Photocatalytic property of SiO2 TiO2 nanoparticles prepared by sol-hydrothermal process

合集下载

光催化材料研究进展

光催化材料研究进展

光催化材料研究进展光催化材料研究进展20 世纪以来, 人们在享受迅速发展的科技所带来的舒适和方便的同时, 也品尝着盲目和短视造成的生存环境不断恶化的苦果, 环境污染日趋严重。

为了适应可持续发展的需要, 污染的控制和治理已成为一个亟待解决的问题。

在各种环境污染中, 最普遍、最重要和影响最大的是化学污染。

因而, 有效的控制和治理各种化学污染物是环境综合治理的重点, 开发化学污染物无害化的实用技术是环境保护的关键。

目前使用的具有代表性的化学污染物处理方法主要有: 物理吸附法、化学氧化法、微生物处理法和高温焚烧法。

这些方法对环境的保护和治理起重大作用, 但是这些技术不同程度的存在着或效率低, 不能彻底将污染物无害化, 产生二次污染, 或使用范围窄, 仅适合特定的污染物而不适合大规模推广应用等方面的缺陷[1]。

光催化氧化技术是一门新兴的有广阔应用前景的技术, 特别适用于生化、物化等传统方法无法处理的难降解物质的处理。

其中TiO2、ZnO、CdS、WO 3、Fe 2 O 3等半导体光催化技术因其可以直接利用光能而被许多研究者看好[2]。

1.1 TiO 2光催化概述1.1.1 TiO 2的结构性质二氧化钛是一种多晶型化合物,常见的n型半导体。

由于构成原子排列方式不同,TIO2在自然界主要有三种结晶形态分布:锐钛矿型、金红石型和板钛矿型。

三种晶体结构的TIO2中,锐钛矿和金红石的工业用途较广。

和锐钛矿相比,金红石的原子排列要致密得多,其相对密度、折射率以及介电常数也较大,具有很高的分散光射线的能力,同时具有很强的遮盖力和着色力,可用作重要的白色涂料。

锐钛矿在可见光短波部分的反射率比金红石型高,普遍拥有良好的光催化活性,在光催化处理环境污染物方面有着极为广阔的应用前景[3]。

1.1.2TiO2光催化反应机理半导休表面多相光催化的基本原理:用能量高于禁带宽度(Eg)的光照射半导体表面时,价带上的电子被激发,跃迁到异带上,同时在价带产生相应的空穴,这样就半导体内部生成电子(e-)—空穴(h+)随后,.电子-空穴对迁移到粒子表面不同位置、与吸附半导体表面的反应物发生相应的氧化或还原反应,同时激发态的二氧化钛重新回归到基态。

TiO2光催化材料的自清洁特性及其应用

TiO2光催化材料的自清洁特性及其应用

技术应用与研究2018·0499Chenmical Intermediate当代化工研究TiO 2光催化材料的自清洁特性及其应用*王凯1 刘巍英2(1.铜仁学院材料与化学工程学院 贵州 5543002.铜仁学院学生资助中心 贵州 554300)摘要:TiO 2光催化活性自上世纪70年代提出以来在能源和环境领域得到了广泛研究和应用,尤其在自清洁涂料领域。

