铈掺杂TiO2/Ti光电极制备及可见光下光电催化性能的研究

采用阳极氧化法制备铈掺杂TiO2／Ti光电极，用SEM、XRD、XRF、XPS和UV／VIS／NIR对光电极的性能进行表征，并对其可见光照射下的光电催化性能进行了测试．研究结果表明：在成膜电压为160V，电流密度为100mA／cm^2，Ce（NO3）3浓度为960mg／L条件下制备的铈掺杂TiO2／Ti光电极在降解罗丹明B的实验中表现出良好的光电催化活性．     

碳掺杂TiO2纳米管电极的简易制备及其光电化学性能

通过阳极氧化方法制备了TiO₂纳米管薄膜, 在NaHCO₃存在下对该薄膜进行热处理得到碳掺杂TiO₂(C-TiO₂)纳米管薄膜, 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱、电化学阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky等方法对得到的薄膜进行表征。XRD结果表明C-TiO₂纳米管薄膜中的TiO₂主要为锐钛矿晶型; SEM结果显示薄膜存在纳米管结构; XPS分析表明C-TiO₂纳米管薄膜中的C以替代型掺杂形式进入到TiO₂晶格中; 光电化学性能测试显示, 相对于TiO₂纳米薄膜, C-TiO₂阻抗减小, 平带电位由-0.28 V负移至-0.38 V, 具有更好的紫外-可见光和可见光响应, 紫外-可见光下的光电流是未掺杂的1.7倍。利用阳极氧化的Ti丝作为光阳极和Pt丝作为对电极组装了染料敏化太阳能电池并进行了性能测试, 结果表明, 经过碳掺杂的Ti /TiO₂丝为光阳极电池的短路电流密度和电池效率分别达到0.17 mA/cm²和3.8%, 较未掺杂的Ti/TiO₂丝为光阳极的电池的短路电流密度和电池效率均增大, 表明适量的碳掺杂有利于提高电池效率。     

氮掺杂TiO2纳米管电极制备及可见光电催化活性

采用氮气中500℃和600℃热处理由阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列,制备了氮掺杂TiO2纳米管阵列电极.分别用环境扫描电镜(ESEM)、X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)和紫外可见漫反射吸收光谱对电极进行了表征.结果表明氮成功地掺入TiO2纳米管中.氮的引入使所制备的电极表现出可见光电催化活性,其中氮气中500℃下热处理得到的TiO2纳米管阵列电极表现出最好的可见光电催化活性.     

氮掺杂TiO2纳米粉体的制备及其可见光催化性能

以钦酸四丁酯和尿素为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2凝胶前驱体,干燥后在不同温度下进行热处理得到氮掺杂TiO2纳米粉体;以XRD,XPS,UV-Vis DRS等方法对氮掺杂TiO2纳米粉体的晶相、成分和光学性能进行了分析.结果表明,氮元素在TiO2晶格中主要以间隙掺杂形式存在,随着热处理温度升高和时间延长,TiO2...     

载Pt-TiO2纳米管阵列制备及其光电催化性能

采用阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管,再用直流电沉积法在纳米管内沉积Pt,制备出载Pt-TiO2纳米管电极.并采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)对其进行表征.研究载Pt-TiO2纳米管阵列与TiO2纳米管阵列对有机磷农药敌敌畏(DDVP)的光电催化降解效果,并与光催化、电降解做了简单对比.结果表明:所制Pt-TiO2纳米管存在锐钛矿晶型TiO2,其饱合光电流比TiO2纳米管大.与单独光催化、电降解相比,载Pt-TiO2纳米管电极光电催化降解效果更显著.     

柔性可编织Ti丝/TiO2纳米多孔膜光阳极的制备及其光电催化性能研究

半导体光电催化是一种可高效降解各类污染物的技术,其关键在于开发高效、易回收且性能稳定的光阳极。利用阳极氧化法在柔性Ti丝表面原位生长TiO₂纳米多孔薄膜,最终制得的薄膜孔径约为85 nm,厚度约为10 μm。Ti丝/TiO₂纳米多孔膜复合物具有良好的柔性,将其编织成质量为0.25 g、面积约为36 cm²的织物光阳极,并进行光电催化实验。结果表明：光照下,随着偏压从0 V增加到0.6 V,光电流从0 mA上升至0.32 mA。在0.6 V外加电压以及可见光光照120 min后,溶液中的罗丹明B降解效率高达87.8%,明显高于光催化时的60.0%和电催化时的3.6%。循环使用4次后,光阳极仍对罗丹明B保持着85.0%的降解效率,展现了良好的稳定性。因此,Ti丝/TiO₂纳米多孔膜光阳极在光电催化降解污染物上具有较好的应用前景。     

