常压干燥法制备TiO2气凝胶

以钛酸丁酯为原料, 乙酸为有机配体, 甲酰胺为干燥控制化学添加剂(DCCA), 采用溶胶-凝胶法和溶剂置换等后续工艺, 实现了块状TiO₂气凝胶催化剂的常压干燥法制备, 并考察了有机配体对气凝胶结构性能的影响。采用XRD、BET、SEM、EDS及DSC-TG对样品进行表征。结果表明: 当有机配体与钛酸丁酯物质的量之比为0.9时, 制备的样品性能最佳, 该TiO₂气凝胶样品为非晶态, 表观密度为0.25 g·cm^-3, 比表面积716.5 m²·g^-1, 平均孔径19.1 nm; 在850℃大气气氛下热处理2 h后, 比表面积为122.4 m²·g^-1, 平均孔径23.4 nm, 具有较高光催化活性; 经1000℃热处理后, TiO₂晶型仍为锐钛矿相, 热稳定性较好, 光催化活性有所降低。未采用有机配体制备的TiO₂气凝胶表观密度为0.57 g·cm^-3, 比表面积为482.2 m²·g^-1。有机配体的使用更有利于制备出表观密度较小、比表面积较高的TiO₂气凝胶。     

Fe-Mn/TiO2低温NH3-SCR脱硝催化剂的SO2中毒机理

Fe-Mn/TiO₂低温脱硝催化剂具有较高的低温活性和热稳定性,但抗SO₂能力差,不能满足工业应用要求。目前对于SO₂中毒位点以及中毒机理仍不明确。通过浸渍法制备了Fe-Mn/Ti、Fe/Ti、Mn/Ti,并在SO₂或NH₃-SCR气氛下对催化剂进行预硫化,通过TPD、H2-TPR、XRD、FTIR、XPS等表征手段对预硫化前后的样品进行表征,发现Ti、Fe/Ti、Mn/Ti和Fe-Mn/Ti催化剂预硫化后,Ti均发生硫酸化。在NH₃-SCR气氛比在SO₂气氛下催化剂中毒更严重,Fe加入后与Mn形成复合氧化物,改变Mn的存在状态,抑制Mn的硫酸化,但并没能阻止Ti的硫酸化。因此催化剂的抗毒性不仅要防止活性组分中毒,也需要防止载体中毒。     

不同晶型Fe2O3催化H2O2湿法脱硝的实验研究

研究了以α-Fe₂O₃、β-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃为催化剂的类Fenton试剂溶液氧化吸收NO的过程,分析了3种Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO脱除效率的影响机理。脱硝性能测试结果表明：γ-Fe₂O₃的活性最好,在H₂O₂浓度为1.5 mol/L、催化剂浓度为20 mmol/L、pH值为5以及反应温度为55℃等条件下,γ-Fe₂O₃的脱硝率可达87.5%。机理研究表明：3种Fe₂O₃催化H₂O₂分解湿法脱除NO的反应发生在催化剂表面,反应过程中存在氧化还原循环,H₂O₂催化分解的主要产物是·OH。活性差异分析结果表明：Fe₂O₃的晶相结构和表面性质对NO的脱除效果具有显著的影响,γ-Fe₂O₃的活性最高是由于比表面积大、分散性高和表面的Fe²⁺含量更多,而β-Fe₂O₃的活性高于α-Fe₂O₃是由于表面的氧空位含量更多。     

高温水解溶剂热法合成纳米TiO2及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,在丙酮、吡啶和乙醇的混合溶剂中,采用高温水解溶剂热法合成了纳米TiO₂粉体。XRD和TEM分析结果表明,纳米TiO₂的平均晶粒尺寸约为11nm,分散性好,是纯单相锐钛矿型。经不同温度煅烧处理后可知,当煅烧温度低于等于800℃时,该纳米TiO₂都能保持单一的锐钛矿相,具有高的热稳定性;当煅烧温度低于等于600℃时,煅烧温度对该纳米TiO₂光催化性能的影响较小,都具有优良的光催化活性。     

