非金属(C、N、S、P)掺杂对锐钛矿TiO2性质影响的第一性原理研究

利用 Materials studio软件建立了锐钛矿原胞模型,采用非金属C、N、S、P置换TiO₂中O的方式进行掺杂,建立TiO1.X 0.125 (2×1×1)(X 为 C、N、S、P)超晶胞,采用基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的Castep 软件包对锐钛矿TiO₂和TiO 1.875 X 0.125 的能带结构、态密度和光学性质进行分析。结果表明:非金属掺杂锐钛矿TiO₂的带隙值较锐钛矿TiO₂均减小,分别为0. 57eV (TiO 1.875 C 0.125 )、1. 93 eV ( TiO 1.875 N 0.125 )、1. 30 eV ( TiO1.875 S 0.125 ) 和 0. 21 eV(TiO 1.875 P 0.125 ),并且光吸收边界均出现了不同程度的红移( TiO1.875 P 0.125 > TiO 1.875 C 0.125 >TiO 1.875 S 0. 125 > TiO1.875 N0.125 )。 非金属(C、N、S、P)掺杂均会窄化锐钛矿 TiO 2 的禁带宽度且使能带变得致密,C、P 掺杂材料的价带和导带均向低能量区偏移,而N、S 掺杂材料的导带出现负移,价带偏移不明显。由于C-2p、N-2p、S-2p、P-3p 轨道与 O-2p 和Ti-3d 轨道的不同程度杂化耦合,禁带中不同位置出现了不同数量的杂质能级,进而形成新的可见光吸收区,并且可捕获价带电子,延长光生电子和空穴的复合时间,有利于提高光催化效率。其中,C和P掺杂锐钛矿TiO 2的带宽较窄、带隙值较小、红移程度高,在可见光区光催化活性较高。     

Zn-TiO2/高岭土复合光催化材料的制备及性能研究

以高岭土、钛酸四丁酯和硝酸锌为原料,采用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂纳米TiO2/高岭土复合光催化材料(ZTK),通过X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和激光粒度分析仪对样品结构进行表征,以可见光催化降解亚甲基蓝(MB)为探针反应,研究了Zn掺杂量、高岭土复合比和焙烧温度条件对样品光催化性能的影响.结果表明,高岭土的多片层结...     

非金属离子掺杂对TiO2光催化活性的影响

金属离子掺杂是常用来对TiO2进行带隙调控的一种方法,但是研究发现金属离子掺杂的TiO2往往存在着光生载流子复合几率较高和热不稳定性等诸多缺陷。非金属离子掺杂是在不降低紫外光活性的同时实现TiO2可见光响应的较好方法。本文主要综述了N、C、S等非金属离子掺杂对TiO2光催化活性的影响。     

铁掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料及应用研究

以片状高岭石为基材,采用Fe^3＋化合和Fe2O3直接热合两种掺杂方法制备铁掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料。应用结果表明,两种掺杂方式均不同程度地提高了材料的光催化活性,且在自然光下的催化效果也有明显提高。该研究对矿物负载型光催化材料在自然光下降解有机物、抗菌、净化空气的工业应用具有重要意义。     

纳米TiO2光催化材料研究新进展

纳米级TiO2作为一种光催化材料,具有广阔的应用领域。优化TiO2的光催化活性,拓宽其应用领域是当今研究的热点。综述了近几年来利用掺杂改性来改善二氧化钛光催化性方面所取得的进展及其在相关领域的应用。     

纳米TiO2/非金属矿物复合光催化剂的研究进展

半导体TiO2具有优异的光催化性能,在降解废水中有机污染物及室内挥发性有机污染物(VOCs)领域有着广阔的应用前景,进一步提高其可见光活性并将其固定化是该技术工业化的关键。纳米TiO2/非金属矿物复合光催化剂具有光催化活性高、易分离回收等优点,是目前光催化材料领域的研究热点。本文根据国内外近期纳米TiO2/非金属矿物复合光催化剂的研究现状,对其制备及改性进行了综合评述,并对其应用前景进行了展望。     

