纳米二氧化钛的制备及应用研究

介绍了纳米二氧化钛粉体、薄膜和块材的制备技术,其中对化学法作了较为全面的介绍。同时阐述了纳米二氧化钛作为传感器材料、催化剂载体、光催化剂、太阳能电池原料和防紫外线添加剂等方面的应用。     

SCR法烟气脱硝催化剂的制备实验研究

通过溶胶-凝胶法制备脱硝催化剂的主体二氧化钛,系统研究了原料配比对二氧化钛形貌的影响。结果显示:当V(TBT)∶V(乙醇)为1∶4时得到平均粒径为60nm的二氧化钛球形颗粒。采用浸渍法制备了不同V2O5和WO3负载量的催化剂,并对其进行BET表征,得出在一定范围内,当保持WO3含量不变时,随着V2O5含量增加催化剂比表面积有减小的趋势;而当V2O5含量不变,随着WO3含量增加时,比表面积有增加的趋势。此外,进一步研究了不同比例的黏合剂和结构助剂对催化剂机械强度的影响。     

RE/Ti/Si三相流化床光催化降解水中有机物研究

用溶胶-凝胶法从硝酸钇、氯化镧和硝酸铕与钛酸四丁脂及多孔微球硅胶合成了负载型RE/Ti/Si催化剂.并用该催化剂在自制的三相流化床反应器内对含酚废水进行了光催化降解反应的研究,并对各种情况下的反应条件进行了探索.结果表明:与Ti/Si催化剂相比,催化剂RE/Ti/Si具有更好的催化活性.当光照时间为180min,催化剂的用量为7g/L,通气量为40mL/min,酚类化合物的质量浓度控制在20mg/L,光照距离为2～5cm,酚类化合物的降解率可达98%以上,比Ti/Si催化剂的降解率高10%～20%.     

磁载光催化剂TiO2/SiO2/γ-Fe2O3的制备及其对水中双酚A的催化性能

利用溶胶-凝胶法制备磁载光催化剂Ti O2/Si O2/γ-Fe2O3。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)对其晶型、表面形貌和多孔性进行分析,通过振动样品磁强计(VSM)测量磁性,应用高效液相色谱检测内分泌干扰物双酚A(BPA),探讨水中p H值和催化剂浓度对磁载光催化剂Ti O2/Si O2/γ-Fe2O3催化降解BPA的影响。结果表明,BPA的光催化降解曲线很好地符合一级反应动力学方程,反应速率常数主要与催化剂表面上电荷和中间产物的聚集,以及紫外光的利用率有关。光照120 min后,BPA降解基本完成,剩余浓度基本达到稳定。较低的p H值有利于BPA的去除;随着催化剂浓度增大,BPA去除率呈现先上升后下降的趋势。在BPA初始浓度为300μg/L,紫外光强为434μW/cm2,p H=5,催化剂浓度为4g/L时,BPA的去除率达到最大值66.62%。     

TiO2/SiO2复合粉体的简易研磨法制备

以硫酸氧钛为钛源,以硅酸钠为硅源,采用简易研磨法制备了比纯TiO2光催化剂表面活性强,光催化性能高的TiO2∕SiO2复合物。借助X射线衍射(XRD),差热分析(TG-DTA)和Fourier变换红外光谱(FTIR)对该复合物进行表征,以活性大红的光催化降解反应对复合物的光催化活性进行评价。制备复合物的最佳条件：硫酸氧钛与硅酸钠的质量比为1:1,煅烧温度为500℃。对于初始质量浓度为50㎎／L的20mL活性大红溶液,当复合物加入量为0.10g时,紫外光下降解60min后活性大红降解率为98.3%,相同条件下TiO2对活性大红的降解率为96.5%。廉价的原料,简易的制备方法,极高的光催化降解效率,可以降低废水处理成本。     

