纳米TiO2稀土元素掺杂改性光催化还原CO2制甲醇研究

讨论采用改良的溶胶-凝胶法，以钛酸丁酯为前驱体，以冰醋酸为鳌合剂，通过水解缩聚作用制备纳米TiO2，掺杂稀土金属进行改性，进行CO2光催化还原制甲醇研究；利用X射线衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）、BET比表面积、光致发光光谱（PL）技术来分析制得的光催化材料结构、吸光性能、化学吸附等特性，期待能弄清楚纳米TiO2结构与催化效果之间的关系，从而确定主导CO2光催化还原反应效率的因素。     

氮掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

应用溶胶-凝胶法,以尿素和钛酸丁酯为原料制备前躯体,前躯体在500℃、焙烧3 h条件下制备不同浓度掺杂氮的TiO2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行光催化实验。结果表明:样品主要为锐钛矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛,颗粒粒径小于300 nm,有一定程度的团聚,样品中含有质量分数分别为0、2.99%、6.23%、11.38%的氮元素,氮掺杂样品的光谱吸收边缘红移至400~470 nm。光催化实验表明:氮掺杂可以大大改善TiO2在可见光波段的光催化性能。     

Zn掺杂改性TiO2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。     

Cu、N共掺杂纳米TiO_2制备及光催化活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2,并利用XRD、XPS和UV-Vis漫反射光谱等技术进行分析,以二甲酚橙为目标降解物对光催化活性等进行了研究。结果表明,纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2均为锐钛矿晶型,掺杂使得晶粒尺寸变小,吸收阈值红移,使其可见光吸收率比未掺杂的纳米TiO_2有了很大提高,最终导致其光催化降解二甲酚橙的活性得到显著增强。     

稀土掺杂TiO2光催化材料的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了5种稀土（Pr、Nd、Sm,Eu、Dy）掺杂TiO2光催化薄膜,研究了稀土掺杂量,镀膜层数、烧结温度和烧结时间对光催化活性的影响．结果表明,各因素对材料的催化活性均存在一最佳值．薄膜中仅含TiO2而未见稀土氧化物,除掺锴TiO2薄膜完全由金红石相组成外,其余均由锐钛矿相和金红石相的混晶组成,其中金红石相所占比例较大,薄膜表面均存在大量缺陷;稀土掺杂TiO2薄膜对罗丹明B的光降解率可达89．3％．稀土掺杂TiO2显著提高了TiO2对可见光的响应能力,提高了材料的光催化活性．     

掺Ag复合改性的纳米TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了掺Ag复合改性的纳米TiO2复合材料,以提高纳米TiO2在日光下的催化活性。采用差热-热重分析法、X射线衍射、透射电子显微镜、分光光度计等测试技术分析和研究了Ag-TiO2复合材料的微观结构、组织和性能,并探讨了影响Ag-TiO2复合材料光催化性能的各种因素。研究结果表明,利用溶胶-凝胶法可以获得纳米级二氧化钛,单晶尺寸10～30nm。Ag的掺杂会降低锐钛矿相向金红石相的转变温度,掺杂最佳值为Ag/Ti(摩尔比)=0.03;在550℃下热处理1h的Ag-TiO2的光催化性能最高,日光下光照3h对甲基橙的分解率可达97%。     

La掺杂TiO2/改性石英砂复合光催化材料的 制备及其光催化性能

采用超声强化溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为前驱体,选取石英砂作为载体,对载体石英砂进行涂FeCl_3改性,制备了系列La-TiO_2/改性石英砂复合光催化材料,通过XRD、DSC-TG和SEM等测试手段对复合材料的结构和理化性质进行了表征分析,并选取TNT废液作为目标污染物,考察复合了光催化材料的光催化性能。结果表明,在紫外光照射下,镧掺杂量为1.5%(摩尔分数),载体石英砂经FeCl_3溶液浸渍负载5次后,比表面积增大近10倍;焙烧温度400℃时,1.5%La-TiO_2/改性石英砂的吸附性能明显优于TiO_2/石英砂,吸附30 min后,提高了4.5%。     

Er-Ce共掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Er-Ce共掺杂的TiO2纳米粉体，并以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。采用TG-DTA、XRD和TEM等测试技术对样品的晶型、形貌和粒径尺寸进行了表征。结果表明，Er-Ce共掺杂的TiO2粉体最佳热处理温度为550℃，结晶完整、主晶相为锐钛矿型，平均粒径约为20nm；掺杂可使TiO2吸收带发生红移，光催化性能增强；共掺杂体系的最佳量为n（Er）：n（TiO2）=0．1％，n（Ce）：n（TiO2）=0．05％。此掺杂量的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果，反应2h降解效果达到92．37％，优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体。掺杂复合光催化剂对亚甲基蓝的降解遵循一级动力学方程。     

N掺杂TiO2光催化剂的制备及其可见光降解甲醛

采用水解沉淀法制备了纯的和N掺杂的TiO2纳米光催化剂,并用二次离子质谱、X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、比表面积、透射电镜等技术进行了表征。以GaN基兰色发光二极管为光源,研究了催化剂光催化降解甲醛的活性。实验表明,在最佳反应条件下,N掺杂的TiO2纳米光催化剂在可见光下对甲醛有良好的光催化活性。     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

Synthesis and photocatalytic activity of N-doped TiO2/ZrO2 visible-light photocatalysts

Visible-light responsive N-doped ZrO₂/TiO₂ photocatalysts were synthesized via a sol–gel process. To obtain the optimum nitrogen doping content and operational conditions for photodegradation of NO, several key factors (including nitrogen doping, initial NO concentration, light intensity, reactor temperature, etc.) were investigated under both UV and visible light irradiation. Physical characterization of the photocatalysts was performed using X-ray diffraction (XRD), UV–visible absorption spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The observed results suggest that nitrogen was doped in the lattice of TiO₂ and had an effect on the translation of phase, photodegradation activity, and visible-light response. Among synthesized photocatalysts, 0.1 M Zr and 0.15 M N supported on TiO₂ exhibited the best visible-light response and the highest NO photodegradation activity.     

