铁掺杂对二氧化钛结构和光催化性能的影响

简要介绍并评述了掺铁改性二氧化钛结构和光催化性能研究的现状和结果,讨论了掺铁量、制法和前驱体、降解物和pH值等对掺铁二氧化钛光催化性能的影响,提出了今后研究的重点和方向.     

纳米TiO2介孔材料研究进展

纳米TiO2介孔材料特殊的结构及性能使其在光催化、太阳能电池等领域展现出广阔的应用前景.介绍了介孔材料的合成机理,综述了纳米TiO2介孔材料的各种合成方法,包括溶胶凝胶法、水热合成法、常压液相法等.最后介绍了在制备介孔TiO2过程中模板剂的脱除方法,同时就掺杂对纳米TiO2介孔材料性能的影响及其发展前景进行了讨论.     

锰掺杂大孔径介孔氧化硅纳米球的制备与催化特性

利用一种新的化学合成策略,制备了硅骨架上掺杂有高度分散的锰催化活性中心的介孔氧化硅催化剂,不仅保留了介孔氧化硅纳米粒子(MSNs)的尺寸,而且扩大了其介孔孔径。XRD、BET、SEM和TEM表征手段表明:制备的锰掺杂介孔氧化硅纳米粒子(Mn-MSNs)呈现长程有序的介孔结构,大小约为100 nm,孔径扩大至4.0 nm左右。XPS和Raman光谱研究表明:掺入的锰元素高度分散在介孔骨架上。所合成的纳米级介孔催化剂对叔丁基过氧化氢液相氧化乙基苯的探针反应显现了良好的催化特性。     

介孔TiO_2的合成及光催化性能研究

采用P123为模板剂,TiCl4和钛酸异丙酯为混合钛源,合成了介孔TiO2材料,并用焙烧和乙醇回流的方法进行脱模.用BET、TEM、XRD、TG-DTA等手段对TiO2材料进行了表征,考察了它们对水溶性偶氮染料甲基橙的光催化降解性能.结果表明,高温焙烧脱模的样品能形成介孔结构,且380℃焙烧6 h的样品能晶化为锐钛矿相.而乙醇回流48 h脱模的样品,模板剂脱除不彻底,且没有锐钛矿相和介孔结构形成.在对甲基橙的光催化降解中,起关键作用的不是催化剂的孔结构特征,而是其晶态.具有锐钛矿相的介孔TiO2有很高的光催化活性,可与市售的P25光催化剂相媲美.     

氟掺杂纳米二氧化钛制备及其光催化性能研究进展

 氟离子掺杂能够改变TiO2的光生载流子传输、比表面积、孔道结构、表面酸度等本征性质,从而影响光生电子-空穴派对的复合和对母体化合物的吸附,因此氟离子掺杂能够显著提高TiO2的光催化活性,尤其是紫外光下的光催化活性。氟掺杂纳米TiO2在制备过程中,容易受到制备技术、热处理温度、前躯体种类和化学计量等的影响,而使纳米TiO2的晶体结构和表面性质发生变化,这些变化主要体现在如金红石相形成、生成Ti3+、量子产率增加以及改变吸附性（如表面极性）等方面。本文综述了氟修饰TiO2的制备及光活性,主要包括催化剂制备方法、相变过程和母体化合物的矿化。     

超声辅助合成N掺杂纳米TiO2介孔材料及其光催化性能

为提高纳米TiO2光催化性能,通过高能超声辅助溶胶-凝胶法合成了N掺杂纳米TiO2光催化剂。结果表明：高能超声的空化作用细化了纳米TiO2的显微结构,形成了分散有序的介孔结构,同时也提高N的掺杂浓度,改善了电子的轨道能级,减小光催化剂的禁带宽度。当超声频率为45 KHz时,纳米TiO2的晶粒尺寸约为12 nm,介孔孔道尺寸为10 nm,对太阳光的吸收波长达到540 nm,对有机污染物的有效降解率为94%。可见高能超声显著提高了对太阳光的吸收效率,改善纳米TiO2的光催化性能。     

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.     

