石墨烯/TiO2的氯化改性及其新式自由基反应

成功制备了一系列石墨烯/TiO₂复合材料并分别氯化改性。以甲基橙和苯酚作为目标污染物,进行复合材料光催化降解活性实验;随后引入电化学和电子顺磁共振技术对该催化剂及其反应体系进行表征,推断其机理。结果表明,石墨烯具有极好的电子迁移能力,可以提高光生载流子的传递效率,进而增强TiO₂紫外催化性能。新型复合材料均表现出较高的光催化降解活性,甲基橙降解率由70%提升至100%,苯酚降解率由10%提升至100%。而表面氯化引入了新的活性基团,在光照条件下能够生成氯自由基,进而配合羟基、超氧,形成一种新的三自由基反应体系,使其氧化降解能力大幅提升。     

壳聚糖改性纳米TiO2的制备及可见光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了壳聚糖(CS)改性纳米TiO2复合粒子。以甲基橙为目标污染物,通过碘钨灯照射进行可见光催化反应研究。考察了合成条件对TiO2/CS纳米复合粒子光催化性能的影响,得出了制备可见光高催化活性TiO2/CS纳米复合粒子的最佳条件:壳聚糖含量1wt%,焙烧温度280℃,焙烧时间2h,pH值为5,凝胶温度25℃。最佳条件下制备的TiO2/CS纳米复合粒子在太阳光下能快速催化降解甲基橙溶液,60min后甲基橙降解率达到99%,表明TiO2/CS纳米复合粒子是一种利用太阳光处理废水的新材料。     

Gd,B共掺杂改性TiO2纳米颗粒的可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了Gd和B共掺杂的TiO2纳米颗粒,研究了TiO2纳米颗粒在可见光下的光催化活性。应用XRD、TEM和UV-Vis等手段对TiO2纳米颗粒的物相、粒径、形貌及光学性能进行了表征。结果表明,掺杂可以抑制TiO2晶粒增长,阻碍TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。紫外-可见吸收光谱显示,共掺杂纳米颗粒在可见光区吸收有较强提高,共掺杂离子以协同作用拓展TiO2光谱响应,使吸收带产生红移,提高光生载流子的分离效率。光催化降解实验表明,共掺杂TiO2纳米颗粒有很高的可见光光催化活性,以500℃热处理的共掺杂摩尔比为0.005 Gd和0.04 B的TiO2纳米颗粒光催化效果最好,在可见光下对甲基橙的降解率为98.9%。     

掺杂改性TiO2可见光光催化剂研究的最新进展

纳米TiO2在紫外光照射下具有良好的光催化活性,在环境污染物治理方面具有重要的应用前景。为提高TiO2对可见光的吸收,常常需要对TiO2进行掺杂改性以缩小其禁带宽度。本文综述了近些年来国内外在金属掺杂、非金属掺杂、金属-金属共掺杂、金属-非金属共掺杂、非金属-非金属共掺杂以及杂多酸盐掺杂改性TiO2光催化剂方面的最新进展,并对TiO2可见光光催化剂的研究进行了展望。     

H2SO4改性TiO2光催化处理钻井废水

通过H₂SO₄改性制备了TiO₂光催化剂,采用XRD和激光粒度仪进行表征,研究了H₂SO₄浸泡浓度、光照时间、pH和氧化剂H₂O₂用量对钻井废水进行光催化处理的影响。结果表明,H₂SO₄改性并未改变TiO₂晶体结构,在钻井废水水样pH=6、H₂SO₄改性TiO₂用量15 g·L^-1、光照时间30 min和氧化剂H₂O₂用量1.0 mL条件下,钻井废水的COD值降为2 mg·L^-1,符合国家污水排放标准。     

