活性炭负载纳米二氧化钛的制备及其光催化性能
纳米二氧化钛膜催化剂的制备及其光催化活性的研究
纳米二氧化钛膜催化剂的制备及其光催化活性的研究近年来，纳米材料在环境污染治理以及能源转换方面发挥着重要作用，广泛应用于太阳能电池、氢能源存储和利用、污染物去除等领域。
其中，纳米二氧化钛是一种中等结构的金属氧化物，具有良好的结构稳定性、高吸附性能和优良的光催化活性，可以有效地改善空气质量。
因此，纳米二氧化钛膜催化剂的制备和光催化性质研究显得尤为重要。
首先，纳米二氧化钛膜催化剂的制备方法主要分为水热法、化学气相沉积（CVD）法和物理气相沉积（PVD）法。
水热法是目前最为常用的一种制备方法，它可以利用氯化钛和氨水反应合成纳米二氧化钛微粒。
采用水热法可以获得的纳米二氧化钛具有很好的晶格结构稳定性，并且表面比较洁净，不需要进行复杂的表面改性处理。
但是水热法有几个缺点，如需要较长的反应时间，组成不同晶型的纳米二氧化钛难以得到，控制结构和大小也不太容易。
CVD法是建立在布拉格反射原理的基础上的一种微纳米催化剂的制备方法，这种方法可以直接控制纳米粒子的大小，但这种方法有时也会不稳定，得到的粒子大小可能与预期的大小不同。
PVD法是一种用于制备各种纳米粒子的常用方法，它可以将分子直接沉积在特定表面，受到温度和气压等多种条件的影响，它可以准确控制粒子表面接受物质的样式和数量以及粒子之间的空隙。
但PVD法得到的粒子比较小，大小一般不超过几纳米，且悬浮特性差，不容易得到较平整的膜。
综上所述，纳米二氧化钛膜催化剂的制备可以通过多种方法实现，水热法、CVD法和PVD法都可以获得好的结果。
而由于纳米二氧化钛具有优良的光催化活性，因此，对其光催化性能的研究也非常重要。
如今，科学家们已经研究出了几种纳米二氧化钛膜的光催化性能，其中主要有：用于制备可见光催化剂的多孔结构、用于可见光/紫外光催化剂的功能改性表面、用于制备染料敏化剂的金属有机框架（MOF）等。
这些催化剂可以有效地减少有毒有害物质，如VOCs和NOX等。
多孔结构是改善纳米二氧化钛光催化性能的一种方法，例如，研究人员利用水热法在二氧化钛上制备多孔层状结构，这种多孔层状催化剂具有很大的表面积，可以有效地提高光催化活性。
活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂的制备及性能评价
研究背景
近年来，光催化技术在环境污染治理、能源转化等领域受到广泛。二氧化钛 光催化剂因其优异的氧化还原性能和宽广的光响应范围，成为光催化领域的研究 热点。然而，二氧化钛光催化剂的制备过程中往往存在团聚、比表面积较小等问 题，影响了其光催化效果。活性炭纤维具有高比表面积、良好化学稳定性和发达 的孔结构，可以作为负载基体改善二氧化钛光催化剂的性能。
活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂 的制备及性能评价
01 引言
03 材料和方法 05 讨论和分析
目录
02 研究背景 04 制备工艺和性能测试 06 参考内容
引言
活性炭纤维是一种优良的吸附材料，具有高比表面积、高吸附性能和良好的 化学稳定性。二氧化钛光催化剂是一种常见的光催化材料，具有优良的氧化还原 性能和宽广的光响应范围。将活性炭纤维与二氧化钛光催化剂结合，可以充分发 挥两者的优势，制备出高效的光催化复合材料。本次演示主要评价了活性炭纤维 负载二氧化钛光催化剂的制备及性能，以期为光催化领域的发展提供新的思路。
材料与方法醇、硝酸、活性炭等。
2、制备方法
（1）二氧化钛的制备：将钛酸四丁酯和乙醇按照一定比例混合，在搅拌下 逐滴加入硝酸，然后加热至一定温度，待溶液变为白色后冷却至室温，得到二氧 化钛沉淀。
（2）活性炭负载二氧化钛复合材料的制备：将活性炭浸泡在含有二氧化钛 沉淀的溶液中，一定时间后取出活性炭，干燥后在一定温度下进行热处理，得到 活性炭负载二氧化钛复合材料。
参考内容
引言
光催化技术是一种高效、环保的能源利用方式，被广泛应用于空气净化、水 处理、太阳能电池等领域。其中，二氧化钛（TiO2）因其良好的光催化性能和稳 定性而受到广泛。然而，二氧化钛的可见光响应范围窄、光催化活性低等问题限 制了其实际应用。为了提高二氧化钛的光催化性能，研究者们提出了多种改性方 法，其中包括活性炭负载二氧化钛复合材料的制备。本次演示将探讨活性炭负载 二氧化钛复合光催化剂的制备方法及其光催化性能。
纳米二氧化钛的制备及其光催化性能
第２３卷第４期化 学 研 究中国科技核心期刊２０１２年７月ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ｈｘｙｊ＠ｈｅｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ纳米二氧化钛的制备及其光催化性能杜锦阁，姚朝宗（新乡医学院三全学院，河南新乡４５３００３）收稿日期：２０１２－０２－０９．作者简介：杜锦阁（１９８４－），女，硕士，助教，研究方向为无机纳米材料．Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｇｅｌｉｕ１２３４５６＠１２６．ｃｏｍ．摘 要：分别采用水热法和溶胶－凝胶法制备了ＴｉＯ２纳米粉体；利用Ｘ射线衍射仪和扫描电镜分析了两种方法制备的ＴｉＯ２粉体的形貌和晶体结构，并测定了纳米ＴｉＯ２粉体对罗丹明Ｂ的光催化降解活性．结果表明：采用水热法制备的ＴｉＯ２纳米粉体含有锐钛矿相和金红石相，粒径较小，大约为５０ｎｍ，而且分散均匀，光催化性能良好；采用溶胶－凝胶法制备的ＴｉＯ２粉体经过５５０℃煅烧后仍然为锐钛矿相，而且粒径较大，大约为８０ｎｍ．关键词：溶胶－凝胶法；ＴｉＯ２；混晶；光催化活性中图分类号：Ｏ ６１４文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０１２）０４－００７８－０３Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎａｎｏ－ｔｉｔａｎｉａＤＵ Ｊｉｎ－ｇｅ，ＹＡＯ Ｃｈａｏ－ｚｏｎｇ（Ｓａｎｑｕａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ４５３００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎａｎｏ－ＴｉＯ２ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄ ｎａｎｏ－ＴｉＯ２ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄｂｙ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ．Ｔｈｅｉｒ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｚｅｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｒｅ－ｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｎａｎｏ－ＴｉＯ２ｃａｔａｌｙｓｔ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａｎａｔａｓｅａｎｄ ｒｕｔｉｌｅ ｐｈａｓｅｓ ｗｉｔｈ ａ ｓｍａｌｌｅｒ ｓｉｚｅ ｏｆ ａｂｏｕｔ ５０ｎｍ，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｎａｎｏ－ＴｉＯ２ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａｎａｔａｓｅ ｐｈａｓｅ ａｌｏｎｅ ａｆｔｅｒ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎａｔ ５５０℃，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ａ ｌａｒｇｅｒ ｓｉｚｅ ｏｆ ａｂｏｕｔ ８０ｎｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ；ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ；ｎａｎｏ－ＴｉＯ２；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ ２０世纪７０年代ＦＵＪＩＳＨＩＭＡ和ＨＯＮＤＡ发表的关于在ＴｉＯ２电极上光分解水的文章，揭开了ＴｉＯ２光催化时代的序幕［１］．由于ＴｉＯ２光催化剂无毒、稳定性好、廉价易得，能将环境污染物降解为ＣＯ２和Ｈ２Ｏ且不造成二次污染而得到了广泛研究［２－３］，被认为是最好的光催化材料．ＴｉＯ２具有多种晶相，包括板钛矿相、锐钛矿相以及金红石相［４］．人们一般认为，锐钛矿相的二氧化钛光催化活性较好，对二氧化钛光催化性能的研究也大多采用锐钛矿相．但是，有人注意到，商业产品Ｐ－２５本身是双晶相的二氧化钛粉末，这种存在于锐钛矿和金红石混相中的协同作用成为了近年来研究的重点［５－８］，研究证明，锐钛矿相与金红石相共存时光催化效果最好［９］．