2D TiO2/Ag3PO4异质结复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶剂热法制备了二维TiO₂纳米片（2D TiO₂）,然后通过原位生长法在其表面沉积Ag₃PO₄,得到2D TiO₂/Ag₃PO₄异质结复合光催化材料。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外可见分光光谱法（UV-Vis）、X射线光电子能谱（XPS）、N₂吸附-脱附法（BET）等手段对催化材料进行了表征,评价了2D TiO₂/Ag₃PO₄在可见光下催化降解罗丹明B （RhB）的性能,并结合荧光和电化学测试结果,提出了2D TiO₂/Ag₃PO₄的可见光催化机理。结果表明,2D TiO₂/Ag₃PO₄的吸附-光催化降解性能随着Ag₃PO₄含量的增加而提高;少量H₂O₂可以极大地提高2D TiO₂/Ag₃PO₄的光催化活性;光催化降解RhB过程中的主要活性物质是·OH和·O^-₂,异质结的存在使2D TiO₂/Ag₃PO₄具有比2D TiO₂更优异的光催化活性、电荷分离能力和更快的光电子转移速率。     

溶剂热法制备TiO2/g-C3N4及其光催化性能

采用溶剂热法合成了可见光响应的TiO₂/g-C₃N₄复合光催化剂,并对TiO₂/g-C₃N₄进行质子化处理。通过X射线衍射（XRD）、氮气吸附-脱附BET法、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射（UV-vis DRS）和荧光光谱（PL）等方法对样品进行了表征,并以甲基橙（MO）光催化降解为模型反应,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,多孔TiO₂纳米晶与g-C₃N₄形成具有"芝麻饼"形貌的复合结构;TiO₂/g-C₃N₄复合光催化剂的光吸收带边扩展到465 nm,较TiO₂出现明显红移;TiO₂与g-C₃N₄能带匹配耦合,有效地抑制了电子与空穴的复合;质子化处理过程能够提高可见光区吸收强度和电子的传导能力,增强了TiO₂的光催化活性。     

多孔化改性对g-C3N4/CdS复合光催化剂制备及光催化活性的影响

以三聚氰胺盐酸盐为前驱体, 用高温缩聚方法制备多孔化改性的类石墨相氮化碳（pg-C₃N₄）材料; 用水热法制备CdS纳米中空微球, 用沉积法将pg-C₃N₄与CdS有效复合, 制备pg-C₃N₄/CdS复合光催化剂; 用X射线衍射(XRD)、 透射电子显微镜(TEM)、 Fourier变换红外光谱(FTIR)、 紫外可见光谱(UV Vis)、 荧光光谱及电化学阻抗谱对样品进行表征; 用可见光催化降解染料罗丹明B（RhB）对其光催化活性进行评价, 并给出pg-C₃N₄/CdS光催化降解RhB的机理. 结果表明： 石墨相氮化碳(g-C₃N₄)的多孔化改 性有利于其与CdS间形成紧密界面, 进而促进pg-C₃N₄/CdS光生电子 空穴的分离和传递, 有效提高了其光催化活性和稳定性.     

纳米TiO2改性及其光催化降解室内VOCs研究进展

 作为室内空气中普遍存在的污染物,挥发性有机物（VOCs）对人体健康具有极大的潜在危害。绿色高效的光催化技术是降解VOCs的重要手段,但常规TiO₂催化剂存在光响应范围窄、量子效率低等缺点。因此,纳米TiO₂光催化剂的改性得到了广泛关注。目前的改性方法包括离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合等。本文综述纳米TiO₂光催化剂的改性方法,分析了各方法提高光催化效率的原理及影响因素,总结了改性TiO₂纳米材料降解室内VOCs的研究进展。     

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.     

