La-TiO_2光催化涂料的制备及其降解甲醛效果研究

采用溶胶-凝胶法制备La-Ti O_2光催化剂纳米粉体,以丙烯酸乳液为基体树脂,用砂磨机高速分散与超声辅助自制La-Ti O_2光催化涂料。利用X射线衍射仪、比表面及孔径分析仪和紫外可见光谱仪测定纳米粉体的粒径、比表面积及紫外可见漫反射吸收光谱。以紫外光照射下涂料降解甲醛效果反映其光催化性能,并分别讨论了光催化剂种类与添加量、光照强度和甲醛初始浓度对涂料降解甲醛效果的影响,探讨了最佳光催化反应条件。结果表明:在500 W汞灯光照下,La掺杂量为1.5%,La-Ti O_2添加量为8%,甲醛初始浓度为2 mg/m3时,降解效果最佳,240 min内甲醛降解率达到71.2%。

La-TiO_2/Hβ复合光催化剂降解模拟染料废水

用共沉淀法制备了新型La-TiO2/Hβ复合光催化剂,并以亚甲基蓝溶液为模拟废水,探讨了其对亚甲基蓝溶液的光催化降解效果,优化了降解条件。结果表明,La-TiO2/Hβ复合光催化剂降解25mL亚甲基蓝溶液的适宜条件是:亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L,光照时间为30min,氧化剂H2O2用量为2.0mL,催化剂用量为2.4g/L。在此反应条件下,亚甲基蓝降解率达到98.2%,且催化剂重复使用3次后催化活性基本不变。

La-TiO_2/Hβ复合光催化剂的制备及性能研究

以硫酸钛为钛源,Hβ分子筛为载体,La为掺杂元素,采用共沉淀法制备了La-TiO2/Hβ复合光催化剂,并以亚甲基蓝的光催化降解为探针反应,评价了其光催化性能。结果表明,催化剂适宜的制备条件是:TiO2负载量为30%(wt),La掺杂量为0.5%(mol),老化时间为24h,焙烧温度为800℃。当用2.4g/L催化剂样品处理20mg/L的亚甲基蓝溶液时,降解率达95.1%。

La-TiO_2/SiO_2光降解催化剂的制备及性能

以钛酸丁酯、正硅酸乙酯和氧化镧为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了不同La掺杂量的负载型催化剂x wt%La-TiO_2/SiO_2(x=0.5~3.0).通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征.以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,在紫外光和可见光下研究了不同La的加入量对TiO_2/SiO_2催化剂(其中,n(SiO_2)∶n(TiO_2)=1∶7)光催化效率的影响.结果表明:La的掺杂量为2wt%时,催化性能达到最佳.经过75min紫外光和150min可见光的照射,对Rh B的降解率可分别达到99.2%和71.3%.

氧气气氛热处理对La-TiO_2降解废水的影响

以刚果红为降解对象,研究氧气气氛热处理对La-TiO_2纳米晶光催化性能的影响。将LaTiO_2纳米晶分别在350、550、750℃热处理1h,通过扫描电镜、物理吸附仪、紫外-可见-近红外分光光度计对样品的结构和形貌以及性能进行了表征。结果表明:热处理后,La-TiO2样品可以有效降解罗丹明B、次甲基蓝、酸性铬蓝K、刚果红。当刚果红质量浓度为5mg/L,紫外光照时间为30min,La-TiO_2加入量为0.010 0g时,刚果红的降解率为95%。

La-TiO_2中性水溶胶光催化性能

以偏钛酸为原料,制备了锐钛矿型纳米TiO2中性水溶胶,采用XRD、SEM、TEM、吸收光谱以及光电流响应等对TiO2水溶胶进行表征。结果发现,TiO2粒径约为11.6 nm,稀土元素La掺杂,使得水溶胶的吸收光谱阙值红移至545 nm,可见光响应能力明显增强。光催化降解试验表明,溶胶对甲醛具有快速降解能力,当甲醛浓度≤3×10-6时,24 h可以降解至国家标准范围以内,但降解过程受环境湿度影响明显。