但是，含有锐钛矿相和少量金红石相的混晶ＴｉＯ２很难被直接合成出来，而是需要通过其他手段获得，如煅烧等．高温煅烧虽然有利于形成规则的晶型结构，然而也会降低ＴｉＯ２晶粒的比表面积、减少表面羟基含量［１０］，高温煅烧制得的ＴｉＯ２颗粒在投入溶液中后极易团聚［１１］，降低纳米ＴｉＯ２的光催化活性．因此，为了避免高温煅烧操作带来的影响，作者采用较为廉价的四氯化钛作为钛源，通过水热法直接制备出含有锐钛矿相和少量金红石相的混晶纳米ＴｉＯ２，与经过煅烧制备的ＴｉＯ２相比较，分别研究了它们的光催化活性．第４期杜锦阁等：纳米二氧化钛的制备及其光催化性能７９１ 实验部分１．１ 试剂与仪器四氯化钛（分析纯，金山县兴塔化工厂）；无水乙醇（分析纯，北京化工厂）；尿素（分析纯，北京化工厂）；罗丹明Ｂ（分析纯，洛阳市化学试剂厂）．郑州杜甫仪器厂的聚四氟乙烯内衬的高压反应釜（体积５０ｍＬ）；江苏省东台县电器厂的高温电炉（ＳＲＪＸ－３－９型）；德国Ｂｒｕｋｅｒ ａｘｓ Ｄ８Ｘ射线衍射仪（Ｃｕ靶Ｋα线，２０ｍＡ，４０ｋＶ）；北京普析通用仪器有限公司ＴＵ－１９００型双光束紫外可见分光光度计；美国ＪＳＭ－５６００型扫描电镜（加速电压２０ｋＶ）；ＳＧＹ－１型多功能光化学反应仪（南京斯东柯电气设备有限公司）．１．２ 二氧化钛光催化剂的制备取１ｍＬ四氯化钛，冰水冷却３０ｍｉｎ，加入到１０ｍＬ蒸馏水和１０ｍＬ乙醇的混合溶液中，搅拌，缓慢滴加１０ｍＬ质量分数为０．６％的尿素溶液，室温匀速搅拌２ｈ后，转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，在鼓风干燥箱中１８０℃恒温处理１６ｈ．冷却至室温，过滤、洗涤，６０℃烘干，即得到纯的ＴｉＯ２纳米粉体．溶胶－凝胶法制备二氧化钛参见文献［１２］，得到的凝胶经真空干燥、研磨、煅烧、再研磨后得到ＴｉＯ２样品．１．３ 光催化剂活性的测定以罗丹明Ｂ为降解物，使用ＳＧＹ－１型多功能光化学反应仪评价ＴｉＯ２纳米粉体的光催化活性．该反应仪是三层同心圆筒玻璃容器，在中间放置３００Ｗ高压汞灯（北京天胜恒辉光源电器有限公司，主波长５００ｎｍ），汞灯外为石英冷阱，内通冷却水，用于降温．试验时，将２０ｍｇ催化剂加入到２５０ｍＬ浓度为３０ｍｇ／Ｌ的罗丹明Ｂ溶液中，在避光条件下搅拌３０ｍｉｎ，然后转移至光化学反应仪中，开启电磁搅拌，最后开启汞灯，待稳定后开始计时，间隔一定时间取样１０ｍＬ，离心分离１５ｍｉｎ，取上清液，用７２２型光栅分光光度计测定罗丹明Ｂ的吸光度，计算其降解率．２ 结果与讨论２．１ 样品的ＸＲＤ分析图１是两种方法制备的ＴｉＯ２纳米粉体的ＸＲＤ图．由图１ａ可知，用水热法制备的ＴｉＯ２纳米粉体具有锐钛矿相和金红石相，其中在２θ位于２５．４°、３７．８°和４７．６°附近，出现锐钛矿相ＴｉＯ２的特征峰；在２θ位于２７．４°、３６．２°附近，出现金红石相ＴｉＯ２的特征峰．由图１ｂ可知，经过溶胶－凝胶法制备的ＴｉＯ２纳米粉体经过５５０℃煅烧２ｈ后仍然只存在锐钛矿相，特征峰２θ位于２５．４°、３７．８°和４７．６°附近．说明通过水热法可以直接制备出混晶纳米ＴｉＯ２粉体．由Ｓｃｈｅｒｒｅｒ公式Ｄ＝ｋλ／βｃｏｓθ（式中ｋ＝０．８９，λ＝０．１５４ １ｎｍ，β为半高宽，θ为布拉格角，Ｄ为晶粒平均粒径（ｎｍ）），可求得样品的晶粒大小．水热法制备的ＴｉＯ２粒径约为５０ｎｍ，而溶胶－凝胶法制备的ＴｉＯ２经５５０℃煅烧后粒径约为８０ｎｍ．２．２ 样品的形貌分析图２是两种方法制备的ＴｉＯ２纳米粉体的ＳＥＭ图．由图２可知，水热法制备出的ＴｉＯ２纳米粉体晶形完整，呈不规则块状，分散均匀，粒径较小，大约为５０ｎｍ；溶胶－凝胶法制备的ＴｉＯ２纳米粉体经５５０℃煅烧后也呈不规则块状，但团聚现象较为严重，粒径较大，约为８０ｎｍ．这与样品的ＸＲＤ分析相符． ａ水热法，ｂ溶胶－凝胶法 ａ水热法，ｂ溶胶－凝胶法 图１ ＴｉＯ２纳米粉体的ＸＲＤ图 图２ 不同方法制备的ＴｉＯ２纳米粉体的ＳＥＭ照片Ｆｉｇ．１ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｏｇｒａｍｓ ｏｆ ＴｉＯ２ｐｏｗｄｅｒｓ Ｆｉｇ．２ ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ＴｉＯ２ｐｏｗｄｅｒｓ８０ 化 学 研 究２０１２年ａ水热法，ｂ溶胶－凝胶法图３ ＴｉＯ２纳米粉体的制备方法对罗丹明Ｂ降解率Ｅ的影响Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ＴｉＯ２ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｎ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｅ ＲＢ２．３ 催化剂的光催化活性图３是两种方法制备的ＴｉＯ２纳米粉体的光催化活性比较图．由图３可知，水热法合成的ＴｉＯ２纳米粉体在１５、３０、４５及６０ｍｉｎ时降解率分别为７６．７％、８８．９％、９５．３％以及９９．６％，而溶胶－凝胶法制备的ＴｉＯ２降解率分别为６９．８％、８１％、８８．４％以及９０．１％．水热法制备的ＴｉＯ２光催化效果较好，这是因为：（１）它既含有锐钛矿晶型，又含有金红石晶型，由于锐钛矿相与金红石相之间的费米能级不同，在某一相中产生的光生电子和空穴可能会流向另一相，从而大大降低了电子和空穴复合的可能性，提高了样品的光催化活性；（２）ＴｉＯ２经过煅烧后，团聚现象较为严重，与罗丹明Ｂ的接触面积降低；⑶表面羟基为ＴｉＯ２的活性点，煅烧后表面羟基减少，因此，降低了其光催化效果．结论：以廉价的四氯化钛为钛源，用水热法直接制备出了含有锐钛矿相和少量金红石相的混晶纳米ＴｉＯ２，通过对比试验，发现其光催化效果明显好于纯锐钛矿相的ＴｉＯ２纳米粉体．参考文献：［１］ＦＵＪＩＳＨＩＭＡ Ａ，ＨＯＮＤＡ Ｋ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｔ ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９７２，２３８：３７－３８．［２］ＸＩＥ Ｙｉ Ｂｉｎｇ，ＹＵＡＮ Ｃｈｕｎ Ｗｅｉ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｕ３＋－ＴｉＯ２ｓｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｓｏｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ Ｒｅｓ Ｂｕｌｌ，２００４，３９（４／５）：５３３－５４４．［３］甘礼华，刘明贤，张霄英，等．掺铁ＴｉＯ２活性炭复合材料的制备及其光催化活性［Ｊ］．同济大学学报，２００８，３６（４）：５３８－５４２．［４］ＢＯＫＨＩＭＩ Ｘ，ＭＯＲＡＬＥＳ Ａ．Ｌｏｃａｌ ｏｒｄｅｒ ｉｎ ｔｉｔａｎｉａ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｓ［Ｊ］．Ｉｎｔ Ｊ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｎｅｒｇｙ，２００１，２６（１２）：１２７９．［５］ＢＩＣＫＬＥＹ Ｒ Ｉ，ＣＡＲＲＥＮＯ Ｔ Ｇ，ＪＯＨＮ Ｓ Ｌ，ｅｔ ａｌ．Ａ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔｓ［Ｊ］．Ｊ Ｓｏｌ－ｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ，１９９１，９２（１）：１７８－１９０．［６］ＹＡＮ Ｍａｏ Ｃｈｅｎｇ，ＣＨＥＮ Ｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎ Ｌｏｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｔｉｔａｎｉａ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｊ Ｐｈｙｓ Ｃｈｅｍ Ｂ，２００５，１０９（１８）：８６７３－８６７８．［７］ＬＩＵ Ｈａｉ Ｍｅｉ，ＹＡＮＧ Ｗｅｎ Ｓｈｅｎｇ，ＭＡ Ｙｉｎｇ，ｅｔ ａｌ．Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｕｒｅ ｒｕｔｉｌｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ａ ｐｈｏｔｏ－ａｓ－ｓｉｓｔｅｄ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｎｅｗ Ｊ Ｃｈｅｍ，２００３，２７：５２９－５３２．［８］ＭＡＤＡＮＩ Ｍ Ｅ，ＧＵＩＬＬＡＲＤ Ｃ，ＰＥＲＬＯ Ｎ，ｅｔ ａｌ．Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｕｒｏｎ ｉｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆｔｗｏ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｔｉｔａｎｉａ ｃａｔａｌｙｓｔｓ，ｅｉｔｈｅｒ ａｓ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｐｏｗｄｅｒｓ ｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｐａｐｅｒｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ Ｃａｔａｌ Ｂ：Ｅｎｖｉｒｏｎ，２００６，６５（１／２）：７０－７６．［９］ＺＨＡＮＧ Ｑｉｎｇ Ｈｏｎｇ，ＧＡＯ Ｌｉａｎ，ＧＵＯ Ｊｉｎｇ Ｋｕｎ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎａｎｏｓｉｚｅｄＴｉＯ２ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ＴｉＣｌ４ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ Ｃａｔａ１Ｂ：Ｅｎｖｉｒｏｎ，２０００，２６：２０７－２１５．［１０］ＸＩＥ Ｙｉ Ｂｉｎｇ，ＹＵＡＮ Ｃｈｕｎ Ｗｅｉ．Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ ｓｏｌｗｉｔｈ ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ ｉｏｎ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ Ｃｈｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌ：Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２００５，８０（８）：９５４－９６３．［１１］ＸＩＥ Ｙｉ Ｂｉｎｇ，ＹＵＡＮ Ｃｈｕｎ Ｗｅｉ．Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ＴｉＯ２ｓｏｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓ ｍｅｄｉａｔｅｄ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄ ｈｙｄｒｏｓｏｌ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ，２００５，４０（２４）：６３７５－６３８３．［１２］ＸＵ Ａｎ Ｗｕ，ＧＡＯ Ｙｕａｎ，ＬＩＵ Ｈａｎ Ｑｉｎ．Ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ｒａｒｅ－ｅａｒｔｈ－ｄｏｐｅｄ ＴｉＯ２ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｊ Ｃａｔａｌ，２００２，２０７：１５１－１５７．。
活性炭负载ZnSTiO2光催化剂的制备及其性能研究
Preparation and Properties of ZnS/TiO2 Photocatalyst Supported by Activated Carbon
摘 要 采用溶胶浸渍法制备了活性炭负载 TiO2 掺杂 ZnS 的光催化剂，并以 TiO2 光催化剂、TiO2 掺杂 ZnS 的光催化剂和用硫脲法制取的 ZnS 光催化剂等作为对照试样，通过 XRD、SEM 对各催化剂进行表征分析，利用光化学反应仪光降解孔雀石绿模拟废水，探究了不同类型光催化 剂、不同焙烧温度、不同光照功率等因素对光催化剂的催化活性及性能的影响。结果表明：在光化学反应仪中进行降解孔雀石绿模拟废水试验，焙 烧温度为 500 ℃、光照功率为 960 W 时，活性炭负载 TiO2/ZnS 的降解率高达 82.1%。
胶浸渍法制备了活性炭负载 ZnS/TiO2 光催化剂，主要 研究活性炭负载 ZnS/TiO2 复合型光催化剂，探讨了 不同种类、掺杂不同粒子、不同焙烧温度及不同光照 功率等因素对光催化剂性能的影响，通过 XRD、SEM 对催化剂进行表征分析。在光化学反应仪中处理孔 雀石绿溶液模拟印染废水，通过测定 COD 值计算出 光催化剂对废水的降解率，从而确定复合型光催化剂 的性能表现。 1 试验部分 1.1 原料、试剂及仪器设备 盐酸、活性炭（颗粒）、 钛酸丁酯、无水乙醇、冰乙酸、硫脲、硫酸锌、孔雀石 绿，均为分析纯。DRZ-4 型马弗炉，沈阳电炉厂；BLGHX-V 型光化学反应仪，西安比朗生物科技有限公 司；5B-3(B) 型多元速测仪，兰州连华环保科技有限公 司；XRD-7000 型 X 射线衍射仪，日本岛津公司；赛格 玛 300 型场发电子扫描显微镜，德国卡尔蔡司公司。 1.2 试 验 步 骤 制 备 TiO2、ZnS、ZnS/TiO2 和 ZnSTiO2/AC（AC 为活性炭）4 种光催化剂并进行光催 化降解反应试验比较；对焙烧温度分别为 400 ℃、500
负载型纳米二氧化钛光催化剂制备及其光催化性能研究
第22卷 第6期Vol 122 No 16材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering总第92期Dec.2004收稿日期:2004202201;修订日期:2004204213作者简介:朱新锋(1978-),男,河南平顶山人,华中科技大学硕士研究生:主要从事光催化研究。
文章编号:10042793X (2004)0620863204负载型纳米二氧化钛光催化剂制备及其光催化性能研究朱新锋,杨家宽,肖 波,王秀萍(华中科技大学环境工程系,湖北武汉430074) 【摘 要】 以粉煤灰分离出来的微珠为载体,采用不同方法制备T iO 2负载膜光催化剂,通过XRD 、SE M 技术对粉煤灰微珠负载T iO 2光催化剂的晶型结构和形貌进行了表征,以偶氮染料甲基橙为降解对象,考察不同负载方法、负载层数以及负载量对T iO 2光催化活性的影响。
结果表明:改良溶胶-凝胶法负载的T iO 2薄膜催化剂的催化活性最高,同时负载的薄膜催化剂的催化活性明显高于T iO 2粉末催化剂。
【关键词】 负载二氧化钛;粉煤灰微珠;光催化;甲基橙中图分类号:T Q134.1+1,T B383 文献标识码:APreparation and Photocatalytic Activity of Laden N ano 2sized TiO 2ZHU Xin 2feng ,YANG Jia 2kuan ,XIAO Bo ,WANG Xiu 2ping(College of E nvironmental Science &E ngineering ,H u azhong U niversity ofScience and T echnology ,Wuh an 430074,China)【Abstract 】 The T iO 2film photocatalysts imm obilized on fly ash micro 2sphere were prepared by different methods.The crystal phaseand m orphology of T iO 2Πmicro 2sphere were investigated by XRD and SE M.The photocatalytic activities of T iO 2Πmicrosphere with different prepared condition and the T iO 2am ount on micro 2sphere were evaluated by degradation of methyl orange.The results showed T iO 2Πmicrosphere catalyst had higher activity for photocatalytic decomposition of methyl orange and the activity was superior to that of T iO 2powder.【K ey w ords 】 titanium dioxide ;fly ash microsphere ;photocatalyst ;methyl orange1 引 言环境污染的控制和治理是人类21世纪面临的重大课题之一。
纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究
华中科技大学硕士学位论文纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究姓名：王潺申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：乔学亮;邱小林2011-01-12华中科技大学硕士学位论文摘 要纳米二氧化钛因为其高效、无毒、稳定、成本较低等优点，在半导体材料中脱颖而出，成为应用最广的光催化剂，被广泛用于废水废气处理、光催化制氢、光电池、抗菌等领域，带来巨大的环境、社会、经济效益。