Fe3+-TiO2/ACF复合材料的制备及其性能研究

为了提高二氧化钛/活性碳纤维(TiO₂/ACF)复合材料处理有害气体的降解率，使用Fe³⁺对TiO₂进行改性，采用溶胶-凝胶法制备Fe³⁺-TiO₂/ACF,通过荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电镜(SEM)对材料进行性能表征，并以氨气(NH₃)等气体为目标降解物，研究Fe³⁺-TiO₂/ACF对目标降解物的降解效果。结果表明：经Fe³⁺掺杂改性的TiO₂光催化活性显著提高，Fe³⁺∶Ti⁴⁺摩尔比为1∶200时，其光催化活性最高。随着Fe³⁺掺杂量的增加，TiO₂的平均晶粒大小逐渐降低。负载Fe³⁺-TiO₂后ACF的比表面积降低。使用Fe³⁺∶Ti⁴⁺(1∶200)...     

La3+-Pr3+共掺杂纳米TiO2粉体的光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)为原料, 采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO₂和La³⁺-Pr³⁺共掺杂复合粉体(La³⁺-Pr³⁺/TiO₂), 采用XRD、 UV-Vis和TEM等测试手段分析了在紫外光照射下, 以降解甲基橙为探针反应研究其可见光催化性能。结果显示: 所有样品均为锐钛矿相纳米TiO₂, 稀土元素镧和镨掺杂后TiO₂特征衍射峰宽化, 强度降低; 与纯TiO₂、 镧掺杂TiO₂与镨掺杂TiO₂相比, 光催化剂La³⁺-Pr³⁺共掺杂TiO₂颗粒的粒径更小, 比表面积更大, 光吸收边红移程度更显著; 与未掺杂和单一掺杂的TiO₂相比较, 共掺杂的TiO₂具有更高的可见光催化性能。当La³⁺与TiO₂和Pr³⁺与TiO₂的摩尔比分别为1.0%和0.2%时, 可见光催化性能最好。可见光催化性能的提高归因于镧和镨的协同作用。     

煅烧温度对In-TiO2纳米材料光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成In掺杂TiO₂纳米材料,用XRD、FT-IR以及N₂吸附-脱附等手段对其表征,研究了热处理条件对其结构和光催化性能的影响。结果表明,在不同煅烧温度制备的材料均由锐钛矿型TiO₂组成,且其表面形貌变化不大;随着煅烧温度的提高TiO₂晶粒尺寸逐渐增大,催化剂的比表面积逐渐降低,孔径逐渐增大,在400℃煅烧制得的3%In-TiO₂的比表面积为94.4 m²/g,平均孔径为10.3 nm,具有最强的光催化能力,经光照30 min后对甲基橙的光催化降解率为43.1%.     

W掺入对Ti0.8Zr0.2Ce0.2O2.4/Al2O3-TiO2-SiO2催化脱硝性能的优化

以Al₂O₃-TiO₂-SiO₂(ATS)为载体、Ti_0.8Zr_0.2Ce_0.2O_2.4(TZC)为催化活性组分, 采用挤出成型法制备系列整体式TZC/ATS及W掺入催化剂样品。研究了W掺入对催化剂TZC/ATS 的氨气选择性催化还原(NH₃-SCR)脱除NO活性及抗K₂O、CaO等毒性的影响, 比较了Ti_0.8Zr_0.2Ce_0.2W_0.08O_2.64/ATS(TZCW_0.4/ATS)催化剂与V₂O₅(WO₃)/TiO₂催化剂的抗K₂O、CaO等中毒性能, 并采用N₂-BET、XRD、SEM和NH₃-TPD等技术手段分别表征了催化剂的比表面积、固相结构、微观形貌及表面酸性。结果表明, 当活性组分中Ti/Zr/Ce/W元素摩尔比为4:1:1:0.4时, TZCW_0.4/ATS催化剂NH₃-SCR脱除NO的效率最高、稳定性最好。W掺入显著增强了催化剂的抗K₂O及CaO毒性能力, 且TZCW_0.4/ATS催化剂抗K₂O及CaO的中毒能力明显强于V₂O₅(WO₃)/TiO₂催化剂。分析表明, W掺入提高了TZCW_0.4/ATS催化剂的比表面积, 增加了催化剂的表面酸量, 从而优化了催化剂的脱硝性能。     

