Ag沉积CuO-ZnO纳米复合材料的溶胶-凝胶合成及光催化性能研究

利用太阳能光催化降解处理水污染,是修复环境相关成本最小的一种可靠方式,但由于光降解过程复杂,开发一种高性能、可回收、低成本的光催化系统十分具有现实意义。本工作采用简易的溶胶-凝胶法合成了一种Ag沉积CuO-ZnO纳米光催化剂,使用高浓度铜离子掺杂的方式获得了CuO-ZnO异质结构。通过多种测试手段对样品进行表征,X射线衍射(XRD)测试证实了CuO与Ag的存在。扫描电子显微镜(SEM)测试表明ZnO颗粒形貌受Ag沉积的影响。X射线光电子能谱(XPS)证明Ag的沉积影响了表面Cu^2+向Cu^+的转变。在光照情况下,少量(2%,摩尔分数)Ag修饰的CuO-ZnO对有机污染物亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)水溶液的光催化降解效率较未修饰样品更高。光催化性能的改善主要归因于多组分体系中可见光利用率的提升、光生电荷的有效分离、形貌结构的优化及表面化学态的转变,三元复合光催化体系中优异的光催化性能、低贵金属使用量和可回收性,为水污染修复提供了一种有效途径。

Ag沉积TiO_2光催化降解腐植酸研究

[目的]为饮用水中腐植酸的去除提供新思路。[方法]采用光还原法对纳米TiO2进行Ag沉积,研究改性TiO2/UV体系对腐殖酸的光降解效率,并探讨TiO2用量及腐植酸初始浓度对光降解效率的影响。[结果]适量Ag沉积可提高TiO2的光催化活性,Ag沉积量为0.8wt%时TiO2的光催化活性最大;焙烧温度为400℃时TiO2的光催化活性最强;增加TiO2用量可提高腐植酸的光降解反应速率;在试验浓度范围内,随着腐植酸初始浓度的增大,其光降解效率降低,光降解过程符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,反应速率常数k和Langmuir吸附常数K分别为0.173 5 mg/(L.min)和0.421 5 L/mg。[结论]适量的Ag沉积可提高TiO2光催化降解腐植酸的活性。

贵金属Ag沉积ZnO薄膜的光催化性能研究

采用真空蒸发镀膜的方法在预先制备好的厚度为200nm的氧化锌薄膜表面沉积了贵金属Ag,并对其光吸收和光催化性能进行了研究。结果表明,沉积Ag厚度为5nm的薄膜比纯氧化锌薄膜的光催化效率提高了约20%,同时也比沉积Ag厚度为2nm的薄膜光催化效果好,且在太阳光照射下的光催化效率比在紫外光照射下高出9%。

沉积Ag的TiO_2纳米管的制备及其光催化性能的研究

采用电化学阳极氧化法制备了管长约为1.48μm,管径约为87 nm的Ti O2纳米管,然后采用光还原沉积法在不同浓度的AgNO3溶液中制备了沉积单质Ag的Ti O2纳米管.利用SEM,XRD和XPS对Ag-Ti O2纳米管进行了表征,并以罗丹明B溶液为目标降解物评价了其光催化活性.结果表明:Ag微粒是以稳定的单质形式存在,Ag-Ti O2纳米管的光催化活性随着AgNO3溶液浓度的增大而呈增大的趋势,当AgNO3浓度达到0.08 mol/L时其活性达到最大值,而后随着浓度的增大活性反而下降.

Ag-TiO_2负载玻璃纤维的制备及其光催化活性

以玻璃纤维(Glass fiber,GF)为载体,TiOSO4和AgNO3为原料,采用光催化还原法制备了Ag沉积纳米TiO2负载玻璃纤维(Ag-TiO2/GF),并以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,考察了Ag-TiO2/GF在太阳光下的光催化活性。分别采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)及紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对其结构和性能进行表征。结果表明,AgNO3的最佳沉积浓度为0.10mol/L,Ag以单质形式沉积于TiO2表面,适量的Ag沉积不仅能抑制TiO2晶粒的生长和团聚,而且能使Ag-TiO2的紫外-可见吸收曲线发生明显的红移。Ag-TiO2/GF在太阳光条件下120min内对亚甲基蓝溶液的降解率为93.0%,其光催化活性高于P25(商业TiO2)和未沉积Ag的样品。