但同时，关于二氧化钛的研究还远远不够充分，在制备工艺和光催化效率的提高等方面仍有很大的改进空间。
此外，关于板钛矿相二氧化钛的研究也鲜见报道。
因此本论文针对这些问题进行了一些探索。
以廉价的四氯化钛为原料，分别采用水热法和沉淀法合成了不同晶型的纳米二氧化钛粉体，并对其进行了改性处理，利用XRD、TEM、BET等测试手段对样品的结构、粒径及形貌进行了表征，然后以紫外光下降解甲基橙为参考考察了样品的光催化活性。
水热法合成的二氧化钛为金红石相及板钛矿相/金红石相混晶二氧化钛，随着水热条件的变化，其结构和性能也随之变化，其中160℃水热18h制得的样品板钛矿（Brookite）与金红石相（Rutile）比例约为B/R=22/78，晶粒大小约为21.3nm，光催化活性最好，300W紫外光照30min，甲基橙降解率可达到76.5%。
以环氧丙烷（C3H6O）为修饰剂，沉淀法合成的二氧化钛为锐钛矿相/金红石相混晶二氧化钛，其中400℃~600℃煅烧的样品分散较为均匀，结晶完整，且晶相纯度很高。
在此基础上添加不同质量的硝酸银（AgNO3）合成了氯化银/二氧化钛（AgCl/TiO2）复合半导体，并考察了复合氯化银前后光催化活性的变化，发现硝酸银添加量mAgNO3/mTiO2=0.25%时降解效率最高。
关键词：二氧化钛, 光催化, 板钛矿, 氯化银, 环氧丙烷华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTNanocrystalline titanium dioxide (TiO2), regarded as the best photocatalyst for its high efficiency, nontoxity, biological and chemical stability, and low cost, has been widely used in many fields such as degradation of environment pollutants, water-splitting for hydrogen production, antibacteria, dye-sensitized solar cells, et al. and has also brought people huge economic, social and environmental benefits. However, the study about TiO2 as photocatalyst is not enough at the same time. For instance, the preparation technology and photocatalysis efficiency still needs to be improved.Different nanocrystalline TiO2 powders were synthesized using TiCl4 which is relatively cheaper in comparison with other precursors by hydrothermal and precipitation methods at different conditions respectively. The as-prepared samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM) and N2 adsorption-desorption. Then the photocatalytic activity of the samples was evaluated in the degradation of methyl orange under UV light.Rutile, mixtures of brookite and rutile TiO2 powders were obtained by hydrothermal method, whose structures and performance were changed depending on the hydrothermal conditions. Among the as-prepared powders, the sample prepared at 160℃ for 18h, whose ratio of crystalline phase is 22/78(B/R) and crystallite size is about 21.3nm, has the best photocatalytic activty. And the degradation rate of methyl orange can be 76.5% when the ultraviolet irradiation time is 30min(300W).Mixtures of anatase and rutile TiO2 powders were synthesized via precipitation method with the modifier C3H6O. The samples, calcined at 400℃~600℃, have good partile distribution, high crystalline and purity. On the basis of the study, a series of AgCl/TiO2 photocatalysts were prepared by the same method with different dosages of AgNO3. The photocatalytic activity of the samples (with and without AgNO3)were evaluted by also researched by degradation of methyl orange, and the AgCl/TiO2华中科技大学硕士学位论文nanocrystalline powder (mAgNO3/mTiO2=0.25%) has the best photocatalytic activity. Key words：titanium dioxide, photocatalytic, brookite, silver chloride, propylene oxide独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
二氧化钛／活性炭复合材料的制备及光催化降解性能
２ １ ０ ２年 ６ 月
苏 州 科 技 学 院 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｕ ｈ ｕＵｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔｒｌＳ ｉｎ ｅ） ｏ ｒ ａ ｆＳ ｚ ｏ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｙ
１ 实 验 部 分
１１ 主 要 试 剂 及 仪 器 ．
钛 酸 四 丁酯 （ ８Ｏ ） 四氯 化 钛 （ ９ ， 酸 钛 （ ６ ， 水 乙醇 ， 酸 （ ５ ６ ％） 盐 酸 （６ ， 水 ≥９ ． ％ ， ９ ％） 硫 ９ ％） 无 硝 ６ ％一 ８ ， ３ ％） 氨 （５ ２ ％） 甲基 橙 ， 为市售 分 析纯 试剂 。颗粒 活性 炭 ， ２ ％一 ８ ， 均 山西 大 同生 产 。 金 卤灯 电箱 ， ＨＭ一 ０ 佛 山市 嘉耀 照 明有 限公 司 。紫 外一 见分 光光 度计 ，６新 世 纪 ， 京普 析 通用 仪 器 ７， 可 Ｔ 北
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ １２ ．
Ｊ ｎ． ２ ２ ｕ ０１
二氧化钛 ／ 活性炭复合材料的 制备及光催化降解性能
耿 佳 ，冯 芳 ，颜 怀 洋 ，王 东田
（ 州科技学院 化学与生物工程学 院， 苏 苏州 ２５０ ） 苏 江 １ ０ ９
摘
要 ： 究 对 比三 种 锐 钛 矿 二 氧化 钛 溶 胶 的 常温 制备 方 法 ， 用 溶 胶 凝 胶 法 以 四氯 化 钛 和 氨 水 为 原 料 制得 二 氧 化 研 选
法 制备 纳 米 晶 ＴＯ 的报 道 ｉ 。近年 还开 发 了低 温水 热 法【 ４ ｌ ］ ３ 。
笔 者 对 比不 同原 料 的低 温纳 米 晶制 备法 ， 选制 得 的锐 钛矿 ＴＯ 溶 胶浸 渍 活性 炭 。 究 中 ， 比载体 活 优 ｉ： 研 对 性 炭经 过 强 氧化 处理 前后 对 ＴＯ 负载情 况 ， 究其 对 水溶 液 中 甲基 橙 的光催 化 降解 效果 的影 响 。 ｉ 研
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究纳米二氧化钛是一种具有广泛应用前景的材料，在催化、光电、电子等领域有着重要的作用。
