TiO_2的混晶效应与光催化性能综合实验研究

采用溶胶-凝胶法制备不同晶型的TiO_2粉体,以甲基蓝溶液为降解物研究TiO_2粉体的光催化性能。实验结果表明:当热处理温度为475℃以下时可以制备出纯锐钛矿相TiO_2粉体,550℃以上时可以制备出纯金红石相TiO_2粉体。混晶TiO_2粉体的光催化性能明显优于纯锐钛矿或金红石的TiO_2粉体,混晶比影响TiO_2的光催化降解效率,当合成温度为475℃(金红石相含量为25%),得到的TiO_2粉体光催化活性最好。该实验可以作为电子材料专业课的综合实验,使学生充分掌握溶胶-凝胶法制备TiO_2微粉的合成工艺以及熟悉常用的分析手段。该实验简单易行,利于分组操作和综合分析,可有效培养学生综合应用知识的能力和科研能力。     

酵母菌生物模板法制备TiO_2

以酵母菌为生物模板,利用水热合成法制备TiO_2。在模板剂添加量为5.0%、水热合成温度为140℃、水热合成时间为4.5h、煅烧温度为350℃、煅烧时间为3.0h的制备条件下,所制备的TiO_2与未添加酵母菌模板的TiO_2相比,光催化降解酸性大红3R的性能提高23.3%。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对催化剂的微观结构和形貌进行分析,制备的TiO_2为锐钛矿型,颗粒粒径为19~20nm。     

碳掺杂TiO_2可见光光催化剂的制备及可见光光催化性能

以乙二胺和钛酸四丁酯作为原料,采用改进的溶胶-凝胶法合成了碳掺杂TiO2可见光响应的光催化材料.以XRD、TEM、XPS、UV-vis等手段对样品进行了表征.结果表明：碳掺杂可以阻止样品由锐钛矿相向金红石相的转变,同时还可以抑制晶粒的生长.碳取代晶格中氧原子形成Ti—C键和O—Ti—C键,它能改变TiO2的能带结构,诱导可见光响应,还可提供新的活性点;碳掺杂400℃煅烧的样品具有较强的可见光响应.可见光下降解亚甲基蓝（MB）的结果表明：乙二胺加入1 mL,煅烧温度400℃时的样品具有最高的可见光光催化活性.     

二氧化钛的制备和改性研究

通过溶胶-凝胶法制备Ti O2粉末,对Ti O2粉末进行了XRD、DRS表征,探讨了二氧化钛的煅烧温度和稀土掺杂对其光催化性能的影响.结果表明,随煅烧温度升高,Ti O2逐渐由无定型向锐钛矿转化,当温度高到700℃开始出现金红石型,制备锐钛矿Ti O2的最佳煅烧温度为500℃.稀土离子掺杂扩展了Ti O2的光响应范围,同时提高了晶体的热稳定性,从而抑制Ti O2晶粒生长,有利于提高二氧化钛光催化活性.     

g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料制备及其降解印染废水研究

分别利用四异丙醇钛、三乙胺和三聚氰胺制备TiO_2和g-C_3N_4,结合两者制备不同复合比与焙烧温度条件下的g-C_3N_4/TiO_2粉体样品,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等研究样品表征。以靛蓝类染料模拟废水、偶氮染料4BS、三苯甲烷类染料模拟废水和某印刷厂排放的印染废水为光催化降解对象,研究样品复合比与焙烧温度、光照时间与强度、印染废水初始化学需氧量(COD)值等因素对印染废水降解、COD去除率以及色度脱色率的影响。研究结果显示:光催化复合材料样品为锐钛矿相和金红石相组成的混合晶型;当样品复合比与焙烧温度分别为1.0和350℃时,光催化降解印染废水效果最好,不仅能够确保COD去除率较为稳定,且具有较高重复利用率和稳定性;光照时间越长、光照强度越高,样品COD去除率与色度脱色率越高,且印染废水初始COD值越高,样品COD去除率越低。     

V掺杂TiO_2粉体制备与表征综合性实验设计

基于溶胶-凝胶法制备V掺杂TiO_2光催化剂粉体(V-TiO_2),利用XRD、激光粒度仪和荧光光谱(PL)对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,对比掺杂前后TiO_2粉体对MB的光催化降解效果。结果表明,500℃热处理时样品为锐钛矿相与金红石相组成的混合晶型,颗粒粒度分布均匀,平均粒径1.7μm,V的掺入有效抑制了电子-空穴对的复合,明显提高了光催化性能。该实验路线简单易行,涵盖知识点多,综合了材料制备、结构表征和性能检测等基本实验技能,操作步骤简单,便于学生掌握。     

