掺Fe^(3+)的TiO_2制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

采用水热法制备了TiO_2晶体粉末,用XRD对其结构进行表征,并研究了可见光照射下其催化降解亚甲基蓝的效果,分析了亚甲基蓝初始质量浓度、TiO_2用量、掺Fe^(3+)量、光照时间和溶液初始pH值等因素的影响.结果表明:所制备TiO_2晶体为锐钛型,在1.5mg/L的亚甲基蓝溶液中(pH=8),加入掺Fe^(3+)量0.8%(摩尔分数)制备的TiO_2粉末使其用量为0.6g/L,室温下可见光照(40W白炽灯)反应6.5h,亚甲基蓝的降解率达96.12%.降解过程可用L-H动力学方程描述,表现为拟一级反应,速率常数为0.373 3/h.

Fe^3＋掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了一系列Fe3+掺杂的、具有中空纤维结构的TiO2光催化材料(Fe3+/TiO2),利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、zeta电位、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征.以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了不同Fe3+掺杂量的样品在太阳光下的光催化性能.结果表明,用模板法制备的Fe3+/TiO2中空纤维结构材料表面存在大量纳米微粒(平均尺寸约12nm);Fe3+可能均匀分散于锐钛矿结构的TiO2中,部分取代Ti4+的晶格位置,既拓宽了TiO2的光谱响应范围,又形成了TiO2晶体结构的缺陷,使其表面带负电荷.在太阳光条件下,该纤维结构材料较纯TiO2对MB溶液具有更好的光催化脱色降解效果,且Fe3+的掺入量显著影响该纤维材料的催化性能;当Fe3+掺杂量为0.15%(w),在500℃焙烧2h所得中空纤维材料的催化性能最好,2h即可使MB溶液的脱色降解率达93%;重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除.因此,以该模板合成法,通过Fe3+的掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料.

Fe^(3+)掺杂TiO_2光催化剂处理造纸废水的研究

利用TiCl4在无水乙醇中水解,制备了纳米TiO2和Fe3+掺杂的光催化剂,通过XRD和TEM对产物的晶体结构、晶粒大小、形貌进行了表征,讨论了Fe3+掺杂浓度、焙烧温度、焙烧时间、催化剂用量、溶液的pH值和光照时间等对TiO2光催化剂处理造纸废水的影响.结果表明:掺杂Fe3+的TiO2光催化剂氧化性能有所提高,在掺杂量为1.25%(质量分数),焙烧温度为500℃、焙烧时间3 h时,光催化活性最高;溶液pH值为4.0,催化剂用量为2.5 g/L,光照时间4 h时TiO2降解造纸废水的能力最强.

Fe^(3+)及S-N共掺杂TiO_2纳米材料的制备及其光催化性能

以硫脲、硝酸铁、钛酸四丁酯分别作S、N、Fe和Ti源,利用sol-gel法制备了一系列Fe3+和S-N掺杂的TiO2光催化纳米材料(Fe3+/TiO2、S-N/TiO2、Fe3+/S-N/TiO2).利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术进行表征,以亚甲基蓝(MB)的降解为模型反应,评价样品的光催化性能.结果表明,Fe3+、S-N的共掺杂将TiO2的光谱响应范围拓宽到可见区,使TiO2在紫外和太阳光下的催化活性得到显著改善,MB溶液在各样品上的催化降解脱色速率常数k1分别为:0.17(TiO2)、0.22(S-N/TiO2)、0.32(Fe3+/TiO2)和0.42h-1(Fe3+/S-N/TiO2),共掺杂材料Fe3+/S-N/TiO2的高催化活性归因于掺入的Fe3+和S-N协同作用的结果.