TiO2/FACs与TiO2/Mullite复合材料的制备及其光催化性能

分别以粉煤灰漂珠(简记为FACs)与海胆状莫来石球(简记为Mullite)为基体,采用溶胶浸渍工艺制备了TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite型复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子能谱(EDS)对制备的材料进行了表征。研究了TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite型复合材料在紫外光照射下对罗丹明B(RhB)的光催化性能。结果表明：经500℃煅烧后形成的锐钛矿型TiO₂均成功负载到粉煤灰漂珠与莫来石晶体上,在粉煤灰漂珠表面覆盖了一层厚薄不均的纳米级别的TiO₂薄膜,而在莫来石晶体上则出现了大量细小的TiO₂颗粒;在降解染料时间为180 min,TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite复合材料对罗丹明B染料的降解率分别为84.8%和96.4%,降解速率为0.01088min^-1和0.02885 min^-1。     

可见光响应Pt掺杂纳米TiO2的光催化氧化NOx性能

采用溶胶-凝胶法制备不同Pt掺杂比例的Pt-TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、UV-vis表征光催化剂结构,在紫外光及可见光下考察其对NOx的光催化氧化活性。结果表明,所制备的Pt-TiO2均为锐钛矿相,对NOx有明显的可见光降解效果,并且以Pt/Ti比为0.4%时,其光催化活性最高。与P25及TiO2相比,Pt-TiO2在紫外光及可见光下的光催化活性均有较大提高,其NO转化率明显提高,NO2选择性生成率明显降低,归因于Pt的掺杂引入了杂质能级并促进了催化剂的光生电子-空穴对的分离。     

TiO2光催化降解亚硝酸钠的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2光催化剂,以紫外光照射下的光催化降解亚硝酸钠为模型反应,以盐酸萘乙二胺显色法测定样品的吸光度,进而得出亚硝酸钠的转化率,并采用BET、XRD和IR对催化剂进行了表征。结果表明,500℃焙烧的TiO2催化剂比表面积为42.5 m2/g,平均孔径为5.8 nm,热稳定性好。400℃焙烧2 h的TiO2尚存在一定量的无定形相TiO2,500℃焙烧的TiO2完全转变为锐钛矿型TiO2,700℃时完全转化为金红石相。本实验最佳的反应条件为:TiO2(500℃,2 h)催化剂0.2 g,100 mL 0.125μg/mL亚硝酸钠溶液中,紫外光降解150 min,亚硝酸钠的降解率为100%;添加适量浓度的H2O2溶液,可促进亚硝酸钠溶液的转化。     

可见光响应氧化铁复合TiO2光催化剂的制备及其性能研究

以尿素铁(Ⅲ)配合物和钛酸四丁酯为前驱物,采用注入法制备了不同Fe2O3复合比的TiO2纳米粉体,通过DTATG 、XRD、XPS和UV-Vis的测试,表征其物相结构、样品表面元素存在形式和光谱学性质;并以甲基橙光降解反应为探针反应,分别以紫外光和可见光为光源测试其光催化活性.结果表明,复合Fe2O3后的TiO2纳米粉体为锐钛矿型,样品表面铁元素主要以Fe(Ⅲ)形式存在,并且其UV-Vis光谱吸收曲线有明显的红移现象;Fe2O3的复合明显提高了TiO2光催化剂的紫外和可见光催化活性;Fe2O3的最佳复合比为1 mol％.     

光催化剂TiO2的改性研究进展

光催化剂TiO₂在环境污染治理领域呈现出广阔的应用前景,但由于其自身存在不能响应可见光和量子效率低的缺陷而限制了它的应用,改性是提高TiO₂光催化性能的重要手段。在总结国内外科研成果的基础上,综述了现阶段TiO₂的主要改性方法（如光敏化、离子掺杂、复合半导体等）研究进展,并对TiO₂改性方法的发展趋势进行了展望。     

