模板法制备的Fe^3＋/TiO2中空纳米纤维的光催化性能

以棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了Fe3+掺杂的二氧化钛(Fe3+/TiO2)中空纳米纤维光催化材料,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和ζ电位等技术对其形貌、结构、光吸收特性及其表面状态等进行了表征。以亚甲基蓝(methylene blue,MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了煅烧温度与时间对Fe3+/TiO2中空纳米纤维光催化性能的影响。结果表明:利用该法可以制得棉花纤维形貌的Fe3+/TiO2中空纳米结构材料;所得材料的催化性能除与材料的尺寸、相结构有关外,还与表面荷电性质有关,表面荷电量越高、表面结构缺陷越多、表面活性位越多,催化活性越高。500℃下煅烧2 h所得材料表面长有大量的粒子(平均尺寸为12 nm),其中TiO2为锐钛矿结构,表面荷负电荷量最高,催化性能最好,如在太阳光下,2 h可使MB溶液的脱色降解率达93%,6 h完全脱色,而在纯TiO2中空纤维材料上约为70%;该材料还具有良好的催化稳定性能,重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除。

Fe^3＋/TiO2复合纳米粒子的制备及可见光响应性能

在钛酸四丁酯(TBOT)的溶胶-凝胶过程中,掺杂Fe^(3+)并加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),得到的Fe^(3+)/TiO_2复合粒子在吸收曲线的530 nm处产生了宽的强吸收峰,并对Rhodamine B具有一定的光催化降解活性.应用TEM,XRD,TG-DTA和UV-Vis等手段对复合粒子进行了表征.结果表明,掺杂的Fe^(3+)进入纳米TiO_2的晶格,产生新的带宽(E_g=1.37 eV),从而改变了TiO_2的光谱响应范围.

不同因素对Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF降解NH_(3)的影响

为了探究不同因素对Fe^(3+)-TiO_(2)/活性炭纤维(ACF)降解氨气(NH_(3))的影响规律,采用Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF复合材料,以NH_(3)为目标降解物,研究初始浓度、流速、光催化剂负载量以及光照强度对Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF降解NH_(3)的影响,并进行了相应的反应动力学分析。结果表明:随着初始浓度的增加,NH_(3)降解率呈现略微降低的趋势,光催化过程基本符合L-H一级反应动力学模型;随着流速的增加,NH_(3)降解率表现为先升高后降低,其光催化过程也基本符合L-H一级反应动力学模型;随着光催化剂负载量以及光照强度的增加,NH_(3)降解率表现为略微增加的趋势。

Fe^(2+)/Mn^(2+)活化亚硫酸盐降解盐酸土霉素的机理研究

盐酸土霉素常被用于治疗畜禽疾病,但是它不能被畜禽完全代谢,残留的盐酸土霉素进入水体危害水环境的健康。铁锰作为常见的过渡金属,通常以二价态活化亚硫酸盐来降解有机污染物,反应条件温和、操作简单,但是单独的二价铁与二价锰氧化还原电势低,活化亚硫酸盐效果较差。本研究采用Fe^(2+)/Mn^(2+)共活化Na_(2)SO_(3)降解水中的盐酸土霉素,考察药剂用量、pH、溶解氧、氯离子、碳酸根及腐殖酸对Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)体系降解盐酸土霉素的影响;通过焦磷酸盐实验、自由基淬灭实验和EPR实验分析Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)体系中的活性物种;利用紫外可见光谱、傅里叶红外光谱、气相色谱-质谱联用仪识别盐酸土霉素的官能团及其降解中间产物的变化,推断盐酸土霉素的降解途径。结果表明:当Fe^(2+)/Mn^(2+)/Na_(2)SO_(3)浓度比为1∶4∶20(浓度分别为0.1、0.4和2 mmol/L)时,在反应45 min、pH为9.0条件下,盐酸土霉素的去除率和矿化率最高,分别达到94%和49%。随着溶解氧从9 mg/L下降至1.89 mg/L,盐酸土霉素去除率从94%下降至17%;氯离子、腐殖酸和碳酸根均对盐酸土霉素的降解产生抑制作用。Mn(Ⅲ)和SO_(4)·^(-)是降解盐酸土霉素的主要活性氧化剂,盐酸土霉素的降解经过电子转移、开环与酰基化等过程。

