稀土掺杂TiO2光催化的研究进展

利用稀土掺杂对TiO2进行改性以实现可见光响应和提高量子效率是提高光催化剂活性的重要方法之一.总结了国内外利用稀土掺杂TiO2催化剂的制备方法及利用稀土掺杂对TiO2进行改性以提高其光催化效率的研究结果,分析了稀土元素种类、掺杂量等因素对光催化活性的影响.     

SnO2-TiO2复合颗粒的形态结构及其光催化活性

在气溶胶反应器中,利用TiCl4高温氧化反应制备超细TiO2,采用均匀沉淀法在TiO2表面沉积SnO2,制备SnO2-TiO2复合颗粒,应用TEM、EDS、XRD、BET比表面积测试等手段对粒子进行表征。以活性艳红X-3B溶液为处理对象,考察复合颗粒的光催化活性。结果表明SnO2-TiO2复合颗粒的光催化活性较纯气相合成超细TiO2有较大提高,SnO2最佳含量为15.3%,SnO2-TiO2复合颗粒光催化活性的提高归因于不同能级半导体之间光生载流子的输运和分离。     

稀土离子掺杂对纳米TiO2光催化制氢活性的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2和一系列稀土离子掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射、透射电镜及N2吸附等技术对其进行了表征,考察了样品光催化分解水制氢的性能.结果表明,稀土离子掺杂有效抑制了TiO2粒子的生长,提高了粒子的分散性,增大了催化剂的比表面积,从而大幅度提高了其光催化分解水制氢的性能.其中,Gd3 掺杂的TiO2样品粒径最小,分散性最好,比表面积最大(是未掺杂TiO2的35倍).掺杂离子的电子构型对样品的光催化制氢活性有较大影响,具有全空电子构型的La3 和半充满电子构型的Gd3 掺杂的样品具有较高的光催化制氢活性(分别是未掺杂TiO2的3.69倍和3.72倍).     

稀土负载钛-硅沸石 ETS-10 的制备及其光催化性质(英文)

以水玻璃和四氯化钛为原料, 在不使用有机模板剂、氟离子和晶种的条件下, 用水热法合成了钛-硅沸石 ETS-10, 将 La、Ce、Pr 和 Nd 四种稀土元素负载到合成的 ETS-10 上. 通过 X 射线粉末衍射、N2 吸附-脱附、29Si 魔角旋转核磁共振、紫外漫反射光谱、X 射线荧光光谱等表征手段对负载前后的 ETS-10 进行了表征. 以有机染料甲基橙为底物, 考察了负载各种稀土及氢氟酸腐蚀对 ETS-10 的光催化活性的影响. 结果表明, 四种稀土元素的引入均可有效提高 ETS-10 的光催化活性. 反应活性提高的程度与稀土元素负载量有关. 对 ETS-10 同时进行氢氟酸腐蚀和稀土元素的负载, 可以将 ETS-10 的光催化活性提高近一倍, 与锐钛矿相 TiO2 相当, 但前者更易分离.     

铂修饰的稀土掺杂TiO2的光催化制氢活性

采用溶胶-凝胶浸渍法和光沉积法制备了系列Pt/RE/TiO2纳米光催化剂,通过XRD和电化学等手段进行了表征.以甲醛为电子给体,考察了光催化剂在紫外光照射下的制氢活性.稀土掺杂提高了Pt/TiO2光催化制氢活性,其顺序分别为La/TiO2＞Sm/TiO2＞Eu/TiO2＞Dy/TiO2＞Er/TiO2.掺入稀土元素后,阻止了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,这是光催化剂活性提高的原因之一.计算晶格畸变应力e数据表明,Ti^4 可能反掺入了表面稀土氧化物的晶格中.电化学实验表明稀土掺杂TiO2的平带电位负移,其原因可解释为晶格畸变促使费米能级升高,-致催化剂导带的平带电位负移,因此导带上被激发电子具有更强的还原能力,从而有利于光催化制氢活性的提高.     

