锰掺杂的二氧化钛光催化降解偶氮染料性能研究

《多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料制备及其作用机制的研究》篇一一、引言随着人们对生活品质要求的提高，防污抗菌材料在日常生活和工业生产中的应用越来越广泛。

TiO2作为一种重要的无机非金属材料，因其良好的化学稳定性、无毒性以及在光催化、防污抗菌等方面的优异性能，受到了广泛关注。

近年来，多元素掺杂的TiO2纳米材料因其更高的光催化活性和更强的防污抗菌能力，已成为研究热点。

本文旨在研究多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的制备方法及其作用机制。

二、材料制备1. 材料选择与配比选择适当的掺杂元素（如N、F、V等）与TiO2进行掺杂，根据不同的掺杂比例制备出多种样品的TiO2纳米材料。

2. 制备方法采用溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等方法，将选定的掺杂元素与TiO2进行混合和反应，得到多元素掺杂的TiO2纳米材料。

三、材料表征与性能测试1. 材料表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段，对制备出的多元素掺杂TiO2纳米材料进行表征，了解其晶体结构、形貌和尺寸等信息。

2. 性能测试测试材料的防污性能、抗菌性能以及光催化性能等。

通过浸泡实验、挂片实验等方法，评估材料在海水、淡水等环境中的防污性能；通过菌落计数法、显微镜观察法等方法，评估材料的抗菌性能；通过降解有机污染物等方法，测试材料的光催化性能。

四、作用机制研究1. 光催化机制多元素掺杂的TiO2纳米材料在光照下，掺杂元素能够捕获光生电子或空穴，提高光生电子-空穴对的分离效率，从而增强光催化活性。

此外，掺杂元素还能在TiO2晶格中引入缺陷态，进一步促进光催化反应的进行。

2. 防污抗菌机制多元素掺杂的TiO2纳米材料具有优异的防污抗菌性能。

一方面，其表面具有超疏水性，能够有效排斥污物和细菌的附着；另一方面，在光照下，材料能够产生具有强氧化性的羟基自由基等活性物种，这些活性物种能够破坏细菌的细胞壁和细胞膜，从而达到抗菌的目的。

小研锰掺杂纳米二氧化钛的制备及其可见光催化性能1．引言TiO2光催化剂具有光催化活性高、化学性质稳定、降解有机物彻底和不引起二次污染等优点 [1-4]，因而在空气净化和污水处理等领域得到了广泛的关注。

但是，TiO2电子和空穴易复合，光催化效率低，带隙较宽，只能被紫外光激发，太阳能利用率低[5]。

针对该问题，研究人员采用了多种手段对纳米TiO2进行改性, 其中过渡金属离子掺杂是一种有效的改性方法[6] , 如在TiO2体系中掺杂Fe、Cr、Co、V等离子，已被证实可以提高其可见光响应光催化活性[7-12]。

Anpo[13] 等认为加入金属离子可取代Ti4+离子，减小禁带宽度，从而使TiO2在可见光区域有吸收。

本研究分别以MnSO4?H2O和MnC2O4?4H2O为锰源，采用水热法制备Mn掺杂的TiO2光催化剂。

通过X-射线衍射光谱（XRD）和紫外-可见光吸收光谱（UV-vis）对其进行表征。

以罗丹明B为目标污染物进行光催化活性考察，探讨不同锰源和锰掺杂量对Mn-TiO2光催化剂的催化性能的影响。

2．实验2.1 催化剂的制备以 MnSO4?H2O 为锰源制备Mn-TiO2（Mn-TiO2-S 系列）：把3.4 g 钛酸丁酯（TNB）溶解在30 mL 无水乙醇中，加入一定量的MnSO4?H2O 进行强烈搅拌直至溶液完全透明，记为溶液A；把一定量的蒸馏水（根据摩尔比(Mn+Ti):H2O=1:4 确定加入量）溶解在20 ml 乙醇中，形成溶液B；将B 缓慢滴入A 中，静置陈化24 h 后，转入180 °C 高温高压反应釜中反应12 h，再进行洗涤，110°C 干燥，即得所需样品。