Fe^(3+)/TiO_2/SiO_2复合纳米微粒的合成及光催化降解NO_2^-

采用溶胶 -凝胶法制备了 Ti O2 / Si O2 和不同浓度 Fe3+掺杂的 Fe3+ / Ti O2 / Si O2 复合纳米粉末 ,并利用XRD、BET、UV-vis等手段研究了 Ti O2 / Si O2 及掺铁形成的 Fe3+ / Ti O2 / Si O2 复合微粒的表面结构形态变化 ,以及对污染物 NO- 2 光催化降解的影响 .结果表明 ,Fe3+ / Ti O2 / Si O2 (ω( Fe3+ ) =1 .5 % ,m( Ti)∶ m( Si) =2∶ 1 )具有最佳活性 ,样品呈晶化度较低的锐钛矿结构 .Fe3+ 掺杂导致晶粒的增大 ,稳定性降低 ,大大提高了半导体的光催化活性 ,有利于对低浓度 NO- 2

Fe^3＋掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了一系列Fe3+掺杂的、具有中空纤维结构的TiO2光催化材料(Fe3+/TiO2),利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、zeta电位、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征.以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了不同Fe3+掺杂量的样品在太阳光下的光催化性能.结果表明,用模板法制备的Fe3+/TiO2中空纤维结构材料表面存在大量纳米微粒(平均尺寸约12nm);Fe3+可能均匀分散于锐钛矿结构的TiO2中,部分取代Ti4+的晶格位置,既拓宽了TiO2的光谱响应范围,又形成了TiO2晶体结构的缺陷,使其表面带负电荷.在太阳光条件下,该纤维结构材料较纯TiO2对MB溶液具有更好的光催化脱色降解效果,且Fe3+的掺入量显著影响该纤维材料的催化性能;当Fe3+掺杂量为0.15%(w),在500℃焙烧2h所得中空纤维材料的催化性能最好,2h即可使MB溶液的脱色降解率达93%;重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除.因此,以该模板合成法,通过Fe3+的掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料.

Fe^(3+)-CdS/TiO_2复合半导体光催化剂的制备与表征

采用溶胶-凝胶法制备了系列不同配比的Fe3+-CdS/TiO2光催化材料,用TEM、EDS、XRD、UV-vis等技术对其形貌、结构和光吸收特性进行了表征。以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察了光源、煅烧温度、煅烧时间、掺杂Fe3+和CdS对催化剂催化性能的影响。结果表明,Fe3+掺杂和CdS半导体复合相结合的技术,可以使TiO2对光的响应拓展到整个紫外-可见光区;当n(Fe3+)∶n(CdS)∶n(TiO2)=0.005∶1∶1、煅烧温度为300℃、煅烧时间为1 h、光源为太阳光时,Fe3+-CdS/TiO2的光催化活性最高,在1 h内可以使亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达98.62%。

煅烧温度、煅烧时间和Fe^(3+)掺杂量对TiO_2光催化性能的影响

以钛酸四正丁酯为先驱物,采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和Fe3+掺杂的纳米TiO2(Fe3+/TiO2)光催化剂,并用XRD、UV-Vis等进行了表征,系统研究了煅烧温度、煅烧时间和Fe3+掺杂量对催化剂在自然光条件下光催化降解甲基橙性能的影响。结果表明,相同煅烧温度下,Fe3+/TiO2的粒径比纯TiO2的粒径小。制备纯TiO2和Fe3+/TiO2的最佳煅烧时间分别为4h和3h,最佳煅烧温度均为773K。适量掺入Fe3+可以显著提高纳米TiO2在自然光条件下的光催化降解活性,Fe3+/TiO2中Fe3+的最佳掺杂量为10.00%,相应的脱色效率为28.37%。

