TiO_(2)/Fe/Ag_(3)PO_(4)复合光催化剂降解RhB

半导体TiO_(2)化学性质稳定、安全无毒,是光催化降解污染的代表性材料。但TiO_(2)存在带隙较宽,只能吸收紫外光的问题。在太阳光能中,紫外光的占比不到5%,大多数光能无法吸收,这会导致TiO_(2)对污染物的光催化降解性能受到极大限制。针对上述问题,设计了一种铁和银共同掺杂的方案,尝试得到比纯TiO_(2)带隙能量更低的复合TiO_(2)微球,来对太阳光的吸收范围进行扩展。样品使用溶胶-凝胶法来制备,分别制备5种铁原子占比不同的TiO_(2)/Fe微球,然后将银元素以磷酸银的形式负载上去,得到TiO_(2)/Fe/Ag_(3)PO_(4)复合微球。配制浓度为10 mg/L的50 mL有机污染物RhB水溶液,在氙灯光源下分别测试5种样品的光催化降解性能。结果表明:1 h内5种样品的降解率均超过90%,特别是铁原子占比为5%时,光催化的效果最好,30 min时降解率高达99%。经过XRD、SEM、XPS、DRS、PL等一系列的测试分析发现,铁原子占比为5%时,复合TiO_(2)微球的带隙能量降低到了2.85 eV,对太阳光的响应延伸至可见光区域,较大程度地提升了TiO2的光催化性能。

Ag@AgCl/TiO_(2)/GO催化剂制备及其光催化性能

以AgNO_(3)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸四正丁酯、石墨烯等为原料,利用溶剂热法合成AgCl/TiO_(2)/GO复合光催化剂,经紫外光照还原得到Ag@AgCl/TiO_(2)/GO,并将其应用于罗丹明B的太阳光催化降解反应中。结果表明,该催化剂具有较高的光催化活性和稳定性。在100 mL 3 mg·L^(-1)罗丹明B溶液中,投加0.5 g·L^(-1)的Ag@AgCl/TiO_(2)/GO催化剂,光照75 min后,罗丹明B降解率高达98%以上。

具有增强光催化和抗菌活性的TiO_(2)@Ag-GO复合材料

光催化降解环境中的污染物被认为一种理想的清洁方法,其中二氧化钛(TiO_(2))是目前最有前途的光催化材料之一。但由于能带宽、光生电子与空穴快速复合等特点,限制了其利用效率和范围,开发一种高效的TiO_(2)基光催化复合材料具有重要意义。通过简单的溶胶-凝胶法和一步Marangoni法,将TiO_(2)和Ag纳米颗粒(AgNPs)和氧化石墨烯(GO)有效结合,制备出显著增强光催化活性和抗菌能力的复合材料TiO_(2)@Ag-GO。氧化石墨烯(GO)具有多个催化活性中心,可以高效地进行光催化反应降解污染物。同时,还能提高电荷分离程度,抑制光生电子和空穴复合,提高TiO_(2)光催化活性。AgNPs具有存储电子和促进电荷分离的能力,同时释放的Ag+,赋予材料广谱的抗菌性能。光催化试验抑菌试验结果表明,复合材料能高效降解亚甲基蓝染料,2 h降解率达到74.5%,同时对金黄色葡萄球菌和铜绿杆菌有较强的杀灭作用。这种简易制备的高催化和杀菌功能的TiO_(2)基复合材料在光催化清洁领域有很大的应用潜力。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)/Ag核壳结构微球的制备及其光催化抗菌性能研究

以Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳结构磁性微球为载体,采用一步溶剂热法反应,在其表面包裹一层Ag纳米粒子修饰TiO_(2)外壳(TiO_(2)/Ag),获得具有双壳层结构的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)/Ag复合光催化材料.Fe_(3)O_(4)磁性内核的存在为该复合光催化剂的磁分离回收、重复利用提供了可能性.利用XRD,XPS,SEM,TEM,VSM等技术表征了材料的组成、结构、形貌及磁性能.通过考察钛酸四丁酯(TBOT)和AgNO_(3)用量的改变对Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)/Ag形貌、磁性特征及光催化抗菌性能的影响,确定了最佳合成条件.实验表明:通过在抗菌实验体系中分别加入捕获剂叔丁醇和溴酸钾,明确了光催化产生的超氧自由基(·O_(2)^(-))和羟基自由基(·OH)在抗菌过程中的主次作用;Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)/Ag样品与相同条件下所得的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)样品相比,具有更高的光催化抗菌活性.光催化性能增强的作用机制是负载于TiO_(2)表面的金属银作为捕获光生电子的陷阱,可以抑制TiO_(2)中光生电子和空穴的复合,有效提高它们与环境氧反应形成强氧化性的·O_(2)^(-)和·OH,参与杀菌反应过程.

Ag_(2)S修饰TiO_(2)纳米管复合电极的制备及其析氢性能研究

以硫化钠和硝酸银为原料,采用了化学浴沉积法将Ag_(2)S沉积在高度有序TiO_(2)纳米管(TNTs)上制备出Ag_(2)S/TNTs析氢电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)对电极进行表征,结果显示Ag_(2)S颗粒均匀的沉积在TiO_(2)纳米管表面,且没有破坏纳米管原有的形态结构。在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)条件下,通过线性扫描伏安法(LSV)、塔菲尔曲线(Tafel)、双电层电容和电化学阻抗谱(EIS)等电化学测试分析了不同Ag_(2)S沉积圈数所得的复合电极的析氢性能。与TNTs相比,Ag_(2)S/TNTs显示出更优异的析氢性能。Ag_(2)S沉积圈数为9圈时制备出的复合电极在10 mA/cm^(2)电流密度时,过电位达到了288.14 mV,Tafel斜率为61.8 mV/dec,双电层电容分别为54.7 mF/cm^(2),传荷内阻降低到0.7Ω/cm^(2)。

纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液的制备及其抗菌性能研究

采用低温液相法制备了纯水相纳米TiO_(2)溶液,然后在纳米TiO_(2)表面沉积Ag^(+)获得了纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见光吸收光谱仪(UV-Vis)和荧光光谱仪(PL)进行表征。经过各项表征分析可知,Ag^(+)/TiO_(2)粒子是粒径10 nm的球形颗粒,XRD特征峰为锐钛矿二氧化钛和硫酸银的叠加峰。此外,沉积的Ag以+1的价态存在,且提高了纳米TiO_(2)的光催化活性,产生了协同效应。抗菌测试结果表明,制备的纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液在不同菌种和不同应用环境下均表现优异的抗菌性能,说明了Ag^(+)/TiO_(2)抗菌的高效性和广谱性,具有极大的市场应用价值。

基于一锅法制备的Ag/AgCl/CeO_(2)复合纳米材料及其光催化有机物降解性能

采用一锅法制备Ag/CeO_(2)光催化剂,并通过原位氧化法进一步制备Ag/AgCl/CeO_(2)复合材料,使用XRD、SEM对Ag/AgCl/CeO_(2)复合纳米材料的结构、形貌进行表征,采用橙黄II、罗丹明6G、诱惑红等有机染料测试复合材料的光催化性能。结果表明:AgCl在Ag/AgCl中占比80%时,Ag/AgCl/CeO_(2)复合材料的光催化性能最佳,在模拟太阳光辐照6 min后能降解93%的橙黄II,且在4次循环8 min内能降解90%以上的橙黄II,在紫外-可见混合光照60 min后,能降解约90%的罗丹明6G和诱惑红。Ag/AgCl/CeO_(2)复合材料具有优异的光催化活性的主要原因是贵金属Ag的局域表面等离子共振效应以及金属/半导体异质结结构。

纺锤形Ag/TiO_(2)表面增强拉曼光谱基底的制备及其对结晶紫的高效检测

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman scatting,简称SERS)技术广泛应用于环境中痕量污染物的检测。其灵敏度及稳定性与基底材料的性质密切相关。本文以简单的无模板水热法和随后的原位光沉积路径制备了高稳定的纺锤形Ag/TiO_(2)基底。结果表明,纺锤形Ag/TiO_(2)基底对结晶紫(Crystal violet,简称CV)分子的SERS增强因子(Enhancement factor,简称EF)高达2.43×106,检测限低至1.0×10-7 mol/L浓度。这除了TiO_(2)本身对结晶紫的化学增强外,还与金属Ag在光照下的等离激元共振将电子转移到吸附在TiO_(2)表面的分子中密切相关,二者的协同作用使Ag负载后的TiO_(2)基底对结晶紫表现出更高的SERS响应活性。

