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。

用于可见光下Pt(Ⅳ)/Ti0_2光催化剂的制备和表征

采用溶胶-凝胶法,在温和的条件下制备了新型光催化剂Pt(Ⅳ)/TiO2,并利用XRD,TEM,XPS和UV-VIS等手段对其进行了表征。结果表明:尺寸为3 nm左右的PtCl4。微粒均匀地分布在无定型、多微孔的TiO2粉末中;UV-VIs测试表明,新型光催化剂Pt(Ⅳ)/TiO2的光响应波长已由纯TiO2的380 nm左右拓宽到了可见光区。在模拟太阳光下,以苯酚的光催化降解为模型反应,研究了该新型光催化剂的光催化活性,结果发现:新型改性的Pt(Ⅳ)/TiO2样品的光催化活性比较高,其中含Pt量为3％摩尔分数的样品的光催化活性最高,其光催化效率是商品TiO2的2倍。

炭与TiO_2光催化剂的复合及协同作用研究进展

通过论述炭与TiO2光催化剂的复合方式,系统总结了复合光催化剂的各种制备方法,指出炭与TiO2的复合呈现多样化的特征,炭不仅作为载体,还可以用作涂层、造孔剂以及助剂。同时,炭在复合体中也展现出多方面的作用,不仅可以富集目标污染物,捕获中间产物,还可以抑制水蒸气和其他组分对光催化降解的影响,并且可以抑制热处理时TiO2相变和晶粒长大。可见,炭与TiO2光催化剂的复合将为推动光催化技术的实用化产生积极影响。

TiO_2光催化剂的形貌与晶面调控

二氧化钛(TiO2)具有化学稳定性高、无毒、价格低廉、来源广泛及光电性能优异等优点,被广泛应用于太阳能电池和光催化等领域,尤其是在污染物的光催化降解方面,可很好地解决当前的环境污染问题。但一方面受带隙宽度限制,使其对太阳光的利用率不足5%,不能充分利用太阳光中的可见光;另一方面由于光生电子-空穴容易结合,催化效率低,从而使TiO2的实际应用受到限制。因此必须采取合适的措施,一方面要增强TiO2对可见光的吸收,提高对太阳光的利用率;另一方面要抑制光生电子-空穴的复合,提高光催化效率。目前越来越多的科学家通过控制TiO2的形貌、晶型、特殊晶面暴露等手段来提高TiO2光生电子-空穴的传输速率和光电转换效率。本文主要综述了近年来在TiO2光催化剂的特殊形貌和特殊晶面暴露等方面的研究进展,对未来的研究和发展方向作了展望。

TiO_2光催化剂的制备过程与配方优化

研究以钛酸丁酯为前驱物制备TiO2溶胶的工艺过程.采用L16(44)正交试验法以溶胶胶凝时间及制得粒子对甲基橙溶液的光降解率为评价指标,系统地研究、分析了溶胶凝胶工艺参数中水加入量、醇加入量、CH3COOH加入量和水解温度对溶胶胶凝过程及制得粒子的光催化活性的影响.正交试验结果获得了最优配方.按最优配方制备的溶胶稳定性好,所制得的粒子光催化活性高.

半导体TiO_2光催化剂及其有机光敏化研究进展

半导体TiO_2光催化研究是当今化学、材料和环境科学等学科研究的一个热点领域。比较评述了通过掺杂改性、结构修饰和有机光敏化拓宽TiO_2可见光波长响应范围和提高光催化量子效率等的研究进展、面临的主要问题和发展趋势。

负载型TiO2光催化剂的制备及光催化活性研究

目的研究TiO2的光催化活性，制备可悬浮的负载型TiO2光催化剂，并以活性艳红X-3B有机染料为降解对象来检验光催化剂的光催化活性．方法以钛酸正四丁酯为前躯体、无水乙醇为溶剂、以粒径2～3mm粗孔硅胶微球为载体，用溶胶-凝胶法制备负载型TiO2光催化剂．以20W（λ=253.7nm）紫外线杀菌灯为光源，采用自制反应器进行光催化氧化试验．通过试验研究分析如负载型TiO2光催化剂无水乙醇和硝酸的投加量、镀膜次数、煅烧温度等因素对光催化降解效果的影响，结果镀膜5次、煅烧温度为450℃制成的催化剂对活性艳红X-3B染料废水有较好的去除效果，当废水初始浓度50mg／L，调节pH为3左右，催化剂的投加量为10g／L，反应2h，脱色率96％以上．结论用溶胶-凝胶法制备负载型Ti02光催化剂具有较好的光催化活性，且克服了粉末状TiO2难回收、易流失的缺点，

