稀土掺杂TiO_2光催化剂的制备及其光催化活性的研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备稀土掺杂TiO2光催化剂RE/TiO2(RE=Pr、Nd、Gd、Er),利用XRD、BET、DRS、SPS等手段进行表征,研究了稀土掺杂对TiO2的晶相结构、比表面积、吸光性能的影响,考察了RE/TiO2催化剂降解C2H4的气-固相光催化氧化反应性能。结果表明:掺杂适量的稀土离子可以抑制锐钛矿晶型向金红石晶型转变,细化晶粒,增加比表面积,提高光催化活性。

稀土掺杂纳米TiO2光催化降解氯胺磷

采用溶胶-凝胶法制备稀土掺杂纳米TiO2光催化剂,利用X射线衍射仪和FE-SEM等对样品的结构和形貌进行表征。以有机磷农药氯胺磷为光催化降解对象,研究稀土掺杂浓度、热处理温度、溶液初始浓度及溶液的pH值等因素对光催化降解效果的影响。结果表明:稀土掺杂可以抑制TiO2锐钛矿相向金红石相的转变,抑制纳米晶体的生长,从而提高光催化活性;La3+最佳掺杂量为0.5%,Ce3+最佳掺杂量为1%,合适的热处理温度为500℃,氯胺磷溶液初始质量浓度为20mg/L,酸性或碱性条件下的降解效果比中性条件的好。

稀土(La/Ce/Pr/Nd)掺杂锐钛矿相TiO_2磁性及光催化活性的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的平面波赝势方法,建立了未掺杂锐钛矿TiO_2和La/Ce/Pr/Nd单掺杂的锐钛矿TiO_2模型.几何优化后,通过计算形成能分析了掺杂结构的稳定性;通过自旋电子态密度的计算分析了各个掺杂模型的磁性状态,并采用比较磁性基态能量的方法对分析结果加以验证;讨论了各稀土元素掺杂对锐钛矿能带结构和吸收光谱的影响.结果表明:La/Pr掺杂的锐钛矿TiO_2具有亚铁磁性,Nd掺杂的锐钛矿具有反铁磁性,Ce掺杂锐钛矿为顺磁体;Ce掺杂对锐钛矿能带结构影响较小,吸收光谱红移不明显,而La/Nd掺杂则能有效提升锐钛矿对可见光的吸收系数,Pr掺杂能使锐钛矿TiO_2在红外光区出现吸收峰.

S、RE共掺杂TiO_2的制备及其可见光分解水制氢性能

采用溶胶-凝胶法制备了系列稀土(La、Eu、Nd、Tb、Er)和硫共掺杂TiO2光催化剂RE/S/TiO2。通过紫外-可见(UV-Vis)漫反射、X射线衍射(XRD)对催化剂进行了表征。以EDTA为电子给体,考察了光催化剂在可见光照射下的制氢活性。研究结果表明,S/TiO2具有可见光活性,稀土掺杂进一步提高了S/TiO2可见光活性,其活性顺序依次为Eu/S/TiO2>La/S/TiO2>Nd/S/TiO2>Tb/S/TiO2>Er/S/TiO2。与纯TiO2和S/TiO2光催化剂相比,稀土掺杂使催化剂的粒径减小,晶格畸变应力增大,从而提高了催化剂可见光制氢活性。

稀土掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土Y3+、Gd3+掺杂的TiO2光催化剂,利用XRD手段对样品的结构、形貌进行了表征.掺杂后的TiO2光催化剂的光催化性能有明显提高,光催化性能优于未掺杂样品,其中以Y3+0.5%、Gd3+0.5%掺杂效果最佳.

