掺杂过渡金属离子的TiO2复合纳米粒子光催化剂--罗丹明B的光催化降解
商用纳米TiO2对罗丹明B溶液的光催化降解性能
Ｈ２Ｏ２ ｏｘｉｄａｎ ｔ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａ ｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ５％ ｕｓｉｎｇ Ｐ２５ ａｓ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏ ｆ ２５０Ｗ ｍｅｒｃｕｒ ｙ ｌａｍｐ．ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｎ－ ｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆ ｉｃａｎｔｌｙ ｗｈｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｒ ａｄｄｉｎｇ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ Ｈ２０２ ｏｘｉｄａ ｎ ｔ．Ｔｈｅ ｄｅｇ ｒａｄａ ｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏ ｆ Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂ Ｗａｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９０ ％ ａｔ ８０ ｍｉｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ３ ａｎｄ ａｄｄｉｎｇ １．５ｍＬ Ｈ２０２．ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｇ ｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ Ｃａｎ ｒｅａｃｈ ａｂｏｖｅ ９０％ ａｔ １２０ ｍｉｎ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐＨ ｖａ ｌｕｅ ｉＳ ６ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆＨ２Ｏ２ ｉＳ ５ｍＬ． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐ２５；ＴｉＯ２；Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ Ｂ；Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ；Ｐｈｏｔｏｅａｔａｌｙｓｉｓ
罗丹明B的光催化降解
V o l.21高等学校化学学报N o.6 2000年6月 CH E M I CAL JOU RNAL O F CH I N ESE UN I V ER S IT IES 958～960 [研究简报]掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子光催化剂罗丹明B的光催化降解王艳芹 张 莉3 程虎民 马季铭(北京大学化学与分子工程学院,北京100871)关键词 T i O2复合纳米粒子;光催化降解;罗丹明B中图分类号 O641 文献标识码 A 文章编号 025120790(2000)0620958203在悬浮液体系中进行的半导体光催化降解反应中,催化剂的导带电子(或被俘获到半导体表面的电子)还原电解质溶液中的O2分子(受主)是反应的决速步骤,O2分子接受电子后形成的超氧自由基O-2或羟基自由基HO·具有很强的氧化能力,能将污染物氧化降解[1～3].光生电子和空穴除电荷分离外,还可发生复合.因此,抑制光生电子2空穴对的复合,提高光生电荷的分离效率,延长电荷的寿命是提高电荷在半导体 电解质界面的传输效率,进而提高光催化效率的基本要素.赵进才等[4～7]曾详细研究了在紫外光或可见光照射下罗丹明B(RB)在T i O2悬浮液中光催化降解的机理.我们[8,9]也曾研究了若干过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子的光电化学性质,结果表明,Fe3+,C r3+,N i2+,Co2+离子的掺杂使得T i O2纳米晶电极呈现出p2n型光响应共存的现象,且光电流值小于纯T i O2纳米晶电极的光电流值,而Zn2+,Cd2+离子的掺杂则使T i O2纳米晶电极的n型光响应大大增强[8,9].本文研究了掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子对光催化降解罗丹明B的影响.1 实验部分1.1 过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子的制备 采用水热法制备T i O2纳米粒子[10].配制一定浓度的T i C l4原料液,用10m o l L KOH调节介质的pH=118(反应液总体积50mL,总浓度015m o l L).将50mL反应液转移至小型压力釜中(带电磁搅拌),于170～180℃反应2h,冷至室温放置24h,过滤,用醋酸2醋酸铵缓冲溶液洗涤(防止胶溶),再用乙醇洗涤.同法制备掺杂过渡金属离子的T i O2复合纳米粒子,在T i C l4原料液中加入一定浓度的过渡金属离子,使过渡金属离子的初始比例达到015%(Cd2+,N i2+,Co2+离子不能完全沉淀,故三者的起始加入量为5%,若未特殊指明,均指起始加入量).所用试剂均为分析纯.1.2 光催化降解实验 将水热法制得的过渡金属离子掺杂的T i O2复合纳米粒子于480℃热处理30 m in后用于光催化降解实验.以经改制的500mL圆底烧瓶为储料瓶(带加热及电磁搅拌),带夹套的硬质玻璃管为反应器.将0124g T i O2粉末或金属离子掺杂的T i O2粉末分散在300mL二次去离子水中[c(T i O2)=011m o l L],加入3100mL110×10-3m o l L的罗丹明B水溶液,超声分散后用HC l或KOH调节pH值.将溶液转移至储料瓶中,通O2,并在避光条件下继续搅拌015h,使染料在T i O2微粒表面的吸附和脱附达到平衡.用高压汞灯(Κm ax=365nm)照射,并间隔1h取样10mL,离心分离(10000r m in)除去T i O2微粒,以紫外2可见分光光度计测得的罗丹明B在光照过程中吸收光谱的变化算得相应浓度的变化情况,以饱和B a(OH)2吸收反应中放出的CO2.收稿日期:1999206207.基金项目:国家自然科学基金(批准号:29673003)和国家教育部博士点专项基金资助.联系人简介:程虎民(1938年出生),男,教授,主要从事纳米材料研究.E2m ail:m aj m@chemm 3宿州师范专科学校访问学者.2 结果和讨论2.1 介质pH 值对纯T i O 2纳米粒子光催化降解罗丹明B 的影响 在不同pH (310～1010)的反应介质中,T i O 2光催化降解反应的一级速率常数k 及起始反应速率r ini 值(以光催化反应进行3h 计算)均不相同,因而反应进行到4～5h 时,残留罗丹明B 的质量分数也不相同,其中以pH =610时光催化反应的k 与r ini 值最大(分别为01465h -1与2125×10-6m o l ·L -1·h -1),因此选择反应介质的pH =6.0.由于介质pH 值的变化影响到T i O 2表面羟基数目及其所吸附染料罗丹明B 的数量,从而影响到光催化的能力.介质的pH 值较低,则T i O 2的表面羟基数增加,但此时的T i O 2微粒带正电,因而对阳离子染料罗丹明B 的吸附量减少;而当介质的pH 值较高时,T i O 2的表面羟基数量减少,吸附的染料量增加.由于表面羟基和吸附的染料均可促进光催化反应,因而罗丹明B 的光催化降解过程存在最佳pH 值(pH =610).图1(A )给出了pH =610时光催化降解反应中残留罗丹明B 浓度的对数与光照时间的关系,其直线关系表明,在本实验条件下该催化降解过程为一级反应.图1(B )给出了光催化降解过程中罗丹明B 的吸收光谱随光照时间的变化情况,由图1(B )可见,在整个吸收光谱范围内,罗丹明B 的吸光度随光照时间的增加逐渐降低,并观察到B aCO 3沉淀的生成,说明罗丹明B 发生了降解.F ig .1 The curve of logar ith m of re ma i ned RB (A )and absorption of RB i n the suspen sion of Ti O 2nano -particles (B )vs irradi ation ti m e under UV lightpH =6.0.(A )c (RB )=1×10-6mo l L ,c (T i O 2)=011mo l L ;(B )c (RB )=110×10-5mo l L ,c (T i O 2)=1.0×10-3mo l L ,O 2atmo sphere ,0h m eans the spectra of RB after adso rp ti on 2deso rp ti on equilibrium in dark .2.2 过渡金属离子掺杂的T i O 2复合纳米粒子对光催化降解RB 的影响 表1列出过渡金属离子掺杂的T i O 2复合纳米粒子(pH =610,通O 2气)光催化降解罗丹明B 的反应参数.