氧化硅基底负载TiO_2薄膜的制备及其光催化应用研究

以钛酸丁酯为钛源,乙酰丙酮和冰醋酸为水解抑制剂,聚乙二醇为致孔剂,制备了一种稳定的TiO_2水溶胶。采用浸渍提拉法将TiO_2溶胶负载到活化的载玻片上,再经180℃水热或500℃煅烧得到TiO_2薄膜催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线晶体衍射(XRD)和Raman光谱等分析手段对样品进行了表征,结果表明:TiO_2薄膜是由粒径为8~12 nm的球形颗粒组成的多孔结构,其晶型为结晶度良好的锐钛矿。以甲基橙为光降解物,在紫外灯下测试薄膜的光催化性能,结果显示煅烧处理的TiO_2薄膜催化剂的光催化活性优于水热处理,对低浓度甲基橙的降解效率达90%以上,并且多次重复使用后光催化活性基本保持不变。

复合催化剂AgI-Ag_3PO_4/TiO_2纳米带的制备及其光催化性能研究

通过化学沉淀法在TiO_2纳米带上首先制备了Ag_3PO_4/TiO_2,然后利用离子交换法成功将AgI负载到Ag_3PO_4上,制备了具有优异催化活性的复合催化剂AgI-Ag_3PO_4/TiO_2。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)等分析方法对复合催化剂的形貌、晶型结构、元素组成等进行了表征,结果表明:TiO_2纳米带形貌规整,宽度在50~400 nm之间,AgI-Ag_3PO_4纳米颗粒均匀地负载于TiO_2纳米带表面;TiO_2纳米带晶型为典型锐钛矿相,AgI为六方晶相的β-AgI,Ag_3PO_4为立方晶相;AgI-Ag_3PO_4/TiO_2中Ag元素以+1价态存在于催化剂中,没有Ag单质析出,表明复合催化剂结构稳定。以罗丹明B作为复合光催化剂的模型反应物,评估了不同批次、AgI/Ag_3PO_4不同比例催化剂的光催化性能,结果显示:AgI-Ag_3PO_4/TiO_2系列催化剂的催化活性均高于单独的TiO_2、Ag_3PO_4和AgI;当AgI与Ag_3PO_4物质的量比为3∶5时,AgI-Ag_3PO_4/TiO_2具有最高的光催化效率,该催化剂在30 min后对罗丹明B的降解率可达到98.7%,并且在多次重复实验后仍然保持较高的催化活性。

TiO_2毛细管整体柱的制备及其光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为钛源,乙醇和水分别为溶剂和反应物,醋酸为催化剂控制反应速度,聚乙二醇作为分散剂,通过溶胶-凝胶法制备出二氧化钛毛细管整体柱,在毛细管内壁上通过化学键的作用键合了一层二氧化钛薄膜,用于光催化降解水中的有机污染物。通过改变钛源的量控制二氧化钛薄膜的厚度,加入不同分子量的聚乙二醇提高薄膜的比表面积,并探究了煅烧温度对二氧化钛晶型的影响。将15 mg/L的有机大分子罗丹明B水溶液注入制备好的毛细管整体柱内,在紫外光照射下进行光催化降解实验,30 min内降解率为98.5%。循环使用多次后,薄膜脱落较少,具有良好的催化效果,避免了对环境的二次污染。