利用TiO 2的光催化功能可以有效的降解涂层表面的各种有机物,而其光致超亲水性又可以清除表面的无机颗粒。

TiO 2制备的自清洁涂层具有自清洁能力强、透光性高,附着力强和耐用性好等优势,在光伏电站、汽车镀膜、幕墙等领域均有广泛的应用。

本文将对基于TiO 2自清洁涂料的性质、应用和存在的问题进行介绍。

关键词:纳米二氧化钛;光催化;自清洁;应用前景中图分类号:T 文献标识码:ASelf-cleaning Property and Application of TiO 2 Photocatalytic MaterialWang Kai 1, Liu Weiying 2(1.Materials and Chemical Engineering Institute of Tongren College, Guizhou, 5543002.Student Funding Center of Tongren College, Guizhou, 554300)Abstract :TiO 2 photocatalytic activity has been widely studied and applied in the field of energy and environment since it was proposed in1970s, especially in the field of self-cleaning coatings. The photocatalytic function of TiO 2 can effectively degrade various organic compounds on the surface of the coating, and its photoinduced super hydrophilicity can also remove the inorganic particles on the surface. The self-cleaning coating prepared by TiO 2 has the advantages of strong self-cleaning ability, high light transmittance, strong adhesion and good durability, and has been widely used in the fields of photovoltaic power station, automobile coating, curtain wall and so on. This article will introduce the properties, application and existing problems of TiO 2 based self-cleaning coatings.Key words :nanoscale titanium dioxide ;photocatalysis ;self-cleaning ;application prospect引言近年来,幕墙、光伏电站等污染问题得到了越来越多的关注,表面污染物的清洗在一定程度缓解了相关问题,但人工或机械清洗方式存在成本高和操作困难等问题。

二氧化硅包覆二氧化钛

二氧化硅包覆二氧化钛

目录摘要 (1)关键词 (1)1前言 (2)1.1 TiO2概况 (3)1.1.1 TiO2简介 (3)1.1.2 TiO2相关研究背景及意义 (4)1.2Sio2 的概述 (4)1.2.1简介 (4)2 溶胶-凝胶法制备TiO2粉体 (5)2.1溶胶-凝胶法制备TiO2粉体机理 (5)2.2实验部分 (5)2.2.1 主要试剂及仪器 (5)2.2.2 实验步骤 (6)2.3 结果与讨论 (7)2.3.1 TiO2/ SiO2粉体制备过程实验操作要点讨论 (7)3 SiO2并流中和法表面改性TiO2 (8)3.1主要试剂及仪器 (8)3.2实验步骤 (8)4 SiO2包覆TiO2粉体的性能研究 (9)4.1粒度分析 (9)4.2红外光谱分析 (10)4.3 XRD分析 (10)4.4TiO2/SiO2粉体光催化降解甲基橙溶液 (11)4.4.1 TiO2/SiO2粉体光催化降解甲基橙溶液机理 (11)4.4.2主要试剂及仪器 (13)4.4.3 实验步骤 (14)4.4.4不同pH环境对将光催化降解的影响 (14)4.4.5反应时间对光催化降解反应的影响 (15)4.4.6不同粉体用量对光催化降解反应的影响 (16)5结论 (17)主要参考资料 (18)致谢 (19)湖南人文科技学院毕业论文(设计)SiO2包覆TiO2粉体的制备与性能研究李恩龙指导老师王书媚(湖南人文科技学院化学与材料科学系湖南娄底417000)摘要:以钛酸丁酯为先驱物,乙醇为溶剂,醋酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备超细TiO2粉体,以SiO2包覆材料用并流中和法对纳米TiO2粒子进行表面改性。

采用红外光谱分析、激光粒度分析、XRD、紫外光谱仪对改性前后粉体的晶型和晶粒大小进行了表征并对改性效果进行评价。

关键词:溶胶-凝胶法改性效果TiO2SiO2湖南人文科技学院毕业论文(设计) Study on Photocatalytic Properties ofTiO2/SiO 2PowdersLi EnlongTeacher Wang Shu-mei(Department of Chemistry and Material Science, Hunan Institute of Humanities,Science and Technology, Loudi, Hunan, 417000)Abstract: with butyl titanate as precursor, ethanol as solvent, acetic acid as chelating agent, was prepared by Sol - gel method of ultrafine titanium dioxide powder in Silicon dioxide coating material and stream and method of nano titanium dioxide particles surface modification. Using infrared spectrum analysis, laser particle size analysis, XRD, ultraviolet spectrometer of the modified powder crystal type and particle size were characterized and evaluated the effect of modified.Keywords : sol-gel modified effect Silicon dioxide Titania1前言纳米二氧化钛(TiO2)(有板钛型、锐钛型和金红石型3种晶体结构)是近年来发展较快的一种附加值很高的功能精细无机材料,因其具有粒径小,比表面积大,磁性强,光催化、吸收性能好,吸收紫外线能力强,表面活性大,热导性好,分散性好,以及良好的耐侯性、耐化学腐蚀性,抗紫外线能力强等特点,被广泛应用于感光材料、光催化剂、化妆品、食品包装材料、陶瓷添加剂、橡胶、塑料、皮革鞣制、高级轿车涂料等领域。