纳米复合Y2O3／TiO2的制备、表征及其光催化性能研究

采用溶胶－凝胶法制备复合半导体Y2O3／TiO2,掺入Y2O3会阻碍锐钛矿晶相的出现,掺入浓度越大,TiO2锐钛矿（101）峰强度减小越大,平均晶粒直径与颗粒直径减小,比表面积增大;Y2O3／TiO2具有高热稳定性与高比表面积,由于量子尺寸效应,掺入Y2O3使光催化剂的拉曼峰发生微小位移,在380－460nm范围内,使反射率增强,以亚甲基蓝与甲基橙溶液光 经降解为模型反应,掺入Y2O3,复合光催化剂对亚甲基蓝溶液的光催化脱色降解一级动力学常数明显低于纯TiO2的;掺入5％的10％Y2O3,复合光催化剂对甲基橙溶液的光催化脱色降解一有动力学均常数高于纯TiO2的,掺入浓度太高反而有害,讨论了掺入Y2O3后光物理性质的变化与其光催化活性的关系。     

掺杂TiO2的光催化性能研究进展

本文综述了掺杂TiO2在可见光范围的响应及其光催化性能的研究状况,讨论了掺杂金属离子的种类、浓度、光催化剂的粒径以及其它因素对TiO2光催化活性的影响。列出了掺杂TiO2的制务方法,并对今后的研究作了展望。     

纳米复合Y_2O_3/TiO_2的制备、表征及其光催化性能研究

采用溶胶 凝胶法制备复合半导体Y2 O3/TiO2 。掺入Y2 O3会阻碍锐钛矿晶相的出现 ,掺入浓度越大 ,TiO2 锐钛矿 (10 1)峰强度减小越大、平均晶粒直径与颗粒直径减小、比表面积增大 ;Y2 O3/TiO2 具有高热稳定性与高比表面积 ,由于量子尺寸效应 ,掺入Y2 O3使光催化剂的拉曼峰发生微小位移 ,在 3 80～ 460nm范围内 ,使反射率增强。以亚甲基蓝与甲基橙溶液光催化降解为模型反应 ,掺入Y2 O3,复合光催化剂对亚甲基蓝溶液的光催化脱色降解一级动力学常数明显低于纯TiO2 的 ;掺入 5 %和 10 %Y2 O3,复合光催化剂对甲基橙溶液的光催化脱色降解一级动力学均常数高于纯TiO2 的 ,掺入浓度太高反而有害。讨论了掺入Y2 O3后光物理性质的变化与其光催化活性的关系     

YFeO3/TiO2异质结材料的制备及其光催化性能研究

通过研磨-焙烧法制备了YFeO3/TiO2异质结材料,考察了焙烧温度和组分质量含量变化对合成异质结材料的影响;进行了X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FRIR)、紫外-可见漫反射(UV-vis/DRS)、光电子能谱(XPS)等表征并测试了不同样品光催化降解橙黄Ⅱ的活性.结果表明,YFeO3/TiO2复合氧化物不仅具有明显的可见光光响应,而且表现出比单组分相对较高的光催化降解活性.最佳的复合样品为600℃焙烧下,w(TiO2)=0.9的复合样品.复合材料光催化活性的提高可归因于p-YFeO3与n-TiO2间存在的p-n结.     

铂修饰的稀土掺杂TiO2的光催化制氢活性

采用溶胶-凝胶浸渍法和光沉积法制备了系列Pt/RE/TiO₂纳米光催化剂, 通过XRD和电化学等手段进行了表征. 以甲醛为电子给体, 考察了光催化剂在紫外光照射下的制氢活性. 稀土掺杂提高了Pt/TiO₂光催化制氢活性, 其顺序分别为La/TiO₂＞Sm/TiO₂＞Eu/TiO₂＞Dy/TiO₂＞Er/TiO₂. 掺入稀土元素后, 阻止了TiO₂从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变, 这是光催化剂活性提高的原因之一. 计算晶格畸变应力e数据表明, Ti^4＋可能反掺入了表面稀土氧化物的晶格中. 电化学实验表明稀土掺杂TiO₂的平带电位负移, 其原因可解释为晶格畸变促使费米能级升高, 导致催化剂导带的平带电位负移, 因此导带上被激发电子具有更强的还原能力, 从而有利于光催化制氢活性的提高.     

稀土烟酸与8-羟基喹啉三元配合物的合成、表征及荧光光谱

合成了 4种稀土烟酸 (HL)与 8 羟基喹啉 (Hhq)的三元固体配合物 ,对它们进行元素分析 ,确定其通式为REL2 ·hq·2H2 O (RE =La ,Eu ,Tb ,Dy) ,用摩尔电导、TG DTA分析、IR、UV和荧光光谱等研究了配合物的有关性质。结果表明 ,烟酸脱掉羧酸上的质子以酸根的形式与稀土离子呈双齿配位 ,而吡啶环上的氮原子未参加配位。hq- 的羟基氧和杂氮原子与RE3+ 离子配位。配体与稀土配位后 ,配合物中稠环数目增多 ,π键共轭程度增大。配合物中所含的水可能为配位水。荧光光谱研究发现 ,La和Dy的配合物的荧光表现为配体的荧光 ,Eu配合物中心离子的特征荧光峰表现不明显 ,而Tb配合物中配体能有效地将吸收的能量传递给Tb3+ ,敏化Tb3+ 的发光 ,发射较强荧光     