SnO2/TiO2/AER复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能

以锡酸钠、硫酸钛和氨水为原料,717型阴离子交换树脂(AER)为载体设计合成了SnO2/TiO2/AER复合光催化剂.采用XRD、SEM及EDS分析等对其表面形貌和结构进行表征,并考察其在可见光照射下对甲基橙溶液的光催化性能.结果表明,金红石型SnO2和锐钛矿型TiO2的复合半导体负载于AER上.其中AER的用量为5 g、n(SnO32-)/n(Ti4+)=1∶4、反应温度为100℃时合成的复合光催化剂对甲基橙溶液的脱色率最高,达94.84％;且重复使用10次后仍然超过90％.     

TiO_2纳米材料结构的调控及其光催化实验设计

采用水热法制备了不同形貌和结构的TiO_2纳米材料.通过控制溶剂中二甘醇和水的比例以及制备温度对TiO_2的形貌结构进行了调控.通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对样品的形貌和结构进行了表征.通过对亚甲基蓝的光催化降解研究其光催化性能.结果表明,二甘醇和水比例为1:1.7,温度为200℃时所制备的TiO_2分级结构具有最佳的光催化活性.该实验涉及了文献阅读、实验方案制定以及结果分析等环节,培养了学生的动手、分析、应用以及创新等能力.     

水热法合成锐钛矿-TiO_2综合实验设计

以TiCl_4为钛源、NH_3·H_2O为pH值调节剂,通过水热法合成了锐钛矿型二氧化钛(TiO_2)纳米粉末。运用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)精密分析仪器,考察了反应体系的pH值、合成温度和反应时间对合成粉末的形貌和结构的影响;利用紫外-可见分光光度计评估了其光催化降解的性能。综合实验设计结合材料制备﹑表征和性能测试,有助于锻炼学生的综合实践能力,开发学生的创新潜力。     

CuO/TiO2的制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯和无水乙醇为反应物,采用溶胶-凝胶法制备CuO负载TiO2.以亚甲基蓝为模型反应物,实验结果表明,Cu/Ti元素质量比为30%,焙烧温度为500℃,产品光催化降解亚甲基蓝的反应性能最好.日光灯照射10 h后,亚甲基蓝的降解率可达58.4%.XRD表征结果显示,二氧化钛晶相为锐钛矿和金红石混晶结构,在Cu/TiO2中Cu以CuO晶体形式存在.     

热处理温度对溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法在多孔钛表面制备TiO2薄膜;研究不同热处理温度对TiO2薄膜晶相结构的影响,结果显示,随着热处理温度的升高,TiO2由无定形结构向锐钛矿型和金红石型依次转变,当热处理温度达到800℃时,锐钛矿全部转变为金红石;测试分析了钛基底和不同温度热处理后的TiO2薄膜样品在0.9%NaCl生理盐水中的耐腐蚀特性,发现800℃热处理TiO2薄膜的耐腐蚀性最强。     

水热一锅法制备ZnS-SnS_2复合光催化剂及其光催化性能研究

以SnCl_4·4H_2O、ZnSO_4·7H_2O和硫脲为原料,采用水热一锅法制备ZnS-SnS_2复合光催化剂.利用X-射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对产物的物相组成和形貌进行表征,并探讨水热条件对产物的影响.选取甲基橙作为目标降解物研究合成产品的光催化性能.结果表明,合成的ZnS-SnS_2复合物光催化降解效率明显优于单一的ZnS和SnS_2,在160℃下反应8 h合成的ZnS-SnS_2表现出最高的光催化活性,光照3 h后,甲基橙的降解率达到89%.     

纳米TiO_2光催化降解咪唑乙烟酸的影响因素

探讨了纳米TiO_2光催化降解咪唑乙烟酸的影响因素.采用500 W氙灯作为光源,样品经高效液相色谱仪分析,研究了TiO_2用量、p H值、咪唑乙烟酸起始质量浓度对光催化降解效率及半衰期的影响.结果表明:TiO_2质量浓度为0、400、800、1 200、1 600、2 000 mg/L时,光催化降解半衰期分别为7.51、5.69、4.46、4.42、3.95、3.76 h;在p H为4.0、7.0、9.0的缓冲溶液中,光催化降解半衰期分别为16.20、8.65、5.36 h;咪唑乙烟酸起始质量浓度为30、50、70、90 mg/L时,光催化降解半衰期分别为10.44、12.98、14.84、15.58 h.纳米TiO_2可提高水溶液中咪唑乙烟酸的光催化降解效率,当TiO_2质量浓度为2 000 mg/L时,半衰期为3.76 h,光催化降解率最大;在不同p H缓冲溶液中,光催化降解效率随p H的升高而增大;随着咪唑乙烟酸起始质量浓度的增加,光催化降解反应速率常数减小,半衰期延长.     