低温下水热法合成锐钛矿型二氧化钛微米球

低温下水热法合成锐钛矿型二氧化钛微米球
26 2-
溶 液, 当达 到过 饱和时 ,
相 互作 用形 成更 稳定 的锐钛 矿 TiO2 晶
核, 晶 核 吸附 周 围的 生 长单 元 延续 晶体 的 生长。 Ti( OH) 6 的生长单元均为 [ TiO6 ] 八面体, 若以顶角 相联结则形成金红石型 TiO2 , 以棱边相联结则形成 图 2 90 下反应 8 h 所得 TiO2 微米球的 SEM 图 锐钛矿型 T iO2 。据文献[ 11] 报道, 在水热环境下, 只 有 pH 小于 2 时才能形成金红石相 , 而形成钛矿型的 溶液的 pH 范围较宽 , 故在水热环境中锐钛 矿晶粒 生成的机率最高。实验中加入尿素后使溶液呈中性 到偏碱性间, 水热处理下每个 [ T iO6 ] 八面体以四条 棱分别与其他 [ T iO6 ] 八面体共用 , 最后形成锐钛矿 型 TiO2 微米球。 参考文献
张一兵1963硕士教授主要从事无机化学与无机材料的研究srxbsina101峰最强说明合成的tio2可知除了101吸收峰最强外还存在较弱的004200105211204吸收峰这些都符tio2晶体标准xrd定方向不断生长然后沿着某些方向不断生长形成tio2纳米棒继而大规模自组装成钛矿型tio2晶体微米球沉积在玻璃基板上90下反应48所得tio2微米球90下反应所得tio2微米球的xrd213生长机理笔者提出以下2纳米棒自组装生成微米球的形成机理在碱性条件下易水解形成钛酸根10应初期生成的tioh微粒进行团聚和联结随后212sem照片从图中可发现大面积锐钛矿型的tio2微米tio2纳米晶体组成tiohtioh的生长单元均为tio八面体若以顶角相联结则形成金红石型tio2以棱边相联结则形成tio2
图 3 所制备的 TiO2 微米球的 SEM 图 图 4 是将上述条件反应 48 h 后所生成的 TiO2 晶体试样经超声波粉碎 0 5 min 后的 TEM 图 , 可发 现 TiO2 微米球的形成机理可能是 : TiO2 的成核反应 开始发生在基板或体相溶液中的某点, 然后沿着一

金属与N元素共掺杂TiO_(2)复合材料光催化结晶紫

金属与N元素共掺杂TiO_(2)复合材料光催化结晶紫

第46卷第2期2021年4月广州化学Guangzhou ChemistryV ol. 46 No. 2Apr. 2021文章编号:1009-220X(2021)02-0034-05 DOI:10.16560/ki.gzhx.20210213金属与N元素共掺杂TiO2复合材料光催化结晶紫杨茂楠,李莉,杨长龙*,汪康,张榆(齐齐哈尔大学化学与化学工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006)摘要:通过溶胶-凝胶法制备出系列金属元素与非金属元素共掺杂TiO2复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis/DRS)等对样品进行表征。