掺杂铜和钒的纳米二氧化钛的光催化性能

采用溶胶-凝胶-水热后处理法制备掺杂铜和钒的纳米二氧化钛，并对所得的纳米二氧化钛光催化剂的成分、结构与光催化性能的关系进行研究。用X射线衍射、荧光光谱、紫外-可见漫反射光谱对其进行分析。研究结果表明：其晶粒直径约为6nm；电子-空穴分离效率提高；对可见光响应显著增强。通过光催化降解模拟实验，发现该二氧化钛粉末对甲基橙有机废水的降解率达到97．9％，所得到的掺杂纳米二氧化钛光催化剂扩大了对可见光响应范围，提高了光催化降解效率。     

铁掺杂钛基反蛋白石材料的性能表征及其可见光催化活性

采用溶胶凝胶法制备了不同掺杂比的铁掺杂二氧化钛反向蛋白石结构材料,通过扫描电镜,X射线能谱及紫外可见分光光度仪等对掺杂前后的样品进行比较,并采用罗丹明-B作为降解底物,对掺杂后样品在可见光下的光催化降解活性进行了研究。结果表明,铁掺杂后,样品的吸收带边发生红移,光响应区域扩展至550nm,且样品中表面羟基氧的含量最高可提高到40%。铁掺杂样品的催化活性明显优于未掺杂的样品,其中掺杂比为10%的样品光催化降解活性最高,经可见光照射4h后,其降解率可达85%以上。     

单分散纳米晶的合成、组装及其介孔材料的制备

单分散纳米晶因其均一的尺寸而表现出尺寸效应、表面效应等不同于体相材料的优异性能,同时也是组装具有功能特性纳米结构材料的理想构建基元．因此,合成单分散纳米晶具有十分重要的意义．自从1993年Bawendi研究组成功制备CdS／CdSe单分散半导体量子点以来,单分散纳米晶的合成已取得一系列重要进展．目前,对于各类单分散纳米晶已基本都能通过一定的制备方法得到．然而,为实现单分散纳米晶的规模化工业生产,更为简易、经济、快速、宏量的制备方法仍有待进一步发展．另一方面,单分散纳米晶的组装是构建具有复合功能超结构体的基础,是连接微观粒子和宏观器件的桥梁．十几年来,各研究组共同发展了多种组装方法．然而,通过简便易行的途径实现单分散纳米晶大规模、规则、可控组装仍然存在着巨大的挑战．该文综述了单分散纳米晶的合成、组装及其介孔材料制备的前沿进展．     

掺钇纳米TiO2的制备及其光催化降解性能

以价廉易得的TiCl4为原料,采用低温水解法制备出掺钇纳米TiO2光催化剂,进行了XRD分析,研究了掺钇纳米TiO2对甲基橙的光催化降解性能,结果显示:掺钇阻碍了晶粒生长,抑制了TiO2由锐钛矿向金红石晶型的转变,使粒径减小,光催化降解能力增强.实验条件下,掺钇纳米TiO2光催化剂降解甲基橙的最佳投加量为2.0g/L.     

纳米TiO_(2-x)N_x光催化薄膜的制备及其性能表征

采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,负载于玻璃微珠表面,并采用NH3气氛焙烧法制得掺氮纳米TiO2薄膜.运用X射线粉末衍射仪、扫描电镜和紫外-可见漫反射吸收光谱等技术,考察不同焙烧温度和负载次数对掺氮的TiO2样品性能的影响.研究结果表明,350,400,450℃热处理的样品的晶相为锐钛矿相,而在500℃时开始出现金红石相,且随温度的进一步升高,金红石相的含量逐渐增多;掺氮的TiO2样品具有可见光吸收性能,450℃热处理的样品达到最佳,其吸收边红移至约720 nm.另外,薄膜的厚度对样品的光催化性能影响显著,负载3次后,样品对罗丹明B的光催化活性最高.     

