溶剂热法制备(001)晶面暴露的TiO_2异质复合物及其光催化性能研究

通过溶剂热法合成(001)晶面暴露的TiO_2/BiVO_4异质复合物可见光光催化剂,采用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱等技术对催化剂结构、成分和性质进行了表征。结果表明,在波长420nm的可见光照射降解罗丹明B染料中,TiO_2/BiVO_4异质复合物的活性相比于纯相TiO_2和BiVO_4大大提高,且不同复合比例的光催化剂对活性影响较大。当质量比为80%时,TiO_2/BiVO_4异质复合物表现出最强的可见光光催化活性。同时讨论了TiO_2/BiVO_4异质复合物光催化性能优异的原因。     

Co-BiVO_4异质结光催化剂的制备及其性能

采用一步水热法合成具有高效光催化活性的Co-BiVO_4纳米复合材料。该材料通过Co氧化物包覆在钒酸铋表面构成p-n型异质结结构。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)等对所制备的纳米光催化剂进行形貌、结构、组成及光电性能表征分析。发现Co是以氧化物的形式负载在BiVO_4的表面,并且复合材料的可见光吸收带发生了红移。利用亚甲基蓝(MB)作为目标污染物,以可见光作为光源考察不同材料的光催化性能。结果表明,Co-BiVO_4复合光催化剂的催化活性明显高于纯BiVO_4。当Bi和Co的复合比为2∶1时,Co-BiVO_4的光催化活性最高,与纯BiVO_4相比光催化反应速率提高了4倍。本研究完善了铋系异质结和过渡金属提高光催化活性的相关机理。     

银修饰钒酸铋的制备及其催化性能研究

将低温水热法制备的单斜晶型BiVO_4作为载体,采用光还原法获得催化活性提升的Ag/BiVO_4复合材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDX)、紫外可见漫反射(UV-DRS)表征方法检测Ag/BiVO_4材料的组成和光学性质,测试了Ag/BiVO_4在可见光照射条件下对罗丹明B(Rh B)的降解性能。结果表明,10 at%Ag/BiVO_4复合材料表现出最佳的光催化活性。本工作合成条件温和、步骤简便,并对银负载钒酸铋光催化剂的催化活性机理进行讨论。     

CuO/BiVO4复合光催化剂的合成及其光催化性能的研究

采用水热法合成具有高效催化活性的单斜白钨矿型BiVO_4,再通过向其掺杂CuO生成复合光催化材料CuO/BiVO_4。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外漫反射(UV-Vis)等手段对产品进行表征。以亚甲基蓝作为降解物,研究了所制备样品的可见光催化活性。结果表明,当CuO的掺杂量为2wt%时,光照120 min,CuO/BiVO_4对亚甲基蓝的光催化降解率达到96.4%,比纯BiVO_4光催化剂降解率提高了16.1%。而且复合光催化剂具有良好的重复利用率。     

高可见光活性TiO2-BiOI的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯、亚氨基二乙醇、碘化钾和五水合硝酸铋为原料,通过溶剂热法将TiO_2均匀地负载到Bi OI花状微球上,制备了TiO_2-Bi OI复合光催化剂。通过XRD、XPS、SEM、TEM和UV-Vis-DRS对样品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,测定了TiO_2-BiOI复合光催化剂在可见光下的光催化性能。结果表明,纳米TiO_2的加入为复合光催化剂比表面积的增加作出了贡献,TiO_2与Bi OI之间形成的异质结结构可以促进光生电子和空穴分离,从而达到提高复合光催化剂光催化性能的目的。n(Ti)∶n(Bi)=0.4∶1.0的TiO_2-BiOI复合光催化剂表现出最佳的光催化降解性能,可见光(λ420 nm)照射60 min,其对甲基橙的降解率达到95%,远高于纯的TiO_2和Bi OI光催化剂。     