Fe^(3+)改性纳米TiO_2薄膜的制备及其光催化性能

以溶胶凝胶法在釉面炻器上负载了经Fe3+改性的TiO2薄膜,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外—可见漫反射光谱仪对其进行了表征和分析,并以苯酚为模型污染物,对其光催化活性和寿命进行了考察。结果表明,Fe3+-TiO2薄膜在釉面炻器表面分布均匀,厚度约为300nm,颗粒大小在纳米级;Fe3+的引入不仅抑制了TiO2颗粒的长大,同时也抑制了TiO2从锐钛矿向金红石的相变;掺杂Fe3+后,TiO2薄膜对紫外光的吸收明显增强,对可见光的吸收也有所增强并在465nm附近产生了吸收峰,随着掺杂量的增大则两种吸收均略有增强,且对紫外光的吸收发生了明显的红移;Fe3+的最佳掺杂量为0.03%,此时其光催化降解苯酚的反应速率常数是纯TiO2薄膜的1.46倍;重复使用10次后,Fe3+-TiO2薄膜没有发生光腐蚀,且催化活性仅降低了约6.3%。

自然光下Fe^(3+)掺杂纳米TiO_2光催化降解亚甲基蓝的研究

用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Fe3+掺杂量(ω0.00%~3.00%)的纳米TiO2光催化剂,利用TEM,XRD,UV-Vis等技术对其形貌和结构进行了表征.以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型,研究了在自然光条件下Fe3+掺杂量对其光催化活性的影响.结果表明,在所研究的掺杂范围内,该纳米粒子的粒径随Fe3+掺杂量的增加呈减小趋势;Fe3+的掺入不仅可以控制TiO2由锐钛矿向金红石的转变,而且可以使该纳米微粒对光的吸收向可见区拓展;Fe3+的适量掺入,可以显著提高纳米TiO2在自然光条件下的催化活性.

La^(3+)-Fe^(3+)共掺杂纳米TiO_2粉体的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了La3+-Fe3+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。通过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,La3+-Fe3+共掺杂制备的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20 nm;掺杂使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(La3+)∶n(TiO2)=0.05%,n(Fe3+)∶n(TiO2)=0.5%。共掺杂的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果,反应2 h降解率达到98.72%,优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体。复合掺杂光催化剂对亚甲基蓝的降解遵循一级动力学方程。

Fe^(3+)-CdS/TiO_2复合半导体的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同配比的Fe3+-CdS/TiO2光催化材料,利用UV-Vis对其光谱特性进行了表征,以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察了Fe3+、CdS/TiO2的制备条件对光催化性能的影响。

Fe^(3+)掺杂TiO_2光催化剂处理造纸废水的研究

利用TiCl4在无水乙醇中水解,制备了纳米TiO2和Fe3+掺杂的光催化剂,通过XRD和TEM对产物的晶体结构、晶粒大小、形貌进行了表征,讨论了Fe3+掺杂浓度、焙烧温度、焙烧时间、催化剂用量、溶液的pH值和光照时间等对TiO2光催化剂处理造纸废水的影响.结果表明:掺杂Fe3+的TiO2光催化剂氧化性能有所提高,在掺杂量为1.25%(质量分数),焙烧温度为500℃、焙烧时间3 h时,光催化活性最高;溶液pH值为4.0,催化剂用量为2.5 g/L,光照时间4 h时TiO2降解造纸废水的能力最强.

掺杂Fe^(3+)的纳米TiO_2光催化降解氮氧化物研究

利用Fe(NO3 ) 3 ·9H2 O ,采用浸渍的方法 ,制备了掺Fe3 + 的纳米TiO2 .讨论了此种纳米TiO2对氮氧化物的光催化效率 ,并分析了Fe3 + 在催化过程中的作用 .试验结果表明 :Fe3 + 明显提高了纳米TiO2 的光催化性能 ;在室内自然光作用下对较高质量浓度的氮氧化物均具有较高的光催化效率 .通过对TEM照片和XRD谱的分析 ,从能级理论解释了Fe3 + 提高催化活性的原因 .

Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2光催化降解罗丹明B的研究

以硅胶为载体 ,采用溶胶 -凝胶法制备了不同掺杂量的 Fe3 +-Ti O2 /Si O2 光催化剂 ,并采用 SEM,Raman和 DRS等手段对其进行了分析和表征 .以氙灯为光源 ,通过对可溶性染料罗丹明 B的降解反应 ,考察了 Fe3 +-Ti O2 /Si O2 催化剂的光催化活性 ,探讨了光催化反应中溶液 p H值和起始浓度对催化反应的影响 .

