稀土La_2O_3掺杂纳米TiO_2复合光催化剂的制备与表征

以Ti(OBu)4、La2O3为原料,采用溶胶凝胶法,制备出稀土La2O3掺杂纳米TiO2复合光催化剂,并用SEM、XRO等手段对样品进行了表征。结果表明,所制的稀土La2O3掺杂纳米TiO2复合光催化剂样品为球形颗料,TiO2为锐钛矿型,粒径在30nm左右。

钙钛矿型LaFeO_3TiO_2复合光催化剂的制备和表征

半导体多相光催化氧化作为高级氧化技术之一,能处理多种污染物,特别对生物难降解有机污染物具有很好的氧化降解作用。本文研究了溶胶—凝胶法制备钙钛矿型LaFeO3/TiO2复合光催化剂,并利用XRD和紫外-可见光谱对其进行了表征和催化活性评价。结果表明:在实验条件为pH=1.0,复合LaFeO3浓度为0.2%,煅烧时间为2 h,煅烧温度600℃、光照时间为60 min时光催化剂对甲基橙溶液降解效果相对最好。

硫酸浸渍La_2O_3掺杂TiO_2光催化剂对甲基橙废水化学耗氧量的影响

采用不同浓度的硫酸溶液浸渍处理La2O3掺杂TiO2,随后经焙烧制得一系列SO24-/TiO2-La2O3光催化剂;考察了SO24-/TiO2-La2O3光催化剂对甲基橙废水溶液化学耗氧量的影响.结果表明,SO24-/TiO2-La2O3的光催化活性比TiO2-La2O3的高;H2SO4浸渍液浓度对SO24-/TiO2-La2O3的光催化活性有一定的影响,H2SO4溶液的最佳浓度为0.5mol/L.同时,催化剂的焙烧温度对其光催化活性也有一定的影响,最佳焙烧温度为500℃;而复合催化剂中La2O3的最佳掺杂量为0.3%.

硅藻土负载La^(3+)/TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/硅藻土负载型光催化剂。以硝酸镧为镧源,采用等体积浸渍-焙烧法制备La^(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂。通过XRD和SEM对制备的催化剂进行表征,以亚甲基蓝溶液模拟有机废水,考察n(Ti)∶n(Si)及La3+掺杂量对催化剂光催化性能的影响,结果表明,硅藻土可提高TiO_2分散性,降低TiO_2晶粒尺寸,并抑制其由锐钛矿相向金红石相的转变。在n(Ti)∶n(Si)=1∶1、焙烧温度550℃和La3+掺杂质量分数1%条件下,La^(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂的光催化活性较好,紫外光连续照射180 min,亚甲基蓝降解率可达99.9%。

低温合成TiO_2/Fe_3O_4磁载光催化剂的光催化性能研究

采用化学共沉淀法合成的磁性纳米Fe3O4为磁核,以钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法,在较低温度下合成了TiO2/Fe3O4磁性光催化剂。利用XRD、TEM、SEM-EDX等分析方法对合成催化剂的相组成、形貌、粒度、元素分布等进行了表征;研究了不同焙烧温度及TiO2/Fe3O4比例对降解罗丹明B光催化活性及磁分离回收性能的影响。结果表明,在100、300和450℃焙烧温度下磁性光催化剂的催化活性依次降低,较低温度(100℃)制备的催化剂具备较高的催化活性;当TiO2质量分数处于67.3%～73.0%时,催化剂既具有较高的光催化降解活性也具有较好的磁分离回收性能;光催化剂TiO2/Fe3O4(100℃,TiO2质量分数70%)在循环使用5次后,在降解75 min时仍能达到对罗丹明B 99%的脱色率和90%的回收率。