弱可见光催化活性La-TiO2-还原氧化石墨烯填充聚偏氟乙烯共混膜的构建

为提高聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜的通量及抗污染性能,首先利用吸附相反应技术耦合乙醇热处理制备La掺杂TiO2-还原氧化石墨烯(La-TiO2-RGO),再将其与PVDF共混制备La-TiO2-RGO/PVDF抗污染超滤膜。结果表明,均匀分散于PVDF高分子中表面亲水的La-TiO2-RGO增多,La-TiO2-RGO/PVDF共混膜的水通量和抗污染性能也显著提升。当La-TiO2-RGO/PVDF共混膜中出现团聚体,则会削弱其膜通量和抗污染性。在La-TiO2-RGO填充量(与PVDF质量比)为2.0%时,La-TiO2-RGO/PVDF共混膜具有最优纯水通量。LaTiO2-RGO/PVDF共混膜最高纯水通量可达171.5 L·m^-2·h^-1,是PVDF膜的5倍以上,其通量衰减速率也明显低于PVDF膜。另外,由于La-TiO2-RGO具有可见光催化活性,被污染后的La-TiO2-RGO/PVDF共混膜经过光照处理后用水清洗,其膜通量恢复率较直接用水清洗后的通量恢复率大幅提高;热处理温度升高,LaTiO2-RGO弱可见光活性增强,光照后La-TiO2-RGO/PVDF共混膜通量恢复率变大。但过高热处理温度抑制了La-TiO2-RGO中Ti3+形成,且削弱其光活性,La-TiO2-RGO/PVDF共混膜通量恢复率反而下降;对于LaTiO2-RGO填充量为2.0%的La-TiO2-RGO/PVDF共混膜,被污染后分别采用直接水清洗、仅光照处理2 h、先光照处理2 h后水清洗的膜通量恢复率分别为79.28%、52.42%、90.01%。

热处理工艺对La掺杂纳米TiO_2光催化性能的影响

以钛酸四丁酯和硝酸镧为原料,采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂摩尔分数为2%的纳米TiO2,以TNT为目标降解物,研究了热处理方式对TiO2光催化性能的影响。结果表明:样品光催化性能最佳的热处理温度为500℃,升温速率为10℃/min,活化时间为2h,60min内对TNT的去除率达到了96%。

金属离子掺杂TiO_2薄膜光催化去除气相中甲醛

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃表面制备TiO2,Fe3+/TiO2,La3+/TiO2三种光催化剂,研究了煅烧温度、煅烧时间、涂膜层数、Fe3+和La3+加入量等因素对光催化剂降解气相甲醛的影响。结果表明,La3+/TiO2光催化性能略好于TiO2,Fe3+/TiO2光催化性能最佳。当掺Fe3+的TiO2催化剂煅烧温度为450℃,煅烧时间为2h,Fe:T(imol)=0.3%,涂覆层数为4层,光催化反应3h,实验封闭体系中甲醛的降解率可达49.24%。

La／TiO_2-SiO_2薄膜的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的La／TiO2-SiO2复合薄膜．通过XRD、 FE-SEM和AFM研究了复合薄膜的微观结构,采用紫外光照射下亚甲基蓝的分解实验比较薄膜的光催化性能．结果表明:La掺杂可显著提高TiO2-SiO2复合薄膜的光催化活性,以5％掺杂量为最佳,其光降解率比掺杂前提高了约23％．薄膜活性提高的主要原因是La掺杂后细化了TiO2的晶粒,提高了薄膜的比表面积,使其具有更高的氧化还原电势,La2+取代Ti4+ 进入到TiO2晶格,引起晶格膨胀,这种不同价离子的取代导致TiO2粒子表面电荷分布不平衡,从而提高了光生电子-空穴的分离效率．