本文将介绍纳米二氧化钛的制备方法及其在光催化和光电性能方面的研究进展。
1.可控制备方法纳米二氧化钛的制备方法有很多种，如水热法、凝胶法、溶胶凝胶法等。
其中，水热法具有制备纳米二氧化钛粒子尺寸小、结晶度高等优点，因此被广泛应用。
水热法的基本步骤为：将钛酸四丁酯等钛源和氨水等碱性氧化剂加入水中，控制反应温度和时间，即可得到纳米二氧化钛。
在水热法中，可通过控制反应条件如反应温度、反应时间、pH值等来调节制备的纳米二氧化钛的结构和形貌。
此外，还可以通过掺杂、复合等方法来改变纳米二氧化钛的性质和应用。
2.光催化性能纳米二氧化钛具有优异的光催化性能，能够将阳光中的紫外线转化成具有氧化剂能力的电子和空穴，从而促进有机物的氧化降解。
纳米二氧化钛的光催化性能与其晶体结构、晶粒大小、比表面积等因素有关。
较小的晶粒和高的比表面积有助于提高纳米二氧化钛的光催化效率。
此外，在纳米二氧化钛的光催化研究中，还出现了可见光响应的纳米二氧化钛。
这些材料具有比纯二氧化钛更广泛的应用前景。
纳米二氧化钛也具有较好的光电性能，可以作为光电器件的材料。
在光电性能研究中，主要着眼于太阳能电池、传感器、发光二极管等方面的应用。
在太阳能电池方面，纳米二氧化钛的电子传输速度较快，有助于提高太阳能电池的转化效率。
而在传感器和发光二极管方面，纳米二氧化钛的高比表面积和光致发光性质成为重要的研究方向。
总的来说，纳米二氧化钛具有广泛的应用前景，在理论和实践研究中被广泛探讨。
随着制备技术的不断发展，我们相信纳米二氧化钛的应用领域将会越来越广泛。
纳米二氧化钛的制备及其光催化活性的测试
成绩西安交通大学化学实验报告第页（共页）课程无机化学实验实验日期：年月日专业班号__ __组别____________ 交报告日期：年月日姓名_ _学号报告退发：（订正、重做）同组者____________次仁塔吉______ __ 教师审批签字：实验名称纳米二氧化钛粉的制备及其光催化活性的测试一、实验目的1.了解制备纳米材料的常用方法，测定晶体结构的方法。
2.了解XRD方法，了解X-射线衍射仪的使用，高温电炉的使用3.了解光催化剂的（一种）评价方法二、实验原理1.纳米TiO2的制备①纳米材料的定义：纳米材料指的是组成相或者晶相在任意一维度上尺寸小于100nm的材料。
纳米材料由于其组成粒子尺寸小，有效表面积大，从而呈现出小尺寸效应，表面与界面效应等。
②纳米TiO2的制备方法：溶胶凝胶法，水热法，火焰淬火掺杂法，阳极氧化法，电泳沉积再阳极氧化法，高温雾化法，溅射法，光沉积法，共沉淀法。
本实验采取最基本的，利用金属醇盐水解的方法制备纳米TiO2，主要利用金属有机醇盐能溶于有机溶剂，且可以水解产生氢氧化物或氧化物沉淀。
该方法的优点：①粉体的纯度高，②可制备化学计量的复合金属氧化物粉末。
③制备原理：利用钛酸四丁酯的水解，反应方程如下()()4924944Ti OC H 4H O Ti OH 4C H OH +=+ ()()4924944Ti OH Ti OC H TiO 4C H OH +=+ ()()2244Ti OH Ti OH TiO 4H O +=+2. TiO 2的结构及表征我们通过实验得到的TiO 2是无定形的，二氧化钛通常有如下图上所示的三种晶状结构：A ：板钛矿B ：锐钛矿C ：金红石无定形的TiO 2在经过一定温度的热处理后，会向锐钛矿型转变，温度更高会变成金红石型。
我们可以通过X-射线衍射仪测定其晶体结构。
纳米TiO 2的景行对其催化活性影响较大，由于锐钛矿型TiO 2晶格中含有较多的缺陷和缺位，能产生较多的氧空位来捕获电子，所以具有较高的活性；而具有最稳定晶型结构的金红石型TiO 2，晶化态较好，所以几乎没有光催化活性。
纳米二氧化钛的制备及光催化
纳米二氧化钛的制备及光催化引言：纳米二氧化钛是一种新型的光催化无机功能材料，由于其粒径在1~ 100 nm 之间, 具有粒径小、比表面积大表面活性高、分散性好等特点, 表现出独特的物理化学性质。
它具有良好的透明性，紫外线吸收性及熔点低、磁性强、热导性强、高效、无毒、成本低和不造成二次污染等优点等奇异特性；还具有良好的抗菌作用，使用过程中不会发生自身损耗，而且资源丰富，价格低廉，因此在光催化降解废水中的有机物、涂料、精细陶瓷、塑料、催化剂、及化妆品等方面应用广泛，成为新型功能材料研究的热点之一。
1.纳米TiO2的制备纳米TiO2的制备方法有很多, 归纳起来主要有固相法、气相法和液相法等其中气相法又包括化学气相沉积法和化学气相水解法等; 液相法包括溶胶凝胶法、胶溶法、醇盐水解法、沉淀法、水热合成法等。
(1).化学气相沉积法(CVD)CVD法是利用挥发性金属化合物的蒸汽通过化学反应生成所需化合物。
它包括单一化合物的热分解, 也包括通过两种以上物质之间的气相反应制备超细粉。
该方法制备的超细粉纯度高,分散性好,粒度分布窄, 除能制备氧化物外, 还能制备碳化物、氮化物等非氧化物超细粉。
Leszek W.achow ski等人利用CVD 法在含碳材料表面制得TiO2。
李文漪利用化学气相沉积法水解四异丙醇钛(TTIP)制备TiO2薄膜, 并研究了制备过程中水解TTIP的反应动力学。
该工艺的优点是自动化程度高, 可以制备出粒径小、粒径尺寸均匀的优质粉体。
(2).化学气相水解法化学气相水解法按照所用原料的不同可分为:TiCL4氢氧火焰水解法和钛醇盐气相水解法。
TiCL4氢氧火焰水解法的基本原理是将TiCL4气体导入高温的氢氧火焰中(700~1000e)进行气相水解,其基本化学反应式为:TiCL4(g)+2H2(g)+O2(g)=TiO2+4HCL(g)钛醇盐气相水解法是通过醇盐水解、均相成核与生长等过程在液相中生成沉淀产物,再经过液固分离、干燥和煅烧等工序,制备TiO2粉体。
活性炭负载纳米TiO2光催化材料制备及应用
活性炭负载纳米TiO2光催化材料制备及应用活性炭负载纳米TiO2光催化材料王立洋（山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛 266500）摘要：活性炭材料负载纳米TiO2是目前最具发展前景的光催化材料之一，具有优越的吸附特性和光催化降解性能。
本文介绍粉体烧结法、浸渍提拉法、化学气相沉积法等制备方法。
活性炭负载纳米TiO2光催化剂在废水处理、空气净化、物质降解、杀菌消毒等方面有广阔的应用前景。
关键词：活性炭负载纳米TiO2光催化应用进展纳米TiO2具有催化活性高、氧化能力强、稳定性好、连续光照保持活性以及价廉无毒等优势［1］，在实际应用中因工艺流程简单、操作条件容易控制等优点被公认是最具开发前途和应用潜力的环保型光催化材料，在有机废水的降解、重金属离子的还原、空气净化、杀菌、防雾等众多方面具有广阔的应用前景。
当纳米TiO2用作光催化反应时，其存在方式主要有悬浮式和固定式，而悬浮体系粉末型TiO2光催化剂在目标污染物浓度较低时降解速度较慢［2］，且使用后回收困难，易失活、易凝聚难以分离，这些限制了它的应用和发展，因此以某种具有吸附性的物质为载体制备固定式的纳米TiO2光催化剂提高其催化效果已受到广泛关注。
近年来人们对以活性炭材料为载体负载纳米TiO2制备光催化材料进行了大量研究，主要负载方法有粉体烧结法、浸渍提拉法、溶胶－凝胶法、化学气相沉积法等。
由于活性炭材料吸附性能和纳米TiO2光催化性能结合发挥的协同作用，使负载型纳米TiO2在国内外广泛应用。
1.光催化反应机理纳米二氧化钛具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库仑堵塞与量子隧穿效应等，目前还没有确切的二氧化钛光催化理论，但其良好的光化学性质都是基于上述特殊效应。
其中，量子尺寸效应是指纳米材料尺寸小到某种程度时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级现象。
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究引言二氧化钛是一种重要的半导体材料，具有良好的光催化和光电化学性能，在环境保护、能源转换、光学器件等领域有着广泛的应用。
纳米二氧化钛因其较大的比表面积和优异的光催化性能而备受关注。
在过去的研究中，人们通过不同的可控制备方法，如溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法等，制备了各种形貌和结构的纳米二氧化钛。
针对纳米二氧化钛的可控制备及其在光催化和光电领域的应用仍然存在许多问题亟待解决。
本研究旨在探讨纳米二氧化钛的可控制备方法，以及其光催化和光电性能，并且对纳米二氧化钛在环境保护和能源转换领域的应用进行深入研究。
一、纳米二氧化钛的可控制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备纳米二氧化钛最常用的方法之一。
该方法通过溶解钛酸酯类化合物，如钛酸四丙酯，在有机溶剂中形成溶胶，然后通过水解和凝胶化反应制备纳米二氧化钛。
通过控制水解和凝胶化条件，可以制备出不同形貌和结构的纳米二氧化钛。
溶胶-凝胶法制备的纳米二氧化钛具有较大的比表面积和较优异的光催化活性。
二、纳米二氧化钛的光催化性能1. 光催化降解有机污染物纳米二氧化钛具有良好的光催化性能，可以有效降解各种有机污染物，如苯酚、甲苯、苯胺等。