结果表明,复合材料呈现团聚的块状结构,其中TiO2为典型锐钛矿结构,N和In、Ce、Mn等元素以离子的形式存在。

相比于TiO2,复合材料的光吸收能力明显增强,同时非金属离子的掺杂提高了复合材料的可见光区吸收,金属离子的掺杂增加了复合材料的活性位点。

复合材料在125 W高压汞灯照射下120 min结晶紫被降解82%。

关键词:溶胶-凝胶法;离子掺杂;光催化;结晶紫中图分类号:X703.1 文献标识码:A染料工业是对环境影响最大的行业之一。

染料废水的特点包括生物降解性差、色度高、难降解有机污染物浓度高、成分复杂,对人体健康和生态系统具有毒性、致癌性等[1]。

为了彻底去除有机污染物,多相光催化已经引起了人们广泛的关注[2]。

在这些光催化剂中,二氧化钛光催化成为环境修复的研究热点[3]。

然而,由于锐钛矿二氧化钛的宽带隙,其实际应用受到限制[4]。

因此,有必要开发第二代光催化剂,将可见光活性引入二氧化钛[5]。

为了实现太阳能降解,阴离子掺杂(如氮、硫和氟)已被确认为二氧化钛的有效改性方法[6]。

氮的离子半径非常接近氧的离子半径,以至于氮的p轨道可以有效地与氧的2p轨道合并[7],使N-TiO2形成一个新的杂化能级,使TiO2带隙能降低。

因此,氮掺杂被认为是一个很好的选择。

TiO2-SiO2_多功能薄膜的制备及其性能研究

TiO2-SiO2_多功能薄膜的制备及其性能研究

第52卷第11期表面技术2023年11月SURFACE TECHNOLOGY·347·TiO2-SiO2多功能薄膜的制备及其性能研究向军淮,徐志东,王军*(江西科技师范大学 江西省材料表面工程重点实验室,南昌 330013)摘要:目的改善普通玻璃的防雾性能。

方法采用溶胶−凝胶法在玻璃表面制备均匀透明的x TiO2-(1−x)SiO2(x为1.00、0.75、0.50、0.25、0)复合薄膜。

利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征TiO2-SiO2复合材料的微观结构和表面形貌,通过紫外可见近红外分光光度计、接触角测试仪测试TiO2-SiO2复合薄膜的光学性质和润湿性,通过热水浴实验评价镀膜前后玻璃的防雾性能。

结果XRD测试结果表明,TiO2-SiO2复合材料由锐钛矿相TiO2和非晶相SiO2构成,其相结构随着TiO2含量的变化而变化。

SEM和AFM结果表明,在TiO2-SiO2复合薄膜中,当SiO2的物质的量分数小于50%时,TiO2-SiO2复合薄膜表面均匀致密、粗糙度低;当SiO2的物质的量分数大于75%时,复合薄膜表面出现了孔洞和大颗粒,粗糙度增大。

光学性质测试结果表明,在TiO2-SiO2复合薄膜中,当SiO2的物质的量分数大于50%时,镀膜后的玻璃在可见光范围内的平均透过率高于85%。

润湿性测试结果表明,镀膜后玻璃表面的亲水性明显增强,当SiO2的物质的量分数小于50%时,TiO2-SiO2复合薄膜的接触角低于5°,表现为超亲水。

防雾性能测试结果表明,在玻璃表面制备TiO2-SiO2复合薄膜后,玻璃具有良好的防雾性能。

评价了0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的耐久性,在室内放置60 d后,0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的平均透过率在84%以上,且具有防雾性能,表明其耐久性较好。

结论在玻璃表面制备的0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜在可见光范围内具有高透明度和良好的防雾性能,且该薄膜的耐久性较好。

二氧化钛纳米管的制备及应用综述

二氧化钛纳米管的制备及应用综述

二氧化钛纳米管的制备及应用综述段秀全盖利刚周国伟(山东轻工业学院化学工程学院,山东济南250353)摘要:TiO2纳米管具有较大的直径和较高的比表面积等特点,在微电子、光催化和光电转换等领域展现出良好的应用前景。

