Ru掺杂TiO2和TiO2/SiO2光催化剂的制备及可见光分解水制氢性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列Ru/TiO2和Ru/TiO2/SiO2可见光活性光催化剂。通过TEM、XPS、XRD、UV-Vis漫反射和电化学对样品进行了表征。发现Ru和Si的存在可以抑制TiO2的相转变和晶粒生长;Ru掺杂使TiO2和TiO2/SiO2对可见光的吸收增强,也提高了光生电子和空穴的分离,因而,提高了催化剂可见光分解水制氢活性。当Ru在TiO2和TiO2/SiO2中的掺杂量分别为0.014%和0.021%(质量分数)时,光催化剂的可见光活性最高,且Ru/TiO2/SiO2活性为Ru/TiO2的5倍。     

复合光催化剂CdS-Pt/TiO_2低温制备及可见光制氢性能

用不同方法制备了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂。催化剂通过X射线衍射、比表面和紫外-可见漫反射吸收进行了表征。以可见光光解水制氢为探针反应,考察了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂的可见光活性。结果表明制备方法极大地影响CdS-Pt/TiO2复合光催化剂的活性。低结晶度的CdS与Pt/TiO2复合形成的CdS-Pt/TiO2复合光催化剂具有最高的可见光活性,其光解水的量子效率为6.95%。     

镍、硫共掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化性能

为提高纳米TiO2的可见光催化活性,采用沉淀-浸渍法制备了一种新型Ni和S共掺杂TiO2纳米复合光催化剂.通过紫外-可见(UV-Vis-)漫反射、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X-荧光(EDX)等手段对其结晶形态、晶粒尺寸、元素掺杂量和吸光性能等进行了表征.结果显示,催化剂Ni/S/TiO2为锐钛矿晶相,平均粒径约为6～7nm,比表面积高达260.42m2/g,感光范围可拓展到可见光区,且与纯TiO2,S掺杂TiO2和Ni掺杂TiO2相比,光催化剂Ni/S/TiO2的颗粒粒径更小,比表面积更大,光吸收边红移程度更显著.以活性艳蓝198染料溶液为模拟废水,以氙光灯为光源,对光催化剂Ni/S/TiO2的催化活性进行了评价.结果表明,Ni/S/TiO2具有比纯TiO2、S掺杂TiO2和Ni掺杂TiO2更高的可见光催化活性,氙光灯照射120min,活性艳蓝198降解率可达到98.5%.     

La~(3+)、Nd~(3+)与非金属氮共掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ti O2、1%La/Ti O2、1%Nd/Ti O2和系列稀土La3+和Nd3+共掺杂Ti O2光催化剂,进而结合水热法制备了双稀土La3+、Nd3+和非金属氮共掺杂多元体系Ti O2光催化剂,并采用XRD、UV-Vis、SEM和XPS等测试手段对制备样品的微观结构、光谱学性能和离子掺杂形式进行了表征。研究表明,实验所制备样品均为锐钛矿型Ti O2光催化剂,稀土离子La3+或Nd3+的掺杂能有效抑制Ti O2颗粒尺寸的生长,而且双稀土离子的共掺杂更有效抑制Ti O2光催化剂颗粒尺寸的生长;非金属离子N的掺杂,能有效拓宽Ti O2光催化剂的光响应范围;多元体系Ti O2光催化剂中,稀土钕以+3形式掺杂,非金属氮以-3形式掺杂。实验以甲基橙为目标污染物研究其光催化性能,研究表明,所制备的光催化剂均有较高的紫外光光催化性能,其中样品1%(La∶Nd,1∶7),N/Ti O2的紫外光光催化性能最高,而且有较强的可见光光催化活性。     

酸催化溶胶-凝胶法Eu^（2＋）、Gd^（3＋）共掺杂TiO2的制备及光催化活性

采用酸催化溶胶-凝胶法制备了Gd3 ,Eu2 两种稀土金属离子混合掺杂的复合TiO2光催化剂,通过TEM、XRD、UV-Vis等分析手段对产物进行了表征,结果表明:样品均呈锐钛矿型结构,颗粒尺寸的变化只与掺杂离子总量有关,掺杂量为1.0%时达最小值;一定比例Eu2 ,Gd3 的混合掺杂,能增强可见光范围内光响应.以甲基橙为目标降解物研究了不同比例Eu2 、Gd3 混合掺杂对纳米二氧化钛光催化活性的影响,Gd3 ,Eu2 适合掺杂量范围分别为0.1%-1.0%和0.5%-1.5%.Eu2 、Gd3 混和掺入TiO2光催化剂中产生协同效应,探讨了Eu2 和Gd3 与TiO2之间的相互作用,讨论了光催化活性与催化剂性质的关系.     