锐钛矿型纳米TiO2的制备及其对甲基红的光催化降解

利用溶胶-凝胶法制备纳米级锐钛矿二氧化钛粉末,并用XRD、FTIR、SEM、AFM等手段对粉体的尺寸、微观形貌、结构和性能进行表征,考察该粉体对甲基红的催化氧化能力.结果表明:产物为锐钛矿型TiO2纳米粉末,其直径约为20nm;当甲基红的初始质量浓度为20mg/L,纳米TiO2投加量为0.7g/L时,经功率为8W、波长365nm的紫外灯照射30 min后.甲基红降解率达到95.58%.     

介孔TiO2的水热法合成及其光催化活性研究

以非离子型表面活性剂Triton X-100为模板剂,用水热法制备了介孔TiO2,探究了不同反应条件对样品光催化活性的影响,对制得的样品进行了XRD、SEM、N2吸附-解吸及差热-热重等表征.结果表明,所得样品为窄孔道分布,最可几孔径为3.4 nm,当水热温度为120℃,焙烧温度为400℃,Ti(SO4)2∶OP∶C2H5OH为4∶1∶40(摩尔比)时,所制得样品的可见光催化活性最好.     

二氧化钛纳米纤维的制备及光催化性质研究

采用静电纺丝法制备了聚乙烯吡咯烷酮/钛酸正丁酯复合纳米纤维,经高温煅烧得到纯的TiO2纳米纤维材料并通过对罗丹明B的降解,研究了TiO2纳米纤维材料的光催化性能.结果表明,TiO2纳米纤维具有良好的光催化活性.     

稀土掺杂TiO2光催化抗菌材料的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法并结合旋转涂膜法制备了稀土掺杂光催化抗菌薄膜(Ce/TiO2,Pr/TiO2,Gd/TiO2,Dy/TiO2,Y/TiO2,Eu/TiO2),研究了烧结制度、烧结温度、烧结时间、稀土掺杂量等因素对材料光催化抗菌性能的影响,分别确定了最佳制备工艺条件.结果表明,除Ce掺杂TiO2薄膜含有极少量金红石型TiO2外,其余全部由单一锐钛矿型TiO2构成,薄膜表面均存在缺陷;RE/TiO2光催化抗菌薄膜对大肠杆菌平均杀菌率皆在90%以上,较纯TiO2杀菌率(34%)有明显提高.稀土元素掺杂显著提高了光催化材料对可见光的响应.材料经反复使用和高温、高压、冲刷等处理,薄膜完整不脱落,始终有很...     

TiO2修饰Ce-MCM-41的结构表征及其光催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,Na2Si3O7为硅源,采用水热合成法制备了Ce-MCM-41介孔分子筛;产物经TiO2修饰,得负载型光催化剂.用XRD、FT-IR、SEM、TG-DTA等手段进行结构表征,并以罗丹明B降解为模型反应,考察Ti-Ce-MCM-41分子筛的光催化活性.     

纳米中孔二氧化钛材料的制备及其应用

近年来,国内外对纳米中孔TiO2材料进行了一定的研究,本文就中孔TiO2粉末、薄膜及掺杂等制备方法、条件进行了阐述,对影响TiO2中孔结构的因素如钛前驱物、表面活性剂种类、浓度及去除方式、pH值等进行了详细的讨论,提出目前存在的一些问题及其解决途径。     

硅藻土负载Ce-TiO2光催化材料的制备及性能研究

采用低温燃烧法制备硅藻土负载Ce-TiO2光催化材料,借助XRD,SEM对样品进行表征.以罗丹明B溶液为目标污染物,研究并确定了负载型光催化材料的最佳制备和光催化降解条件.结果表明,TiO2光催化材料的最佳煅烧温度为600℃,最佳Ce掺杂量为02%,制备的样品为锐钛矿和金红石组成的混合晶型,且锐钛矿占主要部分.最佳的光催化降解条件为:罗丹明B溶液初始质量浓度为10mg/L,催化剂用量为10g/L,溶液pH=9.制得的复合光催化材料失活再生后降解率可达93%,且可多次重复使用,光催化性能明显优于纯TiO2光催化材料.