磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4光催化剂的制备及表征

以纳米Fe3O4磁粉为核心，采用溶胶一凝胶法制备了TiO2／SiO2／Fe3O4复合光催化剂．用XRD、TEM及元素分析对其结构和表面形貌进行了表征．以具有偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标反应物，评价其光催化活性．结果表明，所制TiO2／SiO2／FeaO4样品为双层包覆型结构，SiO2为中间层，最外层是锐钛矿型的TiO2,该复合光催化剂对甲基橙溶液有较高的光催化活性，并具有可利用其磁性回收重用的特点，应用前景广泛。     

四方排列有序Ag/TiO2空心微球的制备及光催化性能

采用低温垂直沉积法制备了聚苯乙烯(PS)胶体模板,由于低温下粒子热运动受到抑制,排列时发生位错,因此模板中存在大面积四方排列结构。然后采用化学镀法、溶胶-凝胶法在PS微球表面依次沉积银纳米粒子、纳米TiO2,最后高温煅烧除去模板制备了四方排列有序Ag/TiO2空心微球。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对样品进行表征。结果表明这种材料很好地保持了模板的四方排列,具有高度有序的纳米结构。选择降解甲基橙溶液来检验样品的光催化性能,并与纳米TiO2薄膜、四方排列TiO2空心微球的光催化性能进行比较,结果表明四方排列Ag/TiO2空心微球具有最佳的光催化性能。这是有序空心纳米结构和银纳米粒子的沉积共同作用的结果。     

热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶光催化性能的影响

采用溶胶–凝胶法在常压下经不同温度热处理制备了TiO2/SiO2复合气凝胶光催化剂,利用XRD、TGA和BET等手段对其微观结构进行表征,以甲基橙溶液光催化降解实验评价其光催化性能,研究了热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶的微观结构及光催化性能影响规律.结果表明:随着热处理温度升高,TiO2/SiO2复合气凝胶中锐钛矿结晶度升高,晶粒尺寸增大,比表面积减小,使TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的光催化降解活性呈现先升后降的变化趋势.当热处理温度为700℃左右,紫外光照20 min TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的降解率达到95.4%.     

分级结构TiO2微球的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,以冰醋酸为溶剂,用溶剂热法合成了具有分级结构的TiO2微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱仪等对前驱体及产物的形貌、物相的组成进行了表征。以活性艳蓝KN-R为模拟污染物,考察了紫外光下该TiO2微球的光催化性能。结果表明,所制备的样品是由初级结构的纳米晶组成的结晶良好的锐钛矿型TiO2微球,粒径约为2~4μm,对活性艳蓝KN-R的光催化降解效果好,光照60min后降解效率可达97.79%,是商用P25的1.41倍。     

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.     

微波辐照掺氮改性有序多孔TiO2微球制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和胶体晶体模板法制备了有序多孔TiO2微球,在微波辐照条件下对其掺氮改性,利用FTIR、SEM、XRD、XPS分析等方法对掺氮TiO2材料进行表征,并研究掺氮前后TiO2材料的光催化性能。实验结果显示,所制备有序多孔TiO2微球整体较致密,但局部有孔洞塌陷。微波辐照前后有序多孔TiO2微球的晶型没有改变,依然为锐钛型。XPS分析发现微波辐照制备掺氮有序多孔TiO2微球是可行的,且有序多孔TiO2微球中氮元素质量分数约为1.24%。掺氮有序多孔TiO2微球的光催化性能好于未掺氮TiO2的光催化性能。     

TiO2包覆上转换发光材料Pr3+∶Y2SiO5的制备及其可见光催化性能的研究

为了提高TiO2对可见光的利用率,通过溶胶-凝胶法制备了TiO2包覆上转换发光材料Pr3+∶Y2SiO5的复合材料,并借助XRD、TEM、紫外-可见吸收光谱等对制备的样品进行了表征和研究。同时,研究了不同条件下制备的复合粉体对罗丹明B光降解效率。结果表明,该方法制备出的Pr3+∶Y2SiO5/TiO2复合材料较纯TiO2和简单机械混合两种粉体在可见光下具有较强的光催化效果。验证了Pr3+∶Y2SiO5作为上转换发光材料,可吸收可见光发射紫外线,从而满足TiO2光催化降解的要求。文中最后对Pr3+∶Y2SiO5/TiO2复合材料的光催化机理进行了研究。     