纳米结构TiO2/SiO2的制备、结构与光催化性能

用自组装技术合成了纳米TiO2包覆的SiO2粒子.其中TiO2胶体通过溶胶-凝胶方法得到.讨论了不同晶型负载TiO2的合成条件及光催化性.样品经IR,SEM,XRD等进行表征.实验结果表明:SiO2粒子表面的纳米TiO2具有较好的均匀性;TiO2的含量随覆盖层的增加而增多;组装两层样品具有较大的比表面;经100℃干燥可得到不同晶型的纳米TiO2,且锐钛矿型含量较高的纳米TiO2组装粒子具有较好的光催化性能,     

Facile preparation of Ce-doped TiO2/diatomite granular composite with enhanced photocatalytic activity

Granule-shaped Ce-doped TiO₂/diatomite (GCTD) hybrid was prepared via sol-gel method. The physicochemical properties of this hybrid were characterized by various analytical methods. As carrier, diatomite was conducive to the dispersion of TiO₂ nanoparticles, hindering their agglomeration process. Compared to TiO₂, GCTD showed visible-light-driven photoactivity, which was evaluated by the degradation of oxytetracycline (OTC) and disinfection of three bacteria (Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumonia) under visible light. The porous diatomite enhanced the photoactivity of TiO₂ via the adsorption towards target pollutants. The reusability experiment was conducted for 5 times, and the results showed that GCTD exhibited good photo-stability and reusability.     

石墨烯-CuO/TiO_2复合催化剂的合成及光催化制氢活性

采用溶剂热法合成了石墨烯-CuO/TiO_2复合催化剂,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、结构和光学特性。以H_2PtCl_6为无机前驱体对其进行Pt负载,研究了不同石墨烯负载量对制氢活性的影响及太阳光下的制氢活性。结果表明,石墨烯负载量为0.5%(质量分数)时,复合催化剂制氢活性最高,石墨烯和CuO协同作用提高了TiO_2对可见光的利用及光催化分解C_2H_5OH/H_2O制氢活性。在可见光下照射5h后,样品的产氢量达到1 083.54μmol,太阳光光照5h后产氢量(4 374.51μmol)为P25(1598.25μmol)的2.74倍。     

银掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸银为原料制备了不同银含量掺杂TiO2光催化剂,并以TG-DTA、XRD、TEM对样品进行了表征,XRD结果显示,掺杂银TiO2光催化剂为锐钛矿型,银掺杂量较低时,银均匀分布在TiO2的表面,在掺杂量为4%时,出现银的团聚。光催化亚甲基蓝结果表明,银掺杂TiO2光催化剂比未掺杂TiO2降解率明显提高,在2%银掺杂TiO2光催化剂用量为25mg,pH值为6～8,降解时间为120min,降解率可达93%。     

片状磁性纳米TiO2/SiO2/NiFe2O4制备及光催化性能

以锐钛矿磁性纳米TiO2/SiO2/NiFe2O4(TSN)为原料,采用水热法制备了片状磁性纳米TSN.利用XRD、TEM等技术对样品进行了表征.水热法处理后核壳结构的TSN部分转变为片状,催化剂磁性增强.以亚甲基兰溶液为模拟水样测试了样品的光催化性能,考察了催化剂加入量、反应时间、pH值等因素的影响.实验表明:片状磁性纳米TSN光催化性能明显优于粒状TSN.片状TSN具有良好的吸附性能,提高了光催化反应的初始速率.用于处理亚甲基兰废水时受pH值的影响较小,1小时的脱色率在90%以上.     

Co掺杂ZnGa_2O_4的制备及其光催化性能

以ZnCl2、Ga(NO3)3·xH2O、CoCl2·6H2O为原料,采用水热法制备了立方晶型的Zn1-xCoxGa2O4光催化剂,用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外漫反射(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对催化剂进行了表征,结果表明,Co成功地掺入到ZnGa2O4晶格内,Co的掺入能够影响催化剂的形貌,缩小催化剂的禁带宽度。光催化降解罗丹明B溶液实验结果表明,Co的掺入提高了催化剂的催化活性,掺入量为x=0.010的Zn1-xCoxGa2O4具有最佳的光催化性能,同时Zn1-xCoxGa2O4样品对罗丹明B溶液的光催化降解反应符合伪一级反应动力学规律。并对Co掺入后光催化活性提高的机理进行了讨论。     

TiO2功能薄膜的制备及影响其光催化活性的因素

近些年来，TiO2功能薄膜以其卓越的性能，尤其是优异的光催化性能引起研究人员的广泛关注，本文根据国内外近期TiO2功能薄膜的研究现状，对化学气相沉积法，水解一沉淀法，液相沉积法，溶胶－凝胶法，原子层沉积法，溅射法，激光辅助分子束沉积法等化学和物理制备方法进行评述，并比较详细地探讨了表面羟基含量，膜的厚度和孔径，结晶形态，基片种类，掺杂和光强度等因素对TiO2薄膜光催化性能的影响。