RE-B共掺杂片层TiO_2的合成及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,利用钛酸四丁酯、硝酸镧、硝酸铈和硼酸为原料,对TiO_2光催化剂进行稀土-B(RE-B)的共掺杂改性制备和性能研究。采用X-射线衍射法(XRD)、冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱和荧光(PL)光谱对制得样品的相组成、表面形貌结构、表面元素组成、光响应范围及带隙能和电子-空穴的复合情况进行了初步分析。结果表明,所制掺杂TiO_2的组成均为锐钛矿型,掺杂使晶格发生了较大畸变,且细晶粒由未掺杂的27 nm减小到RE-B-TiO_2的10 nm,形貌为片层状不规则堆放状态存在。XPS结果表明掺杂元素有效进入二氧化钛,PL谱显示共掺杂可有效延长光催化剂的载流子寿命。掺杂后吸收边均红移,La-B-TiO_2由TiO_2的405 nm移动到466 nm,相应地禁带宽度减小了0.4 eV。光催化实验表明:2h内降解亚甲基蓝(MB)时掺杂能够同时提高紫外和可见光下二氧化钛的光催化效率,而共掺杂的降解效果又优于单掺杂,La-B-TiO_2紫外光下的降解率达到80.67%,为同等条件下纯TiO_2的2.7倍,可见光下的降解率为74.78%。

纳米TiO_2分离富集Mo(Ⅵ)和Re(Ⅶ)

研究了纳米TiO2吸附剂对Mo（Ⅵ）、Re（Ⅶ）的吸附行为,考察了溶液pH、吸附时间、温度等因素对吸附的影响。结果表明,纳米TiO2对Mo（Ⅵ）的吸附在pH值为1-8条件下,吸附率超过99%,2 mL 0.05 mol/LNaOH溶液可将吸附的Mo（Ⅵ）完全洗脱,解吸率可达97%。pH值在1-10范围内,纳米TiO2几乎不吸附Re（Ⅶ）,从而达到Mo（Ⅵ）、Re（Ⅶ）分离。在275-323 K范围内,纳米TiO2对Mo（Ⅵ）的最大吸附容量从11.51 mg/g增至14.19 mg/g,吸附过程符合Langmu ir等温式。纳米TiO2分离钼后,溶液剩余的铼,用活性碳吸附,pH值在1-10范围内,Re（Ⅶ）的吸附率可达99%,用浓氨水进行洗脱,洗脱率可达96%;吸附过程可用准二级反应动力学模型描述,是以化学吸附为控制步骤的吸附过程;吸附等温线与Freund lich模型有较好的拟合。

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.

RE-N-TiO_2光催化剂的制备与光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了形貌为近球状的RE-N共掺杂二氧化钛,XRD结果表明掺杂能使TiO_2的粒径变小.紫外-可见吸收光谱得出,共掺杂样品Ce-N1-TiO_2的吸收带边波长红移至559 nm,禁带宽度减小至2.22 e V,荧光光谱测试表明共掺杂可减小TiO_2中光生载流子的复合效率,荧光强度最小的为Ce-N2-TiO_2.可见光下降解亚甲基蓝的光催化实验表明,不同共掺杂样品均可以提高二氧化钛对亚甲基蓝的降解率,Ce-N2-TiO_2在150 min时的降解率可达到91%,为同等条件下纯TiO_2的2.4倍.

纳米RE/TiO_2的制备、表征及光催化还原CO_2研究

用溶胶-凝胶法分别制备了掺杂La、Nd和Y三种稀土元素(RE)的纳米TiO2,并用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HR-TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术表征RE/TiO2催化材料的结构和形貌。研究不同稀土元素及其不同的掺杂量对CO2还原产物甲醛生成量的影响。结果表明,0.1wt%La/TiO2材料的光催化还原CO2性能最佳,在300W高压汞灯(主波长为365nm)照射下,光催化反应6h时甲醛的生成量最大,可达753.21μmol/(g.cat)。

