非金属元素掺杂CdS/S,N-TiO_2复合光催化剂的制备及性能研究

以硫脲(TU)为非金属掺杂物,TiO_2-P25为原料,经浸渍-焙烧制备出S,N-TiO_2,而后通过水热合成出CdS/S,N-TiO_2复合光催化剂。催化剂的分析结果表明,S是以S~(6+)的形式取代了TiO_2晶格中的Ti~(4+),形成了S6+的阳离子掺杂,N则形成了O-Ti-N的结构,S和N的掺杂改变了TiO_2的电子结构,使其吸收边红移约10nm,电荷分离效率提高。可见光催化分解硫化氢制氢结果表明,CdS/S,N-TiO_2催化性能明显改善,CdS/S,N-TiO_2-2/1-600-1/2-240复合催化剂的催化分解硫化氢分解产氢速率可达62.24m L/h,CdS/S,N-TiO_2-2/1-600-1/2-240复合催化剂在不同p H值溶液中的产氢性能明显优于未掺杂的C d S/TiO_2复合催化剂。     

碳元素掺杂CdS/TiO2复合光催化剂的制备及表征

以柠檬酸(CA)和TiO_2-P25为原料,经浸渍-焙烧制备出C-TiO_2,再经水热法合成出Cd S/C-TiO_2复合光催化剂。催化剂的分析表征结果表明,C取代了TiO_2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,TiO_2的吸收边发生红移。可见光催化分解硫化氢制氢结果表明,Cd S/C-TiO_2催化性能明显改善,产氢速率可达10291.7μmol/(h·g),高于未掺杂改性的Cd S/TiO_2。     

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e~-/h~+复合,使光生e~-/h~+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。     

镧、氮共掺杂TiO_2提高污水厂尾水的可生化性

针对城市污水厂尾水中残余有机物(以富里酸为例)可生化性差的问题,采用溶胶-凝胶法制备了镧(La)、氮(N)共掺杂的改性TiO_2光催化剂,用XRD、UV-Vis对材料结构和性能进行表征,考察了La、N掺杂量对催化氧化降解富里酸的影响,并分析了光催化氧化对富里酸的三维荧光特性、UV_(254)、COD和可生化性的影响。结果表明:La、N共掺杂可使TiO_2晶粒细化,增加可见光和紫外光的吸收,La、N掺杂量分别为0.05%、10%的TiO_2光催化剂氧化降解富里酸120 min,UV_(254)去除率为97.92%,比未掺杂TiO_2提高了36.32%;La、N共掺杂TiO_2光催化剂可破坏富里酸的不饱和结构,提高其可生化性,光催化120 min可以将富里酸BOD_5/COD的比值从0.06提高到0.37。     

N/Si共掺杂的TiO_2 NRs光电化学性质研究的新视点

元素掺杂是抑制电荷重组和改变TiO_2带隙的有效手段,因此提高了其光催化活性。在这里,我们首先报告了N/Si共掺杂单晶金红石TiO_2纳米线通过一步水热法诱导的共掺杂制备的,用于改善在FTO电基底上生长的TiO_2纳米线的光电化学性能。这项工作报告了,用传统的电化学法研究在1.23 V时表现出2.17 m A cm-2的光电流,优异的光电化学性能可归因于N和Si共掺杂剂改变TiO_2带隙,增强对紫外和可见光区中的入射光子吸收的,并提高了光电转换效率。然后结合原位、实时的UV-vis/SECM技术研究了改善的光电阳极/电解液界面间的光诱导电子转移(PET)行为。发现N/Si共掺杂TiO_2纳米线的keff最大,说明N/Si共掺杂的协同作用共同抑制电荷重组,提高了量子效率,引起微区PET动力学增加。     

漂珠基复合光催化剂降解印染废水的研究

利用溶胶凝胶法实现了N掺杂改性的Ti O2在粉煤灰漂珠(FAC)表面的负载,成功制备出N-Ti O2/FAC复合光催化剂。以亚甲基蓝为降解对象,研究了不同煅烧温度、不同N掺杂量的复合光催化剂在可见光条件下的光催化活性与反应动力学性能。试验表明:煅烧温度为450℃,N掺杂量为25%的条件下制备的N-Ti O2/FAC光催化降解亚甲基蓝的效果最优,对亚甲基蓝的降解效率比N-Ti O2高10%,比Ti O2/FAC高40%,且该催化剂漂浮于水面可通过相分离得以回收。     