N掺杂TiO2材料可见光光催化性能研究进展

概括了最近报道的N掺杂TiO2可见光光催化材料的研究成果，其中包括样品制备的进展、掺杂机理的研究和可见光响应理论的研究。在制样方法方面，分析了不同方法制备的样品在性能上的特点和差异；在掺杂机理研究方面，归纳了目前研究中对N掺杂TiO2机理的不同观点，包括N在TiO2晶格中的位置以及N掺入后对TiO2半导体能级结构的影响；最后详细介绍了几种N掺杂TiO2可见光响应理论。     

Pt掺杂介孔TiO_2/导电碳毡光电极的制备及光电催化性能

以四氯化钛为钛源、十六烷基三甲基溴化铵为模板剂、氯铂酸为掺杂离子、导电碳毡为载体,通过水热合成法制得液晶-Pt离子-无机物钛前驱体溶液,在超声波辅助下采用浸渍提拉法进行负载,在氮气保护下焙烧得到导电碳毡负载铂掺杂介孔TiO_2(TiO_2-Pt/CCF)光电极,利用现代表征手段对材料结构进行表征。以苯甲醛为目标降解物,对材料的光电催化活性进行研究,并分析了光电协同机制。结果表明:介孔化处理提高了TiO_2-Pt/CCF的比表面积,增大了降解反应的有效面积和催化剂表面降解物浓度;金属离子掺杂引入了杂质能级,减小了TiO_2的能带隙,同时,Pt充当着光生电子-空穴捕获阱,阻止电子-空穴对的复合,提高了TiO_2-Pt/CCF的光电催化效率;TiO_2固载化提高了对目标降解物的吸附和表面电子转移。在多功能的协同改性下,TiO_2-Pt/CCF比无孔TiO_2/CCF和介孔TiO_2/CCF有更高的催化活性。     

可见光响应N掺杂TiO2的制备及光催化性能研究

以NH4Cl为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了具有可见光活性的N掺杂TiO2,并用X-射线衍射、傅立叶转换红外光谱进行了表征.研究表明,在pH=3、灼烧温度为500℃时,N掺杂TiO2活性最佳.在此条件下制备的N掺杂TiO2在可见光(λ＞400nm)下对4-氯酚具有良好的降解作用,而未掺杂的TiO2几乎没有,这表明掺杂进入TiO2晶格的N原子是N掺杂TiO2具有可见光活性的主要原因.     

TiO2/Ti光电催化体系中羟自由基的测定

为探索TiO2光电催化氧化体系中·OH的产生规律并加速该技术的实用化,根据光激发TiO2体系的特点,借助阴离子交换膜,建立了采用邻二氮菲-Fe(Ⅱ)分光光度法测定TiO2/Ti光电催化体系中羟自由基累积浓度的方法,研究了体系pH值,外加偏压等对产生羟自由基累积浓度的影响.结果表明:pH值和外加偏压对TiO2/Ti光电催化体系中·OH的生成率具有重要影响,当溶液的初始pH值在TiO2等电点(pH为6.3)附近,外加偏压为O.6 V时,光激发TiO2所产生·OH的累积浓度达到最大;光激发后体系的pH值朝着靠近等电点的方向变化.     

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。     

Preparation and visible photocatalytic dye degradation of Mn-TiO2/sepiolite photocatalysts

The performance of Mn-TiO₂/sepiolite photocatalysts prepared by the sol-gel method and calcinated at different temperatures was studied in the photocatalytic degradation of direct fast emerald green dye under visible light irradiation, and a series of analytical techniques such as XRD, SEM, FTIR, TG-DSC, XPS, UV-vis-DRS and Raman spectroscopy were used to characterize the morphology, structure and optical properties of the photocatalysts. It is found that the anatase TiO₂ was formed in all photocatalysts. Mn⁴⁺ might incorporate into the lattice structure of TiO₂ and partially replace Ti⁴⁺, thus causing the defects in the crystal structure and the broadening of the spectral response range of TiO₂. At the same time, TiO₂ particles were dispersed on the surface of the sepiolite, which immobilized TiO₂ particles with sepiolite via the bond of Ti−O−Si. Mn-TiO₂/sepiolite calcined at 400 °C exhibits the highest photocatalytic activity and the degradation rate of direct fast emerald green is up to 98.13%. Meanwhile, it also shows good stability and universality.     