稀土改性Ni/TiO_2光催化剂及其重复利用催化活性

用溶胶-凝胶法制备了La或Ce改性的0.3%Ni/TiO2(即La-Ni/TiO2或Ce-Ni/TiO2),考察了La-Ni/TiO2或Ce-Ni/TiO2在催化降解甲基橙水溶液过程中的重复利用性能,并用XRD、N2吸附-脱附以及XPS等手段对催化剂进行了表征分析。研究表明,适宜La和Ce掺杂量(La/Ti、Ce/Ti摩尔比)分别为0.15%和0.1%,适宜焙烧温度为400℃。在酸性条件下(pH=3),La-Ni/TiO2和Ce-Ni/TiO2与Ni/TiO2光降解甲基橙的能力相当,但La或Ce掺杂使Ni/TiO2催化剂的重复使用能力提高。催化剂上存在低结合能的低价钛离子(如Ti3+),低价钛离子的含量和结合能大小是衡量催化剂光催化降解活性的重要因素。可能是La或Ce使催化剂在使用过程中低价钛离子得到较好保留,从而使催化剂活性得到较好维持,催化剂重复使用性能提高。

TiO_2光催化剂的改性与修饰

从TiO2光催化剂表面修饰的类型出发,综述了近年来有关表面光敏化、贵金属沉积、金属离子掺杂、半导体复合和表面螯合等对TiO2光催化剂的改性和修饰技术,并对其原理进行了解释。

溶胶制备工艺对TiO_2光催化剂活性的影响

考察了不同酸、溶剂以及不同比例水制备的溶胶对TiO2光催化剂活性的影响进行了分析.结果表明,在盐酸、醋酸、草酸和甲基丙烯酸中,采用醋酸所得催化剂活性最好;在乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇4种溶剂中,采用正丁醇作溶剂所得催化剂活性最好;最佳溶胶制备条件为钛酸丁酯∶水∶冰醋酸:正丁醇=1∶3∶8∶10(摩尔比);最优条件下制备的TiO2催化剂平均粒径为15·19nm,晶型为锐钛矿,对小于320nm的紫外光有良好的吸收;利用研制的TiO2光催化剂降解多菌灵废水,反应1h,COD去除率在35%左右;对9·606mg·l-1的苯酚溶液光降解半衰期为4·6min.

离子浸渍复合TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶 -凝胶 -浸渍法制备了掺杂 Fe3+、NH+4 、SO2 - 4的 Ti O2 光催化剂粉体 ,并用XRD、IR、UV-Vis等方法对其结构进行了表征。结果表明 ,以 Ti O2 干凝胶为母体 ,依次浸渍Fe3+、NH+4 、SO2 - 4的光催化剂粉体 Fe3+/NH+4 /SO2 - 4/Ti O2 (浸 )中锐钛矿相近 1 0 0 % ,晶粒粒径分布均匀 ,最小粒径为 4nm;与纯 Ti O2 相比 ,紫外光谱响应红移 1 5nm。以直接耐晒兰为模型反应物 ,评价了掺杂半导体 Ti O2 的光催化降解性能。

超声场中sol-gel法制备纳米TiO_2光催化剂的研究

本文在频率分别为20kHz、30kHz、40kHz(电功率均为500W)的超声场中制备溶胶。用光散射法测得溶胶粒子粒径分别为29.4nm、18.3nm、13.2nm;对无超声场和超声场(40kHz)制备的凝胶进行超临界乙醇干燥。用XRD、BET、TEM、DRS对上述干燥的TiO_2粒子进行表征,以光催化降解罗丹明B为模型反应。结果表明,在实验范围内溶胶粒径随超声波频率的升高而减小,加超声场制备的纳米TiO_2粒子光催化活性比无超声场下制备的粒子高。

负载型TiO_2光催化剂研究进展

纳米TiO2 光催化剂的负载化是实现其产业化的关键之一。本文对二氧化钛的光催化机理、负载所用的载体、负载方法等方面作了综合评述 ,分析了载体的分类、特点及其对TiO2 的影响 ,以及负载方法的特点和典型工艺路线 ,并提出了今后的研究方向。

稀土在非TiO_2光催化剂的改性研究

近年来,运用稀土改性非TiO2光催化剂取得了显著成果.重点归纳、总结和分析了通过稀土离子单掺或共掺、稀土氧化物复合、上转换光催化与稀土固熔体等手段改性锌基、铋基光催化剂.简单介绍了稀土在钨基等其他基质的应用及新型稀土化合物光催化剂的构筑.发现稀土改性可以影响非TiO2光催化剂的晶格结构能带能、拓宽光谱响应范围和提高量子效率,是提高其光催化活性的有效途径.还对稀土在未来光催化的应用做了分析.