由表1可见,Fe 3+,C r 3+,N i 2+,Co 2+的掺杂均使T i O 2光催化降解罗丹明B 的能力降低,而Zn 2+,Cd 2+的掺杂则使其光催化降解罗丹明B 的能力提高,其中Zn 2+的掺杂使k 及r ini 值分别提高了2818%和2118%,这与光电化学结果[8]相对应,即光电化学测量中呈现p 2n 型光响应者其光催化降解罗丹明B 的能力降低;而呈现n 型光响应者其光催化降解罗丹明B 的能力提高.光响应越大,其光催化降解罗丹明B 的能力越强. Table 1 The param eters of photocat alytic degradation of RB i n tran sition m et al -ion s -doped Ti O 2nanoparticles Samp les 106r ini (mo l ·L -1·h -1)k h -1Percentage of rem ained RB after 4h (%)Percentage of rem ained RB after 5h (%)T i O 22125014652317T Zn 21 22174015999515TCd 252136014342011TC r 21211184333T Fe 2121191014224842TCo 251166013064336TN i 252106014112623在T i O 2晶体中,T i 4+的负离子配位数为6.六配位时的T i 4+,Fe 3+,Co 3+,N i 3+,C r 3+,Zn 2+和Cd 2+离子的半径分别为7415,69,6815,70,7515,88和109nm [11].Fe 3+,Co 3+,N i 3+,C r 3+等相对于T i 4+的离子半径相近,但d 轨道未充满的可变价离子.当其掺入T i O 2晶体时,较易取代晶格位置上的T i 4+,发生缺陷生成反应:(1 2)O 2+Fe 2O 3T i O 22Fe ’T i +2h +4O ×0式中,Fe ’T i 为处在T i 4+格点上的Fe 3+,O ×0为正常格点上的O2-,从而造成T i O 2中的空穴浓度(h ·)增959N o .6王艳芹等:掺杂过渡金属离子的T i O 2复合纳米粒子光催化剂 069 高等学校化学学报V o l.21大.未掺杂的T i O2由于存在氧空位,因而是n型半导体,空穴浓度的增大将降低其导带电子的浓度,并使n型光响应减弱,甚至出现p2n响应的反转,故可参与光降解反应的电子数减少,光催化能力下降.此外,这些d轨道未充满的易变价离子既可成为电子陷阱,也可成为空穴陷阱,因而有可能成为电子2空穴对的复合中心.Fe,Co,C r的氧化物禁带宽度适中,可吸收可见光,但由于其电子2空穴对的复合几率大,因而其实际的光电转换效率很低,这也是光催化能力下降的原因.Zn2+和Cd2+离子的半径比T i4+的大得多,故发生格位取代或形成间隙离子均相对比较困难.同样条件下,在T i O2中加入5%的Fe3+或Zn2+时,在产物的XRD图中可检测出分离的ZnO相,但难于检出Fe2O3,这是Zn2+较Fe3+更难于进入T i O2晶格的一个旁证.袁志好[12]有关掺杂Zn2+的T i O2发光性质的研究结果表明, Zn2+的掺杂增强了纳米T i O2在425nm处的荧光峰强度,同时在412nm处产生新的荧光峰,并认为这可能与在T i O2微晶内部或表面上形成的ZnO小团簇有关.在两相的界面处可形成的异质结可能成为束缚激子的中心,从而延长光生电子2空穴对的寿命,并有利于其分离.这可能是T i O2掺杂Zn2+, Cd2+后n型光响应增强和光催化能力提高的重要原因.参 考 文 献 1 H agfldt A.,GraβtzelM..Chem.R ev.[J],1995,95:49—68 2 Hoffm ann M.R.,M artin S.T.,Cho iW onyong et a l..Chem.R ev.[J],1995,95:69—96 3 V inodgopal K.,Bedja I.,Kam at P.V..Chem.M ater.[J],1996,8:2180—2187 4 Q u Q.,Zhao J.C.,Shen T..J.M o l.Catal.A:Chem.[J],1998,129:257—268 5 W u T.X.,L iu G.M.,Zhao J.C..J.Phys.Chem.B[J],1998,102:5845—5851 6 Zhao J.C.,W u T.X.,W u K.Q..Environ.Sci.T echno l.[J],1998,32:2394—2400 7 Zhang F.L.,Zhao J.C.,Zang L..J.M o l.Catal.A:Chem.[J],1997,120:173—178 8 W ang Yanqin,H uo Yanzhong,Cheng H um in et a l..J.M ater.Sci.[J],1999,34:3721—3729 9 W AN G Yan2Q in(王艳芹),CH EN G H u2M in(程虎民),M A J i2M ing(马季铭).A cta Physico2Ch i m ica Sinica(物理化学学报)[J], 1999,15(3):222—227 10 Cheng H.M.,M a J.M..Chem.M ater.[J],1995,7:663—671 11 Shannon R.D..A cta C rystallogr.[J],1976,A32:751—767 12 YUAN Zh i2H ao(袁志好),ZHAN G L i2D e(张立德).Chem.J.Ch inese U niversities(高等学校化学学报)[J],1999,20(7): 1007—1011The Photoca ta lytic Properties of Tran sition M eta lIon-doped T i O2Nanoparticles——Photoca ta lytic D egrada tion of Rhodam i ne BW AN G Yan2Q in,ZHAN G L i,CH EN G H u2M in3,M A J i2M ing(Colleg e of Che m istry and M olecu lar E ng ineering,P ek ing U niversity,B eij ing100871,Ch ina)Abstract T he tran siti on m etal i on2dop ed T i O2nanop articles w ere p rep ared w ith hydro ther m al m ethod,and the effects of dop ing differen t m etal i on s on the ab ility of T i O2in pho tocatalyzing degradati on of rhodam ine B(RB)w ere studied.T he resu lts show ed that the dop ing of Fe3+,Co2+, N i2+and C r3+in T i O2nanoparticles m ade the pho tocatalytic efficiency of the T i O2particles reduce and the h igher the in itial con ten t of Fe3+,the low er the ab ility of T i O2in pho tocatalyzing the degradati on of RB.B u t the dop ing of Zn2+and Cd2+,especially Zn2+,m ade the pho tocatalytic efficiency of the T i O2particles enhance,show ing a great increase of the rate con stan t(k)and the in itial reacti on rate (r ini).Keywords T i O2com po site nanop articles;Pho tocatalystic degradati on;R hodam ine B(Ed.:Y,X)。
光谱法研究敏化的TiO2纳米粒子光催化降解罗丹明B的途径
Ｓｔ ｄｙ ｏ ｅ ｓｔｚ ｄ Ｔｉ ｎ Ｐｈ ｔ ｃ ｔ ｌ ｔｃ Ｄｅ ｒ ｄ ｔｏ ｔ ｓｏ ｕ ｆＳ ｎ ｉｉｅ Ｏ２ｏ ｏ ｏ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ａ ａ ｉ ｎ Ｐａ ｈ ｆ
Ｒｈｏ ｍ ｉ ｂ ｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｅ ｈ ｄ ｄａ ｎｅ Ｂ ｙ Ｓ ｅ ｔ ｏ ｃ ｐｙ Ｍ ｔ ｏ ｓ
Ｌ ｕ Ｈａ ｌ ｎ ， ｏ ａ Ｈｕ ｎ ｙ ｎ Ｆ ｎ ｙｎ Ｗ ａ ｇ Ｘｉ ｇ ｅ ｉ ｉ ｇ Ｚｈ ｕ Ｙ ｎ ， ａ ｇ Ｈｅ ｏ ｇ ， ｅ ｇ Ｙｕ ｉ ｇ ， ｎ ｎ ｈ ｏ
