高稳定单晶二氧化钛的制备及其光催化机理

以商品P25型TiO_2作为钛源,通过2次高温水热法制得单晶锐钛矿型TiO_2。结合X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征可知,所得产物为单晶锐钛矿相TiO_2,呈现去掉顶端的八面体棱锥结构,表面暴露(101)和高能(001)晶面,粒径为50~100nm。当煅烧温度升至600℃时,样品的晶相组成、结晶度和晶粒尺寸与未煅烧样品相比均未发生明显变化,说明这是一种具有高温稳定性的单晶材料。活性艳红染料X3B的光催化降解实验被用来评价所得样品的光催化活性。氙灯光源为入射光源,不同煅烧温度处理的单晶二氧化钛对X3B均有不同程度的降解,且煅烧温度越高,降解速率越低,这是由于样品比表面积的减小使得对入射光子的吸收及染料的吸附减少所致。与商品P25型TiO_2相比,该单晶TiO_2光催化活性较低,说明表面暴露的高能(001)晶面并不利于光催化反应的进行。     

纳米多孔二氧化钛微球光催化剂对染料污水的降解处理

通过受控的水解-水热两步法得到了TiO_2颗粒。根据X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、N_2吸附-脱附等表征结果可知,所得样品为锐钛矿型多孔纳米TiO_2微球,有介孔结构,经高温(700℃)煅烧后未观察到晶相转变,晶型结构稳定。以活性艳红染料X3B为目标底物,使用制得的样品在氙灯光源照射下进行光催化脱色降解研究,染料最快在20 min即达到完全脱色,光照前10 min染料脱色率即达到52%。远远高于同样条件下商品P25的光催化活性(光照前10 min脱色率23.8%)。未煅烧的样品显示出最佳的光催化活性,随着煅烧温度的提高,样品光催化活性下降,证实了光催化剂表面对染料及其他活性物种的吸附作用是决定反应速率的关键因素。     

TiO_2纳米管光催化氧化-膜分离耦合工艺性能的研究

通过光催化降解12 mg/L的酸性红B废水,研究水热法制得的TiO_2纳米管在光催化-膜分离三相流化床耦合反应装置(简称耦合反应装置)中的光催化降解性能及其对膜污染的影响。结果表明:酸性红B废水的降解率随水热时间和煅烧温度的增加而呈现先增加、后降低的变化趋势,膜污染则呈现先减轻、再增加的变化趋势,最佳的水热时间和煅烧温度分别为12 h和400℃。膜污染随气冲洗时间间隔的增加而降低,最佳的气冲洗时间间隔为30 min。耦合反应装置间歇运行时的膜污染比连续运行时的轻。与商业TiO_2相比,TiO_2纳米管的光催化降解性能更优,对膜污染的影响更小。     

磷磷酸铁催化剂降解印染废水中的有机染剂

以磷化渣中提纯出的磷酸铁、乙醇为原料,利用溶剂热法制备催化剂,并在高温下对催化剂进行改性处理。研究不同体系、不同加热时间、改性前后对罗丹明B的光催化效果的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其所得样品进行表征,并用所得样品在光催化装置中进行光催化降解试验。通过对实验结果的分析表明:乙醇与磷酸铁发生反应后所得产物有较好的光催化活性,高温煅烧改性之后的样品光催化活性更好。利用磷酸铁制备出的催化剂进行光催化降解罗丹明B,有利于解决我国印染废水中有机染料的处理与处置问题,对保护环境,减少环境污染有着积极的作用。     

P25复合钴铝水滑石催化剂的制备及其用于光催化降解RhB

鉴于罗丹明B(RhB)对于环境的污染,以商用二氧化钛(P25)为基体,通过水热的方式制备二氧化钛/钴铝水滑石异质结催化剂(P25/LDH),并通过光催化降解RhB表征其光催化性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计、电化学工作站等对样品的晶体结构、微观形貌、光吸收、电化学性能等进行测试,并计算其能带结构,探究P25/LDH催化剂光催化反应机制。结果表明：相比于纯相P25,P25/LDH复合材料具有多孔结构,且对光的吸收更高,P25的质量分数为62%时,复合材料的催化效率最高,光照15 min后RhB的质量浓度为1.6 mg·L-1。UV-DRS图谱显示,LDH能够扩展材料对光的吸收,相比于纯相P25,复合材料在400 nm以后也有吸收峰提升了对光的利用率。通过对样品的能带结构分析可得,由于P25的导带及价带位置均低于LDH的导带及价带,可以判断P25和LDH之间形成type-Ⅱ型异质结,这可以抑制光生载流子的复合,提高其分离度,从而提升催化剂对RhB的降解率。     