可见光下Cu2O/TiO2催化臭氧氧化头孢曲松钠性能研究

抗生素是治疗各种传染病的常用药物,但残留在水环境中的抗生素会对生态系统造成威胁。因此,探索去除水环境中抗生素的有效方法具有重要意义。由于光催化臭氧氧化技术可以高效降解和矿化水体中的污染物,该技术受到广泛关注。本工作通过浸渍-化学还原法制备Cu₂O/TiO₂复合材料并将其作为可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠(CRO)的催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析仪(BET)和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)对Cu₂O/TiO₂形貌结构和光学性能进行表征,考察了Cu₂O/TiO₂配比、Cu₂O/TiO₂投加量、臭氧浓度、头孢曲松钠初始浓度、溶液初始pH值等因素对可见光催化臭氧氧化头孢曲松钠的影响。结果表明,Cu₂O对TiO₂的掺杂改性使材料孔容和平均孔径增大,能带宽度减小,...     

g-C3N4/TiO2复合材料的制备及可见光催化降解硝基苯

采用原位合成法在TiO₂纳米管上沉积g-C₃N₄对材料进行改性,通过改变尿素的质量浓度制备了一系列不同负载量的g-C₃N₄/TiO₂复合材料(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g·L^-1 g-C₃N₄/TiO₂ NTs),然后在可见光条件下考察了g-C₃N₄/TiO₂复合材料光催化降解硝基苯的性能,并对材料做了相关的表征分析和自由基清除实验。结果表明：将g-C₃N₄负载到TiO₂纳米管上可以显著提高光催化活性,可能是由于g-C₃N₄和TiO₂之间形成了异质结,延长了载流子的寿命,阻碍了电子与空穴的复合,从而提升了复合材料的光催化活性。     

TiO2光催化法深度处理炼油净化水

采用光催化氧化法对炼油净化水进行试验,通过静态试验考察了不同催化剂对净化水的处理能力。结果表明,纳米型TiO2催化剂对COD和苯酚的去除率分别为52.25%和41.12%,而复合催化剂中以Fe3+-TiO2催化剂效果最好,其去除率分别为42.26%和33.98%。动态试验考察不同因素对催化氧化的影响。结果表明,在循环流量60 L/h、光照时间8 h、光照强度240 W/m2下,处理效果较好,COD和苯酚的脱除率明显提高,分别达到75%、48%。     

层序空间多孔结构TiO2实现高效光催化CO2还原

以葡萄糖为原料,经一步水热法生成葡萄糖基碳球(GCs),粒径约500nm,利用微乳液聚合法合成粒径约270nm的聚苯乙烯微球(PSs)。通过真空抽滤,制备了GCs和PSs层层组装的多级模板,TiCl₄完全浸润模板并经干燥和高温煅烧,获得了空间层序多级孔结构的TiO₂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸附-脱附等手段表征了所制备催化剂的形貌、组分和孔结构。在饱和CO₂气氛下加入H₂O,利用催化剂在模拟太阳光条件进行光催化还原试验。结果表明：经过7h的光催化测试,相较于商用P25和无空间结构的TiO₂,层序空间多孔TiO₂生成还原产物CO的产率均得到明显提高。其中,空间复合多级孔TiO₂在结构失配的情况下仍表现出较高的CO产率。结合实验结果和表征证实：纳米微球层所形成的层序空间多孔TiO₂具有较高的比表面积和丰富的孔结构,有利于形成大量表面活性位点。三维网状多孔结构暴露出...     

不同形貌TiO2对氯霉素的光催化降解研究

将浓碱水热法制备的钛酸盐纳米管(TNT),采用二次水热和高温煅烧法制备了不同形貌的锐钛矿相TiO2纳米管(NT)和TiO2纳米棒(NB)光催化剂,通过XRD、TEM、UV-vis漫反射吸收光谱(DRS)对产物进行表征,研究光催化剂对氯霉素的光催化降解性能。结果表明,不同形貌TiO2光催化剂对氯霉素具有不同的催化活性,TiO2纳米管(NT)比TiO2纳米棒(NB)有更好的吸附性能;在高压汞灯辐射下,TiO2纳米棒(NB)对氯霉素的光催化降解效率高于TiO2纳米管(NT)。在高压汞灯下TiO2纳米管(NT)和TiO2纳米棒(NB)对氯霉素的光催化降解过程均遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型。     