其中制备的Mn/Ti （摩尔比）分别为1：400、1：200、1：100 和1：50 的样品分别记为Mn-TiO2-S-400、Mn-TiO2-S-200、Mn-TiO2-S-100和Mn-TiO2-S-50。

《多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料制备及其作用机制的研究》篇一一、引言随着科技的发展和人们生活水平的提高，对材料性能的要求日益提高。

在众多材料中，TiO2因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于光催化、防污、抗菌等领域。

然而，传统的TiO2材料在应用中存在一定局限性，如光响应范围窄、电子-空穴对复合率高等问题。

为此，多元素掺杂的TiO2纳米材料逐渐成为研究的热点。

本文将详细探讨多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的制备方法及其作用机制。

二、多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的制备1. 材料选择与准备本研究所选用的主要原料为钛源（如钛酸四丁酯）、掺杂元素源（如氮、硫、氟等元素）及其他辅助试剂。

所有原料均需经过提纯处理，以去除杂质，保证实验结果的准确性。

2. 制备方法采用溶胶-凝胶法结合热处理工艺制备多元素掺杂TiO2纳米材料。

具体步骤包括：将钛源与掺杂元素源溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液；通过控制反应条件，使溶液发生水解、缩合等反应，形成凝胶；将凝胶进行热处理，得到多元素掺杂的TiO2纳米材料。

三、多元素掺杂TiO2纳米防污抗菌材料的作用机制1. 拓宽光响应范围多元素掺杂能够有效地拓宽TiO2的光响应范围，使其能够更好地利用太阳光中的可见光部分。

这主要是由于掺杂元素能够提供更多的光吸收能级，从而提高了材料对光的利用率。

2. 抑制电子-空穴对复合多元素掺杂还能够有效地抑制TiO2中电子-空穴对的复合。

这主要是因为掺杂元素能够改变电子的迁移路径，延长电子和空穴的寿命，从而提高光催化反应的效率。

3. 防污抗菌性能多元素掺杂的TiO2纳米材料具有优异的防污抗菌性能。

在光催化作用下，材料表面能够产生具有强氧化性的羟基自由基等活性物种，这些活性物种能够破坏细菌的细胞壁和细胞膜，从而达到抗菌的效果。

同时，这些活性物种还能够使污垢中的有机物分解，从而达到防污的效果。

四、实验结果与讨论通过一系列实验，我们成功制备了多元素掺杂的TiO2纳米材料，并对其性能进行了测试。

《Ag修饰的稀土Nd或Eu掺杂的TiO2用于光催化部分氧化乙醇反应性能研究》篇一Ag修饰的稀土Nd或Eu掺杂的TiO2在光催化部分氧化乙醇反应性能研究一、引言随着环境问题的日益严重，光催化技术因其高效、环保的特性，已成为科研领域的重要研究方向。

TiO2作为一种常用的光催化剂，其性能的改进和优化一直是科研人员关注的焦点。

本文旨在研究Ag修饰的稀土Nd或Eu掺杂的TiO2在光催化部分氧化乙醇反应中的性能。

这种新型复合材料通过引入Ag、Nd或Eu元素，能够有效地提升TiO2的光响应范围、电子传输效率及光催化活性，对于提高光催化部分氧化乙醇的反应性能具有显著的积极作用。

二、实验方法1. 材料制备我们采用溶胶-凝胶法结合热处理工艺制备Ag修饰的稀土Nd 或Eu掺杂的TiO2。

具体步骤包括前驱体的制备、稀土元素和Ag 的掺杂、以及最后的热处理过程。

2. 催化剂表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对催化剂进行表征，分析其晶体结构、形貌及元素分布。