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

N、Fe共掺杂纳米TiO2的制备和性能

以钛酸丁酯为钛源,用醇热法制备了N、Fe单掺杂及共掺杂纳米TiO₂。对样品的晶型结构、表面形貌、比表面积、紫外可见吸收、光致发光和分解水制氢催化性能分别进行了表征。结果表明,在500℃退火的N、Fe共掺杂TiO₂样品均为锐钛矿相棱形纳米颗粒,分散性较好,平均粒径约20 nm;N、Fe共掺杂的摩尔分数分别为5.0%和2.0%时,样品具有良好的可见光吸收活性,对光的吸收从387 nm（未掺杂锐钛矿相TiO₂）红移至510 nm处。主要原因可能是,N和Fe共掺杂在其禁带中产生杂质能级,导致其禁带宽度减小;N、Fe单掺杂及共掺杂改性,有效抑制了电子-空穴的复合,提高了光生载流子的分离效率;在可见光下（λ>400 nm）N、Fe共掺杂TiO₂具有较高的光催化分解水制氢活性,氢气生成速率为299.2μmol·g^-1·h^-1。     

微晶形状对锐钛矿型TiO2材料超级电容器性能的影响

研究了晶粒各向异性对锐钛矿型TiO₂电化学性能的影响，这对超级电容器材料性能提升具有显著的意义。利用水热合成法，以HF和H₂SO₄为不同的酸性形貌诱导剂，钛酸四丁酯为钛源制备了片状和球状微晶的TiO₂,两者会暴露不同的晶面。经X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)证实片状TiO₂暴露的晶面是高活性{001},而球状TiO₂暴露的晶面具有随机性。采用X射线光电子能谱(XPS)和比表面及孔隙度分析(BET)以及相应的电化学性能测试：结果表明片状TiO₂的比表面积(112.76 m²/g)是球状TiO₂比表面积(46.88 m²/g)的2.41倍，片状TiO₂超级电容器的比电容(174.0 F/g)是球状TiO₂超级电容器比电容(67.00 F/g)的2.59倍，同时片状TiO₂     

基底表面缺陷对TiO2/Bi2WO6复合材料微观结构和光催化性能的影响

TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料是可见光响应光催化活性最高的物质之一，其界面结构和微观形貌是影响光催化性能的重要因素。但是，如何可控“裁剪”TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料的界面结构与微观形貌仍面临巨大的挑战。本文采用缺陷诱导可控合成TiO₂/Bi₂WO₆异质结复合材料，研究了TiO₂基底表面缺陷尺寸、分布密度等对TiO₂/Bi₂WO₆复合材料微观结构和光催化性能的影响。结果表明：热腐蚀合成温度、腐蚀时间是影响Ti_O2纳米带基底表面缺陷尺寸和分布的关键因素。TiO₂纳米带基底表面的缺陷尺寸为26 nm，缺陷分布密度为12个/μm²，有利于合成界面结合良好的TiO₂/Bi₂WO_6<...     