Fe^3＋/TiO2复合纳米粒子的制备及可见光响应性能

在钛酸四丁酯(TBOT)的溶胶-凝胶过程中,掺杂Fe^(3+)并加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),得到的Fe^(3+)/TiO_2复合粒子在吸收曲线的530 nm处产生了宽的强吸收峰,并对Rhodamine B具有一定的光催化降解活性.应用TEM,XRD,TG-DTA和UV-Vis等手段对复合粒子进行了表征.结果表明,掺杂的Fe^(3+)进入纳米TiO_2的晶格,产生新的带宽(E_g=1.37 eV),从而改变了TiO_2的光谱响应范围.

Fe^(3+)掺杂TiO_2纳米膜的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出掺杂Fe3+的TiO2纳米膜,并用x射线衍射方法进行表征;探讨了金属离子铁离子掺杂对TiO2纳米膜光催化降解性能的影响;研究了TiO2纳米膜及掺杂改性的TiO2纳米膜对甲基兰的降解作用,同时还尝试不同掺杂的TiO2纳米膜的杀菌功能。实验结果表明通过掺杂Fe的TiO2纳米膜有优良的光催化降解性能。

Fe^(3+)-CdS/TiO_2复合半导体光催化剂的制备与表征

采用溶胶-凝胶法制备了系列不同配比的Fe3+-CdS/TiO2光催化材料,用TEM、EDS、XRD、UV-vis等技术对其形貌、结构和光吸收特性进行了表征。以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察了光源、煅烧温度、煅烧时间、掺杂Fe3+和CdS对催化剂催化性能的影响。结果表明,Fe3+掺杂和CdS半导体复合相结合的技术,可以使TiO2对光的响应拓展到整个紫外-可见光区;当n(Fe3+)∶n(CdS)∶n(TiO2)=0.005∶1∶1、煅烧温度为300℃、煅烧时间为1 h、光源为太阳光时,Fe3+-CdS/TiO2的光催化活性最高,在1 h内可以使亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达98.62%。

TiO_2-Fe^(3+)/Ti复合电极的制备及电化学特性研究

用F e3+掺杂的二氧化钛溶胶制得钛基纳米T iO2-F e3+/T i复合催化电极,用紫外分光光度法和XRD表征了电极材料吸收光谱特性和电极表面的微观结构,用循环伏安法研究了电极的电化学特性.结果表明,由于F e3+的存在,在-0.78 V(vs.SCE)处出现了一个还原峰,表明电极表面膜中存在F e3+还原成F e2+并进一步与电极中T iO2发生化学反应,是EC过程.

模板法制备的Fe^3＋/TiO2中空纳米纤维的光催化性能

以棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了Fe3+掺杂的二氧化钛(Fe3+/TiO2)中空纳米纤维光催化材料,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和ζ电位等技术对其形貌、结构、光吸收特性及其表面状态等进行了表征。以亚甲基蓝(methylene blue,MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了煅烧温度与时间对Fe3+/TiO2中空纳米纤维光催化性能的影响。结果表明:利用该法可以制得棉花纤维形貌的Fe3+/TiO2中空纳米结构材料;所得材料的催化性能除与材料的尺寸、相结构有关外,还与表面荷电性质有关,表面荷电量越高、表面结构缺陷越多、表面活性位越多,催化活性越高。500℃下煅烧2 h所得材料表面长有大量的粒子(平均尺寸为12 nm),其中TiO2为锐钛矿结构,表面荷负电荷量最高,催化性能最好,如在太阳光下,2 h可使MB溶液的脱色降解率达93%,6 h完全脱色,而在纯TiO2中空纤维材料上约为70%;该材料还具有良好的催化稳定性能,重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除。

