Ag／TiO2中空纳米纤维结构材料的太阳光催化性能

利用一种模板辅助的两步法制备银修饰的TiO2中空纤维光催化纳米结构材料（Ag／TiO2）,借助于扫描电子显微镜（SEM）,X光电子能谱（XPS）,X线衍射（XRD）,uVvis光谱,Zeta电位等技术以及亚甲基蓝（MB）在不同光源条件下的降解脱色对目标材料结构、性能等进行了表征．结果表明：在空气气氛和适当温度下处理前驱材料（Ag＋-Ti4＋／CF）可以同时实现模板（CF）的去除,Ti4＋→TiO2和Ag＋→Ag的原位转化;材料的纳米纤维结构化和适量Ag（0．20％,质量分数）的引入有利于其太阳光催化性能的提高;该纤维材料易于分离,再利用．该纳米纤维结构材料良好的太阳光催化性能是众多因素协同作用的结果．     

Ag负载SnO2/TiO2复合光催化剂的合成及其废水处理

目的合成Ag负载SnO2/TiO2复合光催化剂,并对其在废水处理中的应用加以研究。方法以钛酸四丁酯、无水乙醇和四氯化锡为原料,采用光还原法制备载Ag纳米SnO2/TiO2光催化剂,以罗丹明B为模型污染物,借助XRD和UV-Vis等测试手段研究了SnO2/TiO2复合光催化剂的UV-Vis吸收光谱和光催化活性。结果纳米SnO2/TiO2光催化剂的最佳钛锡比为156∶1时的光催化剂具有较高的光催化活性;在氙灯照射下,Ag负载SnO2/TiO2的活性明显增强,具有很强的可见光活性。废水处理实验结果表明,太阳光照射2 h,炼油厂废水COD值由原始的844 mg/L降低至472mg/L,去除率为44.08%,照光5 h,COD去除率为76.78%,且色度和气味均全部去除。载Ag纳米SnO2/TiO2复合光催化剂(摩尔比为1∶1)对炼油厂废水COD有较高的去除效果。结论以最佳工艺条件下制备的TiO2为原料,采用光还原法成功制备出载Ag纳米SnO2/TiO2复合光催化剂,适用于采油厂工业废水的处理,太阳光下照射5 h,COD去除率可达76.78%。     

复合光催化膜MoS2/Ag/TiO2同步降解有机物及产氢的研究

以玻璃纤维膜为基底制备了具有三元结构的新型MoS2/Ag/TiO2光催化膜. 该复合催化剂膜具有多层结构,能够在模拟太阳光和紫外光下进行产氢反应. 该光催化膜可以用于新型的双室光催化反应器中进行同步产氢与有机物降解. 在光催化过程中,氢气在反应器的阴极室产生,而有机物在阳极室进行降解. 当Ag负载量为1wt%, TiO2负载量为160wt%时,MoS2/Ag/TiO2复合催化膜的比产氢速率达到了最大值,在模拟太阳光下为产氢速率为85 mmol·h-1·m-2（产二氧化碳速率为88 mmol·h-1·m-2）,能量转化较率最高可达0.85%,是纯TiO2 的2.3倍;在紫外光下产氢速率为68 mmol·h-1·m-2,是纯TiO2的1.2倍. 在光照下TiO2 和 MoS2同时受光的激发产生光生电子与空穴,由于Ag功函数比TiO2 的功函数低,电子从TiO2导带上转移至Ag再转移到MoS2价带上形成TiO2→Ag→MoS2 的电子传递模式.因此,能更有效的实现电子与空穴的分离,提高产氢的效率.     

分子印迹壳聚糖/TiO2光助催化剂选择性降解孔雀石绿

以钛酸丁酯、壳聚糖为原料,孔雀石绿为模板分子,用溶胶-凝胶法制备了孔雀石绿分子印迹的壳聚糖/纳米TiO2催化剂( MA-CHS/TiO2),在紫外灯照射下催化降解孔雀石绿等底物,考察了印迹型催化剂对孔雀石绿等底物的光催化降解性能,并与相关非印迹型体系作比较,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)方法对其结构进行了表征.结果表明,印迹型催化剂具有明显的选择催化效应,在降解目标分子底物时,表现出比非印迹型更高的催化活性,其光催化降解速率常数可比非印迹型增加约69％;而在降解非目标分子底物时,印迹型催化剂不具选择催化效应,其催化活性与非印迹型相似.     