TiO2-SiO2双组分膜结构与光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同Si／Ti比的TiO2-SiO2双组分膜．用紫外光照射亚甲基蓝的分解实验比较薄膜的光催化性能．通过XRD、FTIR、HRTEM、FE—SEM、AFM以及UV—VS—NIR分光光度计等分析手段对薄膜的结构和光学性能进行了表征．结果表明：适量SiO2的引入，显著提高了TiO2薄膜的光催化活性，Si／Ti比为0．2时薄膜的光催化活性为最佳．SiO2引入TiO2薄膜后，生成了Ti—O—Si玻璃相和无定形SiO2，这两种物相聚集在TiO2晶界周围，有效地阻止了TiO2的晶粒长大，提高了锐钛矿相向金红石相的转变温度，使复合薄膜经过500℃热处理后，只有锐钛矿相存在，有利于薄膜的光催化活性的提高．     

煅烧温度对TiO_2中空微球光催化性能的影响

以分散聚合法制得的单分散阳离子聚苯乙烯（PS）微球为模板,钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法在模板表面包覆TiO2壳层,并在不同煅烧温度下制备了晶相结构不同的微米级中空TiO2微球。采用TEM、SEM、FT-IR、XRD、UV-Vis DRS对样品的微观结构、相态组成及光催化性能进行了表征。结果表明TiO2中空微球平均粒径达到1.23μm,壳层厚度约为30nm;随着煅烧温度增加,锐钛矿晶粒尺寸会增加,并在700℃时出现混晶结构;在500℃煅烧得到的TiO2中空微球对甲基橙（MO）降解表现出比P25更好的光催化性能及光催化稳定性。     

N掺杂TiO2/SiO2双层中空微球的制备及可见光光催化活性研究

以阳离子PS为模板,正硅酸乙酯和钛酸丁酯为前驱体,三乙胺为氮源,采用溶胶-凝胶法,通过层层静电自组装制备了N掺杂TiO2/SiO2 (N-TS)复合微球,并经高温焙烧得到具有介孔结构的N-TS双层中空微球.采用Zeta-plus激光粒度及电位仪、SEM、XRD、UV-Vis等对微球的结构进行表征,以亚甲基蓝为目标污染物,考察了N-TS双层中空微球的可见光光催化活性.结果表明,通过SiO2和TiO2的交替包覆形成了双壳层结构,保持了中空微球完整的球形形貌;N的掺入有效拓宽了TiO2光响应范围且在可见光区域吸收明显增强,在掺N量为n(N) /n(Ti)=10、500℃焙烧得到的双层中空微球可见光催化活性最优,2h内亚甲基蓝几乎完全降解,同时中空微球在重复使用过程中依然能保持较高的可见光光催化活性.     

超临界流体干燥法制备TiO2/ Fe2O3 和TiO2/ Fe2O3/ SiO2 复合纳米粒子及光催化性能

以TiCl₄ 、Fe (NO₃ )₃·9H₂O 和Na₂SiO₃19H₂O 为原料, 采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO₂/ Fe₂O₃ 和TiO₂/ Fe₂O₃/ SiO₂ 复合光催化剂。以光催化降解苯酚对所得催化剂的催化活性进行了评价。结果表明, 纳米TiO₂/ Fe₂O₃ 复合粒子与单组分TiO₂ 比较, 复合粒子光催化活性高于单组分的TiO₂, 6h 苯酚降解率高达95.9 %。SiO₂ 的加入可以抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变, 增强TiO₂ 纳米粒子的热稳定性。复合光催化剂中Fe₂O₃ 最佳掺入量为0.06 %, SiO₂ 最佳掺入量为10 %(摩尔分数) 。并用XRD、TEM 和FTIR 等手段进行了表征。TiO₂ 以锐钛矿型形式存在, SiO₂ 以无定性形式存在。比较了不同制备方法制得的TiO₂/ Fe₂O₃ 复合光催化剂, 得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小、比表面积大、分散性好、光催化活性高等特点。采用超临界流体干燥可直接得锐钛型纳米复合光催化剂。     

SiO2-TiO2自清洁防反光薄膜的制备与表征

采用溶胶-凝胶浸渍-提拉法,通过改变镀膜顺序和镀膜速率制备了TiO2/SiO2(ST)和SiO2/TiO2(TS)型的一系列SiO2改性TiO2双层薄膜.薄膜的形貌、光透性、光催化活性、亲水性等分别用场发射扫描电镜(FESEM)、分光光度计、光降解甲基橙等表征方法进行了分析.结果表明:SiO2膜层因其低反射指数,在ST...     

