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氧缺陷型TiO2-x可见光催化性能的研究

操小鑫 , 陈亦琳 , 林碧洲 , 高碧芬

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.12097

采用氢气还原法制备氧缺陷型二氧化钛(TiO2-x), 考察氧气氛中不同返烧温度对TiO2-x性能的影响. 利用X射线光电子能谱、电子自旋共振谱、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等技术对样品的表面化学状态、氧缺陷位的种类、光吸收性能和光生载流子的分离效率等性质进行了表征, 并以气相的苯为模型污染物, 研究催化剂样品在可见光(λ > 400 nm)照射下的光催化氧化能力. 结果表明, 与未返烧的催化剂相比, 返烧后TiO2-x对苯的光催化氧化降解能力显著提高, 反应4 h、催化剂活性稳定后, 经300℃返烧的TiO2-x样品对苯的转化率为36.9 %, 是未返烧样品的5.3倍. 还原过程中生成的体相氧缺陷位(束缚单电子的氧空位)是催化剂具有可见光催化性能的主要原因, 返烧热处理减少了催化剂表面氧缺陷位(Ti3+)的浓度并有效地抑制了光生载流子的复合.

关键词: 氧缺陷位; TiO2; 可见光; 光催化

SO2-4/TiO2固体酸催化剂的酸强度及光催化性能

苏文悦 , 陈亦琳 , 付贤智 , 魏可镁

催化学报

SO2-4/TiO2固体酸可用于光催化降解溴代甲烷,其光催化性能明显优于TiO2光催化剂.在相同反应条件下,SO2-4/TiO2的光催化活性比TiO2提高2~10倍.当H2SO4浸渍液浓度为1mol/L时,制得的SO2-4/TiO2酸性最强(H0<-12.14),具有超强酸性和最高的光催化活性.

关键词: 固体酸 , 二氧化钛 , 光催化剂 , 酸强度 , 溴代甲烷

水热沉淀法制备掺铁二氧化钛中空球及其光催化性能

匡继董 , 林碧洲 , 陈亦琳 , 骈雪涛 , 张克智 , 张鸥

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.00514

以碳球为模板剂,采用水热沉淀法制备了不同配比掺Fe的Ti0_2(Fe-TiO_2)中空球,并运用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、元素分析能谱、红外光谱和热重等方法对其进行了表征.结果表明,中空球为锐钦矿相,大小为0.5~3.20μm,壳层厚度为30~60nm,比表面积为150~300㎡/g.随着Fe掺杂量的增加,中空球在可见光区的吸收强度逐渐增加.光催化降解实验表明,掺Fe后,TiO_2中空球的可见光催化活性升高,其中0.5%Fe-TiO_2在80min内降解亚甲基蓝超过75%.同时还讨论了光催化机制.

关键词: 铁掺杂 , 二氧化钛 , 水热沉淀法 , 光催化 , 亚甲基蓝 , 降解

氮掺杂-氧缺陷TiO2光催化剂的制备和性能

陈晶玲 , 操小鑫 , 陈亦琳 , 高碧芬 , 林碧洲

材料研究学报

采用NH3-H2气氛两步热处理法制备氮掺杂-氧缺陷TiO2,用x射线粉末衍射、N2吸附BET法、X射线光电子能谱、元素分析、电子自旋共振谱、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等技术对样品的晶相结构、表面化学状态、氮含量、氧缺陷位种类及含量、光吸收性能和光生载流子的分离效率等性质进行了表征,研究了H2气氛中不同热处理时间对催化剂性能的影响和催化剂样品在可见光(λ> 400 nm)条件下的光催化氧化能力.结果表明,掺氮TiO2催化剂经H2热处理1h后具有较好的可见光催化活性,对苯的转化率和矿化率分别为66.8%和47.5%,其降解效率高于单掺杂催化剂活性的总和,双掺杂光催化剂活性的提高与氮杂质-氧缺陷双光活性中心的协同增强作用有关.

关键词: 无机非金属材料 , TiO2 , 氮掺杂、氧缺陷 , 光催化 ,

氧缺陷型TiO2-x可见光催化性能的研究

操小鑫 , 陈亦琳 , 林碧洲 , 高碧芬

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.12097

采用氢气还原法制备氧缺陷型二氧化钛(TiO2-x),考察氧气氛中不同返烧温度对TiO2-x性能的影响.利用X射线光电子能谱、电子自旋共振谱、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等技术对样品的表面化学状态、氧缺陷位的种类、光吸收性能和光生载流子的分离效率等性质进行了表征,并以气相的苯为模型污染物,研究催化剂样品在可见光(λ>400 nm)照射下的光催化氧化能力.结果表明,与未返烧的催化剂相比,返烧后TiO2-x对苯的光催化氧化降解能力显著提高,反应4h、催化剂活性稳定后,经300℃返烧的TiO2-x样品对苯的转化率为36.9%,是未返烧样品的5.3倍.还原过程中生成的体相氧缺陷位(束缚单电子的氧空位)是催化剂具有可见光催化性能的主要原因,返烧热处理减少了催化剂表面氧缺陷位(Ti3+)的浓度并有效地抑制了光生载流子的复合.