复合催化剂AgI-Ag3PO4/TiO2纳米带的制备及其光催化性能研究

通过化学沉淀法在TiO₂纳米带上首先制备了Ag₃PO₄/TiO₂,然后利用离子交换法成功将AgI负载到Ag₃PO₄上,制备了具有优异催化活性的复合催化剂AgI-Ag₃PO₄/TiO₂。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）、X-射线光电子能谱（XPS）等分析方法对复合催化剂的形貌、晶型结构、元素组成等进行了表征,结果表明：TiO₂纳米带形貌规整,宽度在50~400 nm之间,AgI-Ag₃PO₄纳米颗粒均匀地负载于TiO₂纳米带表面;TiO₂纳米带晶型为典型锐钛矿相,AgI为六方晶相的β-AgI,Ag₃PO₄为立方晶相;AgI-Ag₃PO₄/TiO₂中Ag元素以+1价态存在于催化剂中,没有Ag单质析出,表明复合催化剂结构稳定。以罗丹明B作为复合光催化剂的模型反应物,评估了不同批次、AgI/Ag₃PO₄不同比例催化剂的光催化性能,结果显示：AgI-Ag₃PO₄/TiO₂系列催化剂的催化活性均高于单独的TiO₂、Ag₃PO₄和AgI;当AgI与Ag₃PO₄物质的量比为3∶5时,AgI-Ag₃PO₄/TiO₂具有最高的光催化效率,该催化剂在30 min后对罗丹明B的降解率可达到98.7%,并且在多次重复实验后仍然保持较高的催化活性。     

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.     

气凝胶态可见光响应光催化剂的制备和性能研究

为改进纳米TiO₂光催化性能,采用水热法合成气凝胶态氧化石墨烯(graphene oxide, GO)/TiO₂复合光催化材料,并进行水热合成条件优化和催化剂结构分析。结果表明：以水为溶剂时,GO与TiO₂在120℃反应12 h可获得气凝胶态复合材料,其中,在28 W汞灯照射下GO与TiO₂质量比为1∶1的复合催化剂可在80 min内将10 mg/L的甲基橙溶液降解92.8%;在300 W氙灯(≥420 nm)照射下GO与TiO₂质量比为4∶3的复合催化剂可在3 h内将10 mg/L的甲基橙溶液降解86%,具有很高的可见光催化活性。研究表明：利用GO与TiO₂在一定条件下形成气凝胶态复合多孔材料,能够显著改进纳米TiO₂的光催化性能。     

基于钛基复合材料的赭曲霉毒素A的光催化降解研究

 制备了一种钛基光催化材料，研究了其对赭曲霉毒素A（Ochratoxin A，OTA）的降解效率，分析了OTA在光催化降解过程中的产物，为霉菌毒素的脱除提供了新方法。采用钛酸酯水解法，在上转换材料NaYF₄：Yb，Tm表面包覆锐钛矿TiO₂纳米层形成核壳结构光催化材料NaYF₄：Yb，Tm@TiO₂，借助TEM、XRD、UV-Vis DRS和FL对其进行了结构表征。光催化降解实验表明，在紫外-可见-近红外光（200~2500 nm）辐照下，NaYF₄：Yb，Tm@TiO₂可以产生光催化效应，释放活性氧自由基，实现对OTA的降解。进一步优化光催化降解实验条件，结果表明，当光催化材料用量为10 mg/ml、溶液pH为6.2时，初始浓度为5 μg/mL的OTA在500 W氙灯光照30 min后降解率达98.7%，反应符合一级动力学方程。利用超高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱技术研究了OTA的降解产物。分析鉴定了2种产物，质荷比（m/z）为256.015和360.061，推测其分子式分别为C₁₁H₉O₅Cl和C₁₉H₁₇ClNO₄。研究结果为NaYF₄：Yb，Tm@TiO₂光催化降解霉菌毒素提供了理论参考和实践依据。     

