BrO_3~-离子对TiO_2光催化性能影响的研究

TiO_2因其活性高、价格低廉、性质稳定等特点已成为环境净化开发应用方面最有价值的光催化材料之一。但由于TiO_2光谱响应范围窄,只能利用紫外光,对太阳能的有效利用率低。因此,需要改变反应条件以拓宽光响应范围和增强其光催化性能。论文以甲基橙为目标降解物,研究在紫外光和可见光下的反应体系中,添加Br O3-的阴离子对TiO_2光催化性能的影响。结果表明:在紫外光和可见光下,当溶液初始p H为3、TiO_2投加量为2.0g/L,添加Br O3-浓度为6mmol/L时,对TiO_2光催化降解甲基橙都有促进效果,反应速率增大,反应时间缩短。且在可见光下,未添加Br O3-时TiO_2光催化降解甲基橙的降解率仅为20%;添加Br O3-后降解速率提高50倍以上,反应进行至35min时甲基橙可以完全降解。     

Sol-gel法制备纳米TiO2及其对亚甲基蓝染料光催化降解的研究

采用以溶胶-凝胶浸渍提拉法制备出玻璃负载纳米TiO2,并用以处理亚甲基蓝染料溶液,同时对玻璃负载的纳米TiO2薄膜进行了表征.通过SEM研究表明,玻璃负载的TiO2的直径介于30～50nm之间.研究表明其光催化活性随TiO2单位负载量的增加而增长,纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝反应符合一级反应动力学方程,其表观速率常数为3.8×10-3/s.     

纳米TiO2/玻璃薄膜光催化降解亚甲基蓝的研究

用溶胶 -凝胶法在玻璃表面制备了均匀透明的纳米TiO2 薄膜 .采用高压汞灯为光源 ,敞口固定床反应器对水中染料亚甲基蓝进行了光催化氧化实验 .实验结果表明 :随着涂膜次数的增加 ,薄膜TiO2 负载量增加 ,锐钛矿晶相粒径增大 .TiO2 薄膜对亚甲基蓝氧化降解具有较高的光催化活性 ,降解反应符合一级速率方程 .对亚甲基蓝的暗态吸附及光催化降解机理作了初步探讨     

花瓣状铈掺杂纳米TiO_2光催化剂的制备及其光催化活性

以葡聚糖为模板,以硫酸钛和硫酸高铈为原料,采用水热沉淀法制备一系列铈掺杂的、具有花瓣状结构的TiO_2光催化材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)、低温氮气吸附(BET)、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌特征、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行表征。以亚甲基蓝溶液的光催化降解为模型反应,考察不同掺杂量的样品在紫外和日光条件下的光催化性能,并通过降解前后水样中化学需氧量(COD)的变化确定其最后的存在形式。研究结果表明:用模板法制备的TiO_2光催化剂具有花瓣状结构、粒度均匀且均为纳米级,铈掺杂的TiO_2在紫外和日光条件下较纯TiO_2对亚甲基蓝溶液具有更好的光催化降解效果。甲基蓝降解终产物为CO_2和H_2O,且该结构TiO_2易于离心分离去除。     

纳米Ti02／玻璃薄膜光催化降解亚甲基蓝的研究

用溶胶—凝胶法在玻璃表面制备了均匀透明的纳米TiO2薄膜．采用高压汞灯为光源，敞口固定床反应器对水中染料亚甲基蓝进行了光催化氧化实验．实验结果表明：随着涂膜次数的增加，薄膜TiO2负载量增加，锐钛矿晶相粒径增大．TiO2薄膜对亚甲基蓝氧化降解具有较高的光催化活性，降解反应符合一级速率方程．对亚甲基蓝的暗态吸附及光催化降解机理作了初步探讨。     

