二氧化钛基光催化剂的开发与应用

笔者综述了TiO2基光催化剂的合成和制备技术的新进展,主要涉及纳米TiO2的液相和气相制备方法、TiO2的表面贵金属沉积、TiO2固载时载体类别的影响和负载后的光催化性能比较、金属元素及非金属元素的掺杂和表面修饰等方面,所有制备技术的主要目的在于提高其催化反应性能和光利用率;概述了TiO2基光催化剂在光催化有机合成、光催化废水处理和环境保护等方面一些新的应用研究进展,最后简要评述了TiO2基光催化剂的生产和其在光催化工业中的发展前景和方向.     

二氧化钛光催化技术研究进展

对TiO2光催化剂的制备、改性、光催化反应动力学、光催化反应器及光催化技术应用等方面的研究进展作了详细综述．     

微波在杂环类化合物合成中的研究进展

微波技术作为一种传播介质和加热能源已被广泛应用于各个科学领域.它可以加快化学反应速率,改变化学反应历程,获得新的反应产物,实现某些常规方法不能进行的反应.在有机合成中,微波加热具有反应速率快、操作简便、副产物少、纯度高,洁净以及节约能源的特点.综述了近年来微波辐射技术在杂环类化合物中的应用情况.主要评述了三元、四元、五元、六元及稠环类杂环类化合物在微波辐射下的合成方法,并且展望了微波技术在有机合成中的发展前景.     

S掺杂TiO2光催化剂的可见光催化降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法合成了S掺杂TiO2光催化剂.XPS测试结果表明钛离子主要是以+4价形式进入到了TiO2的晶格中,导致TiO2的禁带宽度变窄,将TiO2的吸收光谱拓展至可见光区,故可在可见光下对甲基橙进行光催化降解;在降解过程中,甲基橙首先形成芳香环类中间产物,然后继续开环降解和矿化;稳定性实验表明样品具有良好的稳定性.     

凹凸棒负载纳米TiO2的制备、表征及其光催化性能研究

TiO2光催化剂的固定化研究对其大规模工业化应用具有重要的实际意义.通过在TiO2溶胶中浸渍的方法,制备了天然粘土矿石凹凸棒负载的TiO2光催化剂.并采用TEM、XRD等分析手段对TiO2纳米管的形貌和晶相进行了表征.对比了负载后的光催化剂在制备方法、热处理温度、光催化剂的投加量及其模拟废水溶液不同时对其光催化剂性能的影响,并且验证了该光催化剂的可重复利用性.     

二氧化钛上光催化分解水的模拟计算进展

TiO2具有催化活性高、稳定性好、对人体无毒、成本低等特点,是目前研究和应用范围最广泛的光催化剂。利用TiO2光催化分解水已进行了大量的实验研究,为了进一步提高反应效率,需要更多的研究从微观尺度理解光催化分解水反应中的基本过程。基于分子模拟的密度泛函理论、经典分子动力学以及第一性原理分子动力学方法,从水在TiO2表面的吸附及分层结构、TiO2表面分解水的反应能垒和限速步骤、TiO2表面电荷转移过程3个方面介绍了TiO2光催化分解水的模拟计算最新进展,进而分析探讨了该领域当前研究存在的问题和今后的研究重点。     

水热法制备海绵钛负载二氧化钛膜及性能研究

以多孔海绵钛为载体,2 mol/L H2O2为氧化剂,0.15 mol/L KOH为矿化剂,在水热条件下一步合成了颗粒大小约为0.5 μm的四方状锐钛矿海绵钛负载TiO2膜.以XRD、SEM观察海绵钛负载TiO2膜晶型、形貌,以亚甲基蓝为目标降解物研究了其光化性能催化,并探讨了水热时间对产物TiO2膜晶型、形貌及光催化性能的影响.结果表明,12 h为最佳水热时间,海绵钛负载TiO2膜有着最佳的光催化性能:光催化反应60 min,亚甲基蓝溶液的降解率达99%.采用该法制备的TiO2光催化剂回收简单,反复利用后,其光催化性能无明显下降.     