两步法制备锐钛矿型TiO_2光催化剂及其性能研究

采用两步法制备了TiO_2光催化剂,首先采用溶胶凝胶法制备TiO_2粗粉,然后用水热工艺代替传统的煅烧工艺合成二氧化钛光催化剂.研究水热时间以及水热温度对光催化性能的影响.结果表明:在水热温度140℃,水热时间20 h下制备的二氧化钛光催化剂性能最佳.通过红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)手段表征光催化剂性能.在氙灯(350 nm)下降解亚甲基蓝溶液,合成的TiO_2光催化剂的降解效果优于纯P25.     

纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

为解决二氧化钛(TiO_2)粉末在废水处理应用中易团聚的问题和提高TiO_2粉末的光催化降解活性,利用水热合成法制备纳米TiO_2(nano-TiO_2),通过光催化降解测试、SEM、紫外-可见分光光度计(积分球)、XRD、化学需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)测试优化和表征纳米TiO_2的制备参数、表面形貌、紫外-可见光利用率、相态和水样处理性能。结果表明:经水热处理24 h,并在140℃下经浓度为0.2 mol/L的H_2SO_4溶液腐蚀24 h,此条件下制得的纳米TiO_2在60 min内对甲基橙染料的光降解效率最高可达40.8%。水热合成法制备的纳米TiO_2的晶粒尺寸范围为100～300 nm,相态为金红石型,其对紫外光的利用率比市售的商品级TiO_2粉末更高,光催化效率可提高39.7%。在紫外灯光照2 h后,经水热合成法制得的纳米TiO_2对自制水样的COD去除率可达64%,BOD去除率可达37.5%。该研究中的纳米TiO_2制备工艺简单,可有效解决团聚问题且具备更高效的光催化性能,可为实现低成本和高效的废水处理应用起到一定的促进作用。     

pH值对BiOIO_3结构及其光催化性能影响研究

采用水热合成法通过调控反应前驱液pH值制备出具有不同形貌结构的碘酸氧铋(BiOIO_3)光催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等测试方法对合成的样品进行物相、形貌及光学性能表征。以罗丹明B和2,4-二氯苯酚的降解效率来评价在不同合成条件下所制备BiOIO_3的光催化活性。结果表明,反应前驱液的pH值影响所合成BiOIO_3的形貌结构及光催化性能,只有反应液的pH值在酸性条件下,所得产物为纯的BiOIO_3。在pH值为2～3的酸性范围内所制备的BiOIO_3纳米片具有优异的光催化活性,光辐射15 min时,罗丹明B的降解效率可达95%,光生空穴是主要的氧化活性基团。     

不锈钢纤维毡负载TiO_2的制备及其光催化降解染料研究

以L316不锈钢纤维毡为载体,制备负载型纳米TiO_2光催化剂。采用罗丹明B为模拟染料进行光催化降解实验,研究负载方式、负载量、固定化温度、光照强度、染料初始浓度、染液pH值和无机盐(Na2SO4)等因素对其降解性能的影响。结果表明:粉体烧结法负载TiO_2的纤维毡光催化效果优于原位生成法;随着纤维毡上TiO_2负载量的增加,光催化活性增强,但负载量最终趋于平衡,平衡值约8mg/cm2;当固定化温度为450℃时,所制备的负载型TiO_2光催化剂活性最佳;随着紫外光照强度增加,染料初始浓度降低,染液pH值减小,染液中无机盐浓度降低,负载型纳米TiO_2光催化剂对罗丹明B的降解效果增强。     

介孔TiO2的水热法合成及其光催化性能研究

用阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CRAB)为模板剂,采用水热法制备了介孔TiO2,探究了不同反应条件对样品光催化活性的影响,并对制得的样品进行了XRD,SEM,TEM,N:吸附-解吸及差热-热重等表征.结果表明,所得样品为窄孔道分布,最可几孔径为4.5 nm,其比表面积为134.4 m2/g.当水热温度为110℃,Ti(SO4):与CTAB的摩尔比为12:1,焙烧温度为400℃时,所制得样品的光催化活性最好.     