具有高活性(001)晶面的TiO2纳米方块的制备及光催化性能

采用水热法制备了尺寸为70~100 nm, 具有高活性(001)晶面的锐钛矿相TiO₂纳米方块, 利用FE-SEM、TEM、XRD和UV-Vis DRS等手段对催化剂结构和光吸收性能进行分析, 同时考察了水热反应温度和溶液pH对TiO₂形貌和(001)晶面暴露率的影响。以酸性红染料为目标污染物, 对催化剂的光催化活性进行研究。实验结果表明, 合成TiO₂纳米方块的最佳条件为水热温度180℃、溶液pH=4~5。(001)晶面的光催化活性优于(101)晶面, 具有33%(001)晶面暴露率的TiO₂纳米方块的光催化活性是普通TiO₂的1.6倍。     

漂浮型Ag2CrO4-g-C3N4-TiO2/膨胀珍珠岩可见光催化材料除藻性能

以Al₂O₃改性的膨胀珍珠岩(mEP)为载体，采用溶胶凝胶-浸渍沉积法制备Ag₂CrO₄-g-C₃N₄-TiO₂/mEP漂浮型可见光催化材料。对制备的光催化材料使用XRD、N₂吸附/脱附、FESEM-EDS、XPS和UV-vis DRS等分析方法进行材料表征。实验结果表明，不同的Ag₂CrO₄含量可对复合催化剂的晶型和比表面积产生影响，过高的Ag₂CrO₄可在催化剂的表面形成团聚颗粒不利于催化剂对藻细胞的吸附和光催化灭活。以铜绿微囊藻为处理对象，光催化剂中Ag₂CrO₄/TiO₂的理论摩尔比为0.05，初始藻细胞浓度为2.75×106 cells/mL时，单纯暗吸附8 h藻细胞的去除率为10.3%，在吸附和光催化的协同作用下，藻细胞的去除率可达81.88%。光催化除藻过程中起主要作用的为光生空穴h+，该催化剂在重复利用三次后对藻细胞仍有72.19%的去除率，催化剂有较好的稳定性。      

以PVP为软模板构建的层状介孔TiO2及其光催化性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为软模板、硫酸钛为钛源,采用无机沉淀-胶溶法制备了层状介孔PVP-TiO₂。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、比表面积分析仪(BET)分别对样品的表面形貌、晶相组成、紫外吸收带边、比表面积和孔结构进行了表征分析,对层状结构的形成机理进行了研究。以甲基橙为目标降解物,研究了样品的光催化性能。结果表明：在相同条件下,PVP-TiO₂对甲基橙的最佳降解率达到93.84%,明显高于纯TiO₂。经PVP改性后,TiO₂试样出现了层状介孔结构,结晶度和晶粒尺寸均减小,促进了锐钛矿向金红石相的转变,并且PVP的引入使得TiO₂的光吸收带边发生了一定的蓝移。     

纳米Nd2O3对TC11钛合金微弧氧化层耐磨性及高温抗氧化性能的影响

为了提高TC11钛合金耐磨性及高温抗氧化性，通过添加不同浓度Nd₂O₃颗粒制备了Nd₂O₃颗粒掺杂的微弧氧化层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等研究了Nd₂O₃浓度对TC11钛合金表面微弧氧化层微观结构、物相组成的影响，并评价了涂层的耐磨性与高温抗氧化性能。结果表明：添加Nd₂O₃颗粒后，膜层表面的微孔数量减少，膜层物相以金红石型TiO₂和锐钛矿型TiO₂为主，随着Nd₂O₃浓度的增加，Nd元素在膜层中的含量逐渐增加，膜层厚度先增大后减小；在Nd₂O₃浓度为1 g/L时，所制备的微弧氧化层综合性能最佳，膜层平均厚度8.68μm,磨损失重0.43 mg,磨痕宽度598.04μm,高温氧化增重0.139 mg/cm²。与TC11钛合金基体和未添加Nd₂     