Fe^(3+)改性纳米TiO_2薄膜的制备及其光催化性能

以溶胶凝胶法在釉面炻器上负载了经Fe3+改性的TiO2薄膜,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外—可见漫反射光谱仪对其进行了表征和分析,并以苯酚为模型污染物,对其光催化活性和寿命进行了考察。结果表明,Fe3+-TiO2薄膜在釉面炻器表面分布均匀,厚度约为300nm,颗粒大小在纳米级;Fe3+的引入不仅抑制了TiO2颗粒的长大,同时也抑制了TiO2从锐钛矿向金红石的相变;掺杂Fe3+后,TiO2薄膜对紫外光的吸收明显增强,对可见光的吸收也有所增强并在465nm附近产生了吸收峰,随着掺杂量的增大则两种吸收均略有增强,且对紫外光的吸收发生了明显的红移;Fe3+的最佳掺杂量为0.03%,此时其光催化降解苯酚的反应速率常数是纯TiO2薄膜的1.46倍;重复使用10次后,Fe3+-TiO2薄膜没有发生光腐蚀,且催化活性仅降低了约6.3%。

Fe^3＋掺杂TiO2纳米晶溶胶的制备及性能

采用sol-gel法制备了Fe3+掺杂锐钛矿型TiO2纳米晶溶胶。对溶胶的物相结构和粒度分布进行了分析,并考察了薄膜的UV-Vis吸收光谱及溶胶的光催化性能。结果表明:Fe3+掺杂可提供杂质能级抑制电子与空穴的复合,且对TiO2溶胶粒子具有细化作用,因此TiO2溶胶的光催化活性提高,比未掺杂时最大提高了近30%。但Fe3+掺杂过多可能成为电子与空穴复合的中心,导致TiO2溶胶的光催化活性降低。r(Fe:Ti)的最佳范围为0.25~0.50。

掺Fe^3＋纳米TiO2的制备及在造纸废水处理中的应用

采用溶胶-凝胶法对纳米TiO2进行Fe3+掺杂改性处理,通过紫外-可见吸收光谱及XRD分析(X射线衍射分析),发现掺0.5%Fe3+的纳米TiO2在600℃下煅烧4h后成为锐钛型和金红石型共存的混合晶体,具有较高的光催化活性;以其为催化剂采用光催化法处理造纸废水,在pH值为5.0、催化剂用量1g/L、H2O2用量0.5%(体积分数)、300W高压汞灯照射5h的条件下得到较为理想的处理效果,CODCr去除率可达85%以上。同时讨论了煅烧温度和掺杂量对TiO2光催化活性的影响。

掺Fe^(3+)A-TiO_2的水热法制备及其光催化性能研究

采用水热法以硫酸钛为原料制备了掺Fe3+TiO2粉末,并通过SEM、TEM和XRD测定了样品的形貌和晶型,研究了自制掺Fe3+TiO2对甲基橙溶液的光催化降解作用。结果表明,所制备的TiO2为锐钛矿型(即A-TiO2)。254nm紫外光照射下,用自制掺Fe3+A-TiO2降解甲基橙溶液的最佳条件是:在12mg/L甲基橙溶液中加入0.050g掺5%Fe3+(摩尔分数)的A-TiO2粉末,28℃恒温反应4h,降解率达到62.52%。同样条件下不加A-TiO2时甲基橙自身光解率为16.73%,加入纯A-TiO2时甲基橙降解率为51.75%,而加入掺杂10%Fe3+的A-TiO2其降解率为59.01%。

Fe^(3+)-CdS/TiO_2复合半导体的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同配比的Fe3+-CdS/TiO2光催化材料,利用UV-Vis对其光谱特性进行了表征,以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察了Fe3+、CdS/TiO2的制备条件对光催化性能的影响。

自然光下Fe^(3+)掺杂纳米TiO_2光催化降解亚甲基蓝的研究

用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Fe3+掺杂量(ω0.00%~3.00%)的纳米TiO2光催化剂,利用TEM,XRD,UV-Vis等技术对其形貌和结构进行了表征.以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型,研究了在自然光条件下Fe3+掺杂量对其光催化活性的影响.结果表明,在所研究的掺杂范围内,该纳米粒子的粒径随Fe3+掺杂量的增加呈减小趋势;Fe3+的掺入不仅可以控制TiO2由锐钛矿向金红石的转变,而且可以使该纳米微粒对光的吸收向可见区拓展;Fe3+的适量掺入,可以显著提高纳米TiO2在自然光条件下的催化活性.