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%。     

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。     

漂浮型TiO2/石墨烯复合催化剂的制备及其性能

以空心玻璃微珠(HGM)为载体,采用水热法制备漂浮型石墨烯(RGO)-TiO_2复合光催化剂。首先将超声分散后的氧化石墨烯(GO)负载于经预处理后的HGM表面,而后以钛酸四丁酯为前驱体,在不使用还原剂条件下采用一步水热法制备出TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。研究了压力、GO(RGO)含量对复合光催化剂性能的影响。以罗丹明B(RhB)为降解对象分析了复合光催化剂的光催化降解效果。结果表明:GO成功负载于空心玻璃微珠表面,并通过水热过程在空心玻璃微珠表面原位还原生成RGO,二氧化钛形成RGO/HGM复合结构。此后,锐钛矿型TiO_2在RGO/HGM复合结构表面自组装成核并均匀负载从而形成TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。与TiO_2/HGM复合材料相比,TiO_2/RGO/HGM复合材料具有增强的光催化降解活性,再循环后具有良好的降解效果。此外,还提出了加载在HGM表面的RGO和TiO_2的可能机理和形成过程。     

g-C_3N_4/TiO_2复合材料的制备及其可见光催化性能

以三聚氰胺为氮源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料,通过XRD、FESEM、UV-Vis、激光粒度分析仪对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝(MB)为探针反应,研究了复合比和焙烧温度对样品可见光催化性能的影响。结果表明,g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂为锐钛矿相和金红石相组成的混合晶型,TiO_2颗粒呈近球形分布于片层结构的石墨相C3N4表面,复合材料平均粒径2.17μm,粒度分布均匀,复合后样品的光吸收增强。当g-C_3N_4与TiO_2复合比1.0,焙烧温度450℃时,在32 W普通日光灯下g-C_3N_4/TiO_2对MB的降解率达到93.3%。     

碳量子点改性纳米二氧化钛的制备及其光催化降解壬基酚聚氧乙烯醚的性能研究

以柠檬酸为碳源,以1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体为表面修饰剂,一锅热解法制备了离子液体修饰碳量子点(L-CQDs),再通过简单的水热法将L-CQDs负载到TiO_2纳米颗粒上。以表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)溶液为模拟废水,研究了L-CQDs/TiO_2复合光催化剂的光催化性能。傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征结果证明L-CQDs负载到TiO2纳米颗粒的表面上;固体紫外-可见吸收光谱结果表明,L-GQDs/TiO_2相比于TiO_2纳米颗粒在可见光区域的吸收得到了明显增强;光催化结果表明,复合光催化剂3%L-CQDs/TiO_2在500W氙灯照射下降解0.05g/LTX-10溶液3h时,复合光催化剂对TX-10的降解率最高可达83.5%,比TiO2纳米颗粒高26.6%;重复使用5次后复合光催化剂的光催化活性保持不变。     

多金属氧酸盐/二氧化钛复合光催化剂的制备及性能研究

通过溶胶-凝胶法和水热合成法制备出杂多酸(K_6P_2W_(18))/TiO_2复合光催化剂,并对其进行SEM,XRD,IR表征。采用该复合催化剂和单一TiO_2在紫外光条件下对模拟染料废水甲基橙溶液进行光催化降解,考察两者的光催化活性,并分别测出降解之后的甲基橙溶液的COD值(化学需氧量)。通过实验可以得出,杂多酸/TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显优于单纯的TiO_2光催化剂。并且,经模拟紫外灯照射甲基橙溶液8h后,加入复合光催化剂的甲基橙溶液COD去除率达到61.98%,而加入单纯的TiO_2光催化剂的COD去除率仅达到40.63%。     

溶胶-凝胶法及焙烧处理制备g-C_3N_4/TiO_2复合光催化材料的可见光催化活性分析

利用溶胶凝胶法和焙烧处理的方式配置类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),使其和TiO_2复合得出gC_3N_4/TiO_2复合光催化材料。对配置的符合光催化剂实现测试,将亚甲基蓝MB作为模拟污染物,分析gC_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表示,g-C_3N_4/TiO_2吸收波长朝着可见光区域移动。在g-C_3N_4和TiO_2复合质量比为4∶1的时候,得到的g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂具有良好的催化活性,对于MB可见光催化活性为g-C_3N_4的2.74倍。     