本文对TiO2纳米管材料的合成方法、形成机理及应用研究进行了综述。

关键词:TiO2纳米管;制备;应用中图分类号: O632.6 文献标识码: APreparation and Application of TiO2 nanotubesDUAN Xiu-quan, GAI Li-gang, ZHOU Guo-wei(School of Chemical Engineering, Shandong Polytechnic University, Jinan, 250353, China) Abstract: TiO2nanotubes have wide applications in microelectronics, photocatalysis, and photoelectric conversions, due to their relatively larger diameters and higher specific surface areas. In this paper, current research progress relevant to TiO2nanotubes has been reviewed including synthetic methods, formation mechanisms, and potential applications.Keywords: TiO2 nanotubes; preparation; application自1991年日本NEC公司Iijima[1]发现碳纳米管以来,管状结构纳米材料因其独特的物理化学性能,及其在微电子、应用催化和光电转换等领域展现出的良好的应用前景,而受到广泛的关注。

二氧化钛表面超强酸化光氧复合降解罗丹明B

二氧化钛表面超强酸化光氧复合降解罗丹明B

第40卷第2期2021年3月Vol.40No.2Mar.2021大连工业大学学报JournalofDalianPolytechnicUniversityDOI:10.19670/ki.dlgydxxb.2021.0210二氧化钛表面超强酸化光氧复合降解罗丹明B温宇,杨大伟(大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连116034)摘要:采用共结晶方法制备了锌锆共掺杂的介孔二氧化钛,前驱体用硫酸处理使其具有超强酸性。

将制备的介孔二氧化钛用于降解废水模拟物罗丹明B,测试其光催化与氧催化降解能力。

通过紫外-可见分光光度计、X射线衍射、电镜扫描等对催化剂进行表征,实验结果表明,在强酸修饰二氧化钛前驱体的影响下,掺杂锌锆的介孔二氧化钛具有光催化与氧催化活性。

锌锆共掺杂介孔二氧化钛的光催化与氧催化效率分别达到了72%与25%o硫酸处理后在TiO2与掺杂原子表明形成酸性中心,在无光条件下氧化降解废水效率为30%,提高了降解效率。

