纳米晶粒TiO2多孔微球的制备及其光催化性能的研究进展

介绍了纳米晶粒TiO2多孔微球的主要制备方法、主要参量及表征、光催化性能研究进展,指出了纳米晶粒TiO2多孔微球制备过程的技术关键与基本参量的功能。针对目前存在的问题,提出了今后的主要研究方向,并展望了纳米晶粒TiO2多孔微球在水处理领域的应用前景。     

La_2O_3-TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3-Ti O2光催化剂;运用XRD,UV-Vis DRS,BET技术对光催化剂进行了表征;并以太阳光为光源,研究了不同制备条件及光反应条件下La2O3-Ti O2对罗丹明B的降解效果。实验结果表明:最佳制备条件为镧掺杂量(硝酸镧与钛酸丁酯的质量比)0.9%、焙烧温度500℃、焙烧时间2 h;该条件下制备的光催化剂为中孔结构(平均孔径3.867 nm),禁带宽度小(2.07 e V),Ti O2为锐钛矿相;在光催化剂投加量为2 g/L、溶液p H为3的最佳光反应条件下反应4 h,La2O3-Ti O2对罗丹明B的降解率达99.7%,远高于N-Ti O2的42.0%;重复使用5次的La2O3-Ti O2光催化剂仍对罗丹明B保持较高的降解率(98.5%)。     

纳米TiO2-石墨烯光催化剂的水热合成及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和石墨为原料,通过水热法制备了锐钛矿型为主的纳米TiO2复合光催化剂（纳米TiO2-石墨烯）,并采用XRD,FTIR,FESEM,TEM技术对其进行了表征。通过紫外光照射降解溶液中的罗丹明B（RhB）研究了TiO2-石墨烯的光催化活性,分析了初始罗丹明B质量浓度、催化剂加入量、溶液pH和催化剂使用次数等影响降解效果的因素。实验结果表明：在初始RhB质量浓度为20 mg/L、溶液pH为7.10、催化剂加入量为1.000 g/L的条件下,紫外光照射30 min时,纳米TiO2-石墨烯对RhB的降解率高达98.69%,明显高于纳米TiO2的44.69%;纳米TiO2-石墨烯稳定性较强,可多次重复使用。     

可见光下氮掺杂罗丹明B分子印迹TiO_2的选择性光催化性能

采用溶胶-凝胶法和分子印迹技术,以尿素为氮源、罗丹明B为模板分子制备了氮掺杂罗丹明B分子印迹TiO_2粉末(N-TiO_2-RhB),并对样品进行了XRD、UV-Vis DRS和BET表征。表征结果显示:氮掺杂和分子印迹一定程度改善了样品的孔隙结构和孔径分布,N-TiO_2-RhB的比表面积和孔体积分别为TiO_2的1.9倍和1.5倍;氮掺杂使TiO_2的光吸收带边发生红移,而分子印迹不能改变催化剂的光吸收带边。N-TiO_2-RhB具有最佳的可见光活性和选择性,对罗丹明B的降解率高达92.7%。对罗丹明B、罗丹明6G、甲基紫和甲基绿的降解过程均符合一级反应动力学方程。     

ZrO2-(NH4)3PW12O40光催化降解罗丹明B

采用水热沉淀法制备了ZrO2-(NH4)3PW12O40复合光催化剂.采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和FTIR等技术对催化剂进行了表征,并通过光催化降解罗丹明B(RhB)评价其光催化性能.实验结果表明:ZrO2与(NH4)3PW12O40的配比对催化剂的形貌和光催化性能均有影响,当n(Zr):n(W)...     

聚丙烯腈纱线负载TiO_2-SiO_2光催化降解苯酚

采用溶胶-凝胶水热法,以钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯为前驱体,制备聚丙烯腈(PAN)纱线负载TiO_2-SiO_2光催化剂。X射线衍射和扫描电子显微镜分析结果表明,TiO_2晶体呈锐钛矿型,平均粒径约为3.5 nm。采用PAN纱线负载TiO_2-SiO_2光催化剂降解苯酚,在苯酚溶液初始质量浓度为8 mg/L、溶液pH为5.3、循环流量为300 mL/min的条件下,反应24 h后苯酚降解率达100%、TOC去除率达72%。     