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。

Fe_2O_3/TiO_2复合光催化剂的制备及其表征

以硝酸铁为铁源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备Fe2O3/TiO2复合光催化剂,并用SEM、FTIR、XRD、BET和甲基橙脱色率对复合光催化剂进行表征。结果表明,铁与钛的摩尔比为1∶3、煅烧温度为500℃以及煅烧时间为1.5h时,所制Fe2O3/TiO2复合光催化剂疏松多孔、颗粒细小且热稳定性高,经紫外光照15min后,其对甲基橙的降解率为99.7%,与相同条件下制备的TiO2相比,Fe2O3/TiO2复合光催化剂具有更好的光催化活性和更大的比表面积。

磁载光催化剂TiO_2/SiO_2/γ-Fe_2O_3的制备及其催化氧化性能

采用化学共沉淀法制备磁基体(Fe3O4),煅烧使其转化为γ Fe2O3。溶胶 凝胶法成功得到易于固液分离回收的磁载TiO2光催化剂TiO2/SiO2/γ Fe2O3。用TEM和XRD进行形貌和物相表征。研究了催化剂对可溶性染料Orange Ⅱ的降解性能,并探讨了煅烧温度、时间对活性的影响。结果表明:最佳煅烧温度为450℃,最佳煅烧时间为30min。这种情况下得到的磁载TiO2光催化剂TiO2/SiO2/γ Fe2O3,在3次循环使用后降解率仍保持在95%以上。

Fe^(3+)掺杂TiO_2/凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性

用酸催化溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒(Fe3+-TiO2/ATP)复合光催化剂,对其结构、微观形貌、光吸收性能和可见光下的光催化性能进行了表征。XRD和TEM测试结果表明,Fe3+-TiO2/ATP具有较好的热稳定性,经450℃热处理后的ATP晶体结构基本保持不变,锐钛矿TiO2均匀的分布在ATP表面,TiO2颗粒之间无团聚,且平均粒径小于纯TiO2。UV-Vis-DRS测试结果表明,Fe3+的掺杂可明显增强复合光催化剂对可见光的吸收,光响应范围拓展到了整个紫外-可见光区。在可见光下,Fe3+-TiO2/ATP复合光催化剂对亚甲基蓝具有很好的催化降解活性。Fe3+-TiO2/ATP的反应速率常数分别为TiO2/ATP、P25和纯TiO2的1.37、4.83和6.51倍。复合光催化剂的沉降性能优于纯TiO2和P25,易于分离。

TiO_2-Al_2O_3复合光催化剂的制备及其对甲基橙的降解

以Ti(SO4)2和Al2(SO4)3.18H2O为反应物,用乙醇助溶剂水热法制备了TiO2-Al2O3复合光催化剂,考察了铝/钛摩尔比、水热反应温度、乙醇体积分数及pH值对复合材料光催化效率的影响。X射线衍射测试显示复合材料中的TiO2为锐钛矿和金红石相的混晶结构,紫外-可见漫反射光谱分析表明其吸收光谱发生蓝移,BET测试表明该复合材料具有较大的比表面积。

Ni_2O_3/TiO_(2-x)N_x可见光催化剂的制备及表征

用溶胶-凝胶法制备了一种新型可见光催化剂Ni_2O_3/TiO_(2-x)N_x,用热分析、X射线光电子能谱及X射线衍射等进行了分析表征,并以偶氮染料阳离子红为目标污染物,分析了催化剂可见先下的催化活性。结果表明,Ni_2O_3/TiO_(2-x)N_x催化剂样品450℃处理后呈锐钛矿型。N元素进入TiO_2晶格,Ni元素以Ni_2O_3的形式游离于TiO_2晶格之外。相对于无掺杂TiO_2,Ni_2O_3/TiO_(2-x)N_x催化体系由于N元素的掺杂使其在可见光区域的吸收大大增强,Ni_2O_3掺入加快了先生电子-空穴的分离和转移,因此可见光下的催化活性和光电化学活性大大提高。

