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影响TiO2纳米管光电催化还原Cr(VI)的因素探讨

汪青 , 尚静 , 宋寒

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2011.10522

采用阳极氧化法在Ti基底上生长TiO2纳米管(TNT)阵列薄膜,利用扫描电镜和X射线衍射对样品的形貌和结构进行了表征.以TNT薄膜为光阳极、Ti网为光阴极,在酸性条件下进行紫外光光电催化还原Cr(VI),探讨了外加偏压、NaCl浓度、柠檬酸浓度以及Cr(VI)初始浓度对反应性能的影响.结果表明,外加电压有效地促进了电子和空穴的分离,使Cr(VI)的光电催化还原效率明显高于光催化;NaCl的引入增加了体系的导电性,可在一定程度上提高Cr(VI)的光电还原反应速率.另外,柠檬酸作为空穴捕获剂可有效地捕获光生空穴,在一定浓度范围内,Cr(VI)的光电还原反应速率随柠檬酸浓度的增加而增加.在1.5V偏压,1.0 mol/L NaCl,0.5 mmol/L柠檬酸条件下,初始浓度为17.7 mg/L的Cr(VI)反应60 min时,其转化率达到98.6%.

关键词: 二氧化钛纳米管 , 六价铬 , 光电催化 , 还原

氮掺杂二氧化钛纳米管制备与光催化性能

孙超 , 黄浪欢 , 刘应亮

功能材料

以多孔氧化铝为模板,采用溶胶凝胶法制备出二氧化钛纳米管,在氨气气氛下进行了氮掺杂.用TEM、XRD、DRS等对其进行了表征,并通过降解碱性藏花红溶液研究了其光催化的性能.结果表明,用模板法制备的二氧化钛纳米管管径均匀、可控且排向一致,从DRS光谱可以推测出氮掺杂后的二氧化钛纳米管在可见光区有较强的吸收,并且与二氧化钛纳米管相比氮掺杂的二氧化钛纳米管的降解碱性藏花红溶液的效率更高.

关键词: 二氧化钛纳米管 , 多孔氧化铝 , 氮掺杂 , 光催化

氮掺杂二氧化钛纳米管的制备及表征

张理元 , 曹阳 , 刘钟馨 , 于晓龙 , 吕作凤

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2011.04.006

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二氧化钛纳米管阵列薄膜,在热处理的过程中利用浓氨水的挥发提供氨气氛进行掺N.采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射物相分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)对样品进行了表征.结果表明,制得的二氧化钛纳米管管径为70~80nm,壁厚为5~10 nm,管长为400~500nm;N元素成功进入晶格,含量为0.68%;400℃热处理的未掺杂、N掺杂二氧化钛分别为纯锐钛矿相、锐钛矿和金红石混相.相比未掺杂的二氧化钛纳米管,N掺杂的二氧化钛纳米管在可见光区表现出更强的吸收.以甲基橙为模拟污染物,采用分光光度计研究了N掺杂、甲基橙初始浓度、pH值对光催化性能的影响.结果显示,甲基橙的光降解过程符合一级动力学过程,经过150 min的光催化实验,N的掺杂使二氧化钛纳米管的光催化性能提高了11.1%,甲基橙的最佳初始浓度为20 mg·L(-1),最佳pH值为1.

关键词: 阳极氧化 , 二氧化钛纳米管 , 氮掺杂 , 光催化性能

TiO2纳米管的合成机理研究

王芹 , 翁履谦 , 徐国跃 , 王秀华 , 胡永芳 , 台国安

功能材料

采用水热合成方法制备出外径约8nm,壁厚为1nm的纳米管,以TEM、XRD和TG等分析手段对不同工艺条件下获得的产物进行了表征,对它们的热稳定性进行了测试.研究结果表明,纳米管是在NaOH水热处理过程中形成的,而不是在清洗过程中形成的.其形成机理可能是纳米氧化钛颗粒在强碱作用下形成的Na2Ti3O7片状物经过卷曲而成短纳米管,通过溶解-吸收机理,逐渐长成长纳米管.但清洗溶液的pH值对生成的纳米管的成分和结构有影响,通过控制清洗产物时的溶液的pH值和热处理温度,可以获得组成分别以Na2Ti3O7、H2Ti3O7和TiO2为主晶向的纳米管,且纳米管具有较好的热稳定性.

关键词: 二氧化钛纳米管 , 水热法 , 形成机理 , 热稳定性

高光催化活性和易分离回收的硫掺杂 TiO2纳米管

魏凤玉 , 桑蕾

催化学报

采用两步水热法制备了硫掺杂的单一锐钛矿型Ti02纳米管(STNTs)催化剂.结果表明,STNTs的外径为10-20 nm,长200 nm左右:掺杂的硫以SO42-形态键合在TiO2的表面.STNTs具有较高的光催化活性,在紫外光和太阳光照射下催化降解甲基橙溶液的一级反应速率常数k分别为0.7992和0.5208 h-1,比未掺杂的TiO2纳米管的k值分别提高了约5倍和10倍.另外,STNTs可以通过简单的重力沉降从反应体系中分离回收.