可见光下掺N附Ag纳米TiO_2的光催化降解甲基橙

采用溶胶–凝胶法制备纯TiO2和掺氮TiO2纳米颗粒（N-TiO2）,然后通过光催化还原在其表面附Ag,得到表面附Ag的纳米TiO2（即Ag/TiO2）和掺N附Ag纳米TiO2（即Ag/N-TiO2）,利用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、光致发光光谱仪（photoluminescence spectroscopy,PL）、X射线光电子能谱（XPS）以及紫外可见漫反射光谱分析（UV-VIS DRS）对TiO2及其掺杂改性后的组成和结构、光吸收性能以及可见光下对甲基橙溶液的光催化活性等进行表征。结果表明,所有样品均为锐钛矿型,Ag/TiO2的平均晶粒度为20.4 nm;N以替代型N-Ti-O、间隙型Ti-O-N（或氧化态Ti-O-N-O）的形式存在于晶格中,银以Ag0形式附着在TiO2表面;N掺杂抑制TiO2晶粒的生长,并抑制光生电子与空穴的复合,从而促进TiO2对可见光的吸收;表面附Ag对TiO2晶格没有明显影响,但在450～580 nm可见光区产生强烈的表面等离子吸收带并延长至近红外区。TiO2及其掺杂改性后对甲基橙的光催化效果为Ag/N-TiO2〉Ag/TiO2〉N-TiO2〉TiO2（或Degussa P25）,Ag/N-TiO2在可见光下对甲基橙（p H=3）进行光催化降解,150 min时降解率达到95%。

竹炭负载银改性纳米TiO2光催化氧化甲基橙(英文)

采用光催化还原沉积技术制备了不同银(1mol%,2mol%,3mol%,4mol%)沉积量的纳米二氧化钛,在此基础上以竹炭为载体通过浸渍法制备了负载型光催化复合材料;XRD表征分析结果表明银在二氧化钛表面主要以氧化物的形态存在,TEM表征结果表明银改性的纳米二氧化钛粉体成功负载于竹炭表面;但并没有发现明显的银单质团簇。可见光照射下,2mol%银改性使复合光催化材料具有最佳光催化氧化甲基橙的活性,双氧水的存在可进一步提高甲基橙的氧化效果,反应过程符合一级动力学规律,反应体系易实现固液分离。

TiO_2表面沉积Ag粒子及其可见光下降解含盐废水中的苯酚

为了制备可见光激发下能高效降解含盐废水中有机物的光催化剂,首次以商用TiO_2光催化剂(P25)为载体,利用吸附相反应技术一步获得了Ag沉积的可见光响应复合光催化剂.同时,通过XPS、TEM、HRTEM及紫外可见漫反射光谱图,结合多种高含盐水体系中苯酚的光催化降解过程,研究了不同Ag沉积对催化剂可见光活性的影响.结果发现,吸附平衡后P25表面富含水的吸附层可作为反应和粒子的生成场所,生成量子尺寸的Ag粒子.另外,在吸附层中生成的Ag粒子均匀分布于P25表面并与之紧密结合,并在TiO_2晶格结构中引入晶格交错结构.Ag与TiO_2的表面等离子体共振效应和晶格交错结构共同提升了催化剂的可见光响应和电荷的分离效率,增强了催化剂对苯酚的可见光催化性能.在含盐废水体系中,盐离子数量越多,催化剂在可见光下降解苯酚过程受到的干扰越大.

光还原法制备Ag/TiO_2催化剂及光催化性能

采用光还原法制备了Ag/TiO_2催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、N_2吸附-脱附(BET)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对催化剂自身结构、形貌和孔结构等性质进行表征,并研究其对亚甲基蓝的光催化性能。结果表明,Ag的沉积能够大幅提高催化剂的光响应度,大大提高光催化活性。当Ag的摩尔分数为3%时,在可见光照射90 min后,催化剂对亚甲基蓝的脱色率达到78.52%。

Ag/N-TiO_2/SBA-15光催化剂的制备及其可见光催化还原CO_2

以钛酸四正丁酯(TB),羧基改性的SBA-15(COOH/SBA-15),尿素和AgNO3为原料,利用溶剂热及焙烧处理制得Ag/N-TiO2/SBA-15催化剂.采用X射线衍射(XRD),低温N2吸脱附,X射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS),荧光(PL)光谱,电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)和元素分析(EA)等表征.结果显示:Ag/N-TiO2/SBA-15样品具有介孔结构,TiO2以单一的锐钛矿晶型均匀的分散在载体表面,Ag以单质形态沉积在TiO2表面,N则掺入到TiO2晶格中,并以取代N(O-Ti-N)和间隙N(Ti-O-N)两种方式共存.Ag/N-TiO2/SBA-15催化剂中单质Ag既可以捕获光生电子提高量子效率,又促进了TiO2对可见光的吸收.N掺杂拓宽了TiO2吸收光谱的吸收范围,并且适量的N掺杂有助于光生电荷的分离,提高了光催化效率.以光催化还原CO2为探针反应,考察了催化剂在可见光下的催化活性.结果表明:Ag/N-TiO2/SBA-15系列催化剂均表现出了可见光催化还原CO2性能,发现当Ag的质量分数为2%,N与Ti的物质的量比为3时,催化剂光催化活性最佳,产物甲醇产量高达45.7μmol?g-1?h-1.