TiO2/Ti3C2Tx复合材料的制备及其杂化电容脱盐特性的研究

人口的快速增长和工业经济迅猛发展导致全球淡水资源短缺,对海水和苦咸水进行淡化是解决淡水资源短缺的有效方法.本工作通过直接煅烧Ti3C2Tx制备了TiO2/Ti3C2Tx复合材料,并研究了基于TiO2/Ti3C2Tx复合电极的杂化电容脱盐特性(Hybrid capacitive deionization,HCDI).研究...     

复合光催化剂CdS-Pt/TiO_2低温制备及可见光制氢性能

用不同方法制备了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂。催化剂通过X射线衍射、比表面和紫外-可见漫反射吸收进行了表征。以可见光光解水制氢为探针反应,考察了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂的可见光活性。结果表明制备方法极大地影响CdS-Pt/TiO2复合光催化剂的活性。低结晶度的CdS与Pt/TiO2复合形成的CdS-Pt/TiO2复合光催化剂具有最高的可见光活性,其光解水的量子效率为6.95%。     

Synthesis and solid characterization of nitrogen and sulfur-doped TiO2 photocatalysts active under near visible light

A series of N, S-substituted Titanium (IV) (diisopropoxide) bis (2,4-pentadionate) precursor were synthesized by the sol-gel method. The obtained solids were calcined at 550 °C for two hours to obtain photoactive phases. A thermogravimetric analysis of the solid precipitates shows that crystallization has been almost completed at this value of calcination temperature. The samples were characterized by X-Ray diffraction (XRD), determination of the BET specific surface area and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy. The photocatalytic activity of the obtained catalyst was estimated on a basis of decolouration of Congo red dye under near visible light.     

SiO2/TiO2复合气凝胶的孔道结构研究

为了在常压干燥下制备高比表面积且具有多级孔道结构的SiO2/TiO2复合气凝胶,以正硅酸乙酯、钛酸丁酯为原料,利用低聚体聚合将分相平行引入到溶胶凝胶过程中,获得SiO2/TiO2醇凝胶,并通过溶剂替换技术实现气凝胶的常压干燥制备.不同硅钛比气凝胶的内部结构研究表明:合成的气凝胶是由纳米SiO2和TiO2颗粒分散复合而成的介孔块体,其中Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si键相互交织.气凝胶的结构变化是分相与溶胶凝胶过程相互竞争的结果.Si含量能显著改善气凝胶的结构,当n(Ti)∶n(Si)为3∶1时,比表面积高达712.2 m2/g,平均孔径为3.36 nm;当n(Ti)∶n(Si)为1.5∶1时,复合气凝胶具有明显双连续孔道,比表面积高,同时孔状结构清晰.     

镍、硫共掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化性能

为提高纳米TiO2的可见光催化活性,采用沉淀-浸渍法制备了一种新型Ni和S共掺杂TiO2纳米复合光催化剂.通过紫外-可见(UV-Vis-)漫反射、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X-荧光(EDX)等手段对其结晶形态、晶粒尺寸、元素掺杂量和吸光性能等进行了表征.结果显示,催化剂Ni/S/TiO2为锐钛矿晶相,平均粒径约为6～7nm,比表面积高达260.42m2/g,感光范围可拓展到可见光区,且与纯TiO2,S掺杂TiO2和Ni掺杂TiO2相比,光催化剂Ni/S/TiO2的颗粒粒径更小,比表面积更大,光吸收边红移程度更显著.以活性艳蓝198染料溶液为模拟废水,以氙光灯为光源,对光催化剂Ni/S/TiO2的催化活性进行了评价.结果表明,Ni/S/TiO2具有比纯TiO2、S掺杂TiO2和Ni掺杂TiO2更高的可见光催化活性,氙光灯照射120min,活性艳蓝198降解率可达到98.5%.     

TaON的制备及可见光下降解苯酚的研究

光催化氧化降解水中的有机物被认为是一种很有前途的水处理高级氧化技术,设计和制备能够利用可见光的催化剂是这一技术的关键.以Ta2O5为原料,经高温气固相氮化反应制备了可用于可见光下的新型光催化剂TaON,并通过光还原法制备了Pt/TaON.利用XRD、XPS等测试技术对样品进行表征,发现所制备样品中存在晶格缺陷,其化学组成为非化学计量,可表示为TaOxNy.UV-VIS测试表明其光谱响应范围拓展到了可见光区.在模拟太阳光的氙灯照射下,对TaON及Pt/TaON进行了光催化降解苯酚的研究,结果表明,TaON表面沉积贵金属Pt能提高苯酚的光催化降解率.在本实验条件下,Pt沉积量为1.5%(质量分数)、光照时间达120 min时苯酚降解率达到92%,比纯TaON对苯酚的降解率提高了11%.