该性能主要来源于纳米二氧化钛表面的光生电子-空穴对，这些电子-空穴对具有较高的氧化还原能力，可以将有机污染物降解成无害的物质。
2. 光催化分解水纳米二氧化钛具有良好的光催化分解水性能，可以将水分解成氢气和氧气。
该性能可以用于制备清洁燃料氢气，具有重要的环境保护和能源转换意义。
3. 光催化CO2还原纳米二氧化钛还可以用于光催化CO2还原，将二氧化碳转化为有用的有机化合物。
这为解决温室效应和化石燃料资源短缺问题提供了新的途径。
2. 光催化产氧纳米二氧化钛还可以用于光催化产氧，可以利用光能将二氧化碳分解成氧气。
这有助于解决空气污染和气候变化等问题。
3. 光催化产电纳米二氧化钛还可以用于光催化产电，可以将光能转化为电能。
活性碳纤维负载纳米TiO_2光催化材料的制备
3 0卷第
1期
化 工 环 保 EN V IRONM EN TAL PRO TEC TION O F CH EM ICAL
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活 性 碳 纤 维 负 载 纳 米 T iO 2 光 催 化 材 料 的 制 备
何小强 1 ,吴秋芳 1, 2 , 宣绍峰 2 ,余蓉蓉 2 , 马新胜 2
A b s t ra ct : The activated carbon f iber (A CF) supp orted nano2T iO 2 p ho tocatalys t m ateria l w as p rep ared by ad ding ep oxy resin b in der in to the dipp in g solution and heat treatm en t a t h igh temp e ra tu re. The su rface m o rp ho logy and T iO2 crysta l ph ase of the p ho tocataly st m aterial w ere ch aracterized. It is fou nd that the p rep ared pho to catalys t m ate rial is w ell keep ing the m ix c ry sta l s tructure w ith m ass frac tio n ratio 79 ∶21 of anatase to ru tile. T he p ho toca taly tic deg rad ation capab ility of th e pho to catalys t m ate rial on m ethy lene b lue w as inves tig ated. Th e resu lts show that w hen the m ass concen tration o f b ind er in the d ipp ing so lu tion is 5 g /L , the w e igh t loss ra te of T iO2 /A CF is low , w hich ind icates that the loading intens ity of T iO 2 is h igh. W h en th e m ass concen tration of b ind er in the d ipp ing so lu tion is 15 g /L , the h ighest T iO 2 loading in tensity is 65 %. W h en th e m ass concen tration of the b in der in th e dipp ing so lutio n is 25 g /L , th e deg rad ation rate o f m e thy len e blue on TiO 2 /A C F is the h ighest. A fter 120 m in of reaction, the d eg rada tio n rate of m ethy lene b lu e is c lose to 1 00% . K ey w o rd s: titan ium diox ide; activa ted carbon fibe r; ep oxy res in; supp o rt; p ho tocatalys is
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究1. 引言1.1 研究背景纳米二氧化钛（Nano-TiO2）作为一种重要的光催化材料，在环境保护、能源领域以及光电子学等方面具有广泛的应用前景。
随着人们对环境污染和能源危机的重视，纳米二氧化钛的研究变得越来越重要。
纳米二氧化钛具有高度的表面积和优良的光催化性能，具有分解有机污染物、净化水体、杀灭细菌等优良应用性能。
此外，纳米二氧化钛还具有优良的光电性能，可用于太阳能电池、光催化剂、传感器等领域。
然而，纳米二氧化钛的制备方法、光催化性能和光电性能仍然有待深入研究。
针对纳米二氧化钛在不同应用领域的需求，如何实现其可控制备，提高其性能，成为当前研究的重点之一。
因此，对纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究成为了研究者们关注的焦点。
1.2 研究目的本研究旨在探究纳米二氧化钛的可控制备方法及其在光催化和光电领域中的性能表现。
通过深入研究纳米二氧化钛的制备工艺和性能特点，我们希望能够揭示其在光催化和光电应用中的潜在优势和局限性。
通过对纳米二氧化钛可控制备技术的探讨，我们也旨在为提高纳米二氧化钛的光催化和光电性能提供理论支持和实验依据。
通过本研究，我们希望为纳米二氧化钛材料在环境净化、太阳能转化等领域的应用提供新的思路和方法，为其在实际工程中的推广和应用打下坚实的基础。
1.3 研究意义通过控制纳米二氧化钛的形貌、晶相和结构可以调控其光催化和光电性能，进而提高其在环境净化和能源转化中的效率。
对纳米二氧化钛的制备方法和条件进行优化可以降低生产成本，推动其实际应用。
深入研究纳米二氧化钛与其他材料的复合及界面相互作用也为开发新型光催化和光电器件提供了新思路和途径。
纳米二氧化钛的可控制备及其光催化和光电性能的研究不仅对推动纳米材料领域的发展具有重要意义，也为解决环境污染和能源危机等重大问题提供了新的思路和解决方案。
正在越来越受到科研人员和产业界的重视，有望在未来取得重要的突破和进展。
二氧化钛-活性炭复合材料的制备及其光催化性能研究的开题报告
二氧化钛-活性炭复合材料的制备及其光催化性能研究的开题报告研究背景和目的：近年来，随着环境污染问题的日益加剧，人们对与环境保护相关的技术的研究越来越重视。
其中，光催化技术因为其高效、环保、易于操作等优点而备受关注。
二氧化钛（TiO2）是一种常用的光催化剂，具有较高的光催化活性和光稳定性。
而活性炭（AC）作为一种常见的吸附材料，具有极高的比表面积和吸附性能。
因此，将二氧化钛和活性炭制备成复合材料，不仅能够提高光催化活性，同时还能增加材料的稳定性，因此其在环境污染治理领域有良好的应用前景。
本研究的主要目的是制备二氧化钛-活性炭复合材料，并研究其光催化性能以及光降解有机污染物的效果，以探究该复合材料在环境污染治理中的应用前景。
研究方法：1. 制备二氧化钛-活性炭复合材料采用溶剂热法制备二氧化钛-活性炭复合材料，通过对制备条件的调整，探究得到较优的复合材料制备方法。
2. 测试复合材料的光催化性能采用紫外-可见光谱（UV-Vis）分析仪对复合材料的光吸收性能进行测试，并使用比色法对反应前后溶液的颜色变化进行对比。
通过对不同条件下的光催化实验结果进行分析，探究不同因素对复合材料的光催化活性的影响。
3. 测试复合材料在有机物的光降解效果选择几种常见的有机污染物（如甲苯、苯酚等）作为模型物质，通过光催化实验测试复合材料对这些有机物的光降解效果，并探究有机物种类、初始浓度等因素对光降解效果的影响。
预期结果：本研究旨在制备二氧化钛-活性炭复合材料，并探究该复合材料在光催化领域的应用前景。
通过实验，我们预期得到以下结果：1. 制备得到具有较好催化活性的二氧化钛-活性炭复合材料，并探究优化制备条件的适宜方案。
2. 探究不同因素（如材料组成、光源强度、溶液pH值等）对复合材料的光催化活性的影响。
3. 测试复合材料的光降解效果，并探究有机物种类、初始浓度等因素对光降解效果的影响。
负载型纳米二氧化钛光催化剂制备及其光催化性能研究
负载型纳米二氧化钛光催化剂制备及其光催化性能研究
朱新锋;杨家宽;肖波;王秀萍
【期刊名称】《材料科学与工程学报》
【年(卷),期】2004(022)006
【摘要】以粉煤灰分离出来的微珠为载体,采用不同方法制备TiO2负载膜光催化剂,通过XRD、SEM技术对粉煤灰微珠负载TiO2光催化剂的晶型结构和形貌进行了表征,以偶氮染料甲基橙为降解对象,考察不同负载方法、负载层数以及负载量对TiO2光催化活性的影响.结果表明:改良溶胶-凝胶法负载的TiO2薄膜催化剂的催化活性最高,同时负载的薄膜催化剂的催化活性明显高于TiO2 粉末催化剂.