Zn、S共掺杂对TiO_2纳米颗粒结构和光解甘油水溶液制氢性能的影响

以钛酸丁酯、硝酸锌和硫脲为原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同n(Zn)/n(Ti)的Zn、S共掺杂的TiO_2光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(FT-Raman)、紫外-可见漫反射(UV/vis DRS)等对催化剂的结构和光吸收性能进行了表征。结果显示,Zn和S在TiO_2纳米颗粒中均匀分布,Zn以ZnO形式存在,而S以SO2-4形式存在,共掺杂未改变TiO_2的锐钛矿结构。Zn和S共掺杂后,TiO_2纳米颗粒的晶粒变小。由于Zn的掺杂,在TiO_2禁带中产生了杂质能级,降低了纳米材料的禁带宽度,抑制了光生电子和空穴的复合,从而提高了光吸收效率。而S的掺杂,增加了催化剂表面的酸性位,有利于光催化活性的提高。掺杂了Zn、S的TiO_2光催化甘油水溶液制氢的效率远高于纯TiO_2。在氙灯照射下,3%Zn、S共掺杂催化剂的产氢速率可达到150.5μmol/(h·g)。     

TiO_2/Fe_2O_3光催化降解茜素红溶液

以Ti(C4H9O)4为前驱体,CH3COOH为水解抑制剂,通过溶胶-凝胶法制备了TiO_2/Fe2O3复合光催化剂。对复合光催化剂的光催化活性、光催化机理和光催化降解动力学进行了研究。研究表明,Fe2O3的引入有助于光生电子-空穴对的分离,从而提升TiO_2的光催化活性。TiO_2/Fe2O3的光催化降解动力学符合L-H动力学模型的一级反应方程模型,整个光催化反应的控制步骤为降解物在光催化剂表面的有效吸附,动力学反应级数随着降解物浓度的上升而逐渐下降。     

TiO_2/Fe_2O_3光催化降解茜素红溶液

以Ti(C4H9O)4为前驱体,CH3COOH为水解抑制剂,通过溶胶-凝胶法制备了TiO_2/Fe2O3复合光催化剂。对复合光催化剂的光催化活性、光催化机理和光催化降解动力学进行了研究。研究表明,Fe2O3的引入有助于光生电子-空穴对的分离,从而提升TiO_2的光催化活性。TiO_2/Fe2O3的光催化降解动力学符合L-H动力学模型的一级反应方程模型,整个光催化反应的控制步骤为降解物在光催化剂表面的有效吸附,动力学反应级数随着降解物浓度的上升而逐渐下降。     

CdS-MoS2复合光催化剂的制备与可见光产氢性能研究

通过光催化分解水制氢是缓解当前能源短缺和环境污染问题的最具前景途径之一。在提高半导体光催化剂性能的各种途径中，助催化剂修饰是一种十分有效的策略。本工作通过油浴和溶剂热反应合成了MoS₂纳米片紧密包覆于CdS纳米颗粒表面的CdS-MoS₂复合光催化剂，其中具有强可见光吸收能力和合适质子还原导带电势的CdS和具有优良析氢活性的MoS₂分别为光吸收体和助催化剂。利用XRD,TEM,HRTEM和XPS等测试表征了光催化剂的组成、物相以及微观结构等信息。在可见光(λ>400 nm)辐照下，5%MoS₂负载的CdS(CdS-MoS₂-5%)表现出了最佳的产氢速率29.62 mmol·g^-1·h^-1,明显高于Pt修饰的CdS以及大部分文献记载的CdS复合光催化剂。研究结果表明，出色的可见光俘获能力、丰富的S■活性位点以及提高的载流子分离效率是CdS-MoS₂复合光催化剂具有优良产氢活性的主要原因。     

纳米TiO_2/Cu_2O光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2,合成了TiO_2/Cu_2O复合光催化剂,并对合成的TiO_2和TiO_2/Cu_2O进行SEM和XRD表征。在高压汞灯照射下,采用TiO_2/Cu_2O复合光催化剂对活性艳红X-3B进行光催化降解反应,考察了n(Ti~(4+))∶n(Cu~(2+))、pH、反应温度等因素的影响。结果表明,在高压汞灯照射下,与纳米TiO_2相比,TiO_2/Cu_2O的光催化降解效果得到明显提高。以0.01gTiO_2/Cu_2O复合物为光催化剂,在高压汞灯照射下,降解100mL20mg/L的活性艳红X-3B溶液,起始pH为1,水浴温度为60℃,反应60min,活性艳红X-3B最佳降解率为83.6%。     

CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化还原CO2性能研究

采用沉淀-水热法制备了CdS/C-TiO2系列复合光催化剂,通过XRD、UV-Vis、FESEM、XPS等分析手段对催化剂晶体结构、形貌及光电性能进行了表征,考察了柠檬酸(CA)/TiO2质量比R对CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化性能的影响。实验结果表明,碳掺杂影响催化剂的晶体结构及其微观形貌,掺杂后光催化活性显著提高。在紫外光照射下进行光催化还原CO2反应,当CA/TiO2质量比R=3/1时,催化活性最高,还原产物HCOOH和HCHO总收率达到533μmol/(g.h)。     

