可见光辐照下三维N-TiO2/Ti网状光催化体系降解DMP

为在可见光LEDs(visible light LEDs,vis-LEDs)辐照下实现邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate,DMP)的有效去除,通过向电解液中加入尿素的一步阳极氧化法在钛网表面制备N-TiO_2/Ti网状光催化剂,并将N-TiO_2/Ti网以多层叠加的方式布置于反应器内对DMP进行降解.采用场发射扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱、X射线衍射光谱、X射线光电子能谱以及紫外-可见漫反射吸收光谱等分析方法对N-TiO_2/Ti网进行表征.结果显示:N元素主要以取代氮形态参与到晶格构成中,且未引起TiO_2纳米管的表面形貌和晶型结构改变;由Tauc/David-Mott公式计算得N-TiO_2/Ti网的禁带宽度约为2.76 eV,吸收带边红移至449 nm,可见光吸收性能明显增强.N-TiO_2/Ti板等价拉伸成3层叠加的N-TiO_2/Ti网后,DMP的降解率提高了7.5%;当叠加5层N-TiO_2/Ti网时,降解率趋于稳定,相比N-TiO_2/Ti板对DMP的降解率提升了25.7%;偏酸或偏碱性条件下,均有利于DMP的降解;外加H_2O_2可以明显促进DMP的降解,但H_2O_2在单独使用以及可见光辐照下均无法实现对DMP的有效降解.     

Co,N,P/TiO_2/SiO_2/CoFe_2O_4磁性粒子的特性及其光电催化降解罗丹明B的研究

以自制的包覆有SiO_2的CoFe_2O_4磁性颗粒为载体,采用溶胶-凝胶法在其上覆盖掺杂有Co,N,P元素的TiO_2,制备出Co,N,P/TiO_2/Si O_2/CoFe_2O_4颗粒,用振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)及扫描电子显微镜(SEM)对其磁性、晶型、元素及形貌组成进行表征。将Co,N,P/TiO_2/SiO_2/CoFe_2O_4颗粒作为粒子电极及光催化剂应用于罗丹明B的光电催化降解实验。结果表明:Co,N,P/TiO_2/SiO_2/CoFe_2O_4颗粒光电催化降解Rh B的降解良好,反应40 min后Rh B的去除率达91.02%,通过磁性分离其可以有效的分离回收再利用。     

Gd掺杂和Gd/N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶胶凝胶法分别制备Gd掺杂和Gd/N共掺杂纳米TiO_2光催化剂,用XRD、TEM、SEM等手段表征TiO_2光催化剂的形貌组织,用UV-Vis DRS、PL测试其光学性能。研究Gd掺杂量和Gd/N共掺杂量分别对二氧化钛在紫外和可见光下降解甲基橙性能的影响并分析其机理。结果表明:1.5%Gd掺杂TiO_2经7.6h紫外线照射下对甲基橙降解率达到100%,0.5%Gd、8.0%N共掺杂的TiO_2经7.6h可见光照射下对甲基橙降解率达到68.4%。     

掺铁二氧化钛纳米材料的制备及其表征

通过静电纺丝法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、甲醇/乙酸(质量比为37/3)、钛酸丁酯和不同浓度的FeCl3·6H_2O为前驱体制备了Fe/TiO_2光催化剂,经500℃煅烧3h,得到纳米纤维状Fe/TiO_2.采用FT-IR、SEM、XRD、BET对样品进行表征,并分析样品对亚甲基蓝的光催化降解性能.结果表明,Fe/TiO_2中不含有机物,微观结构为纳米纤维状,适量铁可以增加其结晶度,与纯TiO_2相比,比表面积增加了11.33m2/g;掺铁可以改善TiO_2的光催化性;当铁掺杂浓度为2%时,光催化剂对亚甲基蓝的降解效率可达99%.     

Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维的电纺制备及其光催化性能

以硝酸铋、钛酸四丁酯、硝酸镍、无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和聚乙烯吡咯烷酮K90(PVP K90)为原料,采用静电纺丝法制备出间隙型Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维,并采用XRD、EDS、SEM和UV-Vis等测试手段对制备产物的物相、微观形貌及吸光性质进行了表征;以甲基橙(MO)为目标污染物,研究了制备产物在模拟日光照射下的光催化性能;基于密度泛函理论(DFT)对Ni的掺杂位置进行了模拟。结果表明:Ni以间隙原子的形式掺杂到Bi_(12)TiO_(20)的晶格中,Ni掺杂使材料的吸收光谱红移,提高了其可见光的利用率。在模拟日光照射下,以优选的Ni与Bi_(12)TiO_(20)的物质的量的比为1∶40的Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维为光催化剂降解MO溶液60 min,降解率达到98.07%,高出Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维的降解率24.03%。     