铍、氮共掺杂TiO2的制备及其可见光下光解水制氢性能研究

通过煅烧硫酸钛与氨水水解沉淀物制备氮掺杂TiO2(N-TiO2),用浸渍法制备了铍、氮共掺杂TiO2光催化剂(Be-N-TiO2).通过可见光光还原沉积法载铂,以可见光(λ≥420nm)光催化制氢为探针反应考察了催化剂的活性,发现当煅烧温度为300℃,Be2 的掺杂量为1.5%(原子分数)时,制备的Pt/Be-N-TiO2制H2活性最高.通过XRD、DRS、FT-IR等手段对掺杂催化剂进行了表征,N掺杂可在TiO2中形成O-Ti-N键,使其具有可见光吸收能力;掺入Be2 可以有效的分离光生电子和空穴,减少了两者的复合,同时能够消除由于氮掺杂引入的氧空位,使共掺杂催化剂相对于单一的N-TiO2具有较高的可见光制H2活性.     

La掺杂TiO_2膜的制备及其对甲苯的去除性能

以钛酸四丁酯和硝酸镧为原料,采用溶胶-凝胶法,制备出La掺杂TiO2膜.采用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、低温氮物理吸附、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构进行表征.以气相甲苯为模型物,在自制光催化反应器中考察了催化剂在可见光下对气相有机污染物的去除性能.结果表明,La掺杂可诱发催化剂的可见光催化活性,500℃热处理的2.8%molLa掺杂TiO2膜在60min内即可完全去除6110.18mg/m3的气相甲苯;掺入的La主要以La2O3的形式存在,同时有一部分形成Ti-O-La键;La掺杂可抑制TiO2锐钛矿相向金红石相转变、提高相转变温度、减小晶粒尺寸及增大催化剂比表面积;La/TiO2薄膜表面光滑、致密,La的引入能有效抑制TiO2膜气孔的产生;La掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收,使催化剂吸收边向长波移动;La的f轨道的电子跃迁和TiO2晶格扭曲是催化剂可见光活性提高的重要原因.     

SO2-4修饰Co-TiO2光催化剂制备及光解水制氢

采用溶胶-凝胶法制备了Co掺杂TiO2光催化剂,并用浸渍法对其表面进行SO2-4修饰,借助于X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FT-IR)及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等分析手段对所制备的催化剂进行表征,并对其光催化分解水制氢性能进行了研究。结果表明,Co掺杂TiO2显示出明显的可见光响应,对其表面进行SO2-4修饰能进一步提升其光催化活性。当Co掺杂量为2.0%(原子分数),SO2-4的修饰量为8.0%(质量分数),焙烧温度为500℃时,所制催化剂催化活性最高,其产氢速率为171.3μmol/h。     

TiO2光催化剂的非金属离子修饰改性及其在水盐体系中的应用

金属离子掺杂、非金属离子掺杂、离子注入以及染料光敏化等方法都可不同程度地实现TiO2可见光化,其中非金属掺杂TiO2可见光催化剂其可见光活性是不以损失UV光激发效率而可以独立存在的.本文重点介绍了近年来非金属掺杂修饰改性TiO2光催化剂及本课题组在染料敏化半导体光催化制氢研究方面所取得的一些研究成果,对非金属离子改性TiO2光催化剂的效能进行了整理分类.构建以天然海水和盐湖卤水为应用背景的无电子给体的无机水盐廉价制氢反应体系,是光催化走向实用化的一个新探索.本文回顾了无机水盐制氢反应体系构建方面的研究成果,并对未来光催化分解水的研究工作进行了展望.     