Fe^(3+)/TiO_2光催化剂降解孔雀绿染料的研究

采用快速溶胶法制备纳米TiO光催化剂,用Fe3+对其掺杂改性,并进行了催化剂的X-射线衍射分析2(XRD),傅立叶红外光谱分析(FT-IR),BET比表面积的表征,用于光催化降解水中孔雀绿染料的研究。研究了不同催化剂的光催化活性,确定了光催化剂的用量。结果发现60W紫外光辐射80min,孔雀绿可以彻底降解;可见光下,光催化剂对孔雀绿降解120h,其转化率为98%,COD的去除率为75.3%。可见光下孔雀绿的脱色率和COD的变化不一致,并对其产生的原因和孔雀绿的光催化降解机理作了探讨。孔雀绿的光催化降解符合一级动力学反应规律,反应速率常数随催化剂的用量增加而增大,但增大幅度逐渐减小。

Fe^(3+)掺杂TiO_2/凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性

用酸催化溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒(Fe3+-TiO2/ATP)复合光催化剂,对其结构、微观形貌、光吸收性能和可见光下的光催化性能进行了表征。XRD和TEM测试结果表明,Fe3+-TiO2/ATP具有较好的热稳定性,经450℃热处理后的ATP晶体结构基本保持不变,锐钛矿TiO2均匀的分布在ATP表面,TiO2颗粒之间无团聚,且平均粒径小于纯TiO2。UV-Vis-DRS测试结果表明,Fe3+的掺杂可明显增强复合光催化剂对可见光的吸收,光响应范围拓展到了整个紫外-可见光区。在可见光下,Fe3+-TiO2/ATP复合光催化剂对亚甲基蓝具有很好的催化降解活性。Fe3+-TiO2/ATP的反应速率常数分别为TiO2/ATP、P25和纯TiO2的1.37、4.83和6.51倍。复合光催化剂的沉降性能优于纯TiO2和P25,易于分离。

纳米Fe^(3+)/TiO_2光催化降解含酚炼油废水

采用溶胶-凝胶法制备了纳米Fe^(3+)/TiO_2光催化剂,并用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和透射电子显微镜等技术对其粒径和晶相进行表征。考察了Fe^(3+)掺杂量、乙醇加入量、水加入量、体系pH、陈化时间、锻烧温度等因素对该催化剂降解罗丹明B溶液的影响,得到了催化剂的最佳制备条件:钛酸四丁酯10 mL、Fe^(3+)掺杂量(质量分数,基于体系的总质量)为0.010%、乙醇50 mL、水5.0 mL、体系pH=1.5、陈化时间3 d、煅烧温度400℃。实验结果表明,以在最佳条件下制备的纳米Fe^(3+)/TiO_2和纯纳米TiO_2为光催化剂,在相同的操作条件下对含酚炼油废水进行光催化降解,纳米Fe^(3+)/TiO_2比纯纳米TiO_2具有更好的降解效果,挥发酚的降解率达到75%。

掺Fe^3＋纳米TiO2的制备及在造纸废水处理中的应用

采用溶胶-凝胶法对纳米TiO2进行Fe3+掺杂改性处理,通过紫外-可见吸收光谱及XRD分析(X射线衍射分析),发现掺0.5%Fe3+的纳米TiO2在600℃下煅烧4h后成为锐钛型和金红石型共存的混合晶体,具有较高的光催化活性;以其为催化剂采用光催化法处理造纸废水,在pH值为5.0、催化剂用量1g/L、H2O2用量0.5%(体积分数)、300W高压汞灯照射5h的条件下得到较为理想的处理效果,CODCr去除率可达85%以上。同时讨论了煅烧温度和掺杂量对TiO2光催化活性的影响。

Fe^(3+)掺杂对TiO_2光催化氧化甲醇的影响

用改进的溶胶凝胶法制备了一系列Fe3+掺杂的TiO2光薄膜电极,并将其应用到甲醇光电氧化中.当掺杂Fe3+的质量分数为0.25%、焙烧温度为400℃时光催化氧化甲醇的效果最好,通过SEM,XRD,UV等手段的表征,进一步验证了掺杂对一定粒径范围内的纳米TiO2粒子有效.