二氧化钛半导体光催化技术研究进展

半导体光催化氧化技术是一种新型的现代水处理技术;由于它能广泛地利用天然能源－－太阳能,且对多种有机物有明显的降解效果,具有广阔的应用前景,近年来,半导体光催化已成为光化学领域及环境保护领域中的研究热点之一,介绍了近年来国内外二氧化钛（TiO2）半导体光催化技术的研究进展,主要涉及TiO2光催化氧化机理、高活性TiO2光催化剂的制备与改性、TiO2担载及该技术在环境保护中的应用等方面的研究。     

超声波制备TiO2光催化降解气相苯的研究

文章以钛酸四丁酯为原料,采用超声波分散450℃焙烧物得到了纳米TiO2光催化剂,以苯为模拟气体,在静态反应装置中考察了该催化剂对气相苯的光催化降解性能。结果表明,采用超声波制备的TiO2光催化剂能显著提高对苯的光催化降解性能,超声波制备的TiO2上苯转化率是搅拌制备的TiO2的1.7倍。BET结果显示超声波制备的光催化剂比表面比搅拌制备的光催化剂高;XRD表征结果表明TiO2呈锐钛型;紫外-可见漫反射结果显示超声波制备的TiO2在可见区吸收增强。     

二氧化钛光催化剂掺杂改性的研究进展

半导体材料TiO2作为光催化剂得到了广泛的研究和应用.介绍了TiO2光催化反应机理以及光催化剂掺杂改性的研究进展,包括金属离子、非金属以及金属/非金属共掺杂,并且指出了TiO2光催化剂改性的研究热点和研究方向.     

TiO2/AC光催化剂对卡马西平的降解特性

以椰壳粉末活性炭（PAC）为载体,钛酸丁酯和乙醇为原料,采用溶胶凝胶浸渍法制备负载型光催化剂（TiO2/AC）,并研究其降解模拟废水中微量污染物卡马西平的效果。结果表明：TiO2/AC对卡马西平的处理效果明显优于粉末二氧化钛（TiO2）和活性炭,TiO2/AC对卡马西平的去除率是TiO2的1.7倍。当卡马西平初始浓度为10mg/L时,TiO2/AC的投加量为500mg/L、TiO2的负载量为11.2%、反应pH值为7时,卡马西平去除率达到90.6%。TiO2/AC对不同初始浓度卡马西平溶液的降解过程符合准二级反应动力学,二级反应常数与浓度成反比。利用Langmuir-Hinshelwood（L-H）模型可得出表观吸附平衡常数Ka=9.215×10^3 L/mol,表面反应速率常数Kr=3.678×10^-6 mol/（L·min）,微波辐照是实现催化剂再生的最佳方法。     

TiO2/ZnO/MMT复合光催化剂的超临界干燥法制备及性能研究

超临界流体干燥法制备的催化剂分散性好,颗粒尺寸小,对光的散射少,从而能更有效地利用光源.采用溶胶-凝胶法结合超临界流体干燥法,制备了纳米TiO2/ZnO/MMT复合光催化剂,并用TEM、XRD方法对其表征,以苯酚光催化降解为模型反应对所制备催化剂的催化性能进行了评价.结果表明催化剂平均粒径为18 nm,比表面积大,分散性好,TiO2全部为锐钛矿相;ZnO的最佳掺入量为0.5%;合光催化剂的活性高于单组分TiO2,6 h苯酚降解率达98.2%,COD化学耗氧量为94.3%.采用超临界干燥法直接制得的纳米复合催化剂,光催化活性与普通干燥法制备的光催化剂相比提高很多.     

负载TiO_2光催化剂的制备表征及其降解效果

为解决传统纳米光催化剂不易分离和一般载体的比表面积较小、悬浮性差的问题,将纳米TiO2负载在不耐高温的聚丙烯多面球上,用偶联剂法制备了负载型TiO2光催化剂,并与溶胶-凝胶法制备的负载型TiO2光催化剂降解酸性红B染料溶液的效果进行比较,利用XRD和N2吸附法表征了催化剂表面结构性质.结果表明,偶联剂法制备的TiO2薄膜晶相单一,均为纳米锐钛矿,其晶粒度较小,比溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜光催化活性高,降解效果优于溶胶-凝胶法.试验钛酸酯偶联剂用乙醇溶剂按体积比1∶1进行稀释,最佳TiO2投加质量比为2.5%~5%,且随着光照强度的增加,光催化反应速率提高.发现光催化氧化法处理酸性红B溶液的效果优于直接光解法;在连续使用7次以后,负载TiO2光催化剂的活性基本不变,可重复使用.     