Rose bengal-Cu-TiO2的制备及可见光制氢活性研究

用光还原方法制备了负载Cu的光催化剂Cu-TiO2,用染料Rose bengal敏化Cu-TiO2制备了具有可见光活性的Rose bengal-Cu-TiO2光催化剂,通过可见光(λ≥420nm)下分解水制氢考察了催化剂的活性,利用XRD、UV-vis吸收光谱对样品进行了表征.结果表明:载Cu增强了TiO2对可见光的吸收,Cu负载量对催化剂活性有一定的影响,Cu的最佳负载量为5%(质量分数).Cu的负载也增加了TiO2对染料的吸附,从而提高了TiO2对可见光的吸收和光催化活性.     

稀土掺杂TiO2光催化材料的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了5种稀土（Pr、Nd、Sm,Eu、Dy）掺杂TiO2光催化薄膜,研究了稀土掺杂量,镀膜层数、烧结温度和烧结时间对光催化活性的影响．结果表明,各因素对材料的催化活性均存在一最佳值．薄膜中仅含TiO2而未见稀土氧化物,除掺锴TiO2薄膜完全由金红石相组成外,其余均由锐钛矿相和金红石相的混晶组成,其中金红石相所占比例较大,薄膜表面均存在大量缺陷;稀土掺杂TiO2薄膜对罗丹明B的光降解率可达89．3％．稀土掺杂TiO2显著提高了TiO2对可见光的响应能力,提高了材料的光催化活性．     

Low temperature preparation and visible light induced photocatalytic activity of europium doped hydrophobic anatase TiO2-SiO2 photocatalysts

The Eu(3+) doped TiO2-SiO2 photocatalysts, as a reclaimed visible-light responsive photocatalyst, were prepared by sol-gel method with TEOS, TBT and europium nitrate as precursors, by keeping the molar of TEOS:TBT constant at 1:1 and with different europium doping content. The resulting photocatalysts were characterized by XRD, TEM, SEM, EDX, UV-VIS DRS, FTIR and BET method. Analytical results demonstrated that only anatase phase is present in photocatalysts with high surface areas. The mean size is around 10 nm form TEM, which is consistent with the analytical result according to SEM. It can be seen methyl groups exist in photocatalysts based on analysis of FTIR and EDX. It was found that the resulting Eu(3+) doped photocatalysts exhibit higher photocatalytic activity than undoped photocatalysts and P25 on the degradation of rhodamine B(RhB, 10 mg/l) in water under visible light irradiation (lambda > 410). After irradiation for 3 h, the maximum absorption decreases gradually with irradiation time and absorption band shifts from 554 to 507 nm.     

具有高可见光催化性能W掺杂纳米TiO_2的制备与表征

利用水热合成法成功地制备具有高活性可见光响应的W掺杂TiO2纳米粉体,采用X射线衍射、场发射扫描电镜、场发射透射电镜、可见光吸收光谱、光致发光光谱等对W掺杂TiO2纳米粉体进行表征;W掺杂TiO2纳米粉体的光催化性能通过测试其在可见光和紫外光照射下降解罗明丹B染料的催化效率来检验。结果表明,W掺杂TiO2纳米粉体在可见光照射下的光催化效率要远远大于商品P25和纯TiO2,W的最佳掺杂摩尔分数为40%。     

Ag掺杂的K_2La_2Ti_3O_(10)可见光催化制氢的研究

采用高温固相法合成了具有可见光响应的Ag掺杂的K2La2Ti3O10催化剂,利用XRD、UV-VisDRS、TEM和XPS对催化剂进行了表征。考察了催化剂的可见光催化分解甲醇水溶液制氢的活性,并对可见光催化机理进行了分析。研究表明,Ag的掺杂没有改变K2La2Ti3O10的微晶结构,并使催化剂粒径有所减小。紫外-可见漫反射分析表明禁带宽度为2.8eV左右,对可见光具有较高吸收。担载2%(质量分数)Pt后,在可见光下光催化活性较K2La2Ti3O10大大提高,掺杂1%(摩尔分数)Ag的K2La2Ti3O10的产氢量为0.37mmol,而纯K2La2Ti3O10的产氢量只有0.037mmol;掺杂1%(摩尔分数)Ag的K2La2Ti3O10的产氢速率最大0.08mmol/h。     

Cyclic performance and photo-induced crystalline growth of nanostructured AgI/TiO2 visible light photocatalyst

Nanostructured AgI/TiO2 visible light photocatalyst was prepared with AgNO3, KI, and Ti(OBu)4 as precursors. The photocatalyst was used repeatedly to degrade methylene blue and methyl orange in water with visible light irradiation. Though a high photocatalytic efficiency was observed for the photocatalyst in the first cycle, the photocatalytic efficiency was found to decrease dramatically in subsequent cycles. X-ray diffraction and SEM analyses revealed an obvious crystalline growth of AgI in AgI/TiO2 nanocomposite after photocatalysis or visible light irradiation. It was proposed that photo-induced crystalline growth had occurred to AgI in the course of photocatalysis and resulted in dramatic decrease in the photocatalytic efficiency of the photocatalyst. Photo-induced crystalline growth may be a limiting factor for the lifetime of photocatalysts and should be examined as an important aspect of photostability when new photocatalysts are developed.     