Ag/TiO2光催化剂研究：Ⅱ.可见光的催化作用及其应用

研究了用胶体Ag纳米粒子负载法合成的Ag/TiO2光催化剂对可见光催化降解目标污染物亚甲基蓝和苯酚的催化活性。根据Ag/TiO2催化剂样品的UV-Vis吸收光谱和XPS表征的Ag粒子结合能,探讨了可见光激发Ag/TiO2的催化机理。同时,实验了催化剂在太阳光照射下对城市污水水样的催化净化作用。结果表明,以8 nm银胶粒子负载形成的0.5%Ag/TiO2光催化剂具有较高的可见光光催化活性;当用这一催化剂催化净化城市污水水样时,催化后水质依照COD值进行评价能够达到国家城市污水处理厂排放一级A标准。

TiO_2光催化剂的掺杂改性和固定化研究

纳米TiO2作为光催化剂,由于其化学性质稳定、无毒、价廉等优点,使得纳米TiO2光催化氧化技术在环境领域具有广阔的应用前景,而针对其对可见光利用率低,光生电子-空穴对易复合,在使用过程中回收难,光催化效率不高等问题,近年来科研人员致力于TiO2光催化剂的改性和固定化研究。本文介绍了掺杂改性的不同方法及负载技术的研究进展,其中包括贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属掺杂、共掺杂、表面光敏化、复合半导体等,并提出了TiO2光催化剂今后的研究方向及存在的问题。

有序蘑菇状负载型纳米TiO_2光催化剂制备

为了解决TiO2光催化剂分散性差、难回收、难固定等问题,提出一种利用有序纳米结构作为载体的负载型催化剂制备技术,来制备三维纳米TiO2光催化剂.利用SiO2和SiNx材料具有不同刻蚀选择比的特点,首先将SiO2纳米球(直径60～90 nm)作为掩模刻蚀衬底上的SiNx薄膜.然后将刻蚀形成的结构作为载体,利用磁控溅射技术在其上制备TiO2薄膜.实验结果表明,样品经刻蚀后形成由SiNx纳米柱和SiO2纳米扁球组成的三维纳米载体,所制备的TiO2分散地负载在该纳米载体上,形成一种由TiO2、SiO2和SiNx构成的蘑菇状三维纳米复合体系.这种通过纳米球刻蚀结合镀膜的方法是制备纳米载体及三维纳米负载型催化剂的技术之一,利用该技术制备的负载型催化剂分散性好、易于回收和重复利用.

氮掺杂TiO_2光催化剂研究进展

对TiO2光催化剂进行改性,实现可见光催化活性是第二代光催化剂走向实用化的关键。氮掺杂TiO2是一种理想的具有可见光活性的光催化剂,由于N2p态与O2p态杂化,实现带隙窄化和吸收带边红移,对于实现可见光催化活性具有重要意义。评述了氮掺杂改性TiO2光催化剂的国内外研究现状,分析了不同掺杂方法对于实现TiO2可见光催化活性的掺杂机理和改性机理,提出研究合适的催化剂载体对TiO2进行氮等非金属负载是今后努力的方向,并且应该建立统一的催化剂性能评价标准。

多孔TiO2光催化剂的研究进展

综述了多孔TiO_2光催化剂的研究现状,阐述了从介孔SiO_2负载纳米TiO_2到介孔TiO_2及其元素掺杂改性研究,再到SiO_2负载TiO_2复合气凝胶的研究热点,最后提出通过乙醇超临界干燥制得具有孔道结构和锐钛矿相TiO_2的Si掺杂TiO_2气凝胶具有优异的光催化特性。

微乳液制备粉煤灰微珠负载型La^(3+)、Fe^(3+)共掺杂TiO_2光催化剂

以粉煤灰微珠为载体,采用微乳液法制备La3+、Fe3+共掺杂TiO2光催化剂.并用透射电镜、扫描电镜对复合粒子的形貌进行观察;X射线衍射对煅烧后复合粒子中的组分进行分析;分光光度法测得TiO2在粉煤灰微珠表面的包覆率;分光光度计测定催化剂甲基橙的脱色率.实验结果表明:采用微乳液法制备的负载型Fe3+、La3+共掺杂TiO2尺寸均匀,分散度较好,包覆率达到35.67%,甲基橙的脱色率为48%,催化剂可再生5次.Fe3+、La3+共掺杂的协同作用使催化剂活性更高,Fe3+、La3+的最佳掺杂量分别为0.3%、1.0%.