关键词: 两步水热法 , 硫掺杂 , 二氧化钛纳米管 , 光催化活性 , 沉降

N掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究

张理元 , 刘钟馨 , 于晓龙 , 吕作凤 , 曹阳

钛工业进展 doi:10.3969/j.issn.1009-9964.2010.04.005

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二氧化钛纳米管,并在热处理的过程中提供氨气氛进行掺N.场发射扫描电镜(FESEM)观察结果表明,制得的纳米管管径为70~80 nm,壁厚为5~10 nm;XRD分析结果表明,400℃热处理的未掺杂二氧化钛为纯锐钛矿相,400℃热处理掺杂后的二氧化钛为锐钛矿和金红石混相.以甲基橙为参考污染物,采用分光光度计研究了未掺杂和N掺杂二氧化钛纳米管对污染物的光催化性能.结果显示N掺杂的二氧化钛纳米管的光催化性能比未掺杂的提高了11.1%,光催化效果差异是N掺杂引起的.

关键词: 阳极氧化 , 二氧化钛纳米管 , N掺杂 , 光催化

TiO2纳米管的研究进展

郭孟狮 , 杨靖华 , 周心艳

材料导报

近年来管状结构的纳米TiO2在微电子、应用催化和光电转化等领域展现出良好的应用前景,对其制备技术和应用研究已成为多学科研究的热点.主要综述了TiO2纳米管的最新研究进展情况以及发展现状,介绍了其制备方法、形貌、晶体结构、形成机理及应用前景.

关键词: 二氧化钛纳米管 , 水热法 , 模板法 , 阳极氧化

光稳定二氧化钛纳米管负载钯催化剂光降解甲基橙过程中的活性物种

胡晓静 , 石玉坤 , 朱宝林 , 张守民 , 黄唯平

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(14)60213-8

采用光沉积法制备了光稳定二氧化钛纳米管负载钯催化剂.通过X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光光谱和光电流等表征手段研究了催化剂的结构和性质. TEM表明二氧化钛纳米管经光照后仍然保持良好的管状结构; XPS结果表明大部分Pd以零价形式存在.以甲基橙溶液作为模拟废液研究了催化剂在紫外光及模拟日光条件下的光催化活性.当Pd的负载量为0.3 wt%时,催化剂的光催化活性最高并且优于P25的光催化活性.另外,通过在光降解过程中加入不同的捕获剂研究了不同氧化活性组分的作用.结果表明,光生空穴(hvb+)在光催化降解过程中起主要作用.

关键词: 二氧化钛纳米管 , , 活性物种 , 光降解 , 甲基橙

氧化钛纳米管的合成机理与表征

王芹 , 陶杰 , 翁履谦 , 宋申华 , 陶海军

材料开发与应用 doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2004.05.003

采用水热合成方法制备出外径约8nm,壁厚为1nm的纳米管,以TEM、XRD 和TG等分析手段对不同工艺条件下获得的产物进行了表征,对它们的热稳定性进行了测试.结果表明,纳米管是在NaOH水热处理过程中形成的,而不是在清洗过程中形成的.其形成机理可能是纳米氧化钛颗粒在强碱作用下形成的Na2TiO3 片状物经过卷曲而成短纳米管,通过溶解-吸收机理,逐渐长成长纳米管.但清洗溶液的pH值对生成的纳米管的成分和结构有影响,通过控制清洗产物溶液的pH值和热处理温度,可以获得组成分别为Na2TiO3 、H2TiO3 和 TiO2 的纳米管,且纳米管具有较好得热稳定性,经400℃热处理后,能保持其纳米管形貌,600℃时,纳米管间有烧结的迹象,至800℃时纳米管完全变为颗粒状.

关键词: 二氧化钛纳米管 , 水热法 , 形成机理 , 热稳定性

无基底透明二氧化钛纳米管阵列薄膜的制备

钟启声 , 王大伟 , 李峰 , 逯高清 , 成会明

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2009.02.002

在由乙二醇、水,氟化铵组成的电解液中添加钼酸钠调节阳极附近的离子浓度,制备出厚度大约为10微米的透明二氧化钛纳米管阵列薄膜.所得二氧化钛是无定型结构,在120℃水热处理可以将其转化成锐钛矿结构,并保持薄膜的结构完整性.该薄膜的透射率与其表面结构和晶体结构有关.这种透明二氧化钛纳米管阵列薄膜可望应用于染料敏化太阳能电池.

关键词: 无机非金属材料 , 钼酸盐 , 二氧化钛纳米管 , 透明薄膜

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