AlCl3修饰对虎红-TiO2光催化剂可见光制氢活性的影响

用浸渍法制备了Rose bengal-Pt-TiO2和Rose bengal-AlCl3-Pt-TiO2光催化剂,通过可见光下光解水制氢考察了催化剂的催化活性.染料Rose bengal的敏化使TiO2在可见光照射下有较强的吸收和活性.催化剂Rose bengal-AlCl3-Pt-TiO2光催化活性高于Rose bengal-Pt-TiO2.其原因是经过AlCl3修饰的TiO2可以提高对染料Rose bengal的吸附量和吸附强度, 从而提高了TiO2的可见光催化活性.     

Rose Bengal-Cu-TiO2的制备及可见光制氢活性研究

用光还原方法制备了负载Cu的光催化剂Cu-TiO2，并通过染料Rose bengal敏化，制备了具有可见光活性的Rose bengal-Cu-TiO2光催化剂，通过可见光下光解水制氢考察了催化剂的活性，并利用XRD、UV-Vis等手段对样品进行了表征。实验表明：载Cu增强了TiO2对可见光的吸收，Cu负载量对催化剂活性有一定的影响，Cu的最佳负载量为5％（质量分数）。Cu的负载也增加了TiO2对染料的吸附强度和吸附量，从而提高了TiO2对可见光的吸收和光催化活性。但载Cu的TiO2催化剂的活性和传统的载贵金属Pt的TiO2催化剂相比，其光催化活性较低，有待进一步提高．     

Preparation and characterization of visible-light-driven TiO2 photocatalyst Co-doped with nitrogen and erbium

A series of nitrogen and erbium co-doped TiO2 photocatalyst was prepared by sol-hydrothermal method. The structure and properties of the photocatalyst were characterized by X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) method, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and UV-vis diffuse reflectance spectra (DRS). The XRD and BET results showed that co-doping inhibited the increase of crystallite size and enlarged specific surface areas. XPS spectroscopy indicated nitrogen atoms were incorporated into TiO2 lattice, and erbium atoms mostly existed in the forms of Er2O3. A shift of the absorption edge to the lower energy and four absorption bands located at 654, 544, 524 and 489 nm attributed to the 4f transitions of 4I15/2 --> 4F2/9, 4I15/2 --> 4S3/2, 4I15/2 --> 2H11/2, 4I15/2 --> 4F7/2 of Er3+ were observed using DRS spectroscopy. The catalytic efficency was evaluated by the photocatalytic degradation of methyl orange (MO) under visible light irradiation. The results showed that the photocatalytic performance of the co-doped TiO2 was related with the hydrothermal temperature and the molar ratio of N/Ti, and they showed higher acitivites than pure TiO2. Results determined by fluorescence technique revealed that irradiation (lambda > 400 nm) of TiO2 photocatalyst dispersed in MO solution induces the generation of the highly active hydroxyl radicals (OH). It indicated the photocatalytic activities of TiO2 photocatalyst were correlation with the formation rate of hydroxyl radicals (OH) and other active oxygen species.     

ZnS/TiO2聚砜纤维复合材料的制备及其光催化水制氢性能的研究

利用高压静电纺丝制备了具有良好耐光降解性能的羧基聚砜电纺纤维毡,利用其为载体用水热反应法制备了ZnS/TiO2聚砜复合光催化材料,得到了分布均匀的ZnS/TiO2聚砜纤维复合材料。通过X射线衍射、光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、热失重、耐紫外光降解实验对复合材料进行了表征。光催化分解水制氢实验表明:ZnS/TiO2含羧基聚砜纤维复合材料的催化效率高于同等条件下粉体ZnS/TiO2,并且具有很好的重复稳定性。