离子液体中Co掺杂介孔TiO2可见光催化剂的制备及性能研究

以离子液体([C₄MIM]BF₄)为模板剂, 采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO₂和Co掺杂的介孔TiO₂光催化剂。研究了Co掺杂对样品的比表面积、晶相、元素价态、吸光特性及可见光活性的影响。结果表明: 所制备的Co/TiO₂光催化剂为介孔结构的具有较大比表面积的锐钛矿相纳米颗粒; XPS分析表明: Co以Co²⁺取代Ti⁴⁺进入TiO₂晶格形成杂质能级, 降低了TiO₂带隙能, 有效拓展了TiO₂的光响应范围。以亚甲基蓝水溶液为降解对象, 在可见光 (λ>420 nm)下考察制备样品的光催化活性, 结果表明: Co掺杂的TiO₂具有可见光活性, 且0.3%Co/TiO₂的活性最高。     

SiO2包覆膜对介孔Pd/SiO2催化蒽醌加氢制备双氧水的作用

本工作以2-戊基蒽醌生产过氧化氢的反应过程为研究背景，使用平均孔径为12 nm的介孔球形氧化硅载体，利用强静电吸附(SEA)法制备了Pd/SiO₂催化剂，并使用四乙氧基硅烷包覆催化剂所负载的Pd颗粒，制备出用于蒽醌加氢的Pd@SiO₂/SiO₂球形颗粒催化剂。相较于未经包覆修饰的Pd/SiO₂球形催化剂，Pd@SiO₂/SiO₂催化剂表现出较高的100%选择性，以及高加氢活性，时空产率高出16.4%;同时，利用物理吸附(BET)、粉末X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、H₂-TPR、XPS等手段对所制备的Pd@SiO₂/SiO₂及Pd/SiO₂催化剂进行表征，可观察到经包覆后，Pd颗粒表面有0.1 nm左右的SiO₂膜，催化剂的比表面积和孔容相较于载体有所增加，而孔径则减小；H₂-TPR及XPS表征结果则显示，在Pd@S...     

介孔电气石/TiO2复合材料的制备及其模拟太阳光光催化性能

采用一步溶胶-凝胶共缩合结合溶剂热合成技术制备出一系列介孔电气石/TiO₂复合材料,表征了复合材料的相结构、形貌、孔隙率、光吸收性质以及组成结构.结果表明:制备的电气石/TiO₂复合材料具有纯锐钛矿晶相、均匀的介孔结构、较大的比表面积(205~242 m²·g^-1)、均匀的孔径分布(3.4~3.8 nm)以及较低的带隙能(3.0 eV).在模拟太阳光照射下,电气石/TiO₂复合材料可以被成功地应用于水中有机污染物罗丹明B和诺氟沙星的降解.降解动力学研究表明:电气石的掺杂提高了TiO₂的光催化量子效率,降低了TiO₂的带隙能.对罗丹明B的降解,电气石掺杂量为1wt%~5wt%的电气石/TiO₂复合材料表现出比纯TiO₂更高的降解速率,对诺氟沙星的降解,电气石/TiO₂复合材料的降解速率高于纯TiO₂的.     

石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以氧化石墨烯（GO）和钛酸四丁酯（Ti（OBu）₄）作为初始反应物,采用乙醇溶剂热法合成了石墨烯/纳米TiO₂复合材料,并利用XRD、FE-SEM、TEM、RAMAN和XPS等手段对石墨烯/纳米TiO₂复合材料的晶体结构、形貌及元素形态等性质进行了表征,同时将复合材料应用于光催化降解甲基橙溶液,进行光催化性能评价。结果表明：Ti（OBu）₄在乙醇溶剂中通过化学静电引力吸附到GO表面,经过溶剂热反应,GO被还原成石墨烯的同时,石墨烯的表面负载生长锐钛矿TiO₂颗粒。随着溶剂热反应时间的延长,GO表面的活性基团减少,还原更加彻底,同时TiO₂晶粒有一定的增大趋势;与纯TiO₂相比,石墨烯/纳米TiO₂复合材料光催化活性明显提高,石墨烯含量对复合材料的光催化活性有直接的影响。