V掺杂TiO_2粉体制备与表征综合性实验设计

基于溶胶-凝胶法制备V掺杂TiO_2光催化剂粉体(V-TiO_2),利用XRD、激光粒度仪和荧光光谱(PL)对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,对比掺杂前后TiO_2粉体对MB的光催化降解效果。结果表明,500℃热处理时样品为锐钛矿相与金红石相组成的混合晶型,颗粒粒度分布均匀,平均粒径1.7μm,V的掺入有效抑制了电子-空穴对的复合,明显提高了光催化性能。该实验路线简单易行,涵盖知识点多,综合了材料制备、结构表征和性能检测等基本实验技能,操作步骤简单,便于学生掌握。

Fe-V共掺杂TiO_2高性能吸附剂的制备与表征

通过溶胶凝胶法、水热法和共沉淀法,分别以钛酸丁酯、异丙醇钛、硫酸钛、四氯化钛为钛源合成了一系列Fe-V共掺杂的纳米TiO_2吸附剂,研究了钛源、制备方法及煅烧温度对吸附剂吸附效果的影响,并采用XRD,SEM,EDX,TG-DTA,FTIR等手段分析了吸附剂的结构。实验结果表明,Fe-V共掺杂明显提高了TiO_2的吸附活性,其中以四氯化钛为钛源、通过共沉淀法制备、350℃焙烧处理的Fe-V共掺杂TiO_2具有最佳的吸附活性,30 min内对质量分数1.0×10^(-5)亚甲基蓝的脱色率可达97%以上;该吸附剂循环使用8次仍具有较高的吸附性能,且四氯化钛为较廉价的钛源,因此该高效吸附剂具有良好的工业应用前景。

钒掺杂TiO_2纳米纤维的制备及其光催化性能

以体积比为1:2的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮为溶剂、钛酸四丁酯[Ti(OiPr)4]和氯化钒[VCl3]为前驱体、醋酸纤维素(CA)为模板,采用静电纺丝法制备了V-TiO2/醋酸纤维素纳米纤维。将V-TiO2/醋酸纤维素纳米纤维用0.1 mol/L NaOH/乙醇溶液水解得到V-TiO2/纤维素纳米纤维。在500℃煅烧V-TiO2/纤维素纳米纤维5 h,得到直径为(200±53)nm的V-TiO2纳米纤维。利用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪和紫外–可见漫反射光谱对纤维形貌、物相和结构进行了表征。以染料罗丹明B为目标降解物考察了纤维的光催化活性。结果表明:掺杂少量V后,TiO2对紫外光的最大吸收峰和吸收带边发生了红移,说明V-TiO2对光响应更宽、光利用率更高。TiO2和V-TiO2纳米纤维在20min内对罗丹明B的降解率分别为67%和77%。