（ ． ｃｏｌ ｆ ｈｍｓ ｙａｄＭａ ｒ ｌ Ｓｉ ｃ ，Ｎ ｎｉｇＮ ｒａ ｎｖｒｉ ， ａｊ ｇ２０ ４ ，Ｃ ｉａ １ Ｓｈｏ ｏ Ｃ ｅ ｉｒ ｎ ｔ ｉｓ ｃ ｎ ｅ ａｊ ｏ ｌ ｉ ｓｙ Ｎ ｎｉ １０ ６ ｈｎ ） ｔ ｅａ ｅ ｎ ｍ Ｕ ｅ ｔ ｎ （ ．ｃｏｌ ｆ ｈ ｓ ｓａｄＴ ｃｎｌｇ ， ａｊ ｇＮｏｍ ｌ ｎｖｒｔ， ｎｊ ｇ２０４ ， ｈｎ ） ２ Ｓｈｏ ｏ ｙｉ ｎ ｅｈ ｏ ｙ Ｎ ｎ ｎ ｒ ａ Ｕ ｉ ｓ ｙ Ｎａ ｉ １０ ６ Ｃ ｉａ Ｐ ｃ ｏ ｉ ｅｉ ｎ
［ 摘要］ 采用 ｓｌ ｅ法制备了纳米 氧化钛 （ ｉ ， ｏ ｇｌ － ＴＯ ）并用邻苯二 甲酸 （一 Ａ 对 ＴＯ 进行敏化修饰 ， ｏ ） ｉ： 得到 了邻苯 二 甲酸敏化纳米氧化钛（ ．Ｔ ／ ｉ ： 催化剂． 傅里叶变化 红外光谱 （Ｔ Ｉ 对其进 行表征 ， ｏＰ Ａ ＴＯ ） 用 Ｆ— ｒ Ｒ） 发现邻苯 二 甲酸 已经成功连接到 ＴＯ 的表面 ， ｉ 并对其光催化性 能进行 了研究． 以罗丹 明 Ｂ（ ｈ 为催化 降解 目标物 ， Ｒ Ｂ） 采用 紫外／ 可见光谱 （ Ｖ Ｖｓ 法和荧光光谱 （ Ｌ 法对催化降解 Ｒ Ｂ的产物进行研 究 ， 果显示 ， ｕ － ｉ） Ｆ） ｈ 结 在可见光下 ＴＯ 催 化降 ｉ 解 Ｒ Ｂ时， 直接矿化 Ｒ Ｂ； ｈ 是 ｈ 同条件下 ｏＰ Ａ ＴＯ 催化 降解 Ｒ Ｂ时 ， ・Ｔ ／ ｉ ｈ 是分步降解． 对两种光催化路径 的探 究 ， 可 以为光催化降解 以 Ｒ Ｂ为代表 的一 系列染料提供 理论基础． ｈ 研究表 明， 无论采用紫外／ 可见光谱法还是采用荧 光光谱法对 Ｒ Ｂ的降解产 物进行表征 ， ｈ 都可 以得 到一致 的结果 ， 方法简便易操作． ［ 关键词］ 紫外／ 可见光谱 ， 荧光光谱 ， 敏化氧化钛 ， 罗丹 明 Ｂ ［ 中图分类号］Ｔ ３ ３ ［ Ｂ ８ 文献标识码］Ａ ［ 文章编号 】０ １４ １ （０ １ Ｏ －０４０ １０ － ６ ２ １ ） １ ６ －４ ６ ０
TiO2纳米管内限域纳米Ru及其光催化降解罗丹明B的性能研究
TiO2纳米管内限域纳米Ru及其光催化降解罗丹明B的性能研究余翔;钟颖贤;杨旭;李新军【摘要】采用丙基三甲氧基硅烷（KH570）偶联剂对 TiO2纳米管外表面进行疏水改性，通过浸渍法再经氢气热还原法将 Ru 纳米颗粒原位选择性沉积在 TiO2纳米管内。
采用 TEM、HREM、EDS、HAADF-STEM和紫外可见吸收光谱仪分别对形貌和结构进行表征。
结果表明，内嵌于 TiO2纳米管的 Ru 纳米颗粒粒径约为2～3 nm，TiO2纳米管内负载 w ＝2％ Ru 的光催化性能最好，其光降解罗丹明B 的效率大约是单一 TiO2纳米管的1.8倍。
%The exterior surfaces of the TiO2 nanotube (TNT)were modified by a silane coupling agent to make nano-Ru selectively deposit on the inner wall.The as prepared catalysts were characterized by transmission electron microscope (TEM),high-resolution transmission electron microscopy (HREM), energy dispersive spectrometer (EDS),high-angle annular dark field image (HAADF),scanning trans-mission electron microscopy (STEM)and UV-vis absorption spectra.The results confirm that nano-Ru particles in the range of 2 ~3 nm in diameter are entrapped in the TNTs.TNTs-confined 2% Ru exhibits the best photocatalytic performance,which photocatalytic efficient is 1 .8 times of pure TNTs.【期刊名称】《中山大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(055)002【总页数】4页(P85-88)【关键词】水热法;限域催化;TiO2 纳米管;贵金属【作者】余翔;钟颖贤;杨旭;李新军【作者单位】暨南大学生命科学与技术学院化学系，广东广州 510632; 中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室，广东广州 510640;暨南大学生命科学与技术学院化学系，广东广州 510632;中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室，广东广州 510640;中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室，广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】X703环境污染与能源危机是当今世界面临的重要问题，如何解决是摆在人类面前的迫切问题。
TiO2光阳极和ACPTFE阴极光电催化技术降解罗丹明B的研究的开题报告
TiO2光阳极和ACPTFE阴极光电催化技术降解罗丹明B的研究的开题报告一、研究背景和意义罗丹明B是一种常见的有机污染物，主要应用于纺织印染、制革、木材染色等工业中，其存在会对环境和人体健康造成潜在危害。
因此，对罗丹明B的降解技术研究具有重要意义，尤其是光电催化技术具有环保、高效、易操作等优点，被广泛应用于有机污染物降解领域。
本研究将以TiO2光阳极和ACPTFE阴极光电催化技术为研究对象，利用自制的反应器对罗丹明B进行光电催化降解实验，探究其降解效果与反应机理，为环境污染物的净化和治理提供一定的理论依据和实验参考。
二、研究内容和方法（一）研究内容1.搭建光电催化实验反应器，包括阳极、阴极、反应池和光源等。
2.选取TiO2光阳极和ACPTFE阴极作为光电催化材料，分别进行实验降解罗丹明B。
3.对反应过程中溶液的pH值、溶液初始浓度、光照强度等因素进行优化实验，探究其对罗丹明B降解效果的影响。
4.对实验结果进行分析和解释，探究光电催化降解罗丹明B的反应机理。
（二）研究方法1.制备TiO2光阳极和ACPTFE阴极。
2.通过紫外-可见光谱分析技术确定光源波长范围，设置光照强度。
3.对反应过程中溶液的pH值进行调整，利用紫外-可见光谱分析技术确定反应过程中罗丹明B的降解程度。
4.通过扫描电子显微镜、X射线衍射分析等方法对材料进行表征和分析。
三、预期结果1.利用TiO2光阳极和ACPTFE阴极光电催化降解罗丹明B的实验结果。
2.在不同实验条件下，探究pH值、溶液初始浓度、光照强度等因素对反应效果的影响。
3.探究光电催化降解罗丹明B的反应机理和过程。
4.为环境污染物的治理提供具有一定参考价值的理论依据和实验参考。
四、研究启示本研究将深入探讨光电催化降解罗丹明B的反应机理和过程，为环境污染物治理提供新的思路和方法。
此外，本研究所用材料和实验方法可借鉴用于其他环境治理领域，具有一定的示范和推广作用。
光催化降解罗丹明b的原理
光催化降解罗丹明b的原理罗丹明b是一种广泛应用于纺织、皮革、橡胶、塑料等工业中的染料，因其毒性较大、难以降解而被列为环境污染物之一。
传统的物理和化学方法虽然可以将罗丹明b去除，但却存在能耗高、处理时间长、产生二次污染等问题。
而光催化技术则成为一种新的、环保的、高效的罗丹明b降解方法。
光催化降解罗丹明b的原理是利用光催化剂吸收可见光或紫外光的能量激发电子，产生电子-空穴对并使其在催化剂表面发生反应，从而降解污染物。
光催化剂一般分为两种：半导体光催化剂和金属复合物光催化剂。
半导体光催化剂是指常用的二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）等，它们能够吸收紫外光并产生电子-空穴对，在催化剂表面形成活性氧物种，从而分解有机污染物。
半导体光催化剂的催化效率受到多种因素的影响，如光照强度、催化剂的晶体结构、表面形态等。
其中，光照强度是影响光催化效率最为重要的因素之一，一般情况下，光照强度越高，光催化效率越高。
金属复合物光催化剂是指由金属离子与有机配体组成的复合物，如钴配合物、铜配合物等。
这些复合物能够吸收可见光并产生电子-空穴对，从而促进有机污染物的降解。
金属复合物光催化剂的催化效率受到多种因素的影响，如金属离子的种类、有机配体的结构等。
其中，金属离子的种类是影响光催化效率最为重要的因素之一，一般情况下，金属离子的电荷数越大，光催化效率越高。
除了催化剂的种类和光照强度之外，还有一些其他的因素也会影响光催化降解罗丹明b的效率。
例如，溶液的pH值、溶液中其他离子的存在等。
在实际应用中，需要通过实验确定最佳的操作条件，以获得最高的光催化降解效率。
光催化技术是一种新的、环保的、高效的罗丹明b降解方法，其原理是利用光催化剂吸收可见光或紫外光的能量激发电子，产生电子-空穴对并使其在催化剂表面发生反应，从而降解污染物。