3. 光催化实验在紫外-可见光照射下，以乙醇为反应物，进行光催化部分氧化实验。

通过检测反应产物的生成量，评价催化剂的光催化性能。

三、结果与讨论1. 催化剂表征结果XRD结果表明，Ag修饰的稀土Nd或Eu掺杂的TiO2具有较好的结晶度，且没有出现其他杂质峰。

SEM和TEM图像显示，催化剂具有较为均匀的粒径分布和良好的分散性。

元素分布图表明Ag、Nd或Eu元素成功掺杂到TiO2中。

2. 光催化性能评价实验结果表明，Ag修饰的稀土Nd或Eu掺杂的TiO2在光催化部分氧化乙醇反应中表现出优异的光催化性能。

与未修饰和未掺杂的TiO2相比，该催化剂能够更有效地部分氧化乙醇，生成相应的醛、酮等产物。

这主要归因于Ag、Nd或Eu的引入扩大了TiO2的光响应范围，提高了电子传输效率，从而增强了其光催化活性。

四、结论本研究通过实验验证了Ag修饰的稀土Nd或Eu掺杂的TiO2在光催化部分氧化乙醇反应中的优异性能。

纳米TiO2复合材料用于光降解染料的研究文章探讨了掺钒纳米二氧化钛光催化剂溶胶-凝胶法制备条件，并对材料进行XRD分析，通过纳米TiO2对活性艳红染料光催化降解试验，研究材料的光催化能力。

标签：纳米TiO2 光催化溶胶-凝胶纳米TiO2在光照下比一般材料具有更优异的催化能力，但它只能利用太阳中的紫外光，太阳能利用率低，在太阳光辐射中，波长小于388 nm的紫外辐射只占大约4%—5%。

另外，纳米TiO2 催化剂光激发后产生的空穴和电子复合的几率很高、量子效应较低，这些缺点也是目前半导体光催化剂普遍存在的问题。

本实验的目的是探索纳米TiO2复合材料的制备，提高其在可见光下的光催化活性。

1材料制备过程1.1实验过程如下（1）将10ml钛酸丁酯与20ml无水乙醇混合搅拌15min，充分溶解为A溶液。

（2）另取一定量的0.1 mol/L V5+溶液，加酸至50 ml为B溶液。

（3）将A滴入B中，机械搅拌1.5h，常温反应，得透明溶胶。

（4）取NaOH溶液缓慢滴入溶胶，用HNO3调节pH值，得到TiO2凝胶。

（5）加入适量水离心分离洗去杂质。

100℃下烘干，并研细至无明显颗粒感。

1.2XRD测试采用日本理学公司的Rigaku-D/MAX-2550PC型X射线衍射仪对所得粉末样品进行X射线衍射分析，使用Cu-Kα 辐射源，波长为1.5406 A，使用Ni滤波片，采用管流为300 mA、管压为40 KV，扫描速度5度/分，步长为0.02°。

阶梯扫描步长为0.04°，每步停留5秒。

1.3光降解试验准确称取0.100g活性艳红染料，配成浓度为50mg/L的染料，模拟印染废水。

另取0.200g催化剂投入染料溶液，测混合液的吸光度。

活性艳红的特征吸收波长为540nm。

紫外灯浸入水中照射，并每隔0.5小时取上清液，直接于Kmax=540nm处测其吸光度，再根据吸光度变化求其脱色率。

脱色率=（1-A/A0）×100%式中：A0，A分别为光照前后的吸光度。

第17卷第7期2017年3月 1671 — 1815(2017)07-0208-04科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No.7 Mar.2017©2017 Sci.Tech.Engrg.化学工业复盐分解法制备纳米二氧化钛及其光催化降解偶氮染料性能研究舒木子张景雯！(东华大学材料工程学院，上海201620)摘要采用复盐热分解法制备了纳米二氧化钬，对其形貌和晶相进行了分析。

600!700?热分解产物为单一的锐钬矿相，晶粒尺寸约为25 nm。

以双胺绿B等大分子量的偶氮染料分子作为光催化降解模型，评价了其在通氧条件下的光催化活性。

结果表明，600 ?热分解得到的光催化剂活性最好，对初始浓度100 m g/L双胺绿B溶液，通氧条件下90 m in的降解率为 100E，与DeguHa P25 相当。

关键词纳米二氧化钬 光催化 15中图法分类号TQ174.758.23; 文献标志码B随着全球工业化的发展，空气污染、生活污水、土壤污染、工业污染等问题日益严重，保护和治理我们 的生存环境，成为人们当下面临的最重要的问题之一。