煅烧温度、煅烧时间和Fe^(3+)掺杂量对TiO_2光催化性能的影响

以钛酸四正丁酯为先驱物,采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和Fe3+掺杂的纳米TiO2(Fe3+/TiO2)光催化剂,并用XRD、UV-Vis等进行了表征,系统研究了煅烧温度、煅烧时间和Fe3+掺杂量对催化剂在自然光条件下光催化降解甲基橙性能的影响。结果表明,相同煅烧温度下,Fe3+/TiO2的粒径比纯TiO2的粒径小。制备纯TiO2和Fe3+/TiO2的最佳煅烧时间分别为4h和3h,最佳煅烧温度均为773K。适量掺入Fe3+可以显著提高纳米TiO2在自然光条件下的光催化降解活性,Fe3+/TiO2中Fe3+的最佳掺杂量为10.00%,相应的脱色效率为28.37%。

Fe^(3+)/TiO_2薄膜光催化降解含阿奇霉素废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe3+/TiO2薄膜。以该薄膜为催化剂,进行了紫外光催化降解阿奇霉素废水性能的研究,系统考察了pH在6.4左右时,光照时间、废水的初始浓度、不同的薄膜及连续性降解对降解阿奇霉素废水的影响。结果表明,在pH为6.4时,废水初始浓度为2.5 g/L,光照时间为150 min时,纳米Fe3+/TiO2薄膜有较好的降解效果,且连续性降解可提高处理废水的能力。

掺Fe^(3+) A-TiO_2粉末的制备及其光催化活性研究

在3种晶型的TiO2纳米材料中锐钛矿型的TiO2拥有最好的光催化活性。在一定条件下用水热法制备了掺Fe3+纳米锐钛矿型TiO2(A-TiO2)粉末。研究了以Fe3+A-TiO2为光催化剂对罗丹明B溶液进行可见光降解,最佳条件:在6 mg/L的酸性(pH=2)罗丹明B溶液中,加入0.153 3 g掺5%Fe3+的A-TiO2粉末,可见光照射下,室温下磁力快速搅拌反应4 h,降解率达到81.69%。

Fe^(3+)/TiO_2纳米空心球的制备及其对阳离子蓝的可见光降解

以钛酸正丁酯和硝酸铁为原料,纳米碳球为硬模板剂采用低温回流-煅烧法成功制备了不同比例的Fe3+/TiO2纳米空心球。采用FE-SEM、TEM、XRD,UV-Vis及EDS对制得的样品进行表征。FE-SEM和TEM结果表明,制得样品均为空心球结构,其中Fe3+掺杂后空心球的壁厚有所增加。UV-Vis光谱表明,Fe3+掺杂的TiO2样品对可见光的响应明显增强。以阳离子蓝为目标污染物进行可见光催化降解,试验结果表明,Fe3+/Ti4+摩尔比为0.5:100时,样品的光催化效果最好,降解效率达到83.2%,是TiO2空心球降解效率的4.16倍。降解反应符合1级动力学方程。

Fe^3＋、 La^3＋掺杂对TiO2薄膜结构和光性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了多孔TiO2薄膜，考察了Fe^3＋、La^3＋掺杂对TiO2薄膜的晶相组成、晶粒大小、表面结构和紫外-可见光吸收性能的影响及其改性机理．结果表明：Fe^3＋掺杂抑制了TiO2的晶相转变，促进了晶粒生长，扩大了光响应范围：La^3＋掺杂抑制了晶粒增长和晶相转变，薄膜的UV-Vis发生蓝移。最后提出了多相掺杂，多角度改性是提高薄膜光催化性能的一种方法。