亚酞菁/二氧化钛纳米复合材料的制备及其光催化性能

采用溶胶凝胶法制备纳米TiO_2,以亚酞菁(SubPc)为光敏剂,利用化学修饰法合成系列不同质量配比的TiO_2-SubPc(Br)纳米复合材料,以提高TiO_2在可见光下的光催化性能。利用粉末X-射线衍射(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)对催化剂进行表征。在可见光下研究TiO_2-SubPc(Br)光催化剂对酸性及碱性有机染料(甲基橙、亚甲基蓝、酸性品红和溴酚蓝)的降解效果。结果表明,加入敏化SubPc(Br)的TiO_2光催化剂对4种有机染料均有较好的降解效果,其中ω(TiO_2)∶ω(SubPc(Br))=25∶1的TiO_2-SubPc(Br)光催化剂降解效果最为显著,对酸性品红和溴酚蓝的降解率分别可达到97%和99%。     

Fe~(3+)掺杂TiO_2溶胶光催化降解甲基橙动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO_2溶胶和不同掺杂量Fe~(3+)/TiO_2溶胶,以甲基橙作为有机模拟污染物研究Fe~(3+)/TiO_2溶胶光催化甲基橙动力学行为和最佳降解条件.结果表明,掺杂Fe~(3+)与TiO_2的最适浓度比为Fe~(3+):TiO_2=0.1%,可将TiO_2的光催化效果提高到84.2%,影响降解因素依次为钛醇比>Fe~(3+)浓度>pH.光催化甲基橙降解过程符合Langmuir等温吸附方程;R~2>0.92的结果表明:该降解反应较符合准一级Langmuir-Hinshelwood方程.     

Fe~(3+)掺杂TiO_2溶胶光催化降解甲基橙动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO_2溶胶和不同掺杂量Fe~(3+)/TiO_2溶胶,以甲基橙作为有机模拟污染物研究Fe~(3+)/TiO_2溶胶光催化甲基橙动力学行为和最佳降解条件.结果表明,掺杂Fe~(3+)与TiO_2的最适浓度比为Fe~(3+):TiO_2=0.1%,可将TiO_2的光催化效果提高到84.2%,影响降解因素依次为钛醇比Fe~(3+)浓度pH.光催化甲基橙降解过程符合Langmuir等温吸附方程;R~20.92的结果表明:该降解反应较符合准一级Langmuir-Hinshelwood方程.     

球磨法制备Sc3+和Yb3+掺杂TiO2光催化剂及光催化活性比较

为了比较稀土离子Sc~(3+)和Yb~(3+)掺杂TiO_2的光催化活性,通过粉末X-射线衍射仪(XRD)、紫外可见光谱(UV-vis)对球磨法制备的稀土离子Sc~(3+)和Yb~(3+)掺杂TiO2光催化剂进行表征,并考察300 W中压汞灯光下催化降解亚甲基蓝的活性,分析最佳掺杂量、球磨时间和不同离子掺杂的光催化效果。结果表明,球磨4 h后,两种掺杂稀土离子的TiO_2光催化剂均出现晶型畸变,带隙能变小,对可见光响应均有明显增强。当掺杂摩尔比为2.5%时,Sc~(3+)/TiO_2光催化剂的一级反应速率常数为0.0932 min-1;掺杂摩尔比为3%,Yb3+/TiO_2光催化剂的一级反应速率常数为0.0436 min-1,而纯TiO2催化剂的一级反应速率常数为0.0263 min-1。显然,掺杂后的TiO_2光催化活性显著提高。     

纳米氧化亚铜可见光催化分解亚甲基蓝

以太阳光为源，在自制纳米Cu2O粉末悬浮体系中，以亚甲基蓝溶液光催化降解反应为模型，探讨了其脱色降解动力学，详细研究了影响亚甲基蓝光催化降解的各种因素，寻找最佳反应条件，研究表明，加入H2O2，提高溶液pH值等方法可以显著提高亚甲基蓝的脱色降解速率。     

掺Fe~(3+)的TiO_2制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

采用水热法制备了TiO_2晶体粉末,用XRD对其结构进行表征,并研究了可见光照射下其催化降解亚甲基蓝的效果,分析了亚甲基蓝初始质量浓度、TiO_2用量、掺Fe~(3+)量、光照时间和溶液初始pH值等因素的影响.结果表明:所制备TiO_2晶体为锐钛型,在1.5mg/L的亚甲基蓝溶液中(pH=8),加入掺Fe~(3+)量0.8%(摩尔分数)制备的TiO_2粉末使其用量为0.6g/L,室温下可见光照(40W白炽灯)反应6.5h,亚甲基蓝的降解率达96.12%.降解过程可用L-H动力学方程描述,表现为拟一级反应,速率常数为0.373 3/h.     