NaF/TiO2可见光下光催化降解碱性橙

采用浸渍法制备了Na F掺杂Ti O2催化剂,研究了碱性橙溶液的初始浓度、Na F的掺杂比例、催化剂的投加量、催化剂的烧结温度以及光照时间等对可见光光催化降解碱性橙的影响.XRD、TGDSC和DRS表征结果发现,Na F掺杂后,会使Ti O2具有良好的结晶度,可以抑制锐钛矿向金红石的转变,提高锐钛矿的含量,吸收边有所蓝移,这些都有助于改善光催化活性.通过TOC测定和紫外-可见光谱可知,随着反应的进行,碱性橙中的氮氮双键及苯环结构遭到破坏,发生矿化反应,可能被降解为无机小分子.     

Fe、Cr掺杂TiO_2光催化分解水制氢综合性实验设计

设计了TiO_2光催化分解水制氢的综合性实验,分别合成了无掺杂、Fe掺杂和Cr掺杂的3种锐钛矿型TiO_2,通过X-射线衍射仪和紫外-可见漫反射光谱对材料的晶型结构和光响应性质进行了表征,同时测试了3种材料的光催化分解水产氢活性,通过气相色谱法对产氢量进行定性和定量分析。结果显示,该综合性实验有助于学生了解光催化学术研究前沿,激发学生的科研热情,又可以提升学生的综合实践能力和创新思维能力。     

六方LiMnBO3/C复合物的合成及电化学性能

采用流变相法方法,成功地合成了六方晶型的LiMnBO3/C复合材料.用XRD、TG、SEM等技术对材料的结构和形貌进行表征,并对其电化学性能进行了测试,结果表明：在电压范围为1.0～4.6 V,电流密度为10 mA/g的充放电条件下,煅烧温度为800℃时,合成的样品首次放电比容量达到了139 mAh/g,而煅烧温度为800℃时,合成的样品首次放电比容量只有105mAh/g.其电化学性能有了明显的改善,具有较高的可逆比容量和优良的循环性能.     

TiO2修饰介孔分子筛复合材料的制备与性能

设计了TiO2修饰介孔分子筛复合材料的综合实验.采用水热法结合溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型TiO2修饰介孔分子筛的光催化复合材料(TiO2-MCM-41),运用多种分析手段(SEM、XRD、FT-IR及UV-Vis)对其结构进行了表征,研究其对有机染料亚甲基蓝溶液模拟污水的光催化降解活性,探讨了材料组成、结构与性能之间的...     

稀土掺杂TiO2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.     

[Bmim]BF4离子液体中微波辅助制备TiO2催化剂及活性研究

采用微波加热合成离子液体[Bmim]BF4,以该离子液体为反应介质,在微波辐射条件下制备TiO2光催化剂,在高压汞灯下用甲基橙溶液测试其光催化降解性能;并用XRD,IR,TG对其进行测试和表征。结果表明,制备TiO2光催化剂的较佳条件是:离子液体2.0mL,微波辐射功率600W、反应温度70℃、反应时间35min。并且用[Bmim]BF4作为反应介质,能够显著提高TiO2的光催化活性,所制备的TiO2不需要经过高温煅烧,就表现出极高的光催化活性。该催化剂对甲基橙的降解率在1.5h就可达到93.7%。     

TiO_2-SnO_2催化剂的光催化性能研究

本文采用溶胶-凝胶法合成了TiO2-SnO2催化剂,研究了不同配比、不同热处理温度下的TiO2-SnO2催化剂在不同光照时间和pH值下对溶液中亚甲基蓝的光催化效果.研究表明TiO2-SnO2催化剂比纯TiO2催化剂的光催化活性高;热处理温度为600℃、Sn掺杂量为5%时的TiO2-SnO2催化剂的催化活性最高;通过比较得出光照时间为8小时为最佳的光催化反应时间;用TiO2-SnO2催化剂降解亚甲基蓝溶液时,碱性环境的催化效果要优于酸性环境,其最佳反应pH值为8.