以梳型聚合物为模板制备介孔Ag/AgBr/TiO_2纳米复合材料

以钛酸四丁酯为钛源,梳型聚合物为模板,采用溶胶-凝胶法低温水浴制备具有介孔结构的纳米TiO2,通过沉积-沉淀法将Ag/AgBr负载于介孔TiO2纳米微粒表面,制得高比表面积的Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料。采用XRD,TEM,N2吸附-脱附和UV-vis DRS等方法对Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料进行了表征。结果表明,所制备的纳米TiO2和Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料具有介孔结构;Ag/AgBr的引入,减小了介孔TiO2的比表面积(由346m2/g减小为253m2/g),但大幅度提高了其可见光催化活性。在可见光下,Ag/AgBr/TiO2降解甲基橙的速率分别为商品TiO2P25和介孔TiO2的145倍和60倍。     

磁控溅射制备Ag/TiO2复合薄膜的光催化降解性能

为了提高TiO2薄膜的光催化效率,利用中频交流磁控溅射技术,采用Ti和Ag金属靶制备了Ag/TiO2复合薄膜.利用X射线光电子能谱、 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的成分、结构和表面形貌,并研究了其光催化降解性能.结果发现: Ag在厚度较薄时以聚集颗粒形式存在; 在Ag膜厚度为15 nm时, Ag/TiO2复合薄膜与TiO2薄膜相比其光催化效率可提高2倍; Ag/TiO2复合薄膜对亚甲基蓝的光催化降解效率与复合薄膜的透射率均随Ag膜厚度增加逐渐下降,其原因是Ag膜厚度不断增加,最终完全覆盖TiO2薄膜表面,阻挡了TiO2薄膜与污染物的有效接触, Ag作为光生电子捕获剂的有利影响消失.     

TiO2纳米刺球制备和表征

采用溶胶-凝胶法制备出球形TiO2纳米粒子,通过离心的方法将TiO2纳米粒子从乙醇中转移到水中.在60℃下,将分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和刻蚀剂NaBH4加入到TiO2纳米粒子水分散体系中,经61h的恒温刻蚀反应,制备出TiO2纳米刺球.此外,该刻蚀方法同样被应用于Au@SiO2@TiO2纳米刺球的制备.用扫描电子显微镜(SEM)、动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)及X射线衍射实验(XRD)等方法对TiO2纳米粒子和Au@SiO2@TiO2纳米粒子及其纳米刺球进行表征,进而探索NaBH4刻蚀TiO2的机理.该刻蚀方法所需的设备和实验步骤相对简单,反应条件温和可控,较易实现大批量的TiO2纳米刺球的合成并且也适用于外壳层为TiO2的复合核壳结构纳米刺球的制备.     

复合空心TiO2@SiO2纳米微球光催化性能研究

通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的聚苯乙烯(PS)粒子在SiO2包覆的同时被乙醇/氨水介质溶解,得到了单分散空心SiO2纳米微球,经溶胶-凝胶法与纳米TiO2复合制备得到了TiO2@SiO2纳米球.利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备的TiO2@SiO2纳米球进行了物理特性及光化学性质的初步表征,探讨了SiO2纳米微球的复合对TiO2粒径大小、比表面积、形貌、晶型转变以及光催化活性的影响.在可见光照射下,利用有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应,研究了TiO2@SiO2纳米球的光催化活性及适应的pH范围.结果表明,SiO2纳米球的复合能明显提高光催化剂的比表面积及其对RhB的吸附量.同时能明显提高TiO2在可见光下的光催化活性,可见光下照射120min后RhB完全褪色,同时16h后的矿化率达到60%.TiO2@SiO2纳米球在pH 3～9范围内均表现出较高的催化性能.     

SiO2/PAA/Ag复合纳米粒子的制备、表征及催化性能

利用溶胶-凝胶法合成胶体二氧化硅微球,用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS)对其修饰从而连接上可供聚合的双键,然后采用原位聚合方法合成二氧化硅-聚丙烯酸(SiO2/PAA)核壳型复合微球,以此为模板采用化学还原法得到SiO2/PAA/Ag复合纳米粒子.采用FT-IR、TGA、TEM、XRD和UV-Vis对复合粒子的形貌、结构进行表征.结果表明,银纳米粒子(粒径15～20 nm)均匀地分散在SiO2/PAA表面.催化性能研究结果表明,SiO2/PAA/Ag对4-硝基苯酚的硼氢化钠还原反应具有良好的催化性能,1 h内4-硝基苯酚的转化率达到96.4%.     