Fe3+-H掺杂TiO2光催化剂的制备、表征与催化性能

Fe3+-H掺杂TiO2光催化剂的制备、表征与催化性能;二氧化钛;掺杂;光催化;铁离子;等离子体     

金属离子掺杂对TiO2光催化性能的影响

TiO₂光催化反应过程涉及光生电荷、电荷迁移、电荷在TiO₂表面的反应和溶液体相反应4个顺序相接并相互影响的步骤.在TiO₂中掺杂金属离子对以上4个步骤均有重要影响,合理的掺杂可有效地提高其光催化性能.本文综合了国内外此方面的最新研究成果,从提高TiO₂光催化性能和优化光催化反应的角度出发,在材料吸光能力、电荷扩散、表面反应、粒径和晶型等方面,全面地分析总结了金属离子掺杂的影响效果和规律性认识,并对TiO₂基光催化材料的金属离子掺杂改性研究的未来发展方向提出了建议.文中还简要介绍了相关的掺杂方法和材料表征手段.     

半导体复合CdS/TiO2催化剂改性及冷冻-光催化组合方法应用的初步研究

采用溶胶-凝胶法制备多孔氧化钛,并耦合CdS,制备多孔耦合CdS/TiO₂催化剂.煅烧温度为700℃,CdS掺杂比例为3%时,催化剂性能较优.以太阳光为光源,考查了溴氨酸初始浓度对其降解效果的影响,并采用冷冻-光催化组合方法对较高浓度的溴氨酸废水的处理进行了初步研究.浓度为500 mg/L的溴氨酸模拟废水(其中氯化钠质量浓度为500 mg/L)经冷冻后,当成冰率为70%时,体系中冰层的Na⁺含量、总有机碳(TOC)和吸光度分别由209.88 mg/L,208.90 mg/L和8.120降至19.06 mg/L,24.80 mg/L和0.638.使用多孔耦合催化剂对该冰层融水光降解,光照6 h,褪色率和TOC去除率分别达到100%和87.04%.     

纳米晶AgLa3Se5的合成及光催化特性

以乙二胺为溶剂,AgNO3,La(NO3)3·6H2O和Se粉为原料,采用微波溶剂热法合成纳米晶AgLa3Se5.通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了其组成.结果表明产物为纳米晶颗粒,平均粒度25 nm.以AgLa3Se5为光催化剂,对甲基橙溶液进行光催化降解,讨论了反应条件对光降解率的影响,表明纳米晶AgLa3Se5具有良好的光催化效果,可重复使用.     

复合光催化剂Er2O3/TiO2的制备及其性能的研究

以钛酸丁酯和Er2O3为原料，无水乙醇为溶剂，硝酸为抑制剂，采用溶胶．凝胶法制备了Er2O3／TiO2复合催化剂，利用XRD对其进行了表征。讨论了Er2O3的添加量、热处理温度和时间对Er2O3／TiO2活性的影响；研究了溶液pH值、溶液浓度、光照时间等对Er2O3／TiO2光催化降解酸性红B的影响，以30W 365nm紫外灯为光源光照2-3h，酸性红B的光催化降解率达96％以上。Er2O3／TiO2光催化降解酸红性B的反应符合一级反应动力学。     

稀土三元/TMAF体系催化二氧化碳与环氧丙烷交替共聚及机理研究

在稀土三元催化体系(三氯乙酸钇-二乙基锌-甘油)中加入相转移剂四甲基氟化铵(TMAF),并用于催化二氧化碳和环氧丙烷交替共聚。采用核磁共振(~1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、差示扫描量热(DSC)、热重分析(TG)和原位傅里叶转换红外光谱(in situ FT-IR)等对聚合过程和产物结构性能进行表征分析。采用基于密度泛函理论(DFT)的分子模拟方法对聚合起始步骤链增长机理进行探究。研究结果表明:稀土三元/TMAF催化体系可以在不改变聚合特征和共聚物结构性能的情况下,得到高达4 740.6g/mol(1mol Zn催化得到聚合物的质量)的催化活性,且将催化剂诱导期从100min缩短至20min。机理研究表明:环氧丙烷的插入步骤为反应的速控步骤,且该步骤所需克服的吉布斯自由能能垒随模型催化剂活性锌中心的自然成键轨道电荷的增加而降低,环状链增长机理中二氧化碳的插入并返咬成环所需克服的吉布斯自由能能垒很高,进一步证实了二氧化碳和环氧丙烷共聚反应更倾向于遵循链状链增长聚合机理形成聚碳酸亚丙酯。