N、S共掺TiO2光催化剂的合成及其在废水处理中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了N、S共掺TiO2光催化剂,借助X-射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等测试手段对样品进行表征,并以罗丹明B为模型污染物考察了样品光催化活性.XRD物相鉴定表明,所得TiO2催化剂为锐钛矿和金红石矿的混合型,金红石型的含量在15.2%—10.6%之间,N和S掺杂可有效抑制金红石相的生成;光催化降解实验结果表明,N、S共掺光催化剂具有良好的可见光催化活性,自然光照射10h,N、S共掺催化剂(1.0%N-0.25%S-TiO)对工业废水COD的去除率高达97.2%.

氮钒共掺TiO_2的表征及其对甲醛的可见光催化性能

以钛酸丁酯为Ti源,六次甲基四胺为N源,偏钒酸铵为V源,利用溶胶-凝胶法制备氮钒共掺杂二氧化钛(N-V-TiO2)纳米材料。采用XRD、UVVis、BET、XPS等检测手段对N-V-TiO2的晶型比例、元素组成等进行分析,研究其在可见光下催化氧化甲醛气体的性能。结果表明,煅烧温度500℃、掺氮28%、掺钒1%的N-V-TiO2具有混晶型结构、比表面积大、对可见光吸收强,催化降解甲醛的效率最高可达到91.6%,分别比纯TiO2、掺氮TiO2、掺钒TiO2的效率显著提高。N-V-TiO2光氧化效率随甲醛初始浓度增大而减小,光催化反应服从一级反应动力学特征,而且包括吸附和光催化氧化反应两部分,其中光催化氧化为速控步骤;重复5次使用的效率仍然高于单独掺杂TiO2。

氮、硫共掺TiO_2光催化剂的响应曲面法优化

利用响应曲面法(RSM)对溶胶-凝胶法合成N、S共掺TiO2光催化剂(N/S-TiO2)的合成工艺进行了优化,借助XRD、XPS、TEM、UV-Vis-DRS等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为模型污染物考察了样品的可见光催化活性。根据实验结果建立了N、S共掺TiO2降解甲基橙溶液的二次多项式数学模型,并确定N、S共掺TiO2光催化剂的最佳合成工艺为:热处理温度550℃,N和S掺杂量分别为1.0%和0.3%(原子分数),在该条件下所得N/S-TiO2具有较好的可见光催化活性,且对甲基橙溶液的实际降解率与模型预测基本一致,相对误差为4.69%。

氟钒锰共掺对TiO2柱撑膨润土光催化脱硝性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备氟钒锰共掺改性的TiO2柱撑膨润土,使用XRD、氮吸附、UV-vis光谱和SEM等手段对其进行了表征测试,并对其室温下的可见光催化脱硝性能进行了评价研究。结果表明,对于NO质量浓度为661μg/m^3的气体,F-V-Mn共掺TiO2柱撑膨润土的光催化脱除效率近似达到100%,而NO质量浓度提升至1657μg/m^3时,光催化效率为81.9%,与未柱撑的F-V-Mn共掺TiO2相比提高了33.8%。F-V-Mn共掺TiO2柱撑膨润土上光催化脱反应速率常数最大,是V-Mn共掺TiO2柱撑膨润土的2倍,且前者的抗水和抗SO2中毒能力也更强。TiO2柱撑不仅保留了膨润土的片状晶体结构,而且使膨润土层间距由0.667nm增大至0.710nm,吸附能力增强;同时,掺杂元素能抑制TiO2金红石相生长,降低TiO2禁带宽度,提高可见光响应,延长使用寿命,拓宽应用范围。

V-Ga共掺TiO_2光伏电池模拟与研究

基于实验上获得的带隙宽度为1.6eV的V-Ga共掺杂TiO2材料,设计了一种新型pin结构光伏电池.通过Nb:TiO2作为n型重掺杂层,Cu2O或CuO作为p型掺杂层,建立pn结自建电场.中间层V-Ga:TiO2为主要光吸收层,运用AMPS-1D软件模拟器件性能,研究Cu2O或CuO材料作为p型层对光伏性能的影响.模拟结果显示,Cu2O在这种结构中适合作为p型层,优化后器件光伏转化效率可达到34%.此外,通过对材料中带尾缺陷密度、吸收层与p型层界面对器件性能影响的研究,为器件制备中可能存在的问题提供解决思路.

Gd/N共掺杂纳米TiO_2的制备及对腐殖酸的降解

研究一种利用太阳光进行光催化氧化降解腐殖酸的方法。采用溶胶-凝胶法制备Gd/N双元素共掺杂的纳米TiO2复合光催化材料,用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(Uv-VisDRS)对光催化材料进行表征。以腐殖酸溶液为目标降解物,太阳光为光源,通过对腐殖酸的降解研究Gd/N双元素共掺杂纳米二氧化钛的光催化活性。研究结果表明:Gd/N双元素掺杂样品为锐钛型结构,颗粒平均粒径为17nm,有红移现象出现,可见光范围内光响应增强;它对腐殖酸的降解率随光强的增大而升高,随溶液pH值降低而增大;同时,钆氮共掺杂具有协同效应,当体系pH值为3.0时,适当配比的Gd/N共掺杂光催化剂样品在太阳光下对腐殖酸催化反应5h后,降解率可达85.4%。

氮钒硅掺杂TiO_2的表征及其可见光催化性能研究

以钛酸丁酯为Ti源,六次甲基四胺为N源,偏钒酸铵为V源,正硅酸乙酯为Si源,采用溶胶-凝胶法制备N-V-Si-TiO_2纳米材料。通过BET、UV-Vis和XRD等检测手段对N-V-Si-TiO_2的表面结构、晶型比例等进行表征分析,研究其在可见光条件下对甲醛、甲苯及SO2的可见光催化性能。结果表明,煅烧温度500℃、掺氮28%、掺钒1%、掺硅5%的N-V-Si-TiO_2平均孔径小、比表面积大、对可见光的吸收能力强,其催化降解甲醛、甲苯及SO2的效率最高分别可达89.6%,85.4%和98.7%,与N-V-TiO_2和纯TiO_2相比效率显著提高。N-V-SiTiO_2连续使用时间可达9h,与N-V-TiO_2和纯TiO_2相比延长3~4h,样品失活后再生恢复率最高可达95%,且重复使用5次后仍具有相当高的活性。

TiO2/MgO共掺对99氧化铝瓷结构和微波介电性能的影响

采用无压烧结,在1550℃制备了TiO2/MgO共掺99氧化铝瓷。研究了不同比例的TiO2/MgO共掺对99氧化铝瓷的致密化、微观结构和微波介电性能的影响。研究发现:在共掺总量为1wt%的条件下,不同TiO2/MgO掺杂所得的99氧化铝瓷均为单一刚玉相;TiO2/MgO比例的提高有利于促进99氧化铝瓷的致密化、晶粒长大、介电常数εr的提高和介电损耗tanδ的降低;当TiO2/MgO为0.8 wt%/0.2 wt%时,99氧化铝瓷的密度可达3.88 g/cm^3,介电常数εr可达9.90,tanδ约为0.0003。

Sm-N共掺杂对锐钛矿相TiO_2的电子结构和吸收光谱影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,建立了N,Sm分别单掺杂以及Sm-N共掺杂的锐钛矿TiO_2超胞模型,对其态密度、能带结构和吸收光谱进行了计算.结果表明:N单掺杂的锐钛矿TiO_2的红移效果最强,但Sm-N共掺杂锐钛矿TiO_2的载流子寿命更长,且共掺杂形成的体系更加稳定.