复合催化剂SO42--H3PW12O40/TiO2(P123)的制备及其光催化降解二硝基甲苯

 采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了系列介孔复合光催化剂SO₄^2--H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂ （P123）,并对其进行了表征和分析。N₂吸附表面分析及扫描电镜（SEM）图片显示,复合催化剂的粒径明显减小,比表面积高达211m²/g,是TiO₂的5 倍。紫外漫反射吸收光谱（UV-Vis）显示,与TiO₂相比,复合催化剂的吸收光谱发生了明显的红移,且吸收强度明显增强。运用L₁₆（4⁵）的正交实验设计探讨了H₃PW₁₂O₄₀负载量、模板剂P123 的添加量、溶液初始pH 值、催化剂加入量以及H₂SO₄浓度5 个因素对二硝基甲苯（DNT）降解性能的影响,并对正交实验结果进行了直观分析和方差分析。结果表明,该降解过程符合L-H 表观一级反应动力学,在催化剂用量为1.2g/L、H₃PW₁₂O₄₀负载量为20%、模板剂P123 的加入量为2g、溶液初始pH 为2、H₂SO₄的浓度为1mol/L 条件下,经氙灯光源辐照4h 后,DNT 的降解率达到98.7%,DNT 降解的半衰期为0.7162h,取得了良好的光催化效果。     

钛掺杂BiFeO3光催化剂的制备及其催化性能

用溶胶-凝胶法制备钛(Ti)掺杂BiFeO₃纳米颗粒(Ti-BiFeO₃), 研究不同煅烧温度对Ti掺杂BiFeO₃结构调控及光催化性能的影响, 用X射线衍射（XRD）、 扫描电子显微镜（SEM）、 能谱分析（EDS）、 紫外-可见（UV-Vis)光谱技术对颗粒的相结构、 形貌、 原子比例、 光催化性能等进行测试及分析, 并以罗丹明-B为目标降解物, 对Ti掺杂BiFeO3光催化性能进行研究. 结果表明: Ti掺杂BiFeO₃样品在不同煅烧温度均出现Bi₂Fe₄O₉相; 煅烧温度可对Bi₂Fe₄O₉的含量进行调控, 在650 ℃煅烧样品中含有适量的Bi₂Fe₄O₉相, 能有效提高Ti掺杂BiFeO₃的光催化活性, 且具有较高的降解活性, 60 min内降解效率达85%.     

新型(NH4)2Er5F17/TiO2复合可见光催化剂的制备及光催化活性研究

通过一步水热法制备了含稀土Er的(NH₄)₂Er₅F₁₇/TiO₂复合光催化剂,利用稀土元素f 电子的特征跃迁吸收将催化剂的光吸收范围拓展至可见光,通过罗丹明B（RB）染料模拟水中的污染物,对其进行光催化降解,并通过XRD、UV-vis、TEM、EDX-mapping、XPS、PL对催化剂样品进行了表征。结果表明,形成的稀土基化合物(NH₄)₂Er₅F₁₇粒径约为50nm,具有良好的六方型结晶形貌,实现了与商用P25 TiO₂的有效复合,稀土Er³⁺在可见光区522nm、487nm、654nm和800nm处出现的特征吸收峰拓展了复合光催化剂的可见光响应。对不同n(Er)/n(Ti)复合催化剂催化活性的评价表明,当n(Er)/n(Ti)=0.02时,由于(NH₄)₂Er₅F₁₇在TiO₂载体上均匀分散,有较强的光吸收,复合光催化剂的电子空穴复合率较低而表现出对RB最高的可见光催化降解活性。     

宽光谱响应的介孔rGO/TiO2空心块体制备及光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)、氧化石墨烯(GO)为原料,酵母菌为空腔模板剂,柠檬酸为水解抑制剂和介孔模板剂,采用溶胶-凝胶法原位合成介孔GO/TiO₂空心块体材料(GO/TiO₂),通过紫外灯辐照还原得到rGO/TiO₂.利用XRD、SEM、BET、PL表征手段对样品进行分析,研究酵母菌的引入对rGO/TiO₂降解盐酸四环素性能的影响.结果表明:样品为介孔空心块体结构,其比表面积为50.66 m²/g,以4.3 nm的介孔为主;酵母菌的加入可抑制催化剂光生电子-空穴对的复合,并拓宽其光谱响应范围,提高光催化性能;当酵母菌质量分数为5%时,rGO/TiO₂的催化性能达到最佳水平,在可见光及紫外光条件下,盐酸四环素的降解率分别达到84.97%、96.96%.     