纳米TiO2可见光催化-SBR组合工艺降解制药废水

以絮凝为预处理和后续处理工艺,以"纳米TiO2可见光催化-SBR"为组合主体工艺处理制药废水。通过对组合工艺1(絮凝、光催化、SBR、絮凝、出水)和组合工艺2(SBR、絮凝、光催化、絮凝、出水)处理制药废水效果的比较分析可知,组合工艺1的处理效果要高于组合工艺2,主要是因为TiO2光催化预处理反应不仅可以去除一定量的COD,降低原制药废水的负荷,还可有效改善原废水的可生化性和生物毒理性,为后续SBR生物处理提供适宜的处理水质。对光催化降解制药废水的动力学研究表明,光照强度越高,其光催化降解反应遵循二级反应动力学,随着光照强度的减弱,其光催化降解反应趋向于三级反应动力学。     

TiO2-SiO2复合材料应用研究进展

无机材料TiO₂和SiO₂因稳定性好、无毒害等性能得到广泛关注和应用,TiO₂-SiO₂复合材料因TiO₂和SiO₂组分的协同作用,表现出更加优异的性能。综述TiO₂-SiO₂复合材料在药物缓释、光催化、吸附、抗菌等相关应用领域中的研究进展,以期为其后续研究提供参考。     

过氧改性纳米TiO2溶胶的制备及其光催化性能

以硫酸氧钛为钛源,过氧化氢为络合剂,采用低温水热法制备了过氧改性纳米TiO2溶胶,并对制备过程中的影响因素进行了研究,同时,通过甲醛废水模型体系考察了溶胶的光催化活性。采用X射线衍射、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱等测试手段对TiO2进行了表征。结果表明,当水解反应pH值为8.0,硫酸氧钛浓度为0.10 mol/L,陈化时间为24 h,Ti4+/H2O2物质的量比为1∶4,水热反应温度和时间分别为100℃和6～8 h时,可制得直径20nm、长30 nm,结晶良好的锐钛矿过氧改性纳米TiO2和分散均匀的溶胶。经紫外光和太阳光光照180 min后,过氧改性纳米TiO2溶胶对甲醛的降解率分别为95.3%和31.8%,优于相同条件下P25的光催化性能(69.7%和21.1%)。     

Ag改性PVA/SrTiO3/TiO2光催化材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法和化学沉淀法成功合成具有高光催化性能的可回收聚乙烯醇/钛酸锶/二氧化钛/银(PVA/SrTiO₃/TiO₂/Ag)复合材料。所合成样品通过XRD、SEM、TEM、EDX、XPS、UV-Vis DRS、荧光分光光度计和EPR进行表征。结构表征结果显示其具有均匀的、分层的多孔网络结构。UV-Vis DRS测试结果表明由于Ag原子的掺杂,复合材料在紫外-可见光区域具有强烈的光吸收能力,并且产生表面等离子共振效应。荧光分光光度计测试结果证实该复合材料有效地抑制了光生电子-空穴对的复合。对样品进行光催化活性测试,结果证明,在紫外光下PVA/SrTiO₃/TiO₂/Ag复合材料对亚甲基蓝(MB)的降解具有优异的光催化性能,且光催化性能与初始MB浓度和pH密切相关。重复性研究表明,该复合材料在3个循环后,仍保持初始光催化降解活性的近90%,展现出极好的稳定性和重复使用性。     

TiO2光催化薄膜的制备及其性能

在稀硫酸溶液中的阳极氧化钛箔,采用混合增长模型技术控制氧化膜的生长,制备了TiO2光催化薄膜.TiO2薄膜通过苯酚的光催化降解实验检验,具有较高的催化活性及很好的催化稳定性.实验结果表明阳极氧化法固定TiO2薄膜切实可行,不仅解决了TiO2微粒光催化过程催化剂微粒与水难分离的问题,而且阳极氧化制膜所需时间短(几秒到几分)、工艺简单,十分有利于工业化制备.