掺杂TiO_2/ACF光催化材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了N、Ni单独掺杂和N/Ni共掺杂的二氧化钛溶胶,然后通过浸渍法将溶胶涂覆到粘胶基非织造布上,磷酸活化后在马弗炉中高温煅烧,制得了掺杂TiO_2/ACF光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)对所制备材料进行研究。通过对可见光照射下亚甲基蓝溶液(20 mg/L)的光催化降解率研究其光催化性能。结果表明,掺杂TiO_2均匀的负载到活性碳纤维(ACF)上;所有光催化材料中TiO_2均为锐钛矿型和金红石型混合晶型,锐钛矿型TiO_2所占比例约为65%;NTiO_2、Ni TiO_2和NNi TiO_2的紫外-可见漫反射光谱均发生红移。与未掺杂TiO_2/ACF相比所有掺杂TiO_2/ACF的光催化能力均有提高,且NNiTiO_2/ACF的光催化效果最佳。     

Ni、B共掺杂TiO2-陶粒表征及降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法制备了陶粒负载Ni2O3和B元素共掺杂纳米TiO2可见光催化剂。XRD和FT-IR表征结果表明,B的掺杂以取代晶格中的O离子的形式存在,Ni以Ni2O3形式游离于TiO2表面存在;光催化试验结果表明,B、Ni的掺杂使Bx-TiO2-(Ni2O3)y-陶粒催化剂中TiO2粒径减小、比表面积增大,同时抑制电子与空穴对的复合,有利于电荷分离,从而使催化剂光催化活性提高。以甲基橙为目标污染物,探讨了复合光催化剂光催化氧化降解COD的规律,结果表明,在600℃温度下焙烧的催化剂具有最佳光催化活性,优化的Ni、B元素掺杂质量分数均为3.0%;催化剂最佳投加量为300 g/L,在强酸条件下COD的去除率最大。     

掺杂TiO_2/ACF光催化材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了N、Ni单独掺杂和N/Ni共掺杂的二氧化钛溶胶,然后通过浸渍法将溶胶涂覆到粘胶基非织造布上,磷酸活化后在马弗炉中高温煅烧,制得了掺杂TiO_2/ACF光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)对所制备材料进行研究。通过对可见光照射下亚甲基蓝溶液(20 mg/L)的光催化降解率研究其光催化性能。结果表明,掺杂TiO_2均匀的负载到活性碳纤维(ACF)上;所有光催化材料中TiO_2均为锐钛矿型和金红石型混合晶型,锐钛矿型TiO_2所占比例约为65%;NTiO_2、Ni TiO_2和NNi TiO_2的紫外-可见漫反射光谱均发生红移。与未掺杂TiO_2/ACF相比所有掺杂TiO_2/ACF的光催化能力均有提高,且NNiTiO_2/ACF的光催化效果最佳。     

TiO_2/GO复合材料光催化降解大气中VOCs研究

为提高TiO_2光催化降解VOCs的活性,以氧化石墨烯(GO)作为光催化剂的载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/GO复合材料。利用SEM和XRD对样品进行分析表征。在紫外光照射下,以乙醇为目标污染物,分别以TiO_2和TiO_2/GO作为光催化剂,考察了TiO_2和GO负载比例对不同初始浓度VOCs光催化去除能力的影响。结果表明,复合材料中TiO_2以锐钛矿晶型为主,均匀地分散在片层GO表面,复合后减轻了TiO_2颗粒的团聚现象;TiO_2/GO对乙醇的光催化降解效率显著高于TiO_2;GO溶液浓度为1.0 g·L~(-1)时制备的TiO_2/GO(TG10)显示出较佳光催化性能,在乙醇浓度为8.24~14.22 g·m~(-3)范围内,TG10对乙醇的去除率可达90%以上。     

Pt掺杂TiO_2光催化CO_2/H_2O性能研究

用阳极氧化法制备TiO_2,光电沉积Pt进TiO_2中,考察掺杂前后TiO_2光催化CO_2/H_2O的效果。结果表明,掺杂Pt后TiO_2对光的吸收带边红移,提高了光响应电流,对CO_2/H_2O的催化能力更强,掺杂Pt后乙醇时空收率最高到9.15mg·(cm·h)~(-1),约是未掺杂的4.5倍。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

离子液体-TiO_2体系选择性催化降解染料废水的研究

将离子液体和TiO_2P25纳米颗粒物理掺杂,构建了具有选择性降解功能的离子液体-TiO_2复合光催化体系,实现了染料废水的选择性降解。研究发现,离子液体的加入能够提高TiO_2对阴离子染料的降解效率,抑制阳离子染料的降解。通过优化离子液体的结构、用量等因素,筛选出了最佳复合体系[C_(10)mim](CF_3SO_2)_2N-TiO_2P25(物质的量比为20∶1)。紫外光照射下,20 min即可将10.0 mg/L甲基橙溶液几乎脱色完全,而对阳离子染料的降解几乎完全抑制。该体系可以选择性地降解染料废水中的某一组分,简化阴阳染料的分离和回收。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。