二氧化钛的表征及其光降解研究

通过溶胶—凝胶法制备了TiO_2粉体,并对其进行了X射线衍射、扫描电子显微镜以及能谱分析等表征分析,分析了其晶体结构、表面形貌以及元素组成;采用亚甲基蓝的降解率来评价其光催化性能.实验结果表明:TiO_2为锐钛矿结构,晶粒尺寸为14.8 nm,达到纳米级;所制备的TiO_2对亚甲基蓝有较好的光降解作用,3 h后的降解率达到79.2%.     

TiO_2/x-GO纳米复合纤维的制备及其光催化性能的研究

为了提高TiO_2半导体的光催化性能,以钛酸四丁酯为钛源,氧化石墨烯(GO)粉末为添加剂,制备了不同GO浓度的前驱体溶液,然后采用静电纺丝法制备了TiO_2/x-GO纳米复合纤维。利用XRD,SEM表征分析了纳米复合纤维的物相结构、成分、结晶性和微观形貌。将纳米复合纤维加入亚甲基蓝溶液中,以可见光照射条件下亚甲基蓝的光催化降解率来表征纳米复合纤维的光催化性能。结果表明:添加GO粉末可降低TiO_2的团聚,提高其在纤维中的分散性,增大TiO_2/x-GO纳米复合纤维的比表面积;GO与TiO_2形成的异质结有利于提高TiO_2纳米复合纤维的结晶性和光催化性能。TiO_2/2-GO的光催化效果达到最佳,降解60 min时可达到99%的降解率。此外,使用静电纺丝制备的TiO_2/x-GO纳米复合纤维可避免TiO_2在使用过程的损耗而造成的浪费,更好地满足工业废水处理的需求。     

二氧化钛-硫化镉/还原氧化石墨烯复合材料光催化降解废水中有机物的研究

采用溶剂热法制备出二氧化钛-硫化镉/还原氧化石墨烯(TiO_2-CdS/rGO)三元复合光催化材料,研究其对亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解效果.结果表明,TiO_2-CdS/rGO对亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解效果优于TiO_2-CdS的,催化效率得到明显提高,降解时间大大缩短.在可见光照射下,以TiO_2-CdS/rGO为光催化剂,当光反应时间为40min时,亚甲基蓝、罗丹明B的降解率可达100%.     

还原氧化石墨烯-TiO_2复合纳米材料制备与光催化性能

利用新型碳材料还原氧化石墨稀对TiO_2进行改性,以期提高TiO_2的光催化活性.采用溶剂热法,以氧化石墨烯(GO)和钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)为原料,成功制备了不同还原氧化石墨烯含量的RGO/TiO_2纳米复合材料.运用XRD、TEM、FT-IR和UV-vis等手段研究了复合材料的性质,同时以甲基橙(Methyl Orange,MO)为模型,评价了不同反应条件下制备的复合物的光催化性能,讨论了不同还原氧化石墨烯含量、催化时间等对复合物的光催化性能的影响.在甲基橙评价模型基础上,将制得的具有最佳光催化性能的RGO/TiO_2复合材料进行致病大肠杆菌的抗菌实验,以此来检验RGO/TiO_2纳米复合材料的抗菌效果.实验结果表明,采用溶剂热法在180℃下煅烧6h制得RGO/TiO_2纳米复合材料,锐钛矿相TiO_2通过C-O-Ti键均匀地分布在片层还原氧化石墨烯载体上.RGO/TiO_2复合材料对甲基橙溶液的降解率明显高于纯纳米TiO_2.当制备复合材料时GO的初始投加量为40mg时,制得的RGO/TiO_2复合材料对甲基橙的降解率达到50%.同时,该RGO/TiO_2纳米复合材料对致病大肠杆菌有明显的抗菌作用.     