二氧化钛/金属有机骨架复合材料的制备及其应用

金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)由于具有可调控的孔道、高比表面积和孔隙率等特点,在药物运载、气体吸附和分离、传感、发光、催化以及质子传导等领域备受青睐,但MOFs普遍具有较大的带隙以及相对较低的电荷分离效率.二氧化钛(Titanium dioxide,TiO_2)作为半导体材料之一,有高耐用性、低成本、低毒、超亲水性和化学稳定性等特点,在光催化领域具有十分广泛的应用,但本身也存在着一些问题,如粒径小、带隙宽、电子-空穴对复合率高.两种材料的缺点限制了它们在光催化以及其他领域的应用.二氧化钛/金属有机骨架复合材料(TiO_2/MOFs composites)作为新型复合材料,兼具二者优点,可以有效弥补二者缺点,在解决环境、能源问题等方面具有十分广阔的应用.本文基于四种典型结构的二氧化钛/金属有机骨架复合材料,即TiO_2生长于MOFs表面、MOFs包裹在TiO_2表面、MOFs与TiO_2夹心型结构以及TiO_2生长在MOFs孔道内,介绍了二氧化钛/金属有机骨架复合材料的合成方法以及该类复合材料在光催化等领域的应用,总结了不同合成方法对于性能的影响,提出了复合材料在应用上存在的不足,并对复合材料的未来发展进行了展望.     

高能GO/ TiO2制备及其光催化反渗透浓水性能

为高效率处理反渗透浓水,采用改良Hummers法、水热合成法制备具有良好的吸附以及光催化性能的氧化石墨烯/具有高能暴露面二氧化钛纳米复合材料（GO/TiO2）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）表征其微观形貌和物相组成;并以模拟反渗透浓水探究其性能、较佳反应条件及具有协同效应。结果表明,纳米材料中二氧化钛粒子的高能暴露面增多,有助于有效地提高其光催化活性,粒子的晶化度有所增加且均匀附着在氧化石墨烯表面,不仅增大了粒子的比表面积,还降低了二氧化钛粒子的宽带隙能,有助于提高其光催化效率;同时,由于氧化石墨烯接收的二氧化钛受激发释放的光生电子的存在,氧化石墨烯对重金属离子的静电吸附能力显著增强,提高了氧化石墨烯去除重金属离子的效率;所制备的氧化石墨烯/具有高能暴露面二氧化钛纳米复合材料具有良好的处理反渗透浓水性能,氧化石墨烯含量为80 mg的纳米复合材料与pH调节至4的模拟反渗透浓水在室温下避光搅拌3 h、光催化反应1.5 h为较佳反应条件,该纳米复合材料的Pb2+、Cd2+、Cr6+去除率分别为32.2%、19.8%、11.7%,具有协同效应。     

PI/TiO2杂化薄膜的制备与性能研究

以均苯四甲酸二酐(PMDA)与4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体,以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,采用溶胶-凝胶法合成TiO2溶胶,通过两步法制备聚酰亚胺(PI)/TiO2杂化薄膜.利用扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射,对杂化薄膜的微观形貌及结构进行表征,讨论了TiO2掺杂量对杂化薄膜紫外-可见光透过率和力学性能的影响.结果表明:PI杂化薄膜中存在TiO2空间网络结构;杂化薄膜与纯膜相比,结晶度下降,透明度也出现一定程度的下降;当TiO2掺杂量为3%时,杂化薄膜表现出较佳的力学性能.     

TiO2/Ce0.45Zr0.45Mn0.05La0.05OX光催化降解气相苯

采用等孔体积浸渍法经500℃焙烧得到了负载型光催化剂TiO2／Ce0．45Zr0．45Mn0．05La0．05Ox以气相苯模拟室内挥发性气体,在静态反应装置中考察该催化剂对气相苯的光催化降解性能,结果表明,TiO2负载在TiO2／Ce0．45Zr0．45Mn0．05La0．05O上能显著提高对苯的光催化降解性能,TiO2／Ce0．45Zr0．45Mn0．05La0．05Ox上苯降解率是纯TiO2上的2．8倍．XRD结果显示没有检测到TiO2的衍射峰．TiO2结合能向低值移动、负载型光催化剂在紫外一可见区吸收增强、表面氧物种增多和晶格缺陷增多可能是该催化剂能显著提高光催化活性和延长寿命的重要原因．