Ru掺杂TiO2和TiO2/SiO2光催化剂的制备及可见光分解水制氢性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列Ru/TiO2和Ru/TiO2/SiO2可见光活性光催化剂。通过TEM、XPS、XRD、UV-Vis漫反射和电化学对样品进行了表征。发现Ru和Si的存在可以抑制TiO2的相转变和晶粒生长;Ru掺杂使TiO2和TiO2/SiO2对可见光的吸收增强,也提高了光生电子和空穴的分离,因而,提高了催化剂可见光分解水制氢活性。当Ru在TiO2和TiO2/SiO2中的掺杂量分别为0.014%和0.021%(质量分数)时,光催化剂的可见光活性最高,且Ru/TiO2/SiO2活性为Ru/TiO2的5倍。     

H(2)O(2)-sensitized TiO(2)/SiO(2) composites with high photocatalytic activity under visible irradiation

TiO(2)/SiO(2) composite photocatalysts were prepared by depositing of TiO(2) onto nano-SiO(2) particles. X-ray diffraction (XRD), transmission electron micrograph (TEM), Raman spectrometer, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were employed to characterize the properties of the synthesized TiO(2)/SiO(2) composites. These results indicated that the products without calcination were amorphous, and calcination could enhance the crystallinity of TiO(2). Increases in the amount of TiO(2) would decrease the dispersion in the composites. H(2)O(2)-sensitized TiO(2)/SiO(2) composite photocatalysts could absorb visible light at wavelength below 550 nm. The photocatalytic activity of as-prepared catalysts was characterized by methyl-orange degradation. The results showed the uncalcined composite photocatalysts with amorphous TiO(2) exhibited higher photocatalytic activity under visible light, and the activity of catalysts with TiO(2) content over 30% decreased with increasing of TiO(2) content. Increases in the calcination temperature and TiO(2) content promote the formation of bulk TiO(2) and result in a decrease in activity.     

具有核壳结构的纳米CaCO3@SiO2的制备与表征

采用简单的溶胶-沉淀法制备了具有核壳结构的纳米CaCO3@SiO2复合产物。用X-射线衍射、电子扫描显微镜、X-射线能谱以及耐酸性测试等方法对粒子的包覆效果、化学组成等做了分析和表征。结果表明,用硬脂酸改性后的碳酸钙比较容易包覆无机的SiO2,SiO2在CaCO3表面包覆后形成了CaCO3为核,SiO2为壳的核壳结构。     

Low-temperature Preparation of Photocatalytic TiO2 Thin Films on Polymer Substrates by Direct Deposition from Anatase Sol

Anatase TiO2 sol was synthesized under mild conditions （75℃ and ambient pressure） by hydrolysis of titaniumn-butoxide in abundant acidic aqueous solution and subsequent reflux to enhance crystallization. At room temperature and in ambient atmosphere, crystalline TiO2 thin films were deposited on polymethylmethacrylate （PMMA）, SiO2-coated PMMA and SiO2-coated silicone rubber substrates from the as-prepared TiO2 sol by a dip-coating process. SiO2 layers prior to TiO2 thin films on polymer substrates could not only protect the substrates from the photocatalytic decomposition of the TiO2 thin films but also enhance the adhesion of the TiO2 thin films to the substrates. Field-emission type scanning electron microscope （FE-SEM） investigations revealed that the average particle sizes of the nanoparticles composing the TiO2 thin films were about 35-47 nm. The TiO2 thin films exhibited high photocatalytic activities in the degradation of reactive brilliant red dye X-3B in aqueous solution under aerated conditions. The preparation process of photocatalytic TiO2 thin films on the polymer substrates was quite simple and a low temperature route.     

TiO_2-Al_2O_3负载型催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和氢氧化钠为反应物,采用两步水热法制备TiO2纳米线,并将其原位负载于Al2O3载体上,研究它们对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,锐钛矿相TiO2主要呈纳米线和八面体状负载在Al2O3载体上,当TiO2负载质量分数为30%,焙烧温度为400℃,催化剂用量为1.332 0 g/L时,TiO2-Al2O3负载型催化剂光催化降解甲基橙的性能最佳,光照5 h后,甲基橙在紫外和太阳光下的降解率分别达到58.9%和55.6%。相同实验条件下,TiO2-Al2O3负载型催化剂对甲基橙的降解率比单纯TiO2提高了35.1%。