离子掺杂改性TiO_2光催化剂的研究进展

TiO2光催化技术是一种环境污染治理和清洁能源制备的新技术,但由于存在两个瓶颈问题(光催化活性需要紫外光激发及量子转换效率低)而严重制约了其实际推广应用。通过金属及非金属掺杂改性的方法可以将只能U V光激发的TiO2光催化反应红移到可见光区域进行。本文介绍了国内外在离子掺杂改性TiO2光催化剂方面的研究进展,总结了不同离子掺杂对TiO2晶体结构、电子结构、光学性质和光催化性能的影响,提出了TiO2光催化剂在改性中亟待解决的问题。     

锐钛型纳米TiO2光催化降解与环保应用研究进展

纳米TiO2作为光催化环境材料，能有效降解多种有害的污染物，使有害物质转化为CO2、H2O及其他无机小分子物质。本文从TiO2的光催化降解机理入手，介绍了纳米TiO2光催化剂的性能特点，列举了纳米TiO2光催化降解在环保方面的应用，提出环保领域中应用研究现状、存在问题及其解决途径。     

C-TiO2光催化还原CO2的实验研究

采用浸渍-焙烧法制备了C掺杂TiO2纳米粉体,并对所制备的光催化剂进行了表征.结果表明,C取代了TiO2晶格中的Ti原子,形成了Ti-O-C的结构;掺杂C后,晶型未发生变化,电荷分离效率提高,TiO2的吸收边发生红移.碳掺杂TiO2降低了TiO2的禁带宽度,拓展了可见光吸收区域.在模拟日光灯照射下,选取可见光吸收最好的催化剂C-TiO2-3/1-600进行了光催化还原CO2制取甲酸的研究,光照6h,甲酸产量达到2633.98μmol/g-Cat.     

TiO_2/硅藻土复合光催化材料的制备与光催化性能研究

以纳米二氧化钛和硅藻土为原材料,采用机械力活化法制备了TiO2/硅藻土复合光催化材料。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对复合材料进行了表征,并用甲基橙溶液的光催化降解率对复合材料的光催化性能进行了评价。结果表明,复合光催化剂的光催化降解率随TiO2负载量的增大而增大,20%硅藻土-80%TiO2的TiO2/硅藻土复合光催化材料样品在光照60min后对甲基橙的降解率达90%,与纯纳米TiO2的效果基本相同。     

Y-N-TiO_2/凹凸棒土光催化剂制备及性能研究

以钛酸丁酯为钛源、硝酸钇和二乙醇胺为改性剂原料,凹凸棒土为载体,采用溶胶-凝胶法制备了凹凸棒土负载的Y-N-TiO_2/凹凸棒土光催化剂,通过IR和XRD对其结构进行表征。考察了焙烧温度、催化剂用量、溶液pH值、光照条件等因素对光催化剂降解诺氟沙星性能的影响。结果表明,Y、N掺入了TiO_2晶格,其中部分TiO_2进入了催化剂载体凹凸棒土的层间并通过化学键与其成功复合。500℃焙烧的催化剂中锐钛矿型TiO_2比例相对较高,表现出最优的光催化活性,当催化剂用量为2g/L,溶液pH值为6,在可见光或太阳光下反应2h后,该催化剂对25mg/L的诺氟沙星降解率分别达89.6%和91.3%。此外,该催化剂易于回收,再生性良好。     

Cu掺杂TiO2/膨润土复合光催化剂的制备及其性能

以膨润土为载体,钛酸丁酯和硝酸铜为原料,采用溶胶.凝胶法制备铜掺杂TiO2/膨润土复合光催化剂,在可见光灯照射下,通过直接天蓝溶液的降解反应,考察Cu掺杂量、焙烧温度、溶液初始pH值、催化剂投入量对光催化活性影响.实验结果表明,选用铜掺杂量为1.0%,焙烧温度在500℃下得到的Cu-TiO2/膨润土复合光催化剂,在直接天蓝溶液(50mg/L)pH值为3,催化剂投入量为5g/L时,其光催化活性达到最佳效果.     