溶胶凝胶法制备TiO_2-Ag的介孔微球及其抗菌性能研究

以钛酸丁酯和硝酸银分别作为钛源、银源,聚乙二醇系为扩孔剂,采用溶胶凝胶法制备TiO_2-Ag介孔微球。通过调节煅烧温度优化煅烧工艺,并通过热场发射扫描电子显微镜(EDS/EBSD)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)及比表面积及孔体积测量仪(BET)等对所得产物的形貌、晶体结构、化学组成和比表面积等进行分析。采用震荡法来评定TiO_2-Ag介孔微球的抗菌性。研究表明:采用溶胶凝胶法制备的TiO_2-Ag介孔微球,其Ag粒子在TiO_2表面均匀分布;在煅烧温度为500℃下添加扩孔剂,能有效提高TiO_2-Ag介孔微球的比表面积,增大TiO_2-Ag吸附能力;TiO_2-Ag介孔微球具有良好的抗菌性能。     

机械化学法N掺杂纳米TiO2的制备与表征

采用机械化学法合成了N掺杂纳米TiO_2粉末,对所获得的N掺杂TiO_2粉末进行了分析与表征．实验结果表明,采用六次甲基四胺(HMT)为N源,将原料TiO_2和HMT混合物经过高能球磨处理后,合成的N掺杂TiO_2主要为锐钛矿和板钛矿的混晶相,与原料相比具有小的晶粒度和大的比表面积,对波长大于400nm的可见光具有良好的吸收性能,其吸收边红移至530nm．     

氮掺杂石墨烯量子点对Cr(Ⅵ)的选择性检测

为制备生物兼容性良好的Cr(Ⅵ)离子检测材料,以柠檬酸为碳源,以氨水为氮源,采用水热法制备了具有良好水溶性和荧光性能的氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs).以N-GQDs作为荧光探针,基于Cr(Ⅵ)能够使荧光探针的荧光发生淬灭的原理,实现对水溶液中Cr(Ⅵ)的选择性检测.研究水热温度、反应时间、溶液的pH值对N-GQDs荧光性能的影响,并借助傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线电子能谱(XPS)表征了氮掺杂石墨烯量子点的化学信息.结果表明:随着水热温度、反应时间、pH值的增加,N-GQDs的荧光强度先增大后降低;在水热温度180℃、反应时间10 h、pH=7.0时,氮掺杂石墨烯量子点的荧光性能最好,此时该荧光探针在水溶液中的最低检测限可达到50 nmol/L.     

Sm-TiO2/MMT复合光催化剂的制备及性能研究

以蒙脱土(MMT)为载体,硝酸钐、钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法结合超临界干燥技术,制备了Sm-TiO_2/MMT复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、XPS、UV-Vis对复合材料进行表征,并以亚甲基蓝溶液为模拟染料废水,考察其在紫外光下的光催化活性。研究结果表明:Sm以Sm_2O_3的形式存在于复合材料中,一定量的Sm掺杂可以抑制金红石型TiO_2的产生和TiO_2晶粒的增长。在最佳Sm掺杂量为质量分数1%,煅烧温度为500℃条件下,对亚甲基蓝溶液降解1 h后的降解率达98.2%,COD去除率达91.2%。利用蒙脱土负载的催化剂稳定性良好,3次循环回收后,对亚甲基蓝溶液降解2 h后的降解率达96.5%。     

Ag/TiO2纳米粒子的制备与表征

为了扩大纳米TiO_2在可见光范围的吸收,进行在纳米TiO_2中掺入Ag实验.以工业级偏钛酸、硝酸银为主要实验原料,采用一种简易的方法制备出Ag/TiO_2纳米粒子,并通过X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外一可见光吸收光谱(UV-vis)对该粒子进行表征.结果表明,二氧化钛以锐钛型晶型,银以单质的形式存在于纳米复合粒子中;Ag的结合能367.476 eV(3d_(3/2))与373.453 eV(3d_(5/2))分别比纯银的结合能368.4 eV(3d_(3/2))与374.4 eV(3d_(5/2))低,这是由于制备Ag/TiO_2时煅烧温度较纯银高,银簇生长较大引起的;并显示复合粒子的粒径约为30 nm;Ag/TiO_2纳米粒子感应波长明显红移,增强了纳米TiO_2在可见光范围内的吸收.     