不同N源无定形TiO2/g-C3N4光催化还原Re(Ⅶ)性能

为探究不同N源对无定形TiO2/g-C3N4(TCN)复合材料光催化还原Re(Ⅶ)的影响,通过热分解不同前驱体(尿素Urea、硫脲Thiourea和三聚氰胺Melamine)制备g-C3N4,再分别与无定形TiO2复合,制备了三种TCN复合光催化剂。通过不同分析手段对材料进行表征,并比较了不同TCN复合材料光催化还原去除Re(Ⅶ)的活性差异。结果表明,U-TCN(尿素为N源)具有更均匀的表观形貌,最大的比表面积(474m2/g),最优异的光吸收性能,对Re(Ⅶ)的光催化还原效率(90%)明显高于T-TCN(20%)和M-TCN(15%)。通过复合材料的瞬态光电流和电化学阻抗(EIS)分析光催化机理,证明U-TCN光生电子空穴分离效率最高;电子顺磁共振波谱(EPR)分析表明U-TCN产生的羟基自由基(×OH)更多,因此与甲酸反应产生的强还原性·CO2^-自由基更多,从而更有利于Re(Ⅶ)的还原;利用同步辐射X射线吸收光谱分析Ti元素价态及配位环境,表明U-TCN还具有优异的光化学稳定性。本研究揭示了不同N源对所制备TCN复合材料光催化性能的影响,并发现了一种可用于实际废水中光催化还原去除Tc(Ⅶ)的优选材料。

稀土掺杂氧化钛基材料的相变及其湿度-电阻关系

本工作采用溶胶-凝胶工艺制备了La3+和Ce4+掺杂的TiO2-SnO2复合粉体,利用X-衍射仪对该粉体的相组成进行了分析,并对组装的湿敏薄膜元件进行了湿度-电阻关系的测试。结果表明,在500℃烧结,La3+和Ce4+掺杂对锐钛矿向金红石的转变起到先促进后阻碍的作用;600℃烧结,La3+和Ce4+掺杂抑制了锐钛矿向金红石的转变,La3+、Ce4+的加入降低了锐钛矿和金红石的晶体尺寸,同时降低了薄膜材料的电阻,使湿度-电阻关系呈现较好的线性度。La3+的作用最强,且促进了SnO2晶体的形成。

纳米二氧化钛表面高聚物改性及分散性能研究

纳米材料优异性能的发挥是以材料在介质中的分散为前提和基础的。将甲基丙烯酸(MAA)聚合生成聚甲基丙烯酸(PMAA)高聚物,然后接枝到二氧化钛表面,提高其在水中的分散。采用红外光谱与热分析对其结构进行了表征。结果表明,聚甲基丙烯酸顺利接枝到二氧化钛表面,接枝效果受pH影响明显,最佳接枝pH5.0～5.5,最优甲基丙烯酸加入量为3.6%(体积分数)。同时,接枝了聚甲基丙烯酸的二氧化钛的光催化性能并无明显影响,接枝样品也具有较好的再分散性能。

WO_3量子点修饰阳极二次氧化法制备TiO_2纳米管阵列:制备及其光催化性能

用阳极氧化法制备高度有序的TiO_2纳米管阵列(TiO_2-NTAs)、浸渍法后退火的方法制备WO_3量子点修饰TiO_2纳米管阵列(WO_3/TiO_2-NTAs)。用SEM,XRD和XPS对管层的成分和形貌进行了分析和表征;紫外-可见光谱结果表明,生成的WO_3/TiO_2-NTAs的吸收边延长到485 nm可见光范围。光催化降解甲基橙溶液实验结果表明,在90 min内,WO_3/TiO_2-NTAs(99.61%)比纯TiO_2-NTAs(46.91%)具有更好的光催化性能。

SLon-4000磁选机回收攀钢钛尾矿中钛的工业试验

SLon-4000磁选机是赣州金环磁选设备有限公司最新研制的最大型号脉动高梯度磁选机,具有处理量大、性能稳定、操作维护方便、能耗低和占地面积小等优点。攀钢某尾矿综合回收选矿厂为解决从攀钢选钛厂尾矿中再回收钛时以螺旋溜槽为粗选设备存在的钛粗精矿回收率低下(仅10%左右)问题,进行了用SLon-4000磁选机代替螺旋溜槽的工业试验。结果表明,在给矿TiO2品位为6.20%的情况下,可获得TiO2品位为13.22%、TiO2回收率为61.88%的钛粗精矿,TiO2回收率比采用螺旋溜槽时提高了50个百分点以上。产品筛析结果显示,该设备对-400目粒级中钛的回收率可达59.51%。