选矿废水处理新方法的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜。引入芬顿试剂对含有黄药的选矿废水进行了预处理,研究了经过掺杂的TiO2薄膜在太阳光照下对黄药的催化降解效果。结果表明,掺杂后的二氧化钛薄膜能有效降解选矿废水中的黄药。     

纳米TiO2薄膜的制备及光催化性能

采用自然延流法在载玻片基底上制备出纳米TiO2薄膜,以300W高压汞灯为光源,进行光催化降解苯酚溶液的研究.结果表明,制备的纳米TiO2薄膜对苯酚有稳定的光催化氧化降解性能,且TiO2薄膜具有很好的寿命,重复使用多次后,其光催化性能几乎不变.少量的H2O2与TiO2有很好的协同催化作用,使得苯酚光催化氧化速度极大加快,且苯酚降解率随着H2O2量的增加而不断上升.高效液相色谱(HPLC)测试结果表明,在光照4h时,降解苯酚溶液的产物为对苯二酚、邻苯二酚、顺丁烯二酸、草酸和甲酸等,光照6h时,降解产物基本转化为草酸和甲酸.     

空心微珠为基核的纳米隐形材料的制备研究

叙述了纳米金属微粒及金属氧化物微粒的吸波隐形原理和空心微珠为基核载体 ,表面镀覆纳米金属微粒Cu、Ni及金属氧化物微粒TiO2 ,制备隐形材料的工艺过程。作为吸波材料的基体 ,空心微珠的粒度 0～ 10 μm较好 ,控制一定的金属置换与沉降速度 ,可获得在 470～ 35 0 0nm、389～ 415nm波长内具有较高吸收率 (>85 % )的空心微珠镀Cu、Ni、TiO2 的吸波材料     

介孔TiO_2纳米光催化材料的水热合成及表征

以钛酸丁酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,采用水热合成法制备介孔TiO_2纳米光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积孔径分析仪、紫外-可见分光光度计分析等方法对材料进行表征和测试。重点研究模版剂用量对所制TiO_2纳米光催化剂结构和光催化性能的影响。结果表明,纳米TiO_2光催化剂具有单一的锐钛矿相结构,晶粒尺寸小于12.8 nm;当模板剂用量(n_(CTAB)/n_(Ti))为0.5%时,催化剂的介孔孔径尺寸为5~16 nm,比表面积为162.8 m~2/g,孔容体积为0.38 cm~3/g,对光的吸收波长为460 nm,吸附能力强、光催化活性高。     

Fe-TiO2可见光催化H2O2降解水溶液中的阿特拉津

以负载Fe(Ⅲ)的金红石型TiO₂(Fe/TIO-R)为光催化剂, 以内分泌干扰物阿特拉津作模型污染物, 研究了Fe/TIO-R可见光催化H₂O₂降解阿特拉津的反应特性。结果表明, Fe/TIO-R能可见光催化H₂O₂降解阿特拉津, 反应60 min, 阿特拉津的降解率达96%, 明显大于金红石型TiO₂与Fe₂O₃单独作用的加和;通过对反应体系的荧光光谱分析显示, 阿特拉津的降解涉及羟基自由基(·OH)的产生与参与。     

炭纤维涂敷TiO2增强羟基磷灰石复合材料的微观结构研究

采用金相显微技术、扫描电镜和X射线衍射分析技术对炭纤维增强羟基磷灰石复合材料进行微观结构分析。用溶胶一凝胶法在炭纤维表面涂敷纳米级的TiO2涂层,并采用热压法制备炭纤维增强羟基磷灰石复合材料。结果表明,涂层后炭纤维增强羟基磷灰石中的炭纤维表面和周围羟基磷灰石以及炭纤维之间有纳米级TiO2纤维呈网状分布。炭纤维断裂后,涂敷在炭纤维表面的纳米级TiO2涂层中的许多纳米级纤维与炭纤维表面分离,留下一定长度的纳米级TiO2纤维,表明通过溶胶一凝胶法制备的TiO2涂层与炭纤维表面结合良好。     

光催化降解选矿废水的初步研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜,并引入芬顿法,研究了掺杂TiO2薄膜在太阳光光照下,对选矿废水中的主要物质黄药的光催化降解效果.研究结果表明,掺杂后的TiO2薄膜能有效降解选矿废水中的黄药.