TiO_2/ZnO复合纳米粒子的制备及其紫外屏蔽性能

为了探究纳米粒子的紫外屏蔽性能,以TiOSO_4、ZnCl_2为原料,以NH_3·H_2O为调节剂,以PEG 400为分散剂,采用超声沉淀法,在不同煅烧温度、煅烧时间条件下制备了纳米TiO_2、ZnO以及TiO_2/ZnO材料;采用FT-IR、XRD、XPS、UV等方法对纳米粒子进行了表征,考察纳米粒子的紫外屏蔽性能.表征结果显示:当纳米TiO_2粒子在800℃下煅烧4 h、纳米ZnO粒子在500℃下煅烧4 h时,其紫外屏蔽性能最佳;TiO_2/ZnO复合粉体相对于单一纳米TiO_2、ZnO粒子屏蔽紫外线的能力更强.     

CNTs/TiO_2复合材料的制备及光催化性能研究

碳纳米管具有大的比表面积、良好的导电性等优点,将其和半导体光催化剂复合,可以有效改善光催化剂活性,提高光催化效率。本文利用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱物,制备碳纳米管/二氧化钛(CNTs/TiO_2)复合光催化剂,研究其光催化活性。采用扫描电镜、XRD、拉曼光谱、吸收光谱等方法对复合材料进行表征,以甲基橙(MO)为目标降解物研究复合材料在紫外光下的光催化活性。结果表明,当煅烧温度为450℃时,TiO_2较好的和CNTs结合,TiO_2主要为锐钛矿型;CNTs/TiO_2复合材料表现出优异的光催化性能(96%);TiO_2和CNTs的质量百分比是影响光催化效果的重要因素。     

碳纳米管负载二氧化钛的制备及其对甲基橙的光催化降解

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,羧基化多壁碳纳米管(oCNTs)为载体,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,成功制备了TiO_2纳米粒子负载碳纳米管的复合光催化剂(TiO_2/o CNTs).通过XRD、TEM、UV等测试手段对复合材料进行了表征.结果表明:经450℃煅烧3 h后制备的TiO_2/o CNTs复合体系中,纳米TiO_2呈现锐钛矿且均匀包覆在碳纳米管表面.o CNTs的存在能够有效改变复合材料的表面性质,以实现TiO_2对紫外光的敏感性.当TiO_2和o CNTs的质量比为1∶0.03、TiO_2/3%o CNTs催化剂使用量为0.8 g/L时,对20 mg/L甲基橙溶液紫外灯照射1 h,甲基橙溶液的降解率达到99%,而同等条件下纯TiO_2对甲基橙的降解率不到50%,说明o CNTs能够有效提高TiO_2对甲基橙的光催化活性.TiO_2/3%o CNTs光催化剂对甲基橙进行5次循环降解,降解率保持在95%左右.     

啤酒糟及其生物炭吸附废水中Cr(Ⅵ)

采用啤酒糟为原料,在磷酸浸泡后于150℃下部分炭化制备生物炭。分析了某些关键因素如初始废水Cr(Ⅵ)浓度、pH值和生物炭使用量对废水中Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。结果表明,啤酒糟和生物炭的红外光谱的特征吸收峰基本一致。它们含有羟基、羧基、氨基和溶解性有机炭可以通过络合、氧化还原反应除去废水中的Cr(Ⅵ)。啤酒糟和生物炭在初始pH为2~3时对废水中的Cr(Ⅵ)的去除效率最好(都达到85%以上)。当Cr(Ⅵ)初始浓度为400 mg/L、吸附剂用量为6 g/L、pH为2.0时,啤酒糟和生物炭对废水Cr(Ⅵ)的吸附能力分别为51.19 mg/g和56.94 mg/g。Dubinin-Raduskevich和Elorich模型拟合结果说明,啤酒糟和生物炭对溶液Cr(Ⅵ)除去的主要机理表现为物理吸附协同还原反应,而且它们对Cr(Ⅵ)除去能力与其表面特性和含Cr(Ⅵ)的废水微环境密切相关。     

聚硫酸铁铝制备改进及其处理重金属废水

以亚铁盐和硫酸铝为原料,采用先氧化后水解聚合方式制备4种固体聚合硫酸铁铝(polyfer-ric-alum inum sulfate,PFAS).考察其表观状态、铁铝形态分布及其对重金属废水的处理效果,确定其优化制备方法及分子式.通过正交试验确定最适处理条件:PFAS和聚丙烯酰胺(polyacrylam ide,PAM)的投量分别为200 mg/L和2.0 mg/L.pH值是影响PFAS处理效果的主要因素,在最适pH值下,PFAS处理含Cu2+、N i2+和Cr(Ⅵ)的单一或混合废水时,对Cu2+和N i2+的去除率分别达到99.89%和99.72%,其残留质量浓度均达排放标准,Cu2+和N i2+的共沉淀有利于去除Cr(Ⅵ).     

