负载型纳米TiO2光催化降解酸性红B的研究

为解决传统纳米TiO2光催化氧化工艺催化剂不易分离和载体的比表面积较小、悬浮性差的问题,将纳米TiO2负载在聚丙烯多面球上制备了负载型TiO2光催化剂。利用XRD和氮气吸附法表征了该催化剂的结构特性,并采用其降解酸性红B,考察了初始浓度、曝气量、pH值、H2O2投加量、自由基清除剂及多面球的比表面积等对降解效果的影响。结果表明,偶联剂法制备的TiO2薄膜晶相单一(锐钛矿型),晶体粒度较小,比表面积较大;脱色率会随着酸性红B溶液初始浓度的升高和自由基清除剂(乙醇)的加入而下降,提高溶解氧浓度、增加聚丙烯多面球的比表面积以及酸性条件(pH=3.26时效果最佳)都有利于提高脱色率;投加H2O2也能提高脱色率,但当投加量增至0.5mg/L后效果不再明显;酸性红B的光催化降解遵循一级反应动力学方程。

凹凸棒黏土-SnO2-TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以凹凸棒黏土(Att)为基体,通过原位溶胶-凝胶工艺,将SnO2-TiO2复合氧化物负载于凹凸棒黏土表面制备凹凸棒黏土复合型光催化剂(Att-SnO2-TiO2)。采用XRD、BET、TEM等分析测试技术对产物进行了表征。结果表明,SnO2-TiO2复合氧化物均匀地负载于凹凸棒黏土表面,其平均粒径约10 nm;经过复合氧化物负载改性后,凹凸棒黏土的表面形貌得到明显改善,产物的负载效果好、比表面积大。以光催化降解甲基橙为探针,研究了凹凸棒黏土复合光催化剂的光催化性能。结果表明,凹凸棒黏土复合光催化剂显示出优异的光催化性能,其光催化活性顺序为Att-SnO2-TiO2>Att-SnO2>Att-TiO2。以性能较佳的Att-SnO2-TiO2为催化剂光降解甲基橙30 min,结果表明,甲基橙的降解率达99%。实验表明,Att-SnO2-TiO2复合光催化剂可重复利用。

Rose Bengal-Cu-TiO2的制备及可见光制氢活性研究

用光还原方法制备了负载Cu的光催化剂Cu-TiO2，并通过染料Rose bengal敏化，制备了具有可见光活性的Rose bengal-Cu-TiO2光催化剂，通过可见光下光解水制氢考察了催化剂的活性，并利用XRD、UV-Vis等手段对样品进行了表征。实验表明：载Cu增强了TiO2对可见光的吸收，Cu负载量对催化剂活性有一定的影响，Cu的最佳负载量为5％（质量分数）。Cu的负载也增加了TiO2对染料的吸附强度和吸附量，从而提高了TiO2对可见光的吸收和光催化活性。但载Cu的TiO2催化剂的活性和传统的载贵金属Pt的TiO2催化剂相比，其光催化活性较低，有待进一步提高．

Au负载N掺杂TiO2纳米管阵列的制备及其性能

Ti O2纳米管阵列较大的禁带宽度是导致其光催化效率较低的重要原因,采用磁控溅射、阳极氧化以及气氛退火相结合的方法对TNAs改性后制备了Au负载N掺杂Ti O2纳米管阵列(Au@N-TNAs),然后以甲基橙为目标污染物,进一步分析了Au@N-TNAs在不同Au负载量时光降解效率的变化情况。采用SEM、XRD、TEM和X射线光电子能谱(XPS)等对Au和N在Au@N-TNAs中的存在形式进行表征和分析,发现Au主要是负载在Ti O2纳米管阵列上,而N元素则是以掺杂的方式进入Ti O2纳米管阵列的晶格中。此外,在光降解试验中发现通过Au负载与N掺杂相结合的方法对Ti O2纳米管阵列进行复合改性后,TiO2纳米管阵列的光催化效率得到显著提升,其中20s-Au@N-TNAs具有最佳的光降解效率。但Ti-N薄膜中间的Au层太厚时会影响阳极氧化过程中Ti O2纳米管阵列的生长,而且过量的Au在退火处理时很难及时地扩散均匀,进而使得改性后的Ti O2纳米管阵列(40s-Au@N-TNAs)的光催化效率明显降低。