在实际应用中，需要针对具体情况选择适合的光催化剂和操作条件，以获得最佳的降解效果。
光催化降解罗丹明b的原理
光催化降解罗丹明b的原理
罗丹明b是一种常见的有机染料，广泛应用于纺织、皮革、印染等行业。
然而，由于其毒性较大，对环境和人体健康造成了一定的危害。
因此，研究罗丹明b的降解方法具有重要的意义。
其中，光催化降解是一种有效的方法。
光催化降解是利用光催化剂在光照下产生的活性物种，对有机污染物进行降解的过程。
在光催化降解罗丹明b的过程中，通常采用的光催化剂是二氧化钛（TiO2）。
当TiO2受到紫外光照射时，会产生电子空穴对，即TiO2（h+）和TiO2（e-）。
其中，TiO2（h+）是一种强氧化剂，可以氧化有机污染物，而TiO2（e-）则可以还原氧分子，产生氢氧自由基（•OH），进一步氧化有机污染物。
在光催化降解罗丹明b的过程中，罗丹明b分子首先吸附在TiO2表面，然后受到紫外光照射，产生电子空穴对。
TiO2（h+）氧化罗丹明b分子中的羰基和芳香环，产生一系列的中间产物，最终分解为CO2和H2O。
同时，TiO2（e-）还原氧分子，产生氢氧自由基（•OH），进一步氧化罗丹明b分子中的碳-碳双键和芳香环，产生一系列的中间产物，最终分解为CO2和H2O。
光催化降解罗丹明b的过程具有高效、无二次污染、易操作等优点。
但是，光催化降解的效率受到多种因素的影响，如光照强度、光催化剂的种类和负载方式、溶液pH值、有机污染物的浓度和种类等。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行优化。
光催化降解是一种有效的罗丹明b降解方法，具有广泛的应用前景。
未来，我们还需要进一步研究光催化降解的机理和优化方法，以提高其降解效率和稳定性，为环境保护和人类健康做出更大的贡献。
双组份催化剂TiO2SiO2催化氧化罗丹明B的研究
双组份催化剂TiO2/SiO2催化氧化罗丹明B 的研究作者：李文明蔡微来源：《读写算》2010年第30期【摘要】探讨了催化剂的制备条件的变化对降解罗丹明B性能的影响，最后确定了TiO2/SiO2催化剂的最佳制备条件。
与试剂TiO2样品相比，负载型催化剂具有更好的光催化活性和沉降性能。
【关键词】二氧化钛二氧化硅光降解罗丹明1 前言1.1 光催化剂的应用简介近年来，半导体光催化作为一项新的污染治理技术，日益受到重视。
它在废水处理的应用潜力，已有许多文献报道。
在半导体光催化反应所用的半导催化剂中，TiO2具有无毒，反应条件温和，选择性小和催化活性高等特点，在难降解污染物的处理方面受到广泛的重视。
目前多采用悬浮相光催化工艺，催化剂易失活，易凝聚和难回收是该工艺的致命缺点，严重限制了光催化的应用发展。
为克服这一缺点，本文选用廉价的多孔硅胶作为载体，用酸催化溶胶-凝胶法将纳米级的TiO2颗粒负载在载体的表面和薄膜法SiO2负载TiO2的催化剂。
考察了催化剂制备条件，并以罗丹明B作为显色剂，考察催化剂在高压汞灯的紫外光的照射下，催化降解罗丹明B。
1.2 光催化原理1.2.1 光催化技术的核心是光催化剂。
作为光催化技术核心好似光催化剂，虽然已经证明许多半导体都具有光催化活性，但除TiO2外的其它半导体或由于活性低，或由于易被光腐蚀等原因尚难实际应用。
而就TiO2而言，也存在几个关键的技术难题制约着这一技术的大规模工业应用，首先是量子效率低（不到4%），难用于处理数量大、浓度高的工业废气和废水；其次是对太阳能的利用较低，常用光催化剂TiO2禁带宽度为3.2eV，仅能吸收利用太阳光中波长小于380nm的紫外光；第三是难于在既保持较高的光催化活性又满足特定的理化性能要求的条件下将其均匀地、牢固地负载在其它载体上。
因此，上述关键问题的解决是当前光催化领域研究的热点。
1.2.2 光催化活性的物质TiO2。
光催化现象是20世纪70年代Fijshima和Honda等人在研究水在二氧化钛电极上的光致分解时发现的。
光催化剂降解罗丹明实验心得
光催化剂降解罗丹明实验心得光催化剂是一种可以在光照条件下加速化学反应的材料，可以应用于环境治理、有机废水处理等领域。
在化学实验室中，常使用光催化剂进行罗丹明B的降解实验。
在这个实验中，我使用了二氧化钛（TiO2）作为光催化剂，对罗丹明B溶液进行降解。
以下是我对这个实验的心得体会。
首先，光催化剂的选择十分关键。
在本次实验中，我选择了TiO2作为催化剂。
TiO2是一种常见的光催化剂，具有良好的光催化性能和化学稳定性。
在实验前，我对TiO2进行了表征和活性测试，确保其具备良好的催化活性。
同时，也要注意选择适当的TiO2形态，例如纳米颗粒、纳米管等形态，以提高催化活性。
其次，实验条件的控制非常重要。
在光催化剂降解罗丹明B的实验中，光源的选择和光照强度的控制对实验结果有着很大的影响。
光源应选择具备足够强度和适合光催化反应波长的光源，例如紫外光灯。
同时，光照强度的控制也很关键，过强的光照可能会产生过多的热量，影响催化剂的活性，而过弱的光照则会降低催化剂的反应速率。
在实验过程中，我发现反应时间的控制也是非常重要的。
反应时间的长短直接影响到罗丹明B的降解效率，因此我需要根据实验要求调整反应时间。
通常情况下，催化剂对反应物的降解速率会随着反应时间的延长而增加，但是当反应时间过长时，可能会导致副产物的生成，降低降解效率。
因此，我需要在实验中找到一个适当的反应时间，以保证降解效果最佳。
在实验进行的过程中，我还需要对实验结果进行分析和评价。
通过分析样品的可见光吸收谱、化学反应过程的动力学分析等，可以获得催化剂活性、反应机理等信息。
同时，我还可以通过对催化剂在实验条件下的稳定性进行评价，判断催化剂的寿命和可重复使用性。
最后，实验结束后还需要对催化剂进行处理和回收。
在实验中，我通常会选择通过离心、过滤等方式将催化剂与反应物分离。
在实验中应注意防止催化剂的泄漏和污染，做好实验室安全操作。
分离后的催化剂可以通过洗涤和再生等步骤进行处理，以便进一步利用。
改性TiO2电极光电催化降解罗丹明B
改性TiO2电极光电催化降解罗丹明B王英刚;刘腾飞;高丹;张金梦;张昊【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2016(036)004【摘要】以泡沫镍为载体，采用溶胶-凝胶法制备出负载型Fe-N共掺杂TiO2光催化剂。
使用扫描电镜和X射线衍射对其表面形貌、颗粒大小和晶体结构进行表征。
通过实验确定n（Fe）∶n（N）∶n（Ti）=0.001∶0.02∶1时制备的TiO2催化剂催化性能最好。
当初始废水pH为8、外加偏电压为2 V，光电催化降解120 min时，罗丹明B去除率可达到96.8%。
在静态实验基础上，利用自制的升流式光电催化三相流化床反应器对罗丹明B进行动态光电催化降解实验，当停留时间为120 min、曝气量为0.5 m3/h、进水流量为120 mL/min时罗丹明B的去除率可达到97.2%。
【总页数】4页(P21-24)【作者】王英刚;刘腾飞;高丹;张金梦;张昊【作者单位】沈阳大学污染环境的生态修复与资源化技术教育部重点实验室，辽宁沈阳110044;沈阳大学污染环境的生态修复与资源化技术教育部重点实验室，辽宁沈阳110044;沈阳大学污染环境的生态修复与资源化技术教育部重点实验室，辽宁沈阳110044;沈阳大学污染环境的生态修复与资源化技术教育部重点实验室，辽宁沈阳110044;鞍山市环境保护局，辽宁鞍山114000【正文语种】中文【中图分类】X703【相关文献】1.改性TiO2电极光电催化降解甲基橙 [J], 王栾;郭佩佩;叶琴;李克娟;刘宏芳2.TiO2/Ti薄膜电极制备和光电催化降解罗丹明B的研究 [J], 李宣东;刘惠玲;姜艳丽;姜兆华;吴晓宏3.Fe-N共掺杂TiO2电极光电催化降解罗丹明B [J], 刘腾飞;王英刚;张金梦;高丹4.Cu2O改性TiO2纳米管阵列光电极的制备及其光电催化降解甲基橙的性能 [J], 高阳;杨蓉;袁宁一5.Co,N,P/TiO2/SiO2/CoFe2O4磁性粒子的特性及其光电催化降解罗丹明B的研究 [J], 尚君;余健;舒德华;任文辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
缺陷对光催化材料的影响
于TiO2光电转换研究中。其中掺杂可有效解决TiO2带隙宽的
问题。
目前的制备方法主要是将TiO2在真空或强还原性气氛下( 如H2，CO等) 加
热、激光辐照、高能粒子轰击等。这些方法都是基于“还原法”、将TiO2
颗粒表面的Ti4+还原为Ti3+，需要多反应步骤、苛刻的条件、长的反应时
间和复杂的设备等。此外，“还原法”生成的Ti3+大都位于颗粒表面，很
式中, Fe’、T i为处在T i4+ 格点上的Fe3+ , O ×0为正常格点上 的O 2- , 从而造成T iO2 中的空穴浓度(h·) 增大. 未掺杂的TiO由于 存在氧空位, 因而是n 型半导体, 空穴浓度的增大将降低其导带电子 的浓度,并使n 型光响应减弱, 甚至出现p-n 响应的反转, 故可参与 光降解反应的电子数减少, 光催化能力下降. 此外, 这些d 轨道未充 满的易变价离子既可成为电子陷阱, 也可成为空穴陷阱, 因而有可能 成为电子-空穴对的复合中心。
王艳芹, 张莉, 程虎民,等. 掺杂过渡金属离子的TiO2复合纳米粒子光催化剂--罗丹明B的光催化降解[ 高等学校化学学报, 2000, 21(6):958-960.