两个新的羟基硫酸盐骨架：有机硫原位合成和晶体结构

以甲基巯基四氮唑和巯基嘧啶为硫源, 用溶剂热合成法原位合成两个纯无机羟基硫酸盐骨架： [Cu₃(SO₄)(OH)₄]_n(1)和[K₂Co₃(OH)₂(SO₄)₃(H₂O)₂]_n (2). 在化合物1中, 一维带状折叠—Cu₃(OH)₄—阳离子链被硫酸根连接形成三维羟基硫酸铜骨架; 在化合物2中, 一维折叠Co₃(OH)₂阳离子链被硫酸根连接形成二维羟基硫酸钴阴离子骨架, 该阴离子骨架进一步被K⁺连接形成三维双金属纯无机骨架, 在该三维结构中存在K⁺传输通道. 实验结果表明, 有机硫作为硫源为合成羟基硫酸盐提供了一种新策略.     

基于碳量子点的TiO2改性及降解污染物性能

采用溶胶-凝胶法合成掺入碳量子点(CQDs)的TiO₂纳米复合光催化剂,通过荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、扫描电镜等进行表征,并在可见光下降解亚甲基蓝(MB)染料溶液以评价其光催化性能.研究表明,CQDs具备上转换荧光特性,掺入CQDs的TiO₂样品可见光响应明显提升.水热法180℃下反应6h制备的CQDs,其溶液加入量为10mL时TiO₂/CQDs样品光催化活性最高,115min后MB的降解率达80%.TiO₂/CQDs样品主要以锐钛矿相存在,颗粒呈球形,比表面积高达200m³·g^-1.     

低温水解制备TiO2/ACF复合光催化剂及其对茜素红S的降解应用

以四氯化钛为原料,利用低温直接水解法制备了纳米二氧化钛,同时将其负载于活性碳纤维表面得到TiO2/ACF复合光催化剂.SEM照片显示二氧化钛在ACF上以纳米团簇的形式均匀附着;XRD结果表明所得TiO2/ACF中TiO2的晶型为金红石相,微晶尺寸为7.02 nm,350℃下煅烧后金红石相TiO2结晶更好,微晶尺寸为9.88 nm; XPS分析表明Ti元素以Ti4+的形式存在.将350 ℃煅烧得到的TiO2/ACF复合光催化剂应用于对茜素红S的光催化降解,实验表明其光催化性能良好.     

载钛羟基磷灰石对水中EE2光催化降解规律及途径研究

以 17α-乙炔雌二醇(EE2)为目标污染物, 以载钛羟基磷灰石(TiHAP)为催化剂, 对比研究TiHAP和TiO₂对EE2的光催化规律、影响因素及机理, 分析光催化降解的中间产物及降解途径。实验结果表明, TiHAP薄膜对EE2的降解速率高于TiO₂薄膜; 随着Fe³⁺浓度增加, TiHAP降解EE2的速率没有明显变化, TiO₂降解EE2的速率则先增加后减小; 随着富里酸(FA) 浓度的增加, TiHAP降解EE2的速率减小, 而TiO₂降解EE2的速率升高。用LC-MSⁿ对TiHAP光催化降解EE2过程中产生的中间产物进行分析, 在中性pH条件下共确定9种降解产物, 比同样pH值下以TiO₂为催化剂检出的产物种类多, 推断其降解的主要途径是苯环羟基化、开环羧基化以及脱羧等一系列反应。