吸附相反应技术制备沸石负载TiO_2光催化剂

以钛酸丁酯为钛源,天然沸石为载体,采用吸附相反应技术,以沸石表面吸附的水层为"纳米反应器",制备了沸石/TiO2光催化剂。运用红外光谱分析和X-射线光电子能谱分析对沸石/TiO2光催化剂进行了表征。结果表明,在沸石表面成功地负载了纳米TiO2。以250W紫外线高压汞灯为光源,以有机颜料甲基橙为目标降解物,研究了沸石/TiO2光催化剂的光催化性能,并探讨了沸石中TiO2负载量、沸石/TiO2用量与催化剂催化活性之间的关系。结果表明,当沸石与钛酸丁酯质量比为1∶3时,沸石/TiO2光催化剂具有较好的光催化活性。提高沸石/TiO2光催化剂的用量能提高其对甲基橙溶液的光催化降解效率。     

纳米光触媒二氧化钛在纺织品上的应用性能

介绍了纳米光触媒TiO2在纺织品功能整理上的应用及纳米光触媒TiO2作用于纺织品的方法．提出了纳米光触媒纺织品应用性能的研究方向,即提高光触媒TiO2的分散性能、提高光触媒TiO2与织物的结合牢度以及减少纤维的裂化．     

氮等离子体改性活性炭纤维负载TiO_2净化室内甲苯

以氮等离子体对活性炭纤维表面进行改性,钛酸四丁酯为前驱体水解法负载TiO2,制备了复合光催化剂。用扫描电子显微境（SEM）、X射线衍射（XRD）、氮气吸附法（BET）和X光电子能谱仪（XPS）对样品进行了表征,考察了复合光催化剂降解甲苯的效果。结果表明,表面负载的光催化剂颗粒均匀,为锐钛矿型;活性炭纤维改性后,平均孔径有所减小,微孔表面积增加,表面的羰基和羧基增加,其对应的复合光催化剂的吸附氧物种（O2-）提高了近3%;改性后复合光催化剂降解甲苯的能力优于未改性的样品,当外加电压为11000 V,改性20 min,TiO2负载2次制得的复合光催化剂样品在湿度为40%条件下,降解甲苯效果最好,对含甲苯浓度为2 mg/m^3的气体处理200 min,降解率达97.88%,比未改性样品的效率提高了19.38%。     

SO_4~(2-)/TiO_2-MoO_3-La_2O_3催化合成丁醛乙二醇缩醛

报道了以稀土改性固体超强酸SO42-/TiO2-MoO3-La2O3为多相催化剂,通过丁醛和乙二醇为原料合成丁醛乙二醇缩醛,探讨了SO42-/TiO2-MoO3-La2O3催化剂对缩醛反应的催化活性,较系统地研究了原料量比,催化剂用量,反应时间诸因素对产品收率的影响。实验表明:在n(丁醛):n(乙二醇)=1:1.5,催化剂用量为反应物料总质量分数的0.80%,环己烷为带水剂,反应时间1.0h的优化条件下,丁醛乙二醇缩醛的收率可达81.9%,由此可见:SO42-/TiO2-MoO3-La2O3是合成丁醛乙二醇缩醛的优良催化剂,具有良好的应用前景。     

Sol-Gel法制备负载型纳米TiO_2及其光催化性能的研究

采用溶胶 -凝胶法制备了纳米 Ti O2 ,并以毫米级硅胶粒和微米级硅胶粒为载体 ,采用浸涂法制备出负载纳米 Ti O2 膜的硅胶微球光催化剂。并以活性红 X- 3B,活性紫 X-2 R,红 K- 2 BP等有机染料混合溶液为降解对象 ,研究了该催化剂的光催化性能。     

纳米复合光催化剂制备及对PAR降解的研究

以钛酸四正丁酯和无水乙醇为主要原料,另掺杂一定比例的Fe^3＋,以溶胶一凝胶法制备Fe-TiO2复合光催化剂,并用XRD和SEM等手段进行表征。以4-（2-毗啶偶氮）间苯二酚（PAR）光催化降解为模型反应,在可见光条件下对所制备的催化剂催化性能进行表征和评价。结果表明,掺铁比不掺杂TiO2有更高的催化活性,同时也验证了锐钛矿型TiO2是催化活性最高的晶型。     

Bactericidal and Photocatalytie Activity of Fe^3＋-TiO2 Thin Films Prepared by the Sol-gel Method

Pure TiO2 thin films and iron doped TiO2 thin films on glass substrate were prepared by sol-gel method, and characterized by X-ray diffractometer （XRD）, thermo-gravimetric analysis （TG-DSC）, high resolution transmission electron microscope （HRTEM）, scanning electron microscope （SEM） and UV-Vis spectroscopy, respectively. The experimental results show that the pure TiO2 thin films and iron doped TiO2 thin films can destroy most of the escherichia coli and bacillus subtillis under the irradiation of 365 nm UV-light. However, the iron doped TiO2 thin film is a better photocatalyst than pure TiO2 thin film. The ultrastructural studies provide direct evidences for understanding the bactericidal mechanism of the TiO2 photocatalyst.