3 缺陷对光催化性能的影响--非金属掺杂
对于非金属掺杂Ti02的可见光响应机理， 目前普遍认为是通过非金属掺杂(N、S、C、B) 后，由于O的2p轨道和非金属中能级与其能量接近的P轨道杂化后，价带宽化上移，禁带宽 度相应减小，从而吸收可见光，产生光生载流子而发生氧化还原反应。
3 缺陷对光催化性能的影响—自掺杂
与传统的掺杂不同，通过引入Ti3 + 或氧空位( Ov) ，能够在TiO2的导 带底引入局域态，从而使TiO2具有可见光甚至红外光吸收性能。因此 Ti3 + 的自掺杂成为TiO2光催化剂的研究热点。
掺铁二氧化钛的制备及其对罗丹明B的降解毕业论文
掺铁二氧化钛的制备及其对罗丹明B的降解毕业论文目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 纳米TiO2光催化机理 (1)1.3 纳米TiO2的改性方法 (2)1.4 纳米TiO2的发展概况 (3)1.5 纳米TiO2光催化氧化技术的研究现状及应用前景 (4)1.6 本课题研究的目的和意义 (5)2 纯TiO2和掺铁TiO2的制备 (7)2.1 实验原理 (7)2.2 主要实验设备和药品 (7)2.3 二氧化钛和掺铁二氧化钛的制备过程 (8)2.4 正交实验确定制备TiO2各药品配比 (8)2.5 正交实验确定制备Fe-TiO2最佳条件 (10)2.6 Fe- TiO2光催化剂制备条件的影响 (12)2.6.1 锻烧温度的影响 (12)2.6.2 锻烧时间的影响 (13)2.6.3 掺铁量W(Fe3+/ TiO2)的影响 (14)2.7 小结 (15)3 光催化实验及其影响因素 (16)3.1 光催化机理 (16)3.2 光催化降解实验 (17)3.2.1 实验方法 (17)3.2.2 分析方法 (18)3.3 处理溶液pH的影响 (19)3.4 光催化时间影响 (20)3.5 小结 (21)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (25)1 绪论1.1 引言二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，英文：Titanium (IV) oxide。
多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，白色固体或粉末状的两性氧化物，易结合在一起。
分子量79.87，市场销售的纯度为≥99.0%。
二氧化钛的熔点1830～1850℃，沸点2500～3000℃。
自然界存在的二氧化钛有三种变体：金红石为四方晶体；锐钛矿为四方晶体；板钛矿为正交晶体。
二氧化钛在水中的溶解度很小，但可溶于酸，也可溶于碱。
二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。
二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑；它又具有锌白一样的持久性。
TiO2光催化技术降解印染废水的研究进
第51卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.51，No.12 2022年12月 Liaoning Chemical Industry December，2022收稿日期： 2022-03-12 作者简介：何景儒（1998-），男，新疆沙湾市人，2020年毕业于沈阳建筑大学给排水科学与工程专业，研究方向：污水处理理论与技术。
TiO 2光催化技术降解印染废水的研究进展何景儒（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁 沈阳110168）摘 要：由于TiO 2光催化技术具有无毒、稳定性好、材料易得和氧化能力强的特性，在印染废水前处理及深度处理工艺中具有较好的应用前景。
文章阐述了TiO 2光催化降解有机污染物的机理，对近年来国内外不同TiO 2改性方法进行了综述，分析了TiO 2光催化技术在处理印染废水时的效果，并对未来TiO 2光催化技术在降解印染废水中的应用进行了展望。
关 键 词：光催化氧化技术；掺杂；TiO 2改性；印染废水中图分类号：TQ426.7 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）12-1762-03印染工业为我国工业的主要组成部分，近年来随着纺织工业的飞速发展，废水的排放量逐年攀升，现已跃居为我国水量最大的工业废水之一[1]，所造成的污染问题亟待解决。
由于新型染料可生化性显著降低，生物法处理效果较差[2]，电解法阳极材料消耗大，产生铁泥需要处理。
在众多不同的光催化剂里，TiO 2的相关研究得最为广泛，因为它有较强的氧化能力、可以分解有机污染物、无毒、具有超亲水性[3]、高耐久性、化学稳定性、成本低。
而因TiO 2禁带宽度大（Eg =3.0～3.2 eV），故在可见光下的应用范围受到限制[4]。
本文综述了TiO 2改性的研究进展以及TiO 2光催化降解印染废水的应用现状及巨大潜能。
1 TiO 2光催化机理TiO 2属于n 型半导体，禁带宽度大，锐钛矿相带隙能为3.2 eV，金红石相带隙能为3.03 eV，只有在λ＜387 nm 的紫外光下被活化。
铕掺杂TiO2复合材料光催化降解罗丹明B的研究
第48卷第3期人工晶体学报Vol．48No．32019年3月JOUＲNAL OF SYNTHETIC CＲYSTALS March ，2019铕掺杂TiO 2复合材料光催化降解罗丹明B 的研究赵玥，李和肖（唐山学院环境与化学工程系，唐山063000）摘要：采用常温络合-水解法，四氯化钛、氨水、盐酸等为原料制备TiO 2-Eu （铕掺杂二氧化钛）光催化剂，通过X 射线衍射仪（XＲD ）、扫描电子显微镜（SEM ）、荧光分光光度计（UV-vis ）和光催化反应仪对其形态、结构、组成及性能进行表征。
利用TiO 2-Eu 催化剂脱除模拟废水中的罗丹明B ，研究了在紫外光和可见光照射下，不同铕掺杂比例对于催化剂降解效率的影响。
结果表明：合成二氧化钛为锐钛矿和板钛矿混合晶型，TiO 2-Eu 光催化剂为纳米微球状，结构均匀，平均粒径2 4μm ，氧化铕掺杂的最佳比例为0．75%（质量分数），可见光照射70min 后，降解罗丹明B 模拟废水效率为96．8%；紫外光照射1h 后，罗丹明B 模拟废水降解效率为98．8%。
关键词：Eu 3+掺杂；TiO 2光催化剂；络合-水解；罗丹明B 中图分类号：O643．36；O644．1文献标识码：A 文章编号：1000-985X （2019）03-0539-06Preparation of Eu-doped Composites Materials forPhotocatalytic Degradation of Ｒhodamine BZHAO Yue ，LI He-xiao（Department of Environment and Chemical Engineering ，Tangshan university ，Tangshan 063000，China ）基金项目：河北省重点研发计划（17211223）；唐山市科技计划（17110229a ）；唐山学院博士创新基金（tsxybc201403）作者简介：赵玥（1978-），女，河北省人，博士，讲师。
Ti02纳米纤维光催化降解罗丹明B溶液
Ti02纳米纤维光催化降解罗丹明B溶液打开文本图片集纳米级Ti02是一种优良的光催化剂，它在紫外光照射下可以将大部分有机物分解，具有化学性质稳定、难溶、无毒、成本低等特点。
目前有关纳米Ti02光催化氧化的研究很多。
Ti02纳米纤维本身具有较大的比表面积，又易于回收过滤，容易与被处理体系分离。
因此，Ti02纳米纤维是一种具有较好应用前景的光催化材料。
本文采用静电纺丝技术制备了Ti02纳米纤维。
并以罗丹明B溶液为降解物研究了Ti02纳米纤维的光催化性能。
实验内容及数据样品的表征实验利用Y-2000型X射线衍射仪进行结构分析，用Cu靶Ka辐射，采用Ni作滤波片，工作电流为20mA，电压为40kV，扫描速度为3°/min，步长为0.02°；采用日本日立公司生產的S-4200型扫描电子显微镜。
XRD分析。
图1为PVP/Ti （S04）：复合纤维及焙烧700℃的样品的XRD图。
由图1可见，常温下样品有较宽的PVP衍射峰，如图中a曲线所示；700℃时，在2θ=25°处出现衍射峰，此峰为锐钛矿型TiO2的特征衍射峰，同时在2θ=27°、36°、54°处，出现金红石型Ti02（110）、（101）、（211）晶面的特征衍射峰，说明在700℃时锐钛矿型Ti02和金红石型Ti02共存，其中以金红石型Ti02为主。
SEM分析。
从图2可以看出，焙烧温度为700℃时，纤维表面均匀且较细，平均直径70mn，纤维长度300μm。
光催化实验条件的优化选用700℃焙烧所得的Ti02纳米纤维进行光催化实验。
在其投入量分别为0.2g/L、0.5g/L、1.Og/L、1.5g/L、2.Og/L时分别进行吸光度曲线分析。
实验结果表明Ti02纳米纤维最佳投入量为1.Og/L，此时降解率为100%。
不同降解液浓度对光催化效果的影响。
Ti02纳米纤维的投入量为1.0g/L时，分别降解不同浓度的罗丹明B溶液，从而得出不同降解液浓度对光催化性能的影响，如图3所示。
纳米TiO_2光催化分解罗丹明B的动力学分析_刘朝晖
收稿日期:2002-04-30;修回日期:2002-10-14基金项目:河南省自然科学基金资助项目(984043400),河南省教委自然科学基金资助项目(1999430012)。
*温丽,纳米TiO2的制备,郑州轻工业学院毕业论文,2000年。
文章编号:1004-1656(2003)03-0371-03纳米TiO2光催化分解罗丹明B的动力学分析刘朝晖1、3,杨怀霞2,缪菊红1,董会超1,沈新元3(1.郑州轻工业学院化工系,河南郑州450002;2.河南中医学院药学院,河南郑州450003;3.东华大学无机非金属材料所,上海200051)关键词:纳米TiO2;罗丹明B;光催化;动力学中图分类号:0643112文献标识码:A锐钛矿型TiO2禁带宽度为312e V,在波长小于387nm的紫外辐射激发下,价带电子跃迁到导带,光生电子和空穴分离,与表面接触组分可发生一系列氧化还原反应,可将有机污染物降解为简单的无机化合物[1]。
TiO2微粒粒径的降低(几十纳米),吸收光谱发生蓝移,催化活性随粒径的减小而增强[2,3]。
