等因素对涂膜玻璃光催化活性和透明性的影响.结果表明所制备的TiO2薄膜主要以锐钛矿形式存在,膜层数低于5层时,薄膜表面光滑透明;随着膜层数的增加,薄膜的光催化活性增加,透明性和透光率下降.当膜层数为14层时,光催化活性达到最高80%,在可见光范围内的透光率为70%.适量铁或铜离子的掺杂,均可提高薄膜的光催化活性,并且离子掺杂不影响薄膜的透明性和透光率,两者的最佳掺杂浓度均为1.0×10-5 mol·L-1.     

光照溶胶及基片对TiO2薄膜光催化性能的影响

用紫外光照射TiO2溶胶,以玻璃和铝片为载体,制备了光助TiO2薄膜,同时制备了非光助薄膜,通过降解4BS染料废水和工业印染废水,考察了薄膜的光催化活性.结果表明,光助薄膜的光催化活性明显提高,尤其是光助玻璃薄膜;基片的种类对薄膜的催化能力有很大的影响.本实验为优化选择基片及控制溶胶条件,制备高活性光催化剂及降低废水处理成本提供了有价值的参考.     

纳米级SO42-/TiO2固体超强酸储存稳定性研究

用锐钛型纳米TiO2制备了纳米级SO42-/TiO2固体超强酸,通过乙酸和丁醇的酯化反应研究了储存时间、储存条件和浸水后对纳米级SO42-/TiO2固体超强酸催化活性的影响.结果表明纳米级SO42-/TiO2固体超强酸在空气中放置60 d,其催化反应的酯化率仍可达到90.3%.     

稀土镧掺杂的TiO2微球制备及其光催化性能研究

以四氯化钛为原料,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂镧的TiO2 微球. 采用X-射线衍射、荧光光谱、扫描电镜等手段对样品进行表征,结果表明:所制得的掺杂镧的TiO2 微球直径在300~600 μm之间,微球中TiO2 晶粒为锐钛矿相和金红石相的混合晶型,且以锐钛矿为主相,平均粒径为20 nm左右. 分别在太阳光和300 W高压汞灯的光照下,考察了不同光催化剂对甲基橙染料的光催化效果,结果表明,掺杂La2 O3 的TiO2 复合微球具有较好的光催化性能.     

改性对TiO2光催化活性的影响

分别介绍了TiO2经表面修饰和阳离子、阴离子掺杂后其光催化活性的变化及引起光催化活性的变化原因,并对改性TiO2的光催化活性进行了评述。     

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.     

纳米TiO2掺杂Fe3O4光催化剂活性的研究

制备了Fe3 O4掺杂纳米TiO2 光催化剂 ,当Fe3 O4量与TiO2 摩尔比为 0 .5 :10 0时 ,在 30 0℃焙烧 ,催化剂用量为 1.0g·L-1时对甲基橙的水溶液分解效果最佳。SEM、XRD及紫外 -可见光谱分析表明 ,纳米粒子均匀 ,平均粒径 80nm ,有一定团聚 ,掺杂催化剂有一定红移。研究了掺Fe3 O4量 ,焙烧温度 ,溶液的pH值 ,溶液的体积 ,氧化剂的加入等对催化剂降解的影响。紫外光辐射实验表明Fe3 O4的掺入对光催化降解率有一定的提高 ,反复使用不降低催化剂的活性。     

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.     

改性TiO2膜的制备及其光催化降解染料的研究

选用铝片为载体,以溶胶-凝胶法制得掺杂Ag的改性二氧化钛溶胶,采用拉膜法制得TiO2膜.用XRD、FT-IR对膜片的理化性能进行初步表征,并分别以甲基橙和亚甲基蓝作为目标降解物,考察了膜片在紫外光和可见光下的光催化活性.初步研究结果表明,Ag改性TiO2膜对染料表现出良好的光催化活性,当添加量为0.08 mol/L时,在254 nm的紫外光下对甲基橙的脱色率可达71%,在可见光下对亚甲基蓝的脱色率可达98%.