球磨法制备La2O3和La^3＋掺杂TiO2及光催化活性研究

采用球磨法制备了La_2O_3和离子态La掺杂TiO_2光催化剂,以300 W中压汞灯为光源,亚甲基蓝溶液为模拟废水,考察了掺杂比和球磨时间对样品光催化活性的影响。结果表明,当催化剂加入量为0.2 g·L^(-1),亚甲基蓝初始浓度为25 mg·L^(-1),La_2O_3和La^(3+)掺杂的最佳摩尔比分别为0.5%和3%,球磨时间为4个小时,La_2O_3/TiO_2,La^(3+)/TiO_2和纯TiO_2的一级反应速率常数k分别可达最大值为0.0467 min^(-1),0.0643 min^(-1)和0.0263 min^(-1)。

镧或钕掺杂TiO_2可见光催化剂及其对甲基橙的降解活性

用溶胶-凝胶法制备的La2O3/TiO2和Nd2O3/TiO2等催化剂,在可见光下降解甲基橙活性顺序为:Nd2O3/TiO2>La2O3/TiO2>Fe2O3/TiO2>TiO2。焙烧温度为500℃的掺Nd为0.7%(摩尔分数)的催化剂活性最高。用XRD、DTG分析了催化剂的晶型结构,探讨了稀土对晶格畸变和催化活性的影响。

胶原纤维为模版制备TiO_2及La/TiO_2纳米纤维及光催化活性研究

以胶原纤维为模版分别负载钛（Ti4＋）或钛（Ti4＋）和镧（La3＋）,在高温下煅烧制得TiO2和La/TiO2纳米纤维。通过扫描电镜（SEM）、场发射扫描电镜（FESEM）、X-射线衍射（XRD）、比表面积和孔径分析、X-射线光电子能谱（XPS）、紫外可见光谱（UV-Vis）等对这2种纳米纤维的结构和物理性能进行了表征。结果表明,TiO2和La/TiO2较完整地保持了胶原纤维的纤维状结构。在600~800℃范围内随着煅烧温度的升高,TiO2和La/TiO2的晶粒尺寸逐渐增大,晶格常数发生各相异性的变化。La/TiO2的相变温度在700~800℃之间,明显高于未掺杂TiO2的相变温度。N2吸附-脱附等温线按Langmiur分类为Ⅳ类,表明TiO2和La/TiO2纳米纤维具有介孔结构。与Degussa P25相比,TiO2和La/TiO2吸收光谱范围明显红移。当以可见光为光源进行酸性橙Ⅱ光助催化降解反应时,TiO2和La/TiO2纳米纤维均表现出比Degussa P25更高的催化活性。

稀土元素（镧、铈）掺杂TiO2复合材料的制备及其光催化性和抑菌性的研究

以钛酸丁酯(C16H36O4Ti)、蒸馏水、无水乙醇、冰乙酸、氧化镧(La2O3)和氧化铈(CeO2)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2和稀土元素掺杂的TiO2复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、ICP-OES等离子体发射光谱元素分析、紫外-可见光谱仪和培养基扩散法对样品进行了表征和性能研究。实验结果表明:本实验成功制备了锐钛矿晶型的TiO2粉末和镧掺杂的二氧化钛粉末(La/TiO2),因氧化铈微溶于酸,没有溶解到溶液中,Ce基本没有掺入到二氧化钛中,所制备的粉末主要是锐钛矿型二氧化钛和氧化铈的混合物,对TiO2的性能基本没有影响。La/TiO2粉末中La元素的含量为8.24%,在300 min内La/TiO2光催化罗丹明B溶液的脱色率提高达到91.2%,对金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用。

La掺杂TiO2介孔微球的超声水热合成和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、硝酸镧为镧源、十二胺为模板剂,采用超声?水热法合成了La3+掺杂介孔TiO2微球,并利用XRD、XPS、TEM、BET、UV-Vis、IR、FL等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及光学性能.研究结果表明,适量La3+离子掺杂不仅能使介孔TiO2晶粒细化,比表面积增大,荧光强度减弱.La3+/TiO2的光吸收边红移,并具有比商业P25更好的光催化活性,其中介孔La3+/TiO2(2.0at%)的比表面积和平均孔径分别为132.7 m2/g和8.67 nm,光催化降解初始浓度为40 mg/L的亚甲基蓝溶液120 min时,其降解率达到98.5%,表现出最强的光降解能力.

