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。     

TiO2/SiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶－凝胶法制得SiO2胶体，并将其与锐钛型TiO2微粒复合制得TiO2/SiO2催化剂。用透射电镜（TEM）观察表面形貌，用红外光谱（IR）和X－射线衍射（XRD）表征其结构。以敌敌畏溶液等为体系，考察了TiO2/SiO2的催化性能，同时与单一的锐钛型TiO2作对比。结果表明，TiO2/SiO2具有比TiO2更强的光催化性能。     

纳米TiO2光催化材料的改性研究

本文以钛酸四丁酯为前驱体,溶胶-凝胶法制备纯Ti O2和Fe3＋-Ti O2纳米粉末,并采用透射电子显微镜（TEM）、X光衍射（XRD）、热重差热分析仪（DTA-TG）、UV光谱检测的测试技术,对粉末的平均粒径、形貌、物相、热稳定性和光催化性能等进行了表征。分析结果表明,用溶胶-凝胶法制备的掺杂Fe的Ti O2纳米粉末颗粒细小均匀,形状完整,外观呈球形,平均粒径约为15nm。通过对样品在500-190nm区间的光谱扫描,发现Fe掺杂提高了Ti O2对紫外光的吸收强度,并且提高了其对可见光的响应强度,使其光谱影响范围发生了一定程度的红移,从而提高了材料的光催化性能。     

钼搀杂TiO2光催化活性的研究

用溶胶－凝胶法制备了一系列不同钼搀杂量的TiO2光催化剂,以甲基橙降解为探针反应,结果表明：搀入少量的钼,可显示提高TiO2的光催化活性,钼搀杂质量分数为0．5％－1．5％时,光催化降解效果最好;钼的搀杂质量超过2％,光催化活性逐渐降低。以Raman光谱、紫外反射谱、X线衍射等方法研究了TiO2的微观结构,结果表明：少量钼的搀杂,钼离子进入TiO2的晶格,Mo^6 成为电子授体,提高了TiO2的光催化活性;但钼搀杂量增加,MoO3晶相在TiO2表面形成,两种氧化物间有可能形成异质结,降低了催化剂的光催化活性。     

纳米TiO2/玻璃膜的制备及其光催化性能

以钛醇盐为原料, 采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/玻璃薄膜. XRD、AFM和厚度分析表明,纳米TiO2/玻璃薄膜中TiO2为锐钛矿型结构, 粒径为纳米级, 三层膜的总厚度为200#nm.通过调节热处理温度, 能有效控制薄膜中粒子的大小.UV-VIS吸收光谱表明,TiO2/玻璃薄膜可以有效地降解罗丹明B染料废水,其光催化活性随TiO2粒径的减小而增大,受膜厚增加的影响不大.     

纳米TiO2玻璃膜的制备与表征

以钛酸丁酯和无水乙醇为原料，加硝酸银引入银离子，采用溶胶凝胶法和浸渍提拉法在玻璃表面施涂膜层，控制提拉速度6cm／min，经500℃热处理，制得均匀透明的多孔纳米TiO2玻璃．通过对样品XRD、SEM等分析的研究，二氧化钛薄膜主要呈锐钛矿相，而且其纳米颗粒大小在50-100nm范围．以大肠杆菌为菌种，对样品进行抗菌测试结果表明：银的抗菌机理为银离子接触抗菌，添加少量银离子，薄膜即有良好的抗菌能力．透光率分析表明纳米TiO2玻璃的透光性较好，在可见光范围内相对于普通玻璃的透光率在65％以上。     

纳米TiO2膜的制备及表征

通过溶胶-凝胶工艺制备了表面均匀的纳米TiO2光催化薄膜．用UV—Vis、AFM、XRD和XPS等对薄膜的表面形貌、结构和组成等进行了表征．结果表明，TiO2膜的表面均匀，颗粒大小约50nm，晶型为锐钛矿型．     

混晶结构纳米TiO2薄膜制备及其光催化降解甲醛

以Ti（OBu）。为前驱体,采用溶胶凝胶法在不锈钢丝网表面上制备TiO2光催化薄膜,并用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和热重一差热分析（TG-DTA）法对其进行表征．结果表明,所得TiO2光催化薄膜为锐钛金红石混晶结构,平均粒径为20～30nm．室温下利用甲醛为模拟污染物,考察了该薄膜的光催化活性．实验表明：混晶TiO2光催化薄膜对甲醛有较好的去除效果,甲醛光催化降解反应符合一级反应速率方程．     

TiO2光催化剂的制备过程与配方优化

研究以钛酸丁酯为前驱物制备TiO2溶胶的工艺过程，采用L16（4^4）正交试验法以溶胶胶凝时间及制得粒子对甲基橙溶液的光降解率为评价指标，系统地研究，分析了溶胶凝胶工艺参数中水加入量，醇加入量，CH3COOH加入量和水解温度对溶胶胶凝过程及制得粒子的光催化活性的影响，正交试验结果获得了最优配方，按最优配方制备的溶胶稳定性好，所制得的粒子光催化活性高。     

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。     

ZrO_2－TiO_2多孔陶瓷膜的制备研究

以Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４和Ｚｒ（ＮＯ３）４·５Ｈ２Ｏ为前驱物，用Ｓｏｌ－ｇｅｌ方法制备ＺｒＯ２－ＴｉＯ２多孔陶瓷膜，研究了不同Ｚｒ／Ｔｉ比和浓度对ＺｒＯ２－ＴｉＯ２干ｇｅｌ的影响．研究了不同Ｚｒ／Ｔｉ比和烧结过程对ＺｒＯ２－ＴｉＯ２多孔陶瓷膜结构的影响．制备出了孔径小（约１８ｎｍ）、孔径分布很窄、孔隙率较高（约３６％）、面积较大的ＺｒＯ２－ＴｉＯ２多孔陶瓷膜     