纳米TiO2对罗丹明B的光催化分解过程与罗丹明B在TiO2表面的吸附有关[4]。
本文采用自制纳米TiO2在4W紫外灯直接照射下,光分解罗丹明B为表观一级反应,反应速率与罗丹明B起始浓度及催化剂用量有关。
1实验部分纳米TiO2*采用so-l gel法制备。
分别配制不同浓度的罗丹明B溶液加入自制的反应器中,把4W防水紫外灯管直接插入溶液中,加入纳米TiO2催化剂。
电磁搅拌下一定的时间间隔取样经高速分离后,用722分光光度计追踪罗丹明B的光催化分解过程。
2结果与讨论211纳米TiO2的光催化活性对罗丹明B分别采用自然光照射、紫外灯照射、自然光+TiO2照射、紫外灯+TiO2照射,结果见表1。
表1不同光源照射条件对反应的影响Table1The degradation of Rhodamine B under differentreacti on conditions反应条件(10mi n)溶液吸光度A转化率%罗丹明B(1)自然光照01322010罗丹明B(1)紫外光照(2)011655013罗丹明B+T i O2(3)自然光照012582213罗丹明B+T i O2(3)紫外光照(2)010049818注:(1)罗丹明B水溶液c0=4179m g/L,V=90ml,A0=01322;(2)紫外照射采用4W防水紫外灯管直接插入溶液中;(3)纳米T i O2为锐钛矿型,平均粒径23nm,加入量90mg。
Fe-N共掺杂TiO2电极光电催化降解罗丹明B
Fe-N共掺杂TiO2电极光电催化降解罗丹明B刘腾飞;王英刚;张金梦;高丹【期刊名称】《环境保护与循环经济》【年(卷),期】2015(035)008【摘要】以钛酸丁酯为钛源、尿素为氮源、硝酸铁为铁源,泡沫镍为负载载体,采用溶胶—凝胶法(sol-gel)方法制备出Fe-N共掺杂TiO2光催化剂.使用SEM和XRD 对其表面形貌、颗粒大小和晶体结构进行了表征.以紫外灯为光源,负载TiO2的泡沫镍电极为阳极,石墨电极为阴极,建立光电催化体系,对罗丹明B进行光电催化降解.单独Fe,N掺杂时,TiO2电极对罗丹明B的降解率随着Fe,N的掺杂量的增加先升高后降低.当n(Fe)∶n(Ti)和n(N)∶n(Ti)分别为0.001和0.02时,罗丹明B的降解效果最好.Fe-N共掺杂时,当n(Fe)∶n(N)∶n(Ti)=0.001∶0.02∶1,催化剂具有较好的催化性能,经过120 min的光电催化反应,罗丹明B的降解率可达到93.2％.重复使用泡沫镍负载的TiO2电极,具有很好的可回收重复利用率.【总页数】4页(P30-33)【作者】刘腾飞;王英刚;张金梦;高丹【作者单位】沈阳大学环境学院,辽宁沈阳110044;沈阳大学环境学院,辽宁沈阳110044;沈阳大学环境学院,辽宁沈阳110044;沈阳大学环境学院,辽宁沈阳110044【正文语种】中文【中图分类】TQ426.7【相关文献】1.改性TiO2电极光电催化降解罗丹明B [J], 王英刚;刘腾飞;高丹;张金梦;张昊2.Fe3+/La3+共掺杂TiO2光电极对表面活性剂的光电催化降解 [J], 王丽华;董慧曦;刘运松;杨姗姗3.紫外光协同CuO-TiO2/Al2O3三维粒子电极电催化降解罗丹明B [J], 解宏端;杨雨桐;单丹滢;王丽多;于欣平4.TiO2/Ti薄膜电极制备和光电催化降解罗丹明B的研究 [J], 李宣东;刘惠玲;姜艳丽;姜兆华;吴晓宏5.Co,N,P/TiO2/SiO2/CoFe2O4磁性粒子的特性及其光电催化降解罗丹明B的研究 [J], 尚君;余健;舒德华;任文辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
掺铁二氧化钛的制备和对罗丹明B的降解环境工程本科毕业论文
HEB大学毕业设计（论文）掺铁二氧化钛的制备与其对罗丹明B的降解学生姓名 pp指导教师 cp专业环境工程学院 SPGC2011年06月01日Graduation Project(Thesis)HarbinUniversity of CommerceThe preparation of iron-doped TiO2 andthe degradation of Rhodamine BStudentSupervisorSpecialty Environment EngineeringSchool2011-06-01毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）审阅评语毕业设计（论文）审阅评语毕业设计（论文）答辩评语摘要对改性TiO2的制备方法进行了研究。
以钛酸丁酯为前躯物，采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2光催化材料。
对罗丹明B溶液进行光催化降解，寻求光催化降解罗丹明B 溶液条件。
实验结果表明：Fe-TiO2光催化材料的最优制备条件为前驱体配比（摩尔比）为n=Ti(OC4H9)4: C2H5OH: HNO3: H2O=1: 15:0.01:1，掺铁量W (Fe3+/TiO2)=0.6%，锻烧温度为450℃，锻烧时间为2h。
在此基础上，选择273nm波长的紫外灯对罗丹明B溶液催化进行催化降解实验，实验结果表明：紫外光下，pH=4最佳条件下Fe-TiO2处理罗丹明B溶液的脱色率达到90.2%。
研究表明，通过掺杂铁离子对二氧化钛进行的改性使反应的响应光谱向可见光拓展，并有效抑制电子—空穴对的复合，很大程度提高了光催化反应效率。
关键词：二氧化钛光催化掺铁制备AbstractIn this paper the preparation methods of modified TiO2was studied. Itis suggested that sol-gel method using Ti(OC4H9)4, is the best method forpreparation of TiO2photocatalytic materials. Rhodamine B solution to seek photocatalytic degradation,photocatalytic degradation Rhodamine B solution conditions．The optimal reaction condition was gotten after experiments and analysis：n=Ti(OC4H9)4:C2H5OH:HNO3:H2O=1:15:0.01:1(mol ratio)，W(Fe3+/TiO2)=0.6%(molratio)，calcinations at 450℃ for 2 hours．On this basis using ultraviolet germicidal lamp with wavelength of 273nm as Liaht-source, the contaminants removal effect in Rhodamine B．Experimental results show that: Under UV irradiation, pH=4 best conditions Fe-TiO2processing Rhodamine B determined.the decolored rate reached the solution as high as 90.2 %．The experiment results showed that photocatalytic activity was improved by sol-gel method by doping of Fe3+ and the photocatalytic efficiency were also raised obviously. The addition of appropriate amount of Fe3+is effective forimproving the photo-catalytic activities of TiO2by inhibiting the formation of recombination centers of photo-generated electron-hole pairs on thesurface of TiO2particles．Keywords：TiO2photocatalytic iron-doped preparing目录摘要IAbstractII1 绪论01.1 引言01.2 纳米TiO2光催化机理01.3 纳米TiO2的改性方法11.4 纳米TiO2的发展概况21.5 纳米TiO2光催化氧化技术的研究现状与应用前景31.6 本课题研究的目的和意义42 纯TiO2和掺铁TiO2的制备52.1 实验原理52.2 主要实验设备和药品52.3 二氧化钛和掺铁二氧化钛的制备过程62.4 正交实验确定制备TiO2各药品配比62.5 正交实验确定制备Fe-TiO2最佳条件82.6 Fe- TiO2光催化剂制备条件的影响102.6.1 锻烧温度的影响102.6.2 锻烧时间的影响112.6.3 掺铁量W(Fe3+/ TiO2)的影响122.7 小结133 光催化实验与其影响因素143.1 光催化机理143.2 光催化降解实验153.2.1 实验方法153.2.2 分析方法163.3 处理溶液pH的影响173.4 光催化时间影响183.5 小结19结论19参考文献21致221 绪论1.1引言二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，英文：Titanium (IV) oxide。
钆及双稀土元素掺杂TiO2可见光催化降解罗丹明B的研究
钆及双稀土元素掺杂TiO2可见光催化降解罗丹明B的研究
钆及双稀土元素掺杂TiO2可见光催化降解罗丹明B的研究
以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了钆及双稀土元素共掺杂纳米TiO2光催化剂,研究了自制催化剂在可见光下对有机染料罗丹明B催化降解反应的活性.稀土掺杂后的TiO2在可见光下催化活性比纯的TiO2有显著的提高.当Gd3+与TiO2 的摩尔比为1.5%,催化剂经过500℃焙烧,对罗丹明B的降解率达到99.5%;Gd3+:La3+:TiO2的摩尔比为0.5:0.5:100,焙烧温度为600℃,降解率高达99.9%,比双元素掺杂的结果更好.