增强TiO2光催化性能方法的研究综述

二氧化钛(TiO2)光催化剂,作为一种可以有效光催化降解水和空气污染物以及具有表面自清洁能力的绿色环保材料而广受关注。TiO2对太阳光的利用率较低,而且其光催化活性也需要进一步得到提升。目前,较为常见的改善TiO2的光催化性能和光催化活性的方法有离子掺杂、贵金属负载、染料敏化和不同光催化剂的复合等,研究将综述各种改善光催化性能的方法及改性原因,以及对光催化性能的机理进行探讨。

TiO2-C纳米复合材料负载钯催化剂的制备及其对甲酸的电催化氧化

通过将TiO2和三聚氰胺的混合物高温煅烧制备出TiO2-C纳米复合材料,并将其用作载体合成出Pd/TiO2-C催化剂.采用XRD,TEM,HR-TEM和EDS等手段对催化剂进行了表征分析,并考察了它们对甲酸氧化反应的催化性能.结果表明,Pd负载于碳与TiO2的界面,平均粒径为5nm,与Pd/XC-72和Pd/TiO2相比,Pd/TiO2-C催化剂具有更强的催化活性和稳定性,这归因于TiO2-C载体的特性和Pd/TiO2-C独特的异质结构.

SnP2＋-TiO2的可见光催化活性及其在介孔蒙脱石上的负载

分别以氯化锡和氯化亚锡为Sn源,使用溶胶-凝胶法制备出不同掺杂量的Sn-TiO2,比较了Sn2+与Sn4+对掺杂后TiO2可见光催化活性的影响.实验结果显示,Sn2+与Sn4+均能显著抑制TiO2晶粒生长,并促进其晶型转变.但Sn2+-TiO2的可见光催化活性却明显优于Sn4+-TiO2,这主要是Sn2+外层半充满的电子轨道结构引起的.将可见光催化活性很高的Sn2+-TiO2负载于大比表面积、高稳定性的介孔蒙脱石上,由于载体与Sn-TiO2之间发生了相互作用,负载后样品的UV-Vis光谱吸收边相对于Sn-TiO2发生了显著红移,且可见光催化活性也有大幅提高.

硅胶负载溴掺杂纳米TiO2的制备与光催化性能研究

利用水热法制备了SiO_2负载型溴掺杂纳米TiO_2光催化剂(BTS),利用XRD、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行表征,以苯酚的光催化降解为模型反应,考察了其光催化活性。结果表明:700℃焙烧、钛与硅的摩尔比为3:1时,BTS具有最佳光催化活性。TiO_2以锐钛矿相存在,晶体平均晶粒尺寸为45.5nm,负载后催化剂的比表面积为112.8m^2/g,BTS对苯酚的降解率从纯TiO_2的27.1%提高到85.6%。

镧负载改性TiO2太阳光催化降解微囊藻毒素的研究

考察了镧负载改性TiO2催化剂在太阳光下降解微囊藻毒素LR(MCLR)的效果及其影响因素。结果表明,镧负载改性的TiO2可显著增加MCLR在TiO2表面的吸附量,同时提高MCLR在太阳光下的降解率。随着镧负载量的增加,太阳光下MCLR降解率可从65%提高到95%,pH降低可促进MCLR的降解。改性TiO2对藻毒素的降解存在最佳投加量,实验结果表明,在pH=6,MCLR初始浓度为2 mg/L,0.001-La-TiO2的最佳投量为0.5 g/L,在3 600μW/cm2太阳光下照射30 min,降解率可达97%。

纳米TiO2在泡沫镍上的负载技术研究

采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型晶体结构的纳米TiO2。以硅溶胶为无机粘结剂,分别采用在含纳米TiO2的乙醇悬浮液中浸涂和直接用悬浮液喷涂的方法,在泡沫镍载体上负载了TiO2催化剂,应用扫描电子显微镜(SEM)对硅溶胶涂层和纳米TiO2催化剂的负载状态进行了分析。研究结果表明,硅溶胶与泡沫镍结合牢固,涂层分布均匀。就TiO2的分散性和负载均匀性而言,喷涂负载优于浸涂负载。采用不同的喷涂次数,可以明显改变纳米TiO2在粘结剂表面的负载量和负载状态。当喷涂次数为1次时,负载的TiO2颗粒呈单分散状态;喷涂次数增加时,会出现纳米颗粒的堆积,但不同于浸涂时的团聚;喷涂5次时,纳米颗粒在泡沫镍表面形成密集层状分布。