Al_2O_3掺杂的80TiO_2·20SiO_2介孔光催化剂的合成与表征

以钛酸异丙酯[Ti(OCHMe2)4],正硅酸四乙酯[Si(OEt)4],无水三氯化铝(AlCl3)为无机氧化物前驱体,无水乙醇为溶剂,非离子型三嵌段聚氧烯烃共聚物表面活性剂(P123)为模板剂,采用溶胶-凝胶法成功地合成了Al2O3掺杂的80TiO2.20SiO2介孔材料(1),其结构经UV和XRD表征。研究结果表明,1的介观结构具有良好的有序度;1骨架内的Al2O3为无定形;Al原子未进入锐钛矿晶格内。1对光的吸收主要在紫外区,带隙能2.95 eV～2.97 eV,且低于80TiO2.20SiO2的带隙能(3.22 eV)。在紫外光照射下,1分解H2S气体的活性得到了显著提高,且最高活性是80TiO2.20SiO2的3倍以上。

TiO_2/Fe_3O_4光催化剂处理三氯乙烯的研究

采用溶胶凝胶法制备出易于固液分离的磁载TiO2/Fe3O4光催化剂.通过处理水中三氯乙烯研究其光催化活性,并对该磁载光催化剂的制备工艺参数进行优化.实验结果表明,在焙烧温度为500℃、焙烧时间3 h,得到的磁载光催化剂的活性最高,当水中三氯乙烯质量浓度为10 mg/L、反应体系pH值为7.0,光催化剂投加量为0.1 g/L、空气流量为40 mL/min时,三氯乙烯去除率可达到88.76%.磁载光催化剂可以实现磁分离回收,具有较高的回收率.

正交实验法优选WO_3-TiO_2复合光催化剂的制备条件

用溶胶-凝胶法制备WO3-TiO2复合粉体光催化剂,以甲基橙光催化降解率作为指标,采用正交实验法对光催化剂的制备条件WO3掺杂量、焙烧温度、焙烧时间3个因素进行优选。研究结果表明:因素的影响顺序为WO3掺杂量>焙烧温度>焙烧时间,WO3-TiO2复合粉体光催化剂的最佳制备条件为:钨酸钠加入量X(WO3)=2%,焙烧时间5h,焙烧温度600℃。

LaFeO_3/TiO_2复合光催化剂的制备及性能

采用溶胶—凝胶法制备了LaFeO3/TiO2复合光催化剂,并用X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)对所制备的光催化剂进行了表征,根据催化剂对甲基橙的降解率对其活性进行评价。结果表明:复合了铁酸镧的LaFeO3/TiO2光催化活性要高于未复合的TiO2光催化剂,当复合浓度为0.2%较佳,甲基橙降解率可达56.34%。

用光催化剂TiO_2/WO_3处理含Cr^(6+)废水

采用复相光催化剂TiO2/WO3对含重铬酸钾的废水进行处理。探讨了光催化剂的配比、试液的起始浓度、光催化剂的用量、试液的pH值、光照时间与重铬酸钾溶液还原率的关系。实验结果表明:催化剂配比m(TiO2)∶m(WO3)=6∶1,试液起始浓度为125mg/L,催化剂用量为0.200g,pH=4.4,光照6h,重铬酸钾溶液的还原率可达98.5%。该方法具有操作工艺简单、节省能源、所需设备少、处理彻底、氧化能力强、无二次污染等优点。

光催化剂沸石/Fe_2O_3/TiO_2的制备、表征及性能

以天然沸石为载体,以钛酸丁酯、硝酸铁为主要原料,用溶胶-凝胶法成功制备负载型Fe_2O_3/TiO_2光催化剂;采用XRD、SEM、EDS及XPS对样品进行结构表征及化学组成分析.结果表明:400℃焙烧所制得光催化剂中TiO_2主要以锐钛矿形式存在,掺杂铁元素主要以价键形式分布在沸石中,负载Fe_2O_3/TiO_2的沸石主要呈球形和类球形.降解实验表明:光催化剂对甲基橙具有良好的降解性能,且易回收再利用.