【总页数】4页(P863-866)
【作者】朱新锋;杨家宽;肖波;王秀萍
【作者单位】华中科技大学环境工程系,湖北,武汉,430074;华中科技大学环境工程系,湖北,武汉,430074;华中科技大学环境工程系,湖北,武汉,430074;华中科技大学环境工程系,湖北,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TQ134.1+1;TB383
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4.铈-氟-纳米二氧化钛光催化剂的制备及光催化性能研究 [J], 刘保健;高玉刚;于凯烁;韩晓龙;姚宝晶;王兰
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活性炭负载二氧化钛催化剂的制备及光电催化性能的研究
中图分类号：O643 论文编号：1028706 13-S110学科分类号：083002硕士学位论文活性炭负载二氧化钛催化剂的制备及光电催化性能的研究研究生姓名王舜专业类别环境工程专业领域废水处理指导教师王玲高工南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一二年十二月Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsThe Graduate SchoolCollege of Material Science and TechnologyResearch on Preparation of Activated Carbon Supported Titanium Dioxide andPhotoelectrocatalysis PerformanceA Thesis inApplied ChemistrybyWang ShunAdvised bySenior Engineer Wang LingSubmitted in Partial Fulfillmentof the Requirementsfor the Degree ofMaster of ScienceDecember, 2012承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着科学技术的日益发展，社会在不断进步，随之却产生了许多环境问题。
水体污染一直是人们比较关注的环境问题。
高级氧化技术，作为一种新型的废水处理技术，具有处理程度彻底、不产生二次污染等特点，是一种十分具有发展前景的水处理技术。
二氧化钛纳米线和负载型二氧化钛的制备及其光催化性能研究
二氧化钛纳米线和负载型二氧化钛的制备及其光催化性能研究摘要: 二氧化钛光催化降解技术是利用二氧化钛在光照的条件下具有的催化分解污染物特性,对水中或者大气中污染物进行净化的技术。
纳米级二氧化钛是当前纳米材料科学研究的热点,由于其微粒尺寸小、比表面积大,加上表面原子数、面能和表面张力随粒径的下降急剧增大,表现出许多不同于常规材料的新奇特性。
二氧化钛纳米材料的研究已成为纳米科技的一大焦点。
水热法是指在特制的密闭反应器高压釜中，采用水溶液作为反应介质，对反应体系加热，在反应体系中产生一个高温高压的环境而进行无机合成。
本文采用水热处理方法获得高比表面积的二氧化钛纳米线，负载型二氧化钛，并对它们的光学催化性能与P25做了比较。
关键词二氧化钛制备性能研究1试验部分1.1试剂二氧化钛粉末（工业级）；氢氧化钠（分析纯）；硫酸汞（分析纯）；硫酸银（分析纯）；重铬酸钾（分析纯）；高锰酸钾（分析纯）；硫酸（分析纯）；草酸（分析纯）；亚甲基蓝（分析纯）；苯胺（分析纯）；硝酸（分析纯）等1.2主要仪器高压反应釜；D=110mm不锈钢光催化反应器；DR2800分光光度计；COD 加热器；纯水机，电子分析天平；电热恒温干燥箱；恒温水浴锅等。
1.3二氧化钛纳米线的制备（1）将200g 二氧化钛粉末加入到大的反应釜，然后加7500mL纯水，3300～3400g NaOH，搅拌均匀后开始反应，在温度为200℃下反应24h，等冷却后取出。
（2）将取出的钛酸盐用纯水冲洗，洗到pH大概为10～11左右。
然后用pH 大概为2的硝酸酸洗，直到钛酸盐的pH与硝酸的pH一致。
（3）然后将100g钛酸盐离心，放入小的反应釜内，加入4000mL纯水，然后加硝酸调节pH等于2。
在180℃下反应24h，等冷却后取出此时为二氧化钛纳米线。
（4）将取出的二氧化钛纳米线用纯水水洗，直到pH到7附近。
1.4负载型二氧化钛的制备（1）钛片的清洗抛光液：30%硝酸+5%氢氟酸+65%水将钛片用清水将上面的污垢冲洗干净后放入抛光液中大约1分钟进行抛光，取出后用大量的水冲洗，晾干。
活性炭负载二氧化钛
活性炭负载二氧化钛形成的复合光电催化剂可以通过多种方法制得，不同的制备方法、不同的活性炭源、不同的钛负载量以及同种方法不同的制备过程等因素都会对最终形成的复合光电催化剂降解水中有机污染物的活性造成影响。
我找了一篇题为《Study of the preparation of Ti-FAC composite photocatalyst and its photocatalytic activity》的论文，文章以钛酸四丁酯、乙醇、煤质活性炭和椰壳活性炭等为原料制备活性炭负载二氧化钛复合光电催化剂，探讨了不同的活性炭来源、负载次数、锻烧温度等制备条件对复合型光电催化剂催化活性的影响。
1、负载次数的影响以椰壳活性炭一次、二次、三次负载二氧化钛制备的复合光催化剂为例，在其他实验条件完全相同的情况下，考察负载二氧化钛次数不同的复合光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解效果。
从图中可以看到，无论是一次、二次还是三次负载后得到的复合光催化剂，其光催化降解效果都要比单纯的二氧化钛好，这是因为椰壳活性炭具有很强的吸附能力，能够有效提高二氧化钛周围亚甲基蓝的浓度，有利于光催化降解的进行。
从图中我们还能看到，随着负载次数的提高，复合光催化剂对水中亚甲基蓝的预吸附能力也越来越强，主要是由于随着负载次数的增多，煅烧次数也会增多，煅烧过程对载体活性炭而言有扩孔作用，所以随煅烧次数增多，复合光催化剂的吸附能力也增强，而复合光催化剂的降解效果也是越来越好的，这是因为，每进行一次负载，活性炭表面的二氧化钛颗粒就会相应的增加，参与到光催化降解过程的活性点位就随之增加，光催化降解率自然会提高。