负载Pt的透明TiO2纳米管薄膜的非对称性光电性能

在FTO导电玻璃上采用磁控溅射法和阳极氧化法制备高度透明TiO2纳米管(TNT)阵列薄膜,然后溅射沉积Pt纳米粒子,退火后获得半透明负载Pt的TiO2纳米管阵列薄膜(TNT-Pt)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱对薄膜的微观形貌和组成成分进行表征,证实了TNT-Pt薄膜中Pt纳米粒子的存在。测试结果表明,相对于纯TNT阵列薄膜,TNT-Pt薄膜的光吸收边缘明显发生红移,可见光照射下的光电转换效率提高到35倍。此外,鉴于薄膜的半透明性,TNT-Pt薄膜的正面和反面在可见光照射下均进行了光电流测试,薄膜表现出非对称性光电性能,即反面照射时的光电性能明显优于正面照射。

负载方式和负载体对TiO2性能影响的研究进展

为了提高TiO2光催化性能和经济效益,本文综述了粉体烧结法、偶联剂法、溶胶凝胶法、水热法、化学气相沉积法等5种负载方式及活性炭、石墨烯、碳纳米管、蒙脱土、硅胶、壳聚糖等6种负载体的应用情况及其优缺点。综合分析表明,提高光催化剂性能,应对负载方式和负载体进行优化,以达到催化效率的提高;提高光催化剂的经济效益,应从负载方式、负载体、负载效果等方面入手,寻求能快捷回收、复活条件简单且活性强的负载型光催化剂。

纳米TiO2负载涤纶织物的浸染法制备及光催化性能

使用不同粒径纳米TiO2以高温高压浸染工艺对涤纶织物进行负载加工,重点考察了不同工艺参数对涤纶织物表面纳米TiO2负载量和负载率的影响,研究了纳米TiO2粒径和负载量与其光催化性能之间的关系,比较了浸染法和浸轧法制备纳米TiO2负载织物的耐久性。结果表明,提高工作浴温度、pH值和纳米TiO2质量浓度都能显著提高纳米TiO2负载量和负载率。大粒径纳米TiO2更易于负载涤纶纤维。纳米TiO2的负载量随浴比提高而增大,但其负载率则反之。纳米TiO2负载涤纶织物作为光催化剂能促进染料的氧化降解反应,纳米TiO2负载量的提高可显著促进其光催化活性。采用小粒径纳米TiO2制备负载织物具有更高的光催化活性。浸染工艺制备负载织物的耐久性能优于浸轧工艺。

TiO2-C@硅藻土复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

TiO2光催化技术是一种新型的环境治理技术,可以应用于污水处理、空气净化等领域。TiO2具有无毒无害、价格经济、光催化效率高以及没有二次污染等优点,但催化效率不高,可以通过负载和掺杂能够有效的提高光催化剂的效率。以TBOT为钛源,碳化葡萄糖为碳源,精制硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法和原位碳化法制备了TiO2-C@硅藻土复合光催化剂。实验结果表明最佳制备工艺为负载C量为20%,负载方法为先负载C后负载TiO2,煅烧方法为隔绝空气煅烧,所制得复合光催化剂降解率为96.4%,回收并继续降解5次之后得到的复合光催化剂的降解率为86.3%。

N-TiO2/硅藻土负载型纳米材料可见光催化降解水中Microcystin-LR

以钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)为Ti源,尿素((NH2)2CO)为N源,硅藻土(Diatomite)为载体,采用溶胶凝胶法制备硅藻土负载氮掺杂二氧化钛改性纳米材料(N-TiO2/Diatomite).利用SEM、XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis DRS对其进行系列特性表征及可见光催化性能分析,探究Microcystin-LR初始浓度对光催化的影响,分析其降解动力学和降解途径.结果表明,硅藻土负载优化了N-TiO2分子的分散性,形成了链条型纳米孔隙球状结构;N元素掺杂、硅藻土负载不影响材料晶型,晶粒粒径减小至11.39 nm;Si、N分别与TiO2成键;光响应强度和范围红移,可见光活性显著提升.以优化制备条件(350℃煅烧、掺N的物质的量分数为8%)的改性N-TiO2/Diatomite材料可见光催化降解Microcystin-LR,当初始质量浓度为1 mg·L^-1的Microcystin-LR水溶液反应6 h后降解率可达95.0%,矿化率为83.9%;反应符合准一级动力学方程,速率常数k为0.453 3 h^-1.