CeO_2掺杂对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

采用水热法制备不同浓度CeO_2掺杂TiO_2薄膜,并以其为光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSCs),同时考察不同CeO_2掺杂浓度对TiO_2光阳极的光电转换效率的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段、紫外可见漫反射谱(UV-Vis DRS),对制得的光阳极薄膜进行晶体结构、表面形貌、微观结构、元素价态以及光学特性的表征,并对组装的DSSCs进行光电性能测试。结果表明:适量浓度的CeO_2掺杂可提高太阳能电池中的短路电流与光电转换效率;与纯TiO_2光阳极相比,0.015mol·L~(-1) Ce(NO_3)_3修饰的CeO_2/TiO_2光阳极的光电转换效率从2.44%提高到5.91%。     

TiO_2/SiO_2的制备及光催化氧化降解甲基橙

采用溶胶凝胶法制备了TiO_2/SiO_2和TiO_2.用XRD,N2吸附-脱附进行了表征.以甲基橙为降解物,汞灯为光源,双氧水为降解氧化剂,考察了样品的光催化活性.研究发现:Si的引入能够抑制TiO_2由锐钛矿向金红石转化,控制TiO_2颗粒的长大,提高TiO_2的比表面积;TiO_2/SiO_2的光催化活性高于TiO_2.以600℃下煅烧3h制得的TiO_2/SiO_2为催化剂,甲基橙初始pH=3,V30%H_2O_2=3mL,催化剂的投加量为0.50g/L时,光照180min,10mg/L甲基橙的降解率达到98.03%.此外还发现在降解过程中光源、催化剂、H_2O_2三者协同作用.     

TiO_2/g-C_3N_4复合物的制备及其光催化性能

通过简单的水热法在石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片层上原位生成TiO_2纳米颗粒。制备出的TiO_2/g-C3N4纳米复合材料在可见光照射下光催化活性显著高于纯g-C3N4。当TiO_2负载量为30%(质量分数)时,反应40min即可降解97%的罗丹明B(RhB)。光生电子在TiO_2和g-C3N4界面间的传输使得光生载流子分离,光催化性能提高。提出TiO_2/g-C3N4复合材料在可见光照射条件下的光催化机理并通过实验进行了验证。结果表明,TiO_2/gC3N4反应体系中起氧化作用的是空穴(h+)和超氧自由基(·O-2)。     

纳米晶钇稳定氧化锆的制备及表征

以草酸盐为沉淀剂,通过化学共沉淀-高温煅烧法制备了系列钇稳定氧化锆,采用XRD分析技术对样品进行表征。结果表明,不进行钇掺杂时,ZrO2在煅烧温度较低时,晶型以t-ZrO2为主,煅烧温度提高,t-ZrO2向m-ZrO2转变,900℃时晶型已完全转变为m-ZrO2。掺杂钇后低温煅烧产物晶型为四方相,当掺杂钇的含量低于6%(摩尔分数)时,随着煅烧温度提高,少部分四方相转变为单斜相,转变比例随着掺杂量的提高而降低;掺杂钇的含量达到6%(摩尔分数)时,低温煅烧产物的晶型为四方相,随着煅烧温度的提高,晶型保持稳定。Y3+取代Zr4+产生氧缺陷是ZrO2晶体结构稳定化的主要因素。通过该方法制备的钇稳定氧化锆均为纳米晶,晶粒尺寸随着煅烧温度的提高而长大。     

Ce~(3+)掺杂TiO_2气凝胶的制备及其光催化活性

以钛酸丁酯(TBT)为钛源,离子液体1-正己基-3-甲基咪唑溴盐([HMim]Br)为模板剂和老化液,采用溶胶-凝胶法,在低温常压下制备了Ce~(3+)掺杂锐钛矿相TiO_2气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、静态氮吸附(BET)、紫外漫反射光谱(DRS)、透射电镜(TEM)等方法对样品结构进行表征,并对活性艳蓝KN-R染料的模拟废水进行了光催化性能测试。结果表明,此方法制备的Ce~(3+)掺杂TiO_2气凝胶具备锐钛矿晶型,晶粒平均尺寸为7.5nm,比表面积为235.170m2/g,最可几孔径为3.719nm,对活性艳蓝KN-R废水具有明显的光催化降解能力。