石墨烯纳米复合物的制备及其可见光催化性能

采用水热法制备出TiO_2及其TiO_2/石墨烯纳米复合物,通过XRD、SEM、TEM等对材料晶型、TiO_2纳米颗粒在体系中的微观结构及分散状态进行了表征,利用紫外-可见漫反射谱对材料在可见光区的响应进行了研究,并通过在可见光照射下降解甲基橙溶液评价了TiO_2/石墨烯纳米复合物具有比纯TiO_2更高的光催化活性.结果表明,水热反应温度为200℃,反应时间为24h制备出的TiO_2/石墨烯纳米复合物具有最高的可见光催化活性,当TiO_2/石墨烯纳米复合物在12mg/L甲基橙溶液中的投入量为1g/L时,在3min内的降解率达99.9%.     

TiO_2薄膜处理水中亚甲基蓝的动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2薄膜,并通过XRD对催化剂进行了表征,在自制反应器中对亚甲基蓝进行了光催化降解反应实验.结果表明:TiO2的晶型为锐钛矿型,粒子平均半径为32.9 nm;在亚甲基蓝的初始浓度较低的条件下,初始浓度对光催化的影响基本上符合一级反应动力学模型,起始浓度较大时(1.171×10-4mol/L),实际反应为零级反应,pH值和紫外光光照强度对反应也有明显的影响.     

掺钼锆TiO_2光催化剂的制备与光催化性能

本文以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备掺杂钼、锆的TiO_2纳米晶体光催化剂,并以甲基橙为目标降解物,研究Mo、Zr不同掺杂比例和不同焙烧温度对其光催化活性的影响。实验结果表明:随着温度的升高,TiO_2光催化剂的光催化活性逐渐升高;在掺杂相同比例的Zr的情况下,掺杂的Mo的浓度越大,TiO_2光催化剂的光催化活性越低;但在可见光降解条件下,这种变化的趋势不明显。     

多晶硒化钼纳米薄片的制备及其光催化降解亚甲基蓝

以水合肼为还原剂,乙二醇为溶剂,采用溶剂热方法制备了硒化钼(MoSe_2)纳米薄片。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和紫外可见光谱(UV-Vis)对样品进行了表征。以制备的MoSe_2纳米薄片为催化剂,对亚甲基蓝染料进行光催化降解,分析了MoSe_2纳米薄片的光催化性能。研究结果表明:MoSe_2纳米薄片为多晶结构,在240 nm有强的光吸收。在紫外光照射下,MoSe_2纳米薄片对亚甲基蓝具有高的光催化降解性能。当亚甲基蓝质量浓度为10 mg/L,MoSe_2纳米薄片质量浓度为0.30 g/L时,光催化反应4 h后亚甲基蓝完全降解。动力学分析表明降解过程为一级反应。     

Yb掺杂量对混晶相TiO_2可见光催化活性的影响

采用简单的溶胶-凝胶法制备稀土Yb掺杂混合晶相TiO_2纳米粉体,通过XRD、XPS、TEM、FT-IR、UV-Vis-DRS、PL和Nano-sizer纳米粒度仪等对样品进行表征,以可见光辐照下催化降解亚甲基蓝(MB)为模型,研究了Yb掺杂对纳米TiO_2的结构和可见光催化活性的影响.结果表明,Yb掺入TiO_2后在表面存在Yb~(3+)和Yb~(2+)两种形态,Yb掺杂抑制了TiO_2从锐钛矿向金红石的相转变,阻碍晶粒生长,增加了纳米TiO_2表面-OH数量;适量的Yb掺杂可促使合适比例的金红石与锐钛矿的混晶相形成,有效降低TiO_2光生e~-/h~+对的复合率,扩大吸收光谱的波长范围,提高TiO_2光催化活性.当热处理温度500℃、掺杂量n(Yb):n(Ti)=0.009时Yb-TiO_2样品在普通日光灯下对MB在6 h内的光催化降解效率达95.2%,明显高于同等条件下纯TiO_2样品的降解率56.4%.