npb-SiO2-(Ag)S-Co TPyP催化氧气氧化环己烷性能研究

为了提高5,10,15,20-四(4-吡啶基)钴卟啉(Co TPyP)的催化性能,通过模拟细胞色素P-450酶的纳米腔结构和轴向硫配位作用,实现对环己烷的绿色高效催化氧化作用。将Co TPyP通过硫配位作用固载到硫银改性二氧化硅纳米多孔棒(npb-SiO₂-(Ag)S)的纳米腔中,形成仿生催化材料npb-SiO₂-(Ag)S-Co TPyP;应用各种表征技术对所制备的催化材料进行表征,并用于研究催化环己烷的氧化。结果表明：npb-SiO₂-(Ag)S-Co TPyP是一种良好的催化材料,在最佳催化氧化反应条件下(反应温度160℃,氧气压力0.9 MPa,催化剂量0.5 mg,反应时间4 h)可循环利用6次,平均固载催化剂转化频率为20.2×10⁴ h^-1,环己烷的转化率为27.8%和醇酮产率是13.5%,表明Co TPyP以轴向硫配位作用方式固载到npb-SiO₂-(Ag)S的纳米腔中,其催化活性和稳定性获得了显著提升。     

静电自组装制备坡缕石负载纳米TiO2光催化材料

为了实现纳米TiO2的固定化负载,提高材料的光催化性能,选用1维孔结构的坡缕石矿物为载体,以TiCl4为钛源,采用静电自组装方法制备了坡缕石负载纳米TiO2光催化材料.采用XRD(X射线衍射分析)、FT-IR(傅立叶变换红外谱仪)和SEM(扫描电镜)对材料进行分析和表征,采用甲基橙染料评价材料的光催化性能.重点考察了焙烧温度和硅烷偶联剂用量等对材料结构和性能的影响.研究表明:坡缕石负载纳米TiO2复合材料对甲基橙染料具有吸附与光催化的协同作用,采用静电自组装方法可有效提高材料的光催化性能和循环利用性能.     

水热法制备Ag/TiO_2纳米复合材料及其抗菌性能

采用水热晶化法制备Ag掺杂量不同的Ag/TiO2纳米复合抗菌材料.用XRD、SEM等手段表征Ag/TiO2复合材料的晶相和形貌.研究光源、Ag掺杂量、紫外光照时间、不同实验菌种等因素对Ag/TiO2纳米复合材料抗菌性能的影响.结果表明,通过不同水热温度制备出来的纳米Ag/TiO2复合材料中的TiO2都以锐钛矿晶型存在;在无光照的情况下,纳米Ag/TiO2复合材料有较强的抗菌性能,当n(Ti)∶n(Ag)=1∶0.2时,有最佳抗菌效果;长波紫外灯照射12 h后,由于Ag+被还原,复合材料总的抗菌性能有所下降.     

Au-Ag共掺杂TiO_2纳米片的制备及其光催化性能

为探索Au-Ag共掺杂TiO2纳米片的光催化活性,采用光化学还原法成功地制备了Au-Ag/TiO2纳米光催化材料,并且通过XRD、DRS、TEM手段对制得的催化剂进行了表征.同时以X3B染料为降解对象,紫外灯为光源,比较了催化剂的光催化性能.研究发现Au-Ag/TiO2(HSA)催化效果好于Au-Ag/TiO2(P25)和TiO2(HSA).对比负载量(质量分数Au/Ag/TiO2)分别为1∶1∶100和2∶2∶100二者催化活性的大小,结果表明:负载量为1∶1∶100的光催化活性较好,且其可重复利用性远优于负载量为2∶2∶100的催化剂.     

纳米Ag/TiO2复合材料的制备及性能研究

采用溶胶凝胶法制备纳米Ag/TiO2复合材料,研究其抗菌性能和光催化性能,并以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)进行表征。结果表明,复合材料不需紫外光照射即具有较强的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄葡萄球菌产生13~17 mm的透明抑菌圈。n(Ti):n(Ag)=20:1时,复合材料的抗菌性能最佳,抑菌圈达到17 mm,同时显示出较高的光催化活性。复合材料中,银以单质形式存在,形成纳米团簇富集在复合材料表面成为电子积累中心,减少光生电子和空穴的复合,抑制粒径的长大,促进复合材料从锐钛矿向金红石相的转移,从而提高复合材料的抗菌性能和光催化活性。     

Ag/AgBr/Bi_4Ti_3O_(12)催化剂的制备及可见光催化降解卡马西平

首先利用水热法制备了Bi_4Ti_3O_(12)纳米片,再通过原位沉积和光还原的方法制备了Ag/Ag Br/Bi_4Ti_3O_(12)纳米片复合光催化剂.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射谱(DRS)及X射线光电子能谱仪(XPS)对其结构进行表征,以卡马西平(CBZ)作为目标污染物对其光催化活性进行评价.结果表明:Bi_4Ti_3O_(12)纳米片的厚度小于50 nm,长度小于500 nm.Ag/Ag Br的颗粒度小于20 nm.Ag/Ag Br的复合极大地提高了催化剂对卡马西平的光催化降解效率,光催化活性的提高主要是由于Ag/Ag Br可以显著抑制光生电子和空穴的复合.催化机理研究发现光生h~+在CBZ的光催化降解过程中起主要作用.     

