三维In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的制备及光电性能

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出TiO_2纳米管阵列,利用连续离子层吸附法(SILAR)将半导体In_2S_3沉积到TiO_2纳米管表面,制备In_2S_3/TiO_2纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)及紫外-可见漫反射光谱(DRS)对材料的形貌和结构进行表征,并通过荧光光谱仪以及光电信号对不同沉积圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的光电性能进行测试。结果表明,制备的In_2S_3纳米颗粒均匀沉积在TiO_2纳米管上,并且不会堵塞纳米管的管孔。沉积不同圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料表现出不同的光电化学性质。     

三维Ag/TiO_2纳米网的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛网上制备了TiO_2纳米管阵列,并利用循环伏安法在纳米管表面沉积Ag,制备出Ag/TiO_2纳米复合材料。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、紫外-可见漫反射光谱等方法对复合材料的形貌、结构、光电性能进行了表征,并以2,4-二硝基苯酚为模型化合物考察了沉积Ag对复合材料光催化性能的影响。结果表明,沉积5圈Ag的Ag/TiO_2复合纳米材料光催化性能最佳,在模拟太阳光照射120 min后,2,4-二硝基苯酚可被完全降解。     

p-Cu_2O/n-TiO_2纳米管复合电极的制备及其光电性能

采用二次阳极氧化法制备结构规整的TiO_2纳米管阵列,进一步采用恒电流电化学沉积Cu_2O制备纳米管阵列异质结复合电极Cu_2O/TiO_2。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等对样品进行表征。SEM结果表明TiO_2纳米管垂直排列在基底Ti上,管径约为50 nm,管长约为1μm左右,Cu_2O以颗粒状均匀地沉积在TiO_2纳米管阵列上;XRD结果表明TiO_2为锐钛矿晶型,而沉积的Cu_2O为立方型;XPS结果表明Cu_2O/TiO_2中Cu和Ti分别以Cu~(1+)和Ti~(2+)的形式存在;UV-vis DRS结果表明沉积Cu_2O的电极材料的吸光范围由紫外区扩展到紫外-可见区。光电性能测试结果表明:制备的Cu_2O/TiO_2复合电极具有良好的光电分解水的活性,其光电流密度是TiO_2电极的2倍以上。Cu_2O沉积量为5.18×10-7mol时,Cu_2O/TiO_2的光转化效率可达0.41%(0.735 V vs.RHE)。采用焙烧方法改善Cu_2O/TiO_2电极性能,在373 K下空气中焙烧0.5 h,电极的光转化效率可达0.65%(0.759 V vs.RHE)。最后考察了CT-0.1-373和CT-0.1电极的稳定性,经连续100次线性伏安(LSV)扫描,CT-0.1-373的光转化效率为0.64%(0.762 V vs.RHE),而未经焙烧处理的CT-0.1电极,经100次LSV扫描光转化效率值降低至0.38%(0.767 V vs.RHE),结果表明低温焙烧处理不仅可显著提高Cu_2O/TiO_2复合电极的光电活性,也可改善其稳定性。     

CdS/PbS量子点共敏化三维结构TiO_2纳米管阵列光电极的制备及其光电化学性能表征

通过阳极氧化法在钛丝网基底上制备出三维结构的TiO2纳米管阵列。采用连续离子层吸附与反应法制备了CdS、PbS、CdS/PbS量子点(QDs)敏化TiO2纳米管阵列光电极。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱定量分析、高分辨透射电镜、紫外–可见漫反射光谱对其形貌和结构进行了表征。结果表明:CdS、PbS量子点成功沉积在TiO2纳米管阵列上,QDs/TiO2纳米管阵列具有比纯TiO2纳米管阵列更好的可见光吸收性能。使用电化学工作站测试光电极材料的光电化学性能,结果表明:QDs/TiO2纳米管阵列具有良好的可见光响应性和稳定性;在100mW/cm2氙灯光照下,CdS/PbS/TiO2光电极具有最高的光电流密度,为5.86mA/cm2,分别是单一量子点敏化CdS/TiO2、PbS/TiO2光电极的3.35、1.21倍。对比在钛片基底上的二维结构TiO2纳米管阵列,三维结构纳米管阵列的光电流随入射光角度增大而衰减的缺点得到极大改善,这对其在太阳能电池中的实际应用有重要意义。     

TiO2/In2S3复合薄膜的制备及光电化学性能研究

首先采用水热法在FTO(SnO2:F)透明导电玻璃衬底上合成TiO2纳米片阵列,继而在TiO2纳米片表面水热制备In2 S3纳米颗粒形成TiO2/In2 S3复合薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光吸收谱以及三电极光电化学测试系统对复合薄膜的晶相、微观形貌、光学性能和光电性能进行了表征和分析.结果表明,随着In2 S3水热生长时间的延长,复合薄膜的光吸收性能逐步延伸到可见光区域.光电化学(PEC)测试结果表明光照条件下,TiO2/In2S3复合薄膜的电流显著提高,是TiO2纳米片阵列电流的4.2倍.     