2、两种活性炭的影响以制备的煤质活性炭一次负载二氧化钛和椰壳活性炭一次负载二氧化钛复合光催化剂为例，在其他实验条件完全相同的情况下，考察不同活性炭来源的复合光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解效果。
从图中我们可以看到，椰壳活性炭负载二氧化钛复合型光催化剂对亚甲基蓝溶液的光催化降解率明显要高于煤质活性炭负载二氧化钛复合型光催化剂，这主要归功于椰壳活性炭较强的吸附能力。
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活性炭 负载纳米二氧化钛 的制备
及 其光催化性 能
罗清清 ， 何 开棘 ， 王开 明
（ 辽宁科技大学 纳米材料研究 中心 ， 辽 宁 鞍山 １ １ ４ ０ ５ １ ）
摘 要 ： 通过特殊液相沉淀法制备出纳米二氧化钛粉体， 利用二氧化钛的催化性能及活性炭的分散性能， 通过
浸渍法得 到活性炭 负载的纳米二氧化钛 ， 探 究此催化剂在 自然光照射 下对 工艺模拟废 水—— 酸性 品红溶液的降 解率。探讨不 同的复合 比例 、 催化剂 的投入 量对光催化效 率的影响 以及催化 剂回收再利用 问题 。结果表 明 ， 二
第３ ７ 卷 第５ 期
２ ０ １ ４ 年 １ ０ 月
辽 宁 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏｆ Ｕｎｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ Ｌｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎｇ
Ｖｂ １ ． ３ ７ ＮＯ ． ５ ０ｃ ｔ ． ２ ０ １ ４
第５ 期 ２ ． １ ． ２ Ｘ Ｒ Ｄ 图谱
罗清 清 ， 等： 活性炭 负载 纳 米二氧 化钛 的 制备及 其 光催 化性 能 二 氧 化 钛 的 晶型 １ ４ ０ ０ ０
分为金红石型、 锐钛矿型、 板钛矿型三
种 。其中锐钛矿型 的二氧化钛光催化
活 性最 好 。通 过 ＸＲ Ｄ图分 析二 氧化 钛 的 晶型 ， 如 图２ 所 示 。图 ２ 中 曲线 同标
： ： ： ： ：
ｉ ８ ｏ ０ ｏ
６ ０ ０ ０ ｏ ｏ 。
准的Ｐ Ｄ Ｆ 比对卡进行比对可知粉体中
含 有锐 钛 矿相 Ｔ ｉ Ｏ 和 活性 ｃ， 其 中也 含
…：
图 ２纳 米 粉 体 的ｘ Ｒ Ｄ 图 谱 及Ｐ Ｄ Ｆ 比 对 卡 Ｆ ｉ ｇ ２
氧化钛 与活性炭质量 比为２ ： ｌ 时 的催 化 效 果 最 好 ， 对于 １ ６ ０ｍＬ质 量 浓度 为 １ ０ｍｇ ／ Ｌ的 酸 性 品 红 溶 液 投 入 该 催 化
剂１ ｇ时催化效果 最好 ， 在５ ０ｍｉ ｎ 后， 降解率达到 ９ ８ ％， 回收再利 用的催化 剂在 ５ ０ ｍｉ ｎ内降解率达到 ９ ７ ％， 与第一 次的降解率相近。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ ．０ ４ — １ ７ 。 基金项 目： 国家 自然科学基金 资助项 目（ ５ ０ ２ ７ ２ ０ ０ ２ 、 ５ ０ ３ ７ ２ ０ ０ １ ） ； 国家科技部 ８ ６ ３ 计划项 目（ ２ ０ ０ ３ Ａ Ａ ３ ０ ２ １ ３ ０ ） 。 作者简介 ： 罗清清 （ １ ９ ８ ８ 一） ， 女， 辽 宁锦 州人 。
负 载 比例 ， 并 研究 投入 的催 化剂 质量 不 同对光 催化 效率 的影 响 以及 催化 剂 能否 回收及 再利 用 问题 。
１ 实 验
１ ． １ 主 要 实验仪 器及 试 剂
仪器 ： 循环水真空泵 Ｓ Ｈ Ｚ ． Ｄ（ Ｈ Ｉ ） ， 巩义市英峪予华仪器厂 ； 煅烧炉 Ｋ Ｓ Ｐ ， 沈阳工业电炉厂； 电子调速搅
．
有 金红石 型 Ｔ ｉ Ｏ ２ 和其它杂质 ， 但 主要 成分是锐钛矿相。
２ ． ２ 催 化活 性 的研 究结 果和 分析
ＸＲＤ ｐ ａ ｎ ｅ ｍｓ。 ｆｎ ａ ｎ 。 ＿ ｐ ０ ｗｄ ｅ ｒ ｓ ｄ ｒ ｎ ｄ Ｐ ＤＦ ｍａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｒ ｄ ｓ
一
些重金属离子及有机污染物 ； 水处理 的化学试剂包括二氧化氯等 ， 化学处理会对环境产生二次污染。二
氧化钛光催化剂由于其纳米半导体的光电转换特性能够将光能转化为化学能被广泛地应用于光催化降解 水中污染物的过程 中， 但是单纯的二氧化钛 由于可见光的利用率不是很高等缺点 ， 对二氧化钛催化剂的改 性和负载成为新的研究方向 ， 主要研究方法为金属离子掺杂 、 无机元素掺杂 、 复合催化剂等ｈ － ３ ］ 。Ｒ ａ ｖ ｉ ｃ ｈ ａ ｎ ． ｄ ｒ ａ ｎ 和Ｙ ａ ｎ ｇ 等人对活性炭负载二氧化钛的光催化过程进行 了研究 ， 由于活性炭具有很好 的吸附效果 ， 以 活性炭作 为载体负载二氧化钛 ， 使二氧化钛分散性增加 ， 在可见光照射下提高了光催化效率 ］ 。但 目前 所研究 的光催化剂重复 回收利用性不强 ， 本文采用“ 特殊液相沉淀法” 制备 的活性炭负载二氧化钛催化剂 ， 不仅可以提高二氧化钛的光催化降解率 ， 而且易于催化剂的 回收再利用 ］ 。通过 Ｔ Ｅ Ｍ观测粒径大小和形 貌， Ｘ Ｒ Ｄ分析 晶体结构。在可见光下进行光催化 ， 通过分析降解率的结果 ， 得到最佳的活性炭和二氧化钛
关 键词 ： 纳米二氧化钛 ； 活性炭； 光催化； 降解率
中图分 类号 ： ０ ６ ４ ３ ： Ｘ ７ ０ ３ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ ４ ． １ ０ ４ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ ． ０ ４ ７ ９ ． ０ ４
水污染问题 日益严峻。 目前的水处理一般分为物理处理和化学处理 ： 物理处理很难去除水 中存在的
拌器 Ｃ 一 ４ Ｊ Ｏ Ｏ Ｒ ／ ＭＩ Ｎ， 上海 申生科技有限公 司； 台式离心机 Ｔ Ｄ Ｌ ８ ０ — ２ Ｂ， 上海安亭科学 仪器厂 ； ７ ２ ２ Ｓ 型分光 光度计 ， 上海棱光技术有限公司 ； Ｗ２ ０ １ 一 Ｓ 恒温浴锅 ， 上海 申生科技有 限公 司； ６ ０ ３ 电热鼓风干燥箱 ， 大连 四 仪表厂。 试剂 ： 四氯化钛 （ Ｔ ｉ Ｃ ｌ ４ ） ， 分析纯 ， 北京 中联试剂厂 ； 乙醇 （ ｃ ： Ｈ Ｏ Ｈ） ， 分析纯 ， 辽 宁天缘集 团沈阳试剂 厂； 氨水 （ Ｎ Ｈ ３ ・ Ｈ ： Ｏ ） ， 分析纯 ， 沈阳市苏家屯区辽河化工厂 ； 正戊醇 （ ｃ Ｈ ： Ｏ） ， 分析纯 ， 北京德尔利纳石灰厂