玫瑰花状分级结构BiOCl的制备及其光降解罗丹明B的性能

以麦芽糖为表面活性剂,采用水热法制备了玫瑰花状分级结构的Bi OCl光催化剂。采用XRD、SEM、TEM、SAED、FTIR、UV-Vis DRS、MS、BET比表面积和ESR等技术对所合成的催化剂进行了表征。以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物研究了Bi OCl光催化剂的Rh B降解性能。实验结果表明:可见光下,在0.485 07 g Bi(NO3)3·5H2O中添加0.5 g麦芽糖、加入10 m L 0.2 mol/L的KCl溶液所制备的Bi OCl的光催化性能最好,在200 min时Rh B降解率达94%;Rh B的降解过程主要为脱乙基反应,降解机理主要是光敏化降解;Bi OCl催化剂具有良好的循环稳定性。     

Zr掺杂TiO_2介孔材料光催化降解头孢氨苄

采用固相合成法制备了Zr掺杂TiO_2(Zr-TiO_2),运用XRD技术对其进行了表征,并将其用于水中头孢氨苄的光催化降解,通过单因素实验及正交实验优化了光催化反应条件。结果表明:制备的Zr-TiO_2为锐钛矿型介孔材料,孔径约为8.12 nm;各因素对头孢氨苄去除率的影响由大到小依次为光照时间、Zr-TiO_2投加量、初始头孢氨苄质量浓度;在Zr-TiO_2投加量为1.5 g/L、初始头孢氨苄质量浓度为10 mg/L、溶液pH为7.0、光照(300 W UV)时间为1.5 h的优化条件下,头孢氨苄去除率高达99.46%;Zr-TiO_2光催化剂的重复使用性能良好。     

薄膜负载型TiO_2光催化降解乙酸

利用TiCl_4水解法在玻璃表面制备纳米TiO_2光催化膜,考察了TiO_2光催化膜对乙酸光催化降解过程的影响因素.实验结果表明:使用活化温度为460℃、镀膜4次、表面积168 cm~2的TiO_2光催化膜处理500 mL0.667 mmoL/L的乙酸350 min时,乙酸降解率为80.0%,与等量TiO_2粉末相比光催化膜活性显著增加;当乙酸初始浓度c_0小于0.667 mmoL/L时,光催化降解过程可用Langmuir-Hinshelwood动力学方程来描述;TiO_2膜连续使用5次(30 h)时的光催化活性基本不变;用质量分数为5%的HCl溶液浸泡失去活性的光催化膜1 h,TiO_2光催化膜的活性可完全恢复.     

预氧化聚丙烯腈/g-C3N4光催化降解罗丹明B

以聚丙烯腈(PAN)和g-C_3N_4为原料,采用超声波辅助分散的溶液浸渍法及煅烧法制备了具有共轭结构的预氧化聚丙烯腈/g-C_3N_4复合光催化剂(CPAN/g-C_3N_4),采用XRD、SEM、FTIR、UV-Vis DRS、EIS等技术对光催化剂进行了表征,考察了CPAN/g-C_3N_4对罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解性能。结果表明:CPAN与g-C_3N_4具有良好的协同作用,使g-C_3N_4片状结构堆叠体颗粒显著减小,明显增强了光催化剂在全部光谱范围内的光吸收,有效提高了光生电子-空穴分离效率;在PAN与g-C_3N_4质量比为1∶200、煅烧温度250 ℃、煅烧时间1 h条件下所制备的CPAN/g-C_3N_4光催化活性最高,且具有良好的光催化活性稳定性。超氧自由基和光生空穴为CPAN/g-C_3N_4复合光催化剂光降解罗丹明B的主要活性物种。     

TiO2/AC复合催化剂光催化降解布洛芬

以钛酸丁酯为钛源、粉末活性炭为载体,采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载型二氧化钛（TiO₂/AC）复合催化剂,并运用XRD和FE-SEM技术对其进行了表征。在紫外光条件下,研究了TiO₂/AC光催化降解布洛芬的影响因素。研究结果表明：布洛芬质量浓度为40 mg/L时,在室温、焙烧温度500 ℃、TiO₂/AC催化剂加入量2.0 g/L、溶液pH 3.0的最佳条件下,光催化降解180 min时布洛芬的降解率达85.6%;阴离子Cl^-和NO₃^-对布洛芬的降解有强烈的抑制作用;阳离子Fe²⁺和Cu²⁺及氧化性物种H₂O₂对布洛芬的降解均呈现两面性,随物种浓度的增加,布洛芬的降解率先增大后减小;该催化剂具有良好的稳定性,可多次重复使用而不失活。     