Ag/TiO2,Pd/TiO2和TiO2对庚烷的光催化氧化活性

用光沉积法制备Ag/TiO2和Pd/TiO2催化剂样品,然后用表面光电压谱(SPS)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)对样品进行表征.以气态庚烷为反应体系,来比较上述两种催化剂的光催化活性.与纯TiO2比较,Ag和Pd的存在提高了TiO2的光催化活性;其原因可解释为金属Ag或Pd捕获电子,从而提高了电子-空穴对的分离效率;结果还表明与Pd/TiO2催化剂相比,Ag/TiO2表现出较高的光催化活性,这主要是Ag比Pd具有较强的捕获电子的能力.     

气-固流化床中TiO2光催化剂的载体选择与催化动力学研究

在自制的流化床光催化反应装置中进行了TiO2光催化剂的载体选择与催化动力学研究,考察了石英砂、陶瓷球、粗孔硅胶和活性炭颗粒四种栽体的负载型TiO2催化剂光催化降解甲苯的性能及TiO2／粗孔硅胶的催化反应动力学。结果表明,粗孔硅胶是最适用于气固流化床光催化反应体系的载体;TiO2／粗孔硅胶光催化氧化甲苯反应符合Langmuir—Hinshelwood动力学模型,反应速率常数k为2．06262mg／（m^3·min）,吸附平衡常数K为0．03683m^3／mg。     

纳米TiO2粉体合成方法研究

采用溶胶-凝胶法、水热法制备纳米TiO2粉体和TiO2纤维。通过SEM和XRD分析测试,对所得粉体进行了表征。     

TiO_2/SiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶 -凝胶法制得 Si O2 胶体 ,并将其与锐钛型 Ti O2 微粒复合制得 Ti O2 / Si O2 催化剂 .用透射电镜 (TEM)观察表面形貌 ,用红外光谱 (IR)和 X-射线衍射 (XRD)表征其结构 .以敌敌畏溶液等为体系 ,考察了 Ti O2 / Si O2 的催化性能 ,同时与单一的锐钛型 Ti O2 作对比 .结果表明 ,Ti O2 / Si O2 具有比 Ti O2 更强的光催化性能     

玻纤负载纳米TiO2光催化降解气相苯

采用玻璃纤维布作为载体制备负载型纳米TiO2光催化剂,对连续流中光催化氧化降解气相苯的过程进行了分析.考察苯的进口质量浓度、相对湿度、氧气体积分数对苯的光催化降解效率的影响,结果表明,相对湿度和氧气体积分数是影响气相苯降解的主要影响因素.利用L-H模型以及水蒸气和氧气质量浓度对表观速率常数的影响,计算得到苯、水分子和氧气的吸附平衡常数分别为:K=6.5×10-3m3/mg,KW=2.2×10-4m3/mg,KO=2.35×10-5m3/mg.     

La掺杂TiO2光催化材料制备工艺优化与催化性能

采用溶胶凝胶法制备La掺杂改性纳米TiO_2光催化材料,利用X射线衍射仪与jade软件分析材料的晶相结构与晶格参数,采用三因素正交试验法探索La掺量、热处理温度、热处理时间对材料的光催化性能的影响;并利用SEM对最佳制备工艺条件下的材料进行微观表征。结果表明,在La摩尔掺量为0.5%、热处理温度为550℃、热处理时间为2 h条件下,材料的晶粒大小和畸变程度达到最佳平衡状态;对NO气体的光降解率达到70.26%。La掺杂改性后,材料粒径更加均匀,多分布在18~20 nm区间。     

附载光催化剂TiO2/活性炭光催化氧化NO2-的研究

探讨了光催化剂TiO2/C的制备条件和不同制备条件对NO2-的光催化氧化效果.研究表明,制备TiO2/C的最佳条件为Ti(OCH3)4的用量为10 ml,附载光催化剂样品在400℃下焙烧5 h,TiO2/C的用量为0.5 g时光催化效果最好.     

AFM研究Sol-Gel法制备的TiO_2和Al_2O_3-TiO_2-SiO_2涂膜表面形貌

载玻片在金属醇化物的溶胶中浸涂、热处理,获得厚度为５０～９０ｎｍ的ＴｉＯ２和ＸＡｌ２Ｏ３－ＹＴｉＯ２－ＺＳｉＯ２涂膜（Ｘ＝０～３０,Ｙ＝０．２５～０．６０,Ｚ＝０．２０～０．６５,摩尔分数）。使用原子力显微镜（ＡＦＭ）研究涂膜表面纳米范围的形貌。研讨了化学组成,热处理温度与时间,以及热处理前或后的贮存史对表面形貌,ｒｍｓ－均方根粗糙度和锐钛矿结晶的影响。     

铽掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能的研究

以Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2为研究内容,采用溶胶-凝胶法合成不同Tb~(3+)掺杂量、不同煅烧温度的Tb~(3+)-TiO_2光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外(FT=IR)等现代分析技术对Tb~(3+)掺杂TiO_2纳米晶样品的结构进行测试、表征.以孔雀石绿溶液为目标降解物,研究了稀土Tb~(3+)掺杂量和煅烧温度对其光催化活性的影响.实验结果表明:Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2能够细化晶粒,提高热稳定性;Tb~(3+)掺杂提高了TiO_2光催化活性.当煅烧温度为400℃时,Tb~(3+)-TiO_2=2.50%的催化剂,在自然光照射下,降解孔雀石绿溶液3h,降解率可达81.1%.