Gd/N共掺杂纳米TiO2的制备及对腐殖酸的降解

研究一种利用太阳光进行光催化氧化降解腐殖酸的方法.采用溶胶一凝胶法制备Gd/N双元素共掺杂的纳米TiO2复合光催化材料,用x射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(Uv-Vis DRS)对光催化材料进行表征.以腐殖酸溶液为目标降解物,太阳光为光源,通过对腐殖酸的降解研究Gd/N双元素共掺杂纳米二氧化钛的光催化活性.研究结果表明:Gd/N双元素掺杂样品为锐钛型结构,颗粒平均粒径为17nm,有红移现象出现,可见光范围内光响应增强;它对腐殖酸的降解率随光强的增大而升高,随溶液pH值降低而增大;同时,钆氮共掺杂具有协同效应,当体系pH值为3.0时,适当配比的Gd/N共掺杂光催化剂样品在太阳光下对腐殖酸催化反应5h后,降解率可达85.4%.     

TiO2双层薄膜电极与背反射共构DSSC制备及表征

提出并设计制备了一种新型的染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构.该结构是在DSSC的光阳极上通过丝网印刷技术制备由尺寸不同的纳晶粒子构成的双层纳米晶TiO2薄膜,并在DSSC对电极的背面置放一层镀银反光膜.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线电子衍射仪(XRD)等手段分析了双层纳米晶TiO2薄膜的结构和形貌.通过实验,获得了双层纳米晶TiO2薄膜的最佳膜厚,分析了镀银反光膜的反光率.研究结果表明:在AM15、光强100mW/cm2的模拟太阳光下测试,这种新型结构的开路电压、短路电流、填充因子分别为075V,1117mA/cm2和0523;光电转换效率达到438%,比相同条件下传统的三明治型结构提高了241%.     

Fe3O4/Ag磁性纳米颗粒的制备及其催化还原性质

采用水相共沉淀法,以没食子酸作为还原剂,还原Ag[(NH3)2]+,制备出核壳结构的Fe3O4/Ag磁性纳米颗粒.研究了该磁性纳米颗粒对于对硝基苯甲醛还原反应的催化性能,研究结果显示:在40℃,纳米颗粒浓度为0.08%时,反应的收率可接近97%.同时使用过的纳米颗粒可较为方便地从反应液中分离,经多次循环使用后,催化性能没有明显下降.     

CNTs负载核壳结构Ag@TiO_2的制备及其光催化性能测试

TiO2只能吸收利用太阳光谱中的紫外光部分,且光生电子和空穴复合很快,从而影响TiO2的光催化效率。为了提高TiO2的光催化能力,研究者致力于TiO2的掺杂修饰,本文引入了碳纳米管(CNTs)和金属银纳米粒子,旨在提高TiO2的分散性,阻止光生电子和空穴的复合。首先通过溶剂热方法成功制备了单分散且大小均一的核壳结构Ag@TiO2纳米材料,随后采用浸渍法将酸化处理的CNTs引入Ag@TiO2核壳结构的体系中,制备了CNTs修饰的Ag@TiO2纳米复合材料(CNTs-Ag@TiO2)。紫外光降解的实验结果表明,该复合材料具备增强的TiO2光催化性能,在光催化分解水与光催化降解污染物方面具有很好的应用前景。     

蒸汽相水解法制备磁性光催化剂Fe_3O_4/SiO_2/TiO_2及其光催化性能

采用蒸汽相水解法,以Fe3O4纳米磁性颗粒为磁核,在其表面包覆一层SiO2来阻止光腐蚀,然后将锐钛矿相纳米氧化钛沉积在Fe3O4/SiO2颗粒表面,从而制得核壳结构的Fe3O4/SiO2/TiO2磁性复合光催化材料。用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)、探针式震动磁强计等手段对所制备的产物的结构、形貌、磁强度性能进行表征。以300W汞灯为光源,用亚甲基蓝和酸性红模拟污水中的有机染料来评价复合光催化剂的性能。结果表明,磁性纳米微球中TiO2的含量越大,其光催化性能越好,含TiO2质量分数50%的F3O4/SiO2/TiO2磁性纳米微球可在180min内降解亚甲基蓝模拟染料废水,降解率达99%,在80min内降解酸性模拟染料废水,降解率达98%。