二氧化钛-活性炭光催化复合膜的制备及对若丹明染料降解的研究

采用以粉状活性炭为主要载体、少量聚四氟乙烯为粘结剂、金属网为城撑基体的TiO2导电光催化复合膜，在不同条件下对若丹明B染料进行了光催化氧化研究。研究结果表明，该膜具有较强而稳定的光催化活性；在此光催化体系中光催化与吸附之间存在一定的协同作用，使光催化效率得以提高。     

TiO2光催化法降解空气中的苯

以紫外灯为光源,采用P25型TiO₂光催化降解空气中的苯。为保证TiO₂的高分散性、增加其在铝板上的附着牢固性,加入了聚乙烯醇和硅溶胶,这在一定程度上增加了催化剂对光能的利用率,但也造成了催化剂活性的降低。实验结果表明：苯的光催化降解反应属一级动力学反应;苯降解率随初始苯质量浓度的增加而减小,随反应面积的增大而增大,在253.7 nm波长光源下的降解效果优于365.0 nm;苯降解所得的气相产物主要为CO₂和CO;随使用次数的增加,催化剂失活现象逐步显现;双氧水对催化剂的再生效果优于去离子水。     

TiO2-PTFE光催化膜的制备及性能

以聚四氟乙烯（PTFE）乳液和纳米TiO2粉末为原料,采用无水乙醇为溶剂,经辊压后与不锈钢网结合,制备了多孔固定化TiO2-PTFE光催化膜。膜性能研究结果表明,m（TiO2）：m（PTFE）=4时,光催化反应处理质量浓度为20mg／L的苯甲酸溶液,2h内TOC去除率高达81．3％。通过扫描电子显微镜观察,TiO2-PTFE光催化膜表面平整,且孔隙分布均匀。TiO2最佳负载量为15mg／cm2。在优化反应条件下同悬浮态TiO2光催化反应体系相比,TiO2-PTFE光催化膜对光源有更高的利用率,表现出更佳的催化活性。     

TiO2-Cu2O/蒙脱土复合光催化剂的制备与性能

以钠基蒙脱土（MMT）为载体,先采用溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入到MMT层间,再采用化学沉积法将纳米Cu₂O负载在TiO₂/MMT上,制备出TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂。采用XRD、SEM、紫外-可见漫反射技术对催化剂进行了表征。以甲基橙为目标污染物,考察了催化剂的光催化性能。表征结果显示：TiO₂与Cu₂O均匀分布在MMT的表面与片层孔隙中;TiO₂-Cu₂O/MMT结合了TiO₂和Cu₂O的特性,拓宽了催化剂的光吸收范围。实验结果表明,在光源为可见光、初始甲基橙质量浓度为20 mg/L、光催化剂加入量为2 g/L的条件下,TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂对甲基橙的光催化降解效果明显优于单一负载的Cu₂O/MMT和TiO₂/MMT,大幅提高了催化剂的光催化效率,反应300 min时TiO₂-Cu₂O/MMT对甲基橙溶液的脱色率达到93%。     

纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究进展

TiO2在光催化降解水中有机污染物方面具有明显的优势。综述了pH、TiO2表面改性、载体、外加氧化剂及其他因素对TiO2光催化降解水中有机污染物催化活性的影响，讨论了光电催化 、太阳能利用等对光催化领域的推动作用，展望了这方面工作的发展方向。     

Ti/MnO2/PbO2电极的制备及电催化降解罗丹明B

采用电沉积法制备了Ti／MnO2／PbO2电极,并用其对质量浓度为20mg／L的罗丹明B模拟废水进行了电催化降解实验。实验结果表明：原水pH为4．95,无须调节废水的pH;最佳电解实验条件为：支持电解质NazSO4浓度0．09mol／L,电解电流密度40mA／cm^2,处理时间40min,在此条件下罗丹明B的去除率接近100％。