ZnO的绿色合成及光催化降解模拟废水研究

以甘露醇为模板剂,通过绿色合成途径,分别采用化学沉淀法和水热合成法制备ZnO。使用X-射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行表征,用亚甲基蓝模拟工业废水中的有机污染物,对ZnO样品光催化降解模拟废水的性能进行研究。实验结果表明,2种方法合成的样品均为分散程度较好的六方纤锌矿结构,ZnO样品微粒尺寸随甘露醇用量的增加而减小。通过化学沉淀法得到的ZnO样品表面呈蚕蛹状且内部中空,通过水热合成法得到的ZnO样品呈牡丹花状。以甘露醇为模板制得的ZnO样品均能有效降解亚甲基蓝,催化降解反应符合准一级反应动力学特征。     

Eu3+掺杂纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的纳米TiO2粉体。以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体的光催化性能,并讨论了掺杂TiO2粉体的加入量、亚甲基蓝溶液的初始浓度、pH值以及稀土元素掺杂量和烧成温度等对样品光催化性能的影响。结果表明:在样品加入量为0.15 g/50 mL,亚甲基蓝溶液的初始浓度为10 mg/L,pH=7时样品的光催化性能最佳。稀土元素的最佳掺杂量(摩尔比)为n(Eu3+)∶n(TiO2)=0.5%,样品的热处理温度在500～550℃时,样品表现出较好的光催化活性。掺杂TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果,反应4 h降解率达到88.16%,优于同等条件下制备的纯TiO2粉体。     

NaTaO_3光催化剂的溶剂热法制备及其性能研究

采用溶剂热法在温和的条件下制备粒径在200~300 nm、结晶较好的NaTaO3纳米晶体。并借助X射线衍射、发射-扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段分别对其晶相、微观形貌进行表征。结果表明:水热体系140℃即可得到纯的NaTaO3晶体,升高反应温度有利于钙钛矿结构纳米NaTaO3晶体的生长;乙醇体系不能得到NaTaO3晶体,而乙醇/水混合体系在120℃可得到纯NaTaO3。用5 mg.L-1藏红T溶液作为降解液进行光催化降解实验,结果表明所得样品有较高的催化活性。     

磷酸铁催化剂降解印染废水中的有机染剂

以磷化渣中提纯出的磷酸铁、乙醇为原料, 利用溶剂热法制备催化剂, 并在高温下对催化剂进行改性处理。 研究不同体系、不同加热时间、改性前后对罗丹明B 的光催化效果的影响。利用X 射线衍射仪(XRD)、扫描电子 显微镜(SEM) 对其所得样品进行表征, 并用所得样品在光催化装置中进行光催化降解试验。通过对实验结果的分 析表明: 乙醇与磷酸铁发生反应后所得产物有较好的光催化活性, 高温煅烧改性之后的样品光催化活性更好。利用 磷酸铁制备出的催化剂进行光催化降解罗丹明B, 有利于解决我国印染废水中有机染料的处理与处置问题, 对保护 环境, 减少环境污染有着积极的作用。     

TiO2纳米管光催化氧化-膜分离耦合工艺性能的研究

对TiO2纳米管在光催化-膜分离三相流化床耦合反应装置(简称耦合反应装置)中的光催化降解性能及其对膜污染特性的影响进行了研究。结果表明：TiO2纳米管的光催化降解性能随水热时间和煅烧温度的增加而先增加、后降低,膜污染则随着水热时间和煅烧温度的增加先降低、后增加,最佳的水热时间和煅烧温度分别为12 h和400℃。膜污染随气冲洗时间间隔的增加而呈现逐渐降低的变化规律,适宜的气冲洗时间间隔为30 min。耦合反应装置间歇运行时的膜污染比连续运行时的轻。TiO2纳米管的光催化降解性能优于商业TiO2的,且其对膜污染的影响比商业TiO2的轻。     