作者：卢维奇王德清何肖群赵黎明 Lu Weiqi Wang Deqing He XiaoQun Zhao Liming 作者单位：卢维奇,何肖群,Lu Weiqi,He XiaoQun(佛山大学化学系,广东,佛山,528000)
王德清,赵黎明,Wang Deqing,Zhao Liming(佛山大学化学系,广东,佛山,528000;华南理工大学化工与能源学院,广东,广州,510640) 刊名：中国稀土学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF THE CHINESE RARE EARTH SOCIETY 年，卷(期)：2007 25(4) 分类号：O643.36 O614.33 关键词：可见光催化催化降解稀土掺杂二氧化钛。
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收稿日期：1999-06-07.基金项目：国家自然科学基金（批准号：29673003）和国家教育部博士点专项基金资助.联系人简介：程虎民（1938年出生），男，教授，主要从事纳米材料研究.E-maiI ：majm@!宿州师范专科学校访问学者.［研究简报］掺杂过渡金属离子的TiO 2复合纳米粒子光催化剂罗丹明B 的光催化降解王艳芹张莉!程虎民马季铭（北京大学化学与分子工程学院，北京100871）关键词TiO 2复合纳米粒子；光催化降解；罗丹明B中图分类号O641文献标识码A 文章编号0251-0790（2000）06-0958-03在悬浮液体系中进行的半导体光催化降解反应中，催化剂的导带电子（或被俘获到半导体表面的电子）还原电解质溶液中的O 2分子（受主）是反应的决速步骤，O 2分子接受电子后形成的超氧自由基O -2或羟基自由基HO ·具有很强的氧化能力，能将污染物氧化降解［13］.光生电子和空穴除电荷分离外，还可发生复合.因此，抑制光生电子-空穴对的复合，提高光生电荷的分离效率，延长电荷的寿命是提高电荷在半导体/电解质界面的传输效率，进而提高光催化效率的基本要素.赵进才等［47］曾详细研究了在紫外光或可见光照射下罗丹明B （RB ）在TiO 2悬浮液中光催化降解的机理.我们［8，9］也曾研究了若干过渡金属离子掺杂的TiO 2复合纳米粒子的光电化学性质，结果表明，Fe 3+，Cr 3+，Ni 2+，CO 2+离子的掺杂使得TiO 2纳米晶电极呈现出p-n 型光响应共存的现象，且光电流值小于纯TiO 2纳米晶电极的光电流值，而Zn 2+，Cd 2+离子的掺杂则使TiO 2纳米晶电极的n 型光响应大大增强［8，9］.本文研究了掺杂过渡金属离子的TiO 2复合纳米粒子对光催化降解罗丹明B 的影响.1实验部分1.1过渡金属离子掺杂的TiO 2复合纳米粒子的制备采用水热法制备TiO 2纳米粒子［10］.配制一定浓度的TiCI 4原料液，用10mOI /L KOH 调节介质的pH =1.8（反应液总体积50mL ，总浓度0.5mOI /L ）.将50mL 反应液转移至小型压力釜中（带电磁搅拌），于170180C 反应21，冷至室温放置241，过滤，用醋酸-醋酸铵缓冲溶液洗涤（防止胶溶），再用乙醇洗涤.同法制备掺杂过渡金属离子的TiO 2复合纳米粒子，在TiCI 4原料液中加入一定浓度的过渡金属离子，使过渡金属离子的初始比例达到0.5%（Cd 2+，Ni 2+，CO 2+离子不能完全沉淀，故三者的起始加入量为5%，若未特殊指明，均指起始加入量）.所用试剂均为分析纯.1.2光催化降解实验将水热法制得的过渡金属离子掺杂的TiO 2复合纳米粒子于480C 热处理30min 后用于光催化降解实验.以经改制的500mL 圆底烧瓶为储料瓶（带加热及电磁搅拌），带夹套的硬质玻璃管为反应器.将0.24g TiO 2粉末或金属离子掺杂的TiO 2粉末分散在300mL 二次去离子水中［!（TiO 2）=0.1mOI /L ］，加入3.00mL 1.0X 10-3mOI /L 的罗丹明B 水溶液，超声分散后用HCI 或KOH 调节pH 值.将溶液转移至储料瓶中，通O 2，并在避光条件下继续搅拌0.51，使染料在TiO 2微粒表面的吸附和脱附达到平衡.用高压汞灯（!max =365nm ）照射，并间隔11取样10mL ，离心分离（10000r /min ）除去TiO 2微粒，以紫外-可见分光光度计测得的罗丹明B 在光照过程中吸收光谱的变化算得相应浓度的变化情况，以饱和Ba （OH ）2吸收反应中放出的CO 2.VOI.21高等学校化学学报NO.62000年6月CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 958"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""~9602结果和讨论2.1介质pH 值对纯Tio 2纳米粒子光催化降解罗丹明B 的影响在不同pH （3.010.0）的反应介质中，Tio 2光催化降解反应的一级速率常数!及起始反应速率"ini 值（以光催化反应进行31计算）均不相同，因而反应进行到451时，残留罗丹明B 的质量分数也不相同，其中以pH =6.0时光催化反应的!与"ini 值最大（分别为0.4651-1与2.25X 10-6mol ·L -1·1-1），因此选择反应介质的pH =6.0.由于介质pH 值的变化影响到Tio 2表面羟基数目及其所吸附染料罗丹明B 的数量，从而影响到光催化的能力.介质的pH 值较低，则Tio 2的表面羟基数增加，但此时的Tio 2微粒带正电，因而对阳离子染料罗丹明B 的吸附量减少；而当介质的pH 值较高时，Tio 2的表面羟基数量减少，吸附的染料量增加.由于表面羟基和吸附的染料均可促进光催化反应，因而罗丹明B 的光催化降解过程存在最佳pH 值（pH =6.0）.图1（A ）给出了pH =6.0时光催化降解反应中残留罗丹明B 浓度的对数与光照时间的关系，其直线关系表明，在本实验条件下该催化降解过程为一级反应.图1（B ）给出了光催化降解过程中罗丹明B 的吸收光谱随光照时间的变化情况，由图1（B ）可见，在整个吸收光谱范围内，罗丹明B 的吸光度随光照时间的增加逐渐降低，并观察到BaCo 3沉淀的生成，说明罗丹明B 发生了降解.Fig.1The curve of logarithm of remained RB（A ）and absorption of RB in the suspension of TiO 2nano-particles（B ）!"irradiation time under UV light pH =6.0.（A ）#（RB ）=1X 10-6mol /L ，#（Tio 2）=0.1mol /L ；（B ）#（RB ）=1.0X 10-5mol /L ，#（Tio 2）=1.0X10-3mol /L ，o 2atmosp1ere ，01means t1e spectra of RB after adsorption-desorption eguilibrium in dark.2.2过渡金属离子掺杂的Tio 2复合纳米粒子对光催化降解RB 的影响表1列出过渡金属离子掺杂的Tio 2复合纳米粒子（pH =6.0，通o 2气）光催化降解罗丹明B 的反应参数.由表1可见，Fe 3+，Cr 3+，Ni 2+，Co 2+的掺杂均使Tio 2光催化降解罗丹明B 的能力降低，而Zn 2+，Cd 2+的掺杂则使其光催化降解罗丹明B 的能力提高，其中Zn 2+的掺杂使!及"ini 值分别提高了28.8%和21.8%，这与光电化学结果［8］相对应，即光电化学测量中呈现p-n 型光响应者其光催化降解罗丹明B 的能力降低；而呈现n 型光响应者其光催化降解罗丹明B 的能力提高.光响应越大，其光催化降解罗丹明B 的能力越强.Table 1The parameters of photocatalytic degradation of RB in transition metal-ions -doped TiO 2nanoparticles Samples 106"ini /（mol ·L -1·1-1）!/1-1Percentage of remained RB after 41（%）Percentage of remained RB after 51（%）Tio 2 2.250.4652317TZn-1/2 2.740.5999 5.5TCd-52.360.4342011TCr-1/21.184333TFe-1/21.910.4224842TCo-51.660.3064336TNi-52.060.4112623在Tio 2晶体中，Ti 4+的负离子配位数为6.