球形BiVO_4光催化剂的制备及光催化性能

以Bi(NO_3)_2·5H_2O和NH_4VO_3为原料,采用微乳液法制备球型BiVO_4光催化剂。用亚甲基蓝溶液模拟有机废水,在紫外光照下,研究亚甲基蓝的光催化降解过程。利用X射线衍射和扫描电子显微镜等测试技术,对球型BiVO_4光催化剂进行表征。结果表明,乳液法制备的球型BiVO_4光催化剂具有良好的光催化性能,对亚甲基蓝的光降解率几乎可达100%。     

BiOBr/g-C3N4光催化剂的制备及其LED紫光光催化活性

以五水硝酸铋、溴化钾和三聚氰胺为原料,采用溶剂热法制备了摩尔比不同的BiOBr/g-C3N4复合光催化剂,并进行了XRD、SEM和DRS表征分析.以50 W LED紫光灯为光源,采用罗丹明B为目标降解物考察了制备样品的光催化性能.结果表明:摩尔比为1∶1的BiOBr/g-C3N4复合光催化剂的具有最优的光催化性能.机理实验结果表明:超氧自由基(O2·-)和空穴(h+)为BiOBr/g-C3N4复合光催化剂光催化过程最为主要的活性物种.     

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。     

BiVO_4/GO复合光催化剂的制备及催化性能研究

利用水热法一步制备了钒酸铋/氧化石墨烯(BiVO_4/GO)复合光催化剂,通过扫描电镜、红外光谱、X-射线粉末衍射和N_2吸附-脱附曲线对复合催化剂结构和形貌进行表征,并将其应用于活性红印染废水的处理研究,探讨其催化活性。扫描电镜观察到复合催化剂中纳米BiVO_4颗粒聚集在GO片层表面。GO的加入并未改变BiVO_4晶型结构。BiVO_4/GO复合催化剂的最可几孔径和比表面积分别为11.66 nm和23.33 m~2/g。BiVO_4/GO对活性红的降解效率高达98.97%,循环使用5次后,降解率仍达到89.13%,说明该催化剂具有良好的循环使用活性。最后采用Langmuir-Hinshelwood(L-H)一级动力学模型方程拟合催化降解过程,相关系数R~2均大于0.92,说明L-H一级动力学模型方程非常适合于拟合该催化动力学过程。     

Ag-AgCl、C对TiO_2光催化剂的改性研究

为了解决二氧化钛在可见光下光催化效率低的难题,对二氧化钛进行改性研究。以钛酸丁酯为钛源,利用溶胶凝胶法制备出TiO_2、TiO_2/碳球、Ag-AgCl/TiO_2两相复合光催化材料以及Ag-AgCl/TiO_2/碳球三相复合光催化材料。采用XRD、SEM、EDX、UV等手段对光催化材料的组成、微观形貌及光响应特征进行了分析,并在可见光照射下进行罗丹明B溶液的光降解反应,从而研究这一系列复合材料的光催化降解效果。实验结果表明,在可见光照射下,Ag-AgCl/TiO_2/碳球三相复合光催化剂的光降解效果最好;Ag-AgCl/TiO_2两相复合光催化剂的光降解效果次之;TiO_2/碳球的两相复合光催化剂的光降解效果最差。     

g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用高温煅烧法制备了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与TiO_2(P25)复合得到g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-Vis/DRS、SEM等方法对制备的复合光催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表明:通过复合,g-C_3N_4/TiO_2的吸收波长向可见光区域移动;当gC_3N_4与TiO_2复合质量比为4∶1时,所得到的g-C_3N_4/TiO_2(4∶1)复合光催化剂的催化活性最佳,其对MB的可见光催化活性是g-C_3N_4的2.74倍。     

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。