胰蛋白胨辅助合成TiO_2及其光催化性能

为通过绿色合成途径制备高结晶度且高比表面积的TiO_2光催化剂,以胰蛋白胨为模板,采用溶胶凝胶法制备了具有多孔结构的TiO_2粉体.用X射线衍射仪、激光粒度仪、N_2-吸脱附、透射电镜、紫外可见漫反射、激光共聚焦显微镜和热重等技术对样品进行表征,并通过对活性艳蓝KN-R的紫外光催化降解效果评价样品的光催化性能.结果表明,煅烧法去除胰蛋白胨模板后,得到具有多孔结构的锐钛矿相TiO_2,比表面积为156.338 m~2/g,光照120 min后降解率达到93.22%,样品结晶度及活性艳蓝KN-R的光催化降解效果均得到提高.     

合成工艺对钙钛矿型LaCo_(1-x)W_xO_3催化剂光催化性能的影响

用水热法合成了钴和钨同时作为活性组分的一系列三元金属复合氧化物LaCo_(1-x)W_xO_3(x=0.4、0.5、0.6、0.8、1.0),通过降解亚甲基蓝测试其光催化性能.设计单因素实验考察n(Co)/n(W)、水热时间、水热温度、煅烧温度等因素对催化剂光催化性能的影响.水热温度为180℃时制备的催化剂活性最高,温度过高会破坏催化剂的晶型,使催化剂活性下降.LaCo_(0.2)W_(0.8)表现出较高的可见光光催化活性,并且合成条件适中.使用XRD、SEM、TG-DSC、红外、比表面积测试等手段对LaCo_(0.2)W_(0.8)进行表征和测定,结果表明:水热过程中钙钛矿晶相已经基本形成,适当的n(Co)/n(W)使催化剂对可见光具有宽范围响应的同时,又能使其光生空穴具有较强的氧化能力,进而提高催化剂的可见光催化活性.     

TiO_2纳米管复合石墨烯催化剂的合成及其光催化性能

为提高TiO_2光催化剂的可见光利用率及光催化效率,以TiO_2粉体和氧化石墨为原料,氢氧化钠水溶液为溶剂,通过简单的水热法一步制备还原氧化石墨烯复合TiO_2纳米管(rGO/TiO_2NT)光催化材料.通过TEM、XRD及UV-vis等手段表征所得产物的形貌、结构和光学特性,通过紫外光下甲基橙水溶液的光降解率来评价其光催化活性,考察还原氧化石墨烯复合量及焙烧温度对合成催化剂光催化性能的影响.结果表明:TiO_2纳米管与还原氧化石墨烯之间复合紧密,当r GO质量分数为2.0%、样品经300℃焙烧后,rGO/TiO_2NT的光催化活性达到最佳,紫外光照射10 min时甲基橙100%完全降解.这是由于经还原氧化石墨烯复合后,TiO_2导带上的电子转移至石墨烯表面,实现了光生电子和空穴对的有效分离,进而提高了光催化效率.     

Au改性TiO2纳米粒子的制备及其光催化活性

以自制的TiO：纳米粒子为前驱物,利用浸渍法制备了表面修饰Au的TiO2纳米粒子,并利用TGDTA、XRD和TEN等手段对样品进行了表征．以光催化降解苯酚为模型反应,考察了焙烧温度和表面修饰Au的量对Au／TiO2纳米粒子光催化活性的影响．结果表明：Au以原子簇形式沉积在TiO2纳米粒子表面;在实验条件下,表面修饰量ω(Au)=0．5％,焙烧温度为500℃时,Au／TiO2纳米粒子样品具有最佳的光催化活性．     

H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2复合分子印迹材料的制备及光催化性能

因TiO_2降解污染物不具有选择性,因此利用分子印迹技术加以改性,采用溶胶-凝胶法制备了H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2复合分子印迹催化剂。利用XRD、TEM、PC对其进行了表征,并探讨了其对DBP和竞争污染物PNP的光催化活性和选择性能。结果表明:改性后复合材料晶型没有改变,且分散性较好,光生电子和空穴分离效率较高。当DBP:H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2=1:7时催化剂的光催化活性最好,对目标分子DBP的降解率最高可达95%;且在竞争污染物PNP与目标分子DBP同时存在的情况下,对目标分子DBP有较高的选择性吸附和选择性降解。