六配位时的Ti 4+，Fe 3+，Co 3+，Ni 3+，Cr 3+，Zn 2+和Cd 2+离子的半径分别为74.5，69，68.5，70，75.5，88和109nm ［11］.Fe 3+，Co 3+，Ni 3+，Cr 3+等相对于Ti 4+的离子半径相近，但$轨道未充满的可变价离子.当其掺入Tio 2晶体时，较易取代晶格位置上的Ti 4+，发生缺陷生成反应：（1/2）o 2+Fe 2o 3Tio !22Fe ’Ti +21·+4o X 0式中，Fe ’Ti 为处在Ti4+格点上的Fe 3+，o X 0为正常格点上的o 2-，从而造成Tio 2中的空穴浓度（1·）增大.959No.6王艳芹等：掺杂过渡金属离子的Tio 2"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""复合纳米粒子光催化剂未掺杂的TiO 2由于存在氧空位，因而是n 型半导体，空穴浓度的增大将降低其导带电子的浓度，并使n 型光响应减弱，甚至出现p-n 响应的反转，故可参与光降解反应的电子数减少，光催化能力下降.此外，这些i 轨道未充满的易变价离子既可成为电子陷阱，也可成为空穴陷阱，因而有可能成为电子-空穴对的复合中心.Fe ，Co ，Cr 的氧化物禁带宽度适中，可吸收可见光，但由于其电子-空穴对的复合几率大，因而其实际的光电转换效率很低，这也是光催化能力下降的原因.Zn 2+和Cd 2+离子的半径比Ti 4+的大得多，故发生格位取代或形成间隙离子均相对比较困难.同样条件下，在TiO 2中加入5%的Fe 3+或Zn 2+时，在产物的XRD 图中可检测出分离的ZnO 相，但难于检出Fe 2O 3，这是Zn 2+较Fe 3+更难于进入TiO 2晶格的一个旁证.袁志好［12］有关掺杂Zn 2+的TiO 2发光性质的研究结果表明，Zn 2+的掺杂增强了纳米TiO 2在425nm 处的荧光峰强度，同时在412nm 处产生新的荧光峰，并认为这可能与在TiO 2微晶内部或表面上形成的ZnO 小团簇有关.在两相的界面处可形成的异质结可能成为束缚激子的中心，从而延长光生电子-空穴对的寿命，并有利于其分离.这可能是TiO 2掺杂Zn 2+，Cd 2+后n 型光响应增强和光催化能力提高的重要原因.参考文献1HagfIdt A.，Gr a tzeI M..Chem.Rev.［J ］，1995，95：49—682Hoffmann M.R.，Martin S.T.，Choi Wonyong et al..Chem.Rev.［J ］，1995，95：69—963VinodgopaI K.，Bedja I.，Kamat P.V..Chem.Mater.［J ］，1996，8：2180—21874u .，Zhao J.C.，Shen T..J.MoI.CataI.A ：Chem.［J ］，1998，129：257—2685Wu T.X.，Liu G.M.，Zhao J.C..J.Phys.Chem.B ［J ］，1998，102：5845—58516Zhao J.C.，Wu T.X.，Wu K. ..Environ.Sci.TechnoI.［J ］，1998，32：2394—24007Zhang F.L.，Zhao J.C.，Zang L..J.MoI.CataI.A ：Chem.［J ］，1997，120：173—1788Wang Yangin ，Huo Yanzhong ，Cheng Humin et al ..J.Mater.Sci.［J ］，1999，34：3721—37299WANG Yan- in （王艳芹），CHENG Hu-Min （程虎民），MA Ji-Ming （马季铭）.Acta Physico-Chimica Sinica （物理化学学报）［J ］，1999，15（3）：222—22710Cheng H.M.，Ma J.M..Chem.Mater.［J ］，1995，7：663—67111Shannon R.D..Acta CrystaIIogr.［J ］，1976，A 32：751—76712YUAN Zhi-Hao （袁志好），ZHANG Li-De （张立德）.Chem.J.Chinese Universities （高等学校化学学报）［J ］，1999，20（7）：1007—1011The Photocatalytic Properties of Transition MetalIon-doped TiO 2Nanoparticles———Photocatalytic Degradation of Rhodamine BWANG Yan- in ，ZHANG Li ，CHENG Hu-Min !，MA Ji-Ming（College of Chemistry ani Molecular Engineering ，Peking Uniuersity ，Beijing 100871，China ）AbstractThe transition metaI ion-doped TiO 2nanoparticIes were prepared with hydrothermaI method ，and the ef-fects of doping different metaI ions on the abiIity of TiO 2in photocataIyzing degradation of rhodamine B （RB ）were studied.The resuIts showed that the doping of Fe 3+，Co 2+，Ni 2+and Cr 3+in TiO 2nanoparticIes made the photo-cataIytic efficiency of the TiO 2particIes reduce and the higher the initiaI content of Fe 3+，the Iower the abiIity of TiO 2in photocataIyzing the degradation of RB.But the doping of Zn 2+and Cd 2+，especiaIIy Zn 2+，made the pho-tocataIytic efficiency of the TiO 2particIes enhance ，showing a great increase of the rate constant（k ）and the initiaI reaction rate （r ini ）.Keywords TiO 2composite nanoparticIes ；PhotocataIystic degradation ；Rhodamine B（Ed.：Y ，X ）069高等学校化学学报"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""VoI.21掺杂过渡金属离子的TiO2复合纳米粒子光催化剂--罗丹明B的光催化降解作者：王艳芹， 张莉， 程虎民， 马季铭， WANG Yan-Qin， ZHANG Li， CHENG Hu-Min，MA Ji-Ming作者单位：北京大学化学与分子工程学院,北京,100871刊名：高等学校化学学报英文刊名：CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES年，卷(期)：2000,21(6)被引用次数：143次1.Hagfldt A;Grtzel M Light-Induced Redox Reactions in Nanocrystalline Systems[外文期刊] 1995(1)2.Hoffmann M R;Martin S T;Choi Wonyong Environmental Applications of Semiconductor Photocatalysis[外文期刊] 1995(1)3.Vinodgopal K;Bedja I;Kamat P V查看详情[外文期刊] 19964.Qu Q;Zhao J C;Shen T J TiO2-assisted photodegradation of dyes: A study of two competitive primary processes in the degradation of RB in an aqueous TiO2 colloidal solution[外文期刊]1998(2-3)5.Wu T X;Liu G M;Zhao J C查看详情 19986.Zhao J C;Wu T X;Wu K Q Spinodal 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