Ag/TiO_(2)复合物的低温合成及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯、硝酸银为原料,采用溶胶凝胶与溶剂热相结合的方法,在低温(120℃)条件下制备了Ag/TiO_(2)复合物。采用SEM、EDS、XRD、XPS、DRS等对样品进行表征并对其光催化性能进行测试。结果表明:所合成的Ag/TiO_(2)(3%)复合物具有最佳的光催化效果,光催化活性最高,在100 W高压汞灯照射下光反应90 min对30 mg/L的活性Red 24染料的降解率就能达到100%;在500 W氙灯照射下150 min对30 mg/L的活性Red 24的降解率能达到92.6%;在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外/可见光光催化活性。研究结果为低温合成复合光催化材料的研究提供一种有效的思路。

共沉淀法制备Ag/AgCl-TiO_2空心复合纳米微球及其光催化性能

通过甲基丙烯酸与苯乙烯聚合制备了表面负电性的聚苯乙烯(PSt)纳米乳胶粒.在乙醇与水的混合溶剂中,用硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷对其进行表面改性后加入钛酸四丁酯、氯化钠和硝酸银,以PSt乳胶粒为模板采用共沉淀法制备了PSt-AgCl-TiO2复合微球.在180℃对其进行液相预处理及煅烧去除PSt模板后制备了Ag/AgCl-TiO2空心复合粒子.对各阶段产物的形貌、晶体结构和比表面积等进行了表征.结果表明,所得产物为Ag/AgCl与锐钛矿型TiO2复合的空心粒子,其比表面远大于商品TiO2(P25).考察了Ag/AgCl-TiO2复合粒子在紫外光与可见光下对罗丹明B(RhB)降解的催化活性.结果表明,在紫外光下n(Ag)/n(Ti)=0.1%的Ag/AgCl-TiO2复合粒子活性最高,30 min时对RhB的降解率比不含Ag/AgCl的TiO2空心微球提高了13%;虽然Ag/AgCl-TiO2在可见光下的催化活性远比紫外光下低,但与纯TiO2空心纳米微球相比其催化活性仍明显增强.n(Ag)/n(Ti)=2.0%的Ag/AgCl-TiO2复合粒子催化活性最高,120 min时对RhB的降解率比不含Ag/AgCl的TiO2空心微球提高了38%.

TiO_(2)-Ag纳米复合材料的制备及其光电催化性能研究

载流子在等离激元金属纳米粒子上的快速复合,导致传统的光电催化剂效率显著降低,通过金属和半导体的复合可实现热电子和空穴的分离以提升光电催化效率。采用Ag纳米粒子与半导体TiO_(2)纳米粒子复合提高其光电催化活性,并探索了催化活性提升的机理,研究了TiO_(2)-Ag纳米复合材料之间空间电荷区能带弯曲以及内置电场的作用,为设计高性能SPR光电催化剂提供理论和实验依据。以对氨基苯硫酚(PATP)及对硝基苯硫酚(PNTP)的光电催化偶联反应为探针,研究了TiO_(2)-Ag纳米复合材料的催化性能。结果表明TiO_(2)的引入提高了Ag的SPR催化活性,其主要原因是TiO_(2)的引入可提高TiO_(2)-Ag间电子和空穴的分离效率。

织物基Ag/TiO_(2)光催化材料的原位制备及对染料的降解性能

为解决光催化剂在降解过程中回收困难、易造成水体二次污染的难题,以聚多巴胺为媒介,采用原位合成法,在棉织物上生长二氧化钛(TiO_(2)),并负载银(Ag)纳米粒子,制备织物基Ag/TiO_(2)光催化材料。结果表明,织物基Ag/TiO_(2)光催化材料在可见光照射210 min时,对亚甲基蓝的去除率达到85.6%。此外,该材料还具有优异的抗菌性能。

ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)复合材料的制备及其光催化性能

以硝酸银、钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料,采用溶胶-凝胶法与溶剂热相结合的方法制备了ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪、振动样品磁强计、紫外可见分光光度计对样品进行表征及测试。结果表明:ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)-10具有最佳的光催化效果,在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外可见光光催化活性。ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)具有独特的磁性,能在外部磁场作用下进行回收利用,这使其在实际应用中成为可能。通过磁分离技术重复回收利用5次后仍然保持优良的光催化性能,说明ZnFe_(2)O_(4)/Ag/TiO_(2)-10具有优异的磁性及较高的光催化循环稳定性。

贵金属负载型TiO_(2)光催化法处理含酚工业废水研究

以钛酸丁酯作为前驱体,采用溶胶凝胶法制备了纯TiO_(2),通过溶液静置法制备了不同质量分数的Ag/TiO_(2),通过XRD和TEM表征了催化剂物相结构和形貌特征。以苯酚为模拟污染物,研究了Ag负载量、光照强度、苯酚起始浓度以及催化剂重复使用性能。实验结果表明,Ag负载量为2%、光照强度为400W、废水样品中苯酚浓度小于400mg·L^(-1)时的催化降解效果最好,且催化剂在8次循环使用后催化活性仍保持较高水平。TEM和XRD表征分析发现,成功合成了TiO_(2)催化剂,Ag纳米粒子均匀分散在TiO_(2)表面。

溶胶-凝胶法制备Ag/TiO_(2)纳米薄膜及其陶瓷表面抗菌性能研究

为提升TiO_(2)在陶瓷表面的光催化性能和抗菌性能,以钛酸四丁酯、无水乙醇、硝酸银为原料,乙酰丙酮和硝酸作为催化抑制剂,采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO_(2)溶胶和Ag/TiO_(2)溶胶。以普通陶瓷片为载体,采用浸渍-提拉法制备TiO_(2)薄膜。以亚甲基蓝为目标降解物进行光催化降解实验,并探讨在不同热处理温度下对Ag/TiO_(2)薄膜光催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等仪器对样品进行表征。实验结果表明:在紫外灯照射下,TiO_(2)薄膜和Ag/TiO_(2)薄膜对有机物都具有降解能力,而Ag/TiO_(2)的光催化活性更明显,在光照8 h后其光催化降解率达到了70%,热处理最佳温度为500℃;Ag/TiO_(2)薄膜具有良好的亲水性,并且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抑制作用。Ag/TiO_(2)薄膜有望应用到陶瓷用品上,可有效减少材料表面的有机污染物,并且经过高温处理后还可以保持良好的光催化性能。

基于WO_(3)/Ag和TiO_(2)/NiO/CdS复合电极的高性能电光双方式调控变色器件

电致变色技术已被广泛应用在智能窗领域,但电致变色过程仍需施加外部电压才能完成,而将电致变色器件与太阳能电池结合构建的电光双调控变色器件则不需外部供电即可实现智能变色调控.性能优异的变色阴极和光阳极对电光双调控变色器件至关重要,本文通过水热法结合电沉积法制备了WO_(3)/Ag复合薄膜并研究了其电致变色性能;通过水热法、电沉积法结合连续离子层沉积法制备了Ti O_(2)/Ni O/Cd S复合薄膜并研究了其光电转换性能.将WO_(3)/Ag复合薄膜和Ti O_(2)/Ni O/Cd S复合薄膜分别作为变色阴极和光阳极构建了电光双方式调控的WO_(3)/Ag-Cd S/Ni O/Ti O_(2)变色器件.WO_(3)/Ag-Cd S/Ni O/Ti O_(2)电光双调控变色器件具有较为迅速的光调控响应时间(着色/褪色为82.4 s/135.6 s)和良好的光调制范围(630 nm处为30.4%),将其作为变色智能窗在建筑、汽车等领域具有广泛的应用前景.