污水的处理方法有很多。

二氧化钛作为一种半 导体光催化剂具有催化活性高、反应持久、能耗低、价 格低廉、操作简单等优点，在光照下，其较强的氧化能 力可彻底降解有机物而不造成二次污染[1]。

对于水 和空气中的各种有毒有害物质，比如烃类、芳香族、卤代物农药、医疗废水、电子工业排放的重金属粒子污 染物，化学武器内部的有毒有害物质，偶氮类染料废 水等有机污染物，有着较高效率的降解能力[2]。

近年来，纳米二氧化钛的研究发展较快[3]，但 其产业化进程受到限制:首先其制备方法有很多，但 多数停留于实验室研究层面，无法实现规模化生产。

能够大批量生产的方法成本较较高，比如德固赛公 司的15纳米二氧化钛[4];其次纳米二氧化钛由于 尺寸较小，容易团聚，并且其纳米尺寸难以控制。

锰离子控制掺杂二氧化钛薄膜光催化活性增强的机理探讨徐伟;李新军;郑少健;王俊刚【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2005(26)12【摘要】采用溶胶-凝胶法通过工艺控制制备了锰离子以不同形式掺杂TiO2的光催化剂薄膜, 并通过XPS和SEM对薄膜的结构进行表征. 通过UV-Vis分光光度计及电化学工作站表征了薄膜的光吸收性能和光电化学性能, 通过甲基橙溶液的光催化降解脱色率来表征催化剂薄膜的光催化活性. 结果表明, 以锰离子MT掺杂方式制备的TiO2薄膜可明显增强TiO2的光催化活性, 而以MM掺杂方式制备的TiO2薄膜反而降低了TiO2的光催化活性;锰离子MT掺杂方式的最佳掺杂质量分数为0.8%. 催化剂薄膜的电化学行为显示, 薄膜具有p-n结的电容-电压特性, 锰离子MT掺杂TiO2薄膜的开路电位和瞬时光电流信号较强, 说明其光生载流子易于生成并且分离效果较好. 依据半导体的p-n结原理探讨了锰离子控制掺杂TiO2的光催化活性机理.【总页数】5页(P2297-2301)【作者】徐伟;李新军;郑少健;王俊刚【作者单位】中国科学院广州能源研究所,广州,510640;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院广州能源研究所,广州,510640;中国科学院广州能源研究所,广州,510640;中国科学院广州能源研究所,广州,510640;中国科学院研究生院,北京,100039【正文语种】中文【中图分类】O641;O614【相关文献】1.硫掺杂纳米TiO2的掺杂机理及可见光催化活性的研究 [J], 周武艺;曹庆云;唐绍裘;刘英菊2.Fe3+掺杂三维分级纳米Bi2WO6的合成及其光催化活性增强机理 [J], 王丹军;岳林林;郭莉;张洁;付峰;薛岗林3.噻吩硫掺杂氮化碳促进n-π*电子跃迁增强光催化活性 [J], 葛飞跃;黄树全;颜佳;景立权;陈烽;谢萌;徐远国;许晖;李华明4.铜、锌共掺杂二氧化钛薄膜的制备及光催化活性 [J], 唐泽华;胡兰青5.Sm^(3+)掺杂棒状BiPO_4微晶的制备及其光催化活性增强机理 [J], 王丹军;何小梅;朱燕;岳林林;申会东;郭莉;付峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Mn掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究
张淑娜;张毅;杨彬
【期刊名称】《俪人：教师》
【年(卷),期】2014(000)019
【摘要】本文通过溶胶一凝胶法制备了TiO2 光催化剂,并在此基础上制备了掺杂硫酸锰的TiO2 光催化剂.通过对亚甲基蓝的光催化降解实验表征了以上光催化剂在可见光下对染料污染物的降解能力.
【总页数】1页(P247-247)
【作者】张淑娜;张毅;杨彬
【作者单位】浙江工业职业技术学院，绍兴312000
【正文语种】中文
【中图分类】O643.36
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