光降解刚果红的S型硫掺杂g-C3N4/TiO2异质结光催化剂

含有机物工业废水的处理仍然是人类实现可持续发展的重大挑战.而光催化作为一种先进的氧化环保技术,以其反应条件温和、能耗相对较低的优点在有机废水处理中受到越来越多的关注.近年来,人们设计和合成了许多不同结构和形状的光催化剂.特别是金属氧化物半导体以其适宜的能带结构、稳定的物化性质、无毒性等特点已成为光催化降解有机废水的研究热点.此外,一维纳米结构(1D)已被证实有利于光催化降解过程,其优势在于比表面积大,离子的迁移路径短,以及独特的一维电子转移轨道.尤其是TiO2纳米纤维由于其亲水性、特殊的形貌和合适的能带位置,在污染物水溶液的处理中表现出优异的光催化性能.然而,TiO2(∼3.2 eV)的宽禁带、光生载流子的易复合等缺陷导致其光利用率较低,限制了其实际应用.因此,人们提出了许多提高光催化活性的策略,如掺杂金属或非金属元素、负载贵金属、构建异质结等.构建梯形(S型)异质结已被证实是提高复合材料光催化活性的一种有前途的策略.S型异质结不仅能有效地分离光生电子和空穴,而且还原能力低的半导体CB上的电子和氧化能力低的半导体VB上的空穴复合,而氧化还原能力较强的空穴和电子分别被保留.因此,这一电子转移过程赋予了复合物最大的氧化还原能力.同时,在g-C3N4中引入硫元素可以拓宽其光吸收范围,从而产生更多的光生载流子.此外,额外的表面杂质将有助于e−-h+对的分离,其光催化活性明显高于单纯的g-C3N4.综合一维纳米结构、硫掺杂和S型异质结的优势,本文采用静电纺丝和煅烧法制备了一系列硫掺杂的g-C3N4(SCN)/TiO2 S型光催化剂.制备的SCN/TiO2复合材料在光催化降解刚果红(CR)水溶液中表现出比纯TiO2和SCN更优越的光催化性能.光催化活性的显著增强是由于一维分布的纳米结构和S型异质结.此外,XPS分析和DFT计算表明,电子从SCN通过SCN/TiO2复合材料的界面转移到TiO2.在模拟太阳光照射下,界面内建电场、带边缘弯曲和库仑相互作用协同促进了复合物相对无用的电子和空穴的复合.因此,剩余的电子和空穴具有较高的还原性和氧化性,使复合材料具有最高的氧化还原能力.这些结果通过自由基捕获实验、ESR实验和XPS原位分析得到了充分的验证,说明光催化剂中的电子迁移遵循S型异质结机理.本文不仅可以丰富了新型S型异质结光催化剂的设计和制备方面的知识,并为未来解决环境污染问题提供一个有前景的策略.

g-C_3N_4/TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

以三聚氰胺和工业偏钛酸为原料,制备g-C_3N_4/Ti O_2复合催化剂,以NOx为目标反应物,评价LED光照下,工业偏钛酸与三聚氰胺质量比、锻烧时间和锻烧温度对该复合物光催化性能的影响。用X射线衍射(XRD)、N_2-物理吸附(N_2-BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)和荧光光谱等对催化剂进行结构表征。结果表明:制备的g-C_3N_4/Ti O_2复合物禁带宽度降低到2.42 e V,在紫外和可见光范围均表现较强的吸收,比表面积增大,光生电子和空穴复合率降低,且当锻烧温度为500℃、锻烧时间为1.0 h、偏钛酸与三聚氰胺的质量比为1∶2时,复合催化剂的可见光活性最高,30 min内对NOx的去除率为51.30%,比纯g-C_3N_4提高21.72%。