Ag-TiO_(2)/分子筛复合材料的制备及其性能研究

采用溶胶-水热合成法制备了Ag-TiO_(2)光催化材料,并将Ag-TiO_(2)负载到分子筛上制备出Ag-TiO_(2)/分子筛复合材料。在可见光照射下,以光催化降解亚甲基蓝为探针反应,研究了该复合材料的光催化活性。结果表明:当Ag/Ti摩尔比为0.007时,制备的Ag-TiO_(2)光催化剂催化效率与纯TiO_(2)相比提高了25.6%;与纯TiO_(2)相比,当Ag-TiO_(2)掺量为分子筛粉体质量的6.5%时,制备的AgTiO_(2)/分子筛复合材料具有更大的比表面积与表观常数。

Ag-黑纳米TiO_(2)-电气石可见光催化材料的制备与应用研究

为研制具有高自然光利用率和高光生量子利用率的Ag-黑纳米TiO_(2)-电气石可见光催化材料(ABTT)。采用“溶胶-凝胶+真空诱导+氢还原”的三步法进行制备,核心原料包括天然电气石微粉、钛酸盐、硝酸银等。通过光催化降解甲基橙、吸光度测试、扫描电子显微镜(SEM)、SEM电子束轰击法、抑菌圈法等分别对其光催化性能、吸光度、微观结构、天然电场特性、抑菌性能等进行了表征。结果表明:ABTT微观表面和晶核表面的无序结构使其显现为深灰黑色,黑纳米TiO2呈现为多层状颗粒,表面具有纳米凸起,且存在丰富的纳米孔,该结构能够在光催化反应过程中提供更为丰富的光催化点位。ABTT微粒的电子束轰击行为呈现出发亮且团聚的现象,这表明电气石的天然电场特性在ABTT微粒中得到了良好的保持,同时其紫外-可见吸收光谱存在明显的红移。且ABTT对甲基橙的120 min光催化降解率达到了99.2%,ABTT与普通内墙涂料质量比为0.8∶100时,对甲醛的24 h光催化降解率为88.6%,对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌圈直径可达20.3 mm和22.5 mm。可见,Ag-黑纳米TiO_(2)-电气石可见光催化材料在自然光照条件下具有优良的光催化性能和抑菌性能,在环保领域具备良好的应用前景。

The Enhanced Electrons and Holes Separation for Bi_(2)MoO_(6)/Ag/TiO_(2)Z-scheme Heterojunction by Ag Loading

The Bi_(2)MoO_(6)/TiO_(2)and Bi_(2)MoO_(6)/Ag/TiO_(2)composites were solvothermally synthesized and characterized by X-ray diffraction(XRD),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),and(high resolution)transmission electron microscopy((HR)TEM).The Bi_(2)MoO_(6)/TiO_(2)and Bi_(2)MoO_(6)/Ag/TiO_(2)composites exhibited higher photocatalytic activity than pure Bi_(2)MoO_(6).100%of the Rh B dye molecules could be decomposed over Bi_(2)MoO_(6)/Ag/TiO_(2)composite in 120 min.The enhanced photocatalytic activity of Bi_(2)MoO_(6)/TiO_(2)and Bi_(2)MoO_(6)/Ag/TiO_(2)composite was attributed to the efficient separation of photoinduced electrons and holes.The mechanism for the enhanced photocatalytic activity is discussed.

Ag负载TiO_(2)核壳基底的制备及对结晶紫的高效拉曼散射(SERS)检测

通过简单的一步水热法制备了TiO_(2)核壳微球,然后经过原位光还原将Ag负载于其表面,成功得到了用于有机分子检测的Ag负载TiO_(2)核壳表面增强拉曼散射(SERS)基底。由于TiO_(2)核壳微球的结构,其对结晶紫(CV)分子表现出高的吸附容量。单一TiO_(2)核壳微球对CV的检出限为10^(-3)mol/L,而负载Ag以后,其对CV的检测限能达到10^(-7)mol/L,增强因子(EF)可达3.49×10^(5)。优异的SERS检测性能可能由于:1)半导体TiO_(2)为Ag纳米粒子提供了均匀分散的骨架,创造了高密度的热点;2)为CV分子提供了大的吸附面积;3)复合材料促进了激发光子的相互作用。