镧在TiO_2薄膜中的非均匀掺杂对光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了La3+非均匀掺杂的TiO2薄膜。通过对甲基橙的光催化降解实验来评价催化剂薄膜的催化活性,结果表明:La3+的掺杂方式对TiO2的催化活性有很大的影响,采用非均匀掺杂方式可以明显提高TiO2的催化活性,掺杂浓度以0.5%(原子分数)为最佳。紫外-可见漫反射光谱显示其吸收带边明显红移;电化学行为表明其光生空穴-电子对的形成能力和分离效率得到提高。通过比较太阳能光电池异质结的“窗口效应”理论,初步探讨了La3+非均匀掺杂对TiO2的光催化活性的影响机制。

La掺杂TiO_2膜的制备及其对甲苯的去除性能

以钛酸四丁酯和硝酸镧为原料,采用溶胶-凝胶法,制备出La掺杂TiO2膜.采用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、低温氮物理吸附、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构进行表征.以气相甲苯为模型物,在自制光催化反应器中考察了催化剂在可见光下对气相有机污染物的去除性能.结果表明,La掺杂可诱发催化剂的可见光催化活性,500℃热处理的2.8%molLa掺杂TiO2膜在60min内即可完全去除6110.18mg/m3的气相甲苯;掺入的La主要以La2O3的形式存在,同时有一部分形成Ti-O-La键;La掺杂可抑制TiO2锐钛矿相向金红石相转变、提高相转变温度、减小晶粒尺寸及增大催化剂比表面积;La/TiO2薄膜表面光滑、致密,La的引入能有效抑制TiO2膜气孔的产生;La掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收,使催化剂吸收边向长波移动;La的f轨道的电子跃迁和TiO2晶格扭曲是催化剂可见光活性提高的重要原因.

镧掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

将硫酸氧钛、硝酸镧、氢氧化钠作为原料,在醇水溶液体系中制得La-TiO_2纳米晶,通过X射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱仪、物理吸附仪、紫外-可见-近红外分光光度计对样品的结构和形貌以及性能进行了表征。结果表明:制得的La-TiO_2为纯锐钛矿TiO_2,当掺杂比例为1%(摩尔比,La^+∶Ti^(4+)=1∶100)时La-TiO_2的比表面积为210m^2/g,具有介孔结构,反应时间3h,对甲基橙的降解率最大,降解率达到85.60%。

低量La^(3+)掺杂S-TiO_2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La3+/S-TiO2纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La3+掺杂对TiO2纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO2后明显提高了TiO2纳米粒子的光催化活性,而La3+掺杂S-TiO2后,进一步提高了TiO2纳米粒子的光催化活性,La3+的最佳掺杂量(相对于TiO2的质量分数)为0.369%;La3+/S-TiO2(ω(La3+)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La3+掺杂抑制了TiO2由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO2晶粒的生长,提高了TiO2的比表面积;XPS分析表明,S、La3+掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S6+形式置换TiO2晶格中的Ti4+;UV-Vis分析表明,光催化剂La3+/S-TiO2比纯TiO2具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO2相比,La3+掺杂TiO2纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La3+掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表面积,增强了样品表面的紫外光吸收能力.

硫镧共掺杂纳米TiO_2的制备及甲醛降解性能研究

以钛酸四丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,聚乙二醇200为分散剂,三乙醇胺为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型硫镧共掺杂纳米TiO2(SLa-TiO2),通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等对材料的结构形貌进行了表征分析。并以甲醛作为目标污染物,研究了材料在不同光源照射条件下对甲醛的催化降解性能与机理。实验结果表明,S与La共掺杂提高了纳米TiO2在紫外光和可见光照射下的光催化活性,所制备的S-LaTiO2是一种性能良好的甲醛降解材料。在La的含量一定时,随S含量增加,材料对甲醛的降解率先增大后减小,当样品中各元素物质的量之比n(S)∶n(La)∶n(Ti)为1∶0.01∶1时的降解效果最好。