多壁碳纳米管/TiO2复合材料的合成及其光催化性能

TiO2被广泛应用于环境污染治理、新能源转换以及传感器等领域.通过负载导电材料复合(碳纳米管)拓宽纳米TiO2的光谱响应范围,提高光生电子-空穴对分离效率,是有效提高TiO2光催化性能的研究手段.以多壁碳纳米管和钛酸异丙酯为原料,采用溶胶-凝胶法合成碳纳米管负载的TiO2光催化剂.利用X射线单晶粉末衍射(XRD)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光拉曼(Raman)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等对催化剂进行表征.通过在365 nm紫外光照射下,光催化降解亚甲基蓝来研究不同含量碳纳米管负载对TiO2光催化活性的影响.结果表明,负载2%碳纳米管的TiO2光催化效果有明显提高,对亚甲基蓝的降解率达90.6%.碳纳米管负载后,样品的比表面积增大,可见光吸收能力和光电流强度增强,光生电子寿命增长.同时,碳纳米管与TiO2构建了紧密的界面接触关系引起Ti-O键的缩短而有利于光生电子和空穴的分离从而产生大量h+、·OH和超氧自由基等活性基团,能有效提高光催化性能.

基于光沉积法Cu负载TiO2光热化学循环分解CO2

光热化学循环是一种可同时利用太阳能中高能部分和低能部分将CO2转化成CO或其他碳氢燃料的方法。利用光沉积法制备Cu负载TiO2催化剂CuTiO2(记为CT),用于光热化学循环分解CO2,通过比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)等技术手段对催化剂进行表征并探究其催化机理。实验结果表明,CT分解CO2的平均速率(29.81μmol/(g·h))较P25型TiO2(记为PT)分解CO2的平均速率(2.23μmol/(g·h))提高13倍。UV-vis吸收光谱显示CT吸收边红移,从XPS表征可看出光照后CT表面形成了更多Ti3+;PL图谱显示负载Cu拓展了催化剂的可见光响应,降低了其光生电子空穴对复合率,使表面氧空位更易形成,增大了CO2分解速率。

制备参数对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝性能的影响

以锐钛矿型TiO_2为载体,采用分步共混法制备了Mn-Ce/TiO_2催化剂,通过考察不同活性组分前驱体、焙烧温度以及活性组分负载量对催化剂样品脱硝性能的影响,以确定最佳制备参数;结合XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱分析)、BET比表积等表征手段研究制备参数对催化剂性能的影响.结果表明:无定型态Mn O_2含量越多,越有利于提高催化剂的脱硝活性;催化剂样品表面原子浓度比Mn/Ti[或(Mn+Ce)/Ti]越高,催化剂表面有效活性组分越多,催化剂脱硝活性越好.以自制Mn盐(MX)为前驱体,在Mn-Ce活性组分负载量为16%时,经500℃焙烧的催化剂样品脱硝活性最高;反应空速为10 000 h^(-1),反应温度为80℃时,其脱硝效率可达80%,150℃时脱硝效效率可达99%.

不同金属负载对Cr/Al2O3-TiO2催化剂结构及氧化NO性能的影响

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Cr/Al2O3-TiO2催化剂,在考察不同Cr负载量的基础上,研究不同金属负载与焙烧温度对Cr/Al2O3-TiO2催化剂结构与性能影响。程序升温氧化(TPO)结果表明,当Cr负载量为10%(w/w)时具有较好的催化活性;不同金属负载Cr/Al2O3-TiO2时,负载Co及在焙烧温度为550℃时催化剂具有较好的活性。通过程序升温还原(H2-TPR)表征发现,Co的负载使催化剂的低温氧化还原能力逐渐提高,表明Co-Cr具有较好的协同催化作用。X射线光电子能谱(XPS)表征表明,Co增加了Cr^6+和表面吸附氧(Oβ)含量,随着焙烧温度的升高(450~550℃),晶格氧不断向催化剂表面流动,表面化学吸附氧Oβ比例逐渐增加,导致催化活性不断升高,说明Cr^6+和Oβ是催化氧化NO的重要活性物种。

负载型TiO2复合光催化剂的研究进展

TiO2是一种无毒、导电性好、光催化性能好的光催化材料,其禁带宽度宽,可见光响应范围为<386nm的部分紫外光。通过掺杂改性形成负载型TiO2复合光催化剂,增大对可见光的利用率,是解决环境污染及能源短缺问题的重要手段。主要介绍了以金属掺杂、非金属掺杂、复合掺杂及以上方法多种并用等方法为主的负载型TiO2复合光催化剂的研究进展,并展望了负载型TiO2复合光催化剂的未来发展方向。