关键词:二氧化钛;光催化;酸催化;罗丹明B中图分类号:X703.5文献标志码:A文章编号:1674-1404(2021)02-0136-04Composite degradation of rhodamine B using TiO2withphotocatalytic oxygen and super acidWEN Yu,YANG Dawei(SchoolofLightndustryandChemicalEngineering,DalianPolytechnicUniversity,Dalian116034,China) Abstract:The mesoporous titania doped with zinc oxide,zirconium dioxide,zinc and zirconium were prepared by the co-crystallization method and the precursor of mesoporous titania was pretreated with sulfuric acid to endowed it super acidic.The mesoporous titania was used for degradation of rhodamine B in simulated wastewater and its photocatalytic activity and oxygen catalytic ability was analyzed by UV-visible spectrophotometer,X ray diffraction,scanning electron microscopy.The results showed that the T1O2doped metal oxides and super acid exhibited excellent photocatalytic and oxygen catalytic ability.The degradation rate of rhodamine B photocatalyzed and oxygen catalyzed by the prepared catalysts were72%and25%,respectively.After treatment with sulfuric acid,the acidic centers were formed between the doped atoms and the surface of titanium dioxide,which improved the oxygen degrading efficiency of wastewater to30%.Keywords:TiO2;photocatalytic;acidic catalysis;rhodamine B0引言工业生产中生成的有机废水对环境造成严重污染,国家对废水排放标准执行越来越严格,如何降低或消除有机废水中大分子有机物成为研究的重点。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
In the present work, the effect of the composition of the solvent, the embedded silica content and the concentration of acid on the particle size and crystal structure of the solhydrothermal desired titania particles are investigated. The structural, morphological and photocatalytic properties of the synthesized SiO2/TiO2 are characterized by XRD, TEM, Raman and UV-Visible spectroscopy.
Hydrothermal synthesis is a promising method to obtain nanocrystalline titania particles since crystalline product can be obtained at relatively low reaction temperature (<250◦C). The crystal structure, particle size and morphology can easily be controlled by changing hydrothermal condition such as temperature, pH, solvent composition, reactant concentration, additive, etc.
J Electroceram (2006) 17:899–902 DOI 10.1007/s10832-006-9071-5
Photocatalytic property of SiO2/TiO2 nanoparticles prepared by sol-hydrothermal process
E. Y. Kim · C. M. Whang · W. I. Lee · Y. H. Kim
Addition of silica to TiO2 brought about an increase in the photocatalytic activity by suppressing the phase transition from anatase to rutile. Judging from the result of the decomposition of 1, 4-dichlorobenzene, the most efficient catalyst was found to be 0.2 mole fraction SiO2 embedded TiO2 prepared with ethanol-rich solvent (the volume ratio of ethanol to water is 4).
TTIP and TEOS precursors were dissolved separately in ethanol whose total volume was adjusting to give the desired titania and silica mole ratio. Then, the prepared solutions were mixed and added to the acidic water. The final mixed sol was remained clear. The clear solution was transferred into a glass-lined autoclave, and left to react at 250◦C for 2 hour. After hydrothermal reaction, the crystallized nanoparticles were obtained as a colloidal suspension. To obtain powdered samples the suspensions were dried in oven at 50◦C, and final drying resulted in fine white powder of SiO2/TiO2 nanoparticles.
The major phase and crystallite size of the obtained particles was analyzed by X-ray diffractometer (XRD, Rigaku DMAX 2500) using Cu-Kα radiation. The morphology and grain size of the samples were examined using transmission electron microscopy (TEM, Philips CM200). Raman spectra of the samples were obtained with FT- Raman spectroscopy (Bruker Co. RFS100/S). The average diameter of agglomerated SiO2/TiO2 nanoparticles in suspended aqueous solution was determined by a particle size analyzer (Otsuka ELS-8000).
Received: 27 June 2005 / Revised: 20 March 2006 / Accepted: 9 May 2006 C Springer Science + Business Media, LLC 2006
Abstract Silica-embedded nanocrystalline TiO2 powders were synthesized by sol-hydrothermal process. The influence of the composition of the solvent and the embedded silica content on the phase transition, grain growth and subsequently, on the photoactivity of TiO2 were investigated. The volume ratio of ethanol to water for the solvent composition was varied from 0.125 to 8 and the mole fraction of silica content was changed from 0 to 0.4, while the condition for hydrothermal reaction was fixed at 250◦C for 2 hour. With an increase in ethanol content in solvent composition, the crystallite sizes of pure TiO2 particles decreased from 15 nm to 6 nm and crystal phase changed from rutile/anatase mixed phase to pure anatase phase.
W. I. Lee · Y. H. Kim Dept. of Chemistry, Inha University, Incheon 402-751, Korea
Titanium tetraisopropoxide (TTIP) and tetraethylorthosilicate (TEOS) were used as precursors for titania and silica, respectively. Ethanol and water were employed as solvents and nitric acid was used as a catalyst to stabilize the sol. Appropriate amount of TTIP and TEOS precursors were taken to give the required silica: titania mole ratio. The mole fraction
Springer
900
J Electroceram (2006) 17:899–902
of silica was changed from 0 to 0.4. The volume ratio between ethanol to water for solvent composition was varied from 0.125 to 8 making total of 90 ml of mixed ethanol and water solution. Nitric acid was added to the water until the pH of the acidic water reached 0.3. In order to see the effect of acid concentration on the crystal structure, we also prepared acidic water whose pH is 0.6.
2 Experimental
E. Y. Kim · C. M. Whang ( ) School of Materials Science and Engineering, Inha University, Incheon 402-751, Korea e-mail: cmwhang@inha.ac.kr
相关文档
最新文档