关键词: 氧缺陷位 , TiO2 , 可见光 , 光催化

氧缺陷Bi2WO6-x可见光催化剂的制备和性能

卢青 , 华罗光 , 陈亦琳 , 高碧芬 , 林碧洲

无机材料学报 doi:10.15541/jim20140446

采用乙二醇溶剂热法原位制备氧缺陷Bi2WO6?x催化剂,利用XRD、SEM、N2吸附–脱附、XPS、ESR、UV-Vis DRS、PL及电化学方法对样品的理化性能进行了表征,考察了样品在可见光下(λ>400 nm)对气相苯的光催化降解性能。结果表明:乙二醇溶剂热法制备的催化剂具有较大比表面积,形成了 Bi-Ov和 W-Ov氧缺陷中心;缺陷的生成改变了催化剂的能带结构,缩小其光响应带隙宽度,并有效抑制了光生电子–空穴对的复合,催化剂的活性增强。Bi2WO6?x降解苯的转化率和矿化率分别为52.5%和80.6%,是Bi2WO6的1.72倍和1.84倍。

关键词: Bi2WO6 , 溶剂热法 , 氧缺陷 , 可见光

具有高活性(001)晶面的TiO2纳米方块的制备及光催化性能

万建风 , 胡德圣 , 卢朋辉 , 林碧洲 , 陈亦琳 , 高碧芬

无机材料学报 doi:10.15541/jim20160012

采用水热法制备了尺寸为70~100 nm,具有高活性(001)晶面的锐钛矿相TiO2纳米方块,利用FE-SEM、TEM、XRD和UV-Vis DRS等手段对催化剂结构和光吸收性能进行分析,同时考察了水热反应温度和溶液pH对TiO2形貌和(001)晶面暴露率的影响.以酸性红染料为目标污染物,对催化剂的光催化活性进行研究.实验结果表明,合成TiO2纳米方块的最佳条件为水热温度180℃、溶液pH=4~5.(001)晶面的光催化活性优于(101)晶面,具有33%(001)晶面暴露率的TiO2纳米方块的光催化活性是普通TiO2的1.6倍.

关键词: TiO2 , 水热法 , (001)晶面 , 光催化

多壁碳纳米管改性InVO4光催化剂的制备及性能

陈亦琳 , 操小鑫 , 林碧洲

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00508

以酸处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体, 采用水热合成法制备了InVO4/MWCNTs光催化剂. 利用场发射扫描电镜、X射线粉末衍射、BET-N2吸附、傅里叶红外光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱等技术对样品的形貌、晶相组成、比表面积和吸光性能等物理性质进行了表征, 并以气相的苯作为模型污染物, 研究催化剂样品在可见光(λ>420 nm)照射下的光催化氧化能力. 结果表明, InVO4颗粒均匀附着于MWCNTs, 表面粒径约100 nm. 与纯InVO4相比, InVO4/MWCNTs的比表面积和可见光吸收性能显著提高. 在可见光照射下, InVO4/MWCNTs具有良好的光催化活性, 反应4 h光催化降解苯的转化率和矿化率分别为41.0%和43.4%, 其转化率分别是InVO4的1.5倍和掺氮TiO2的3倍, InVO4/MWCNTs光催化活性的提高与载体MWCNTs良好的电子传输特性有关.

关键词: InVO4/MWCNTs , visible light , photocatalysis , benzene

多壁碳纳米管改性InVO4光催化剂的制备及性能

陈亦琳 , 操小鑫 , 林碧洲

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00508

以酸处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,采用水热合成法制备了InVO4/MWCNTs光催化剂.利用场发射扫描电镜、X射线粉末衍射、BET-N2吸附、傅里叶红外光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱等技术对样品的形貌、晶相组成、比表面积和吸光性能等物理性质进行了表征,并以气相的苯作为模型污染物,研究催化剂样品在可见光(λ>420 nm)照射下的光催化氧化能力.结果表明,InVO4颗粒均匀附着于MWCNTs,表面粒径约100nm.与纯InVO4相比,InVO4/MWCNTs的比表面积和可见光吸收性能显著提高.在可见光照射下,InVO4/MWCNTs具有良好的光催化活性,反应4 h光催化降解苯的转化率和矿化率分别为41.0%和43.4%,其转化率分别是InVO4的1.5倍和掺氮TiO2的3倍,InVO4/MWCNTs光催化活性的提高与载体MWCNTs良好的电子传输特性有关.

关键词: InVO4/MWCNTs , 可见光 , 光催化 ,

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