RGO/In_2S_3复合修饰TiO_2纳米管阵列及其光催化应用

采用脉冲电沉积法将In_2S_3纳米粒子沉积在TiO_2纳米管阵列(NTs)上,得到In_2S_3–TiO_2 NTs。然后通过脉冲电沉积法将石墨烯薄膜修饰在In_2S_3–TiO_2 NTs上,制备出RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料。通过光电流测试和2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)降解试验表征了RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs的光电性能和光催化性能。结果表明:相对于纯TiO_2 NTs,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料的光生电子-空穴对的复合率更低,对可见光的吸收更强。光催化180 min后,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料对2,4-D的降解效率高达93.36%,重复使用5次后仍有90.70%。     

Ag_3PO_4/TiO_2纳米管阵列的制备及其可见光光催化活性

用浸渍-沉积法将Ag3PO4沉积在自组装TiO2纳米管阵列的管壁上制备Ag3PO4/TiO2纳米管阵列。用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱对样品进行表征。通过在可见光(λ420nm)下降解水中的罗丹明B检测样品的光催化活性。结果表明:由于Ag3PO4与TiO2之间形成了异质结,在Ag3PO4的强可见光吸收性能和该异质结的协同作用下,Ag3PO4/TiO2异质结纳米管阵列的可见光光电催化活性高于单一的纯Ag3PO4和TiO2纳米管阵列膜。     

三维网状结构TiO_2纳米管的制备及光电性能研究

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出三维网络结构的TiO_2纳米管。研究了电解液浓度、电解时间、电压及含水量等参数对TiO_2纳米管形貌的影响。利用扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪、X-射线衍射仪及紫外-可见漫反射光谱对其形貌和结构进行表征和分析,并通过光电流信号对TiO_2纳米管的光电性能进行研究。结果表明,当乙二醇溶液中氟化铵质量分数为0.5%,水为10%,U为40 V,t为2 h时制备的TiO_2纳米管的形貌最完整,结构最有序,并且具有良好的紫外-可见光响应性。     

负载Pt的透明TiO_2纳米管薄膜的非对称性光电性能

在FTO导电玻璃上采用磁控溅射法和阳极氧化法制备高度透明TiO_2纳米管(TNT)阵列薄膜,然后溅射沉积Pt纳米粒子,退火后获得半透明负载Pt的TiO_2纳米管阵列薄膜(TNT-Pt)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱对薄膜的微观形貌和组成成分进行表征,证实了TNT-Pt薄膜中Pt纳米粒子的存在。测试结果表明,相对于纯TNT阵列薄膜,TNT-Pt薄膜的光吸收边缘明显发生红移,可见光照射下的光电转换效率提高到35倍。此外,鉴于薄膜的半透明性,TNT-Pt薄膜的正面和反面在可见光照射下均进行了光电流测试,薄膜表现出非对称性光电性能,即反面照射时的光电性能明显优于正面照射。     

Bi_2S_3/TiO_2纳米棒异质结阵列的制备及光电化学性能

以钛酸丁酯为钛源,通过盐酸调制的两步溶剂热法在FTO基底上制备异质结阵列Bi_2S_3/TiO_2纳米棒。利用XRD、SEM、UV-Vis和电化学工作站等测试手段对Bi_2S_3/TiO_2纳米棒异质结阵列电极的晶体结构、表面形貌、光学和光电化学性质进行了表征。结果表明,经Bi_2S_3敏化后的TiO_2纳米棒阵列薄膜对可见光的吸收明显增强,吸收光波长由400 nm增至700 nm。在标准模拟太阳光(AM 1.5 G,100 m W/cm2)照射下,复合薄膜开路电压为1.06 V,短路电流密度为0.11 m A/cm2,与纯TiO_2纳米棒薄膜相比,光电转化能力显著提高。     

TiO_2/SiO_2复合纳米纤维的GQDs改性及其对甲醛的可见光催化降解性能

采用静电纺丝法合成了TiO_2/SiO_2柔性复合纳米纤维膜,而后对其进行石墨烯量子点(GQDs)改性,制备了GQDs/TiO_2-SiO_2复合纳米纤维,其中GQDs用水热法合成。用X射线衍射仪(XRD)、电子万能材料试验机、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对其物相组成、力学性能、微观形貌以及光催化性能进行了表征。结果表明:尺寸在7 nm~15 nm之间的GQDs松散沉积在直径为200 nm~400 nm的TiO_2/SiO_2纳米纤维上,纤维连续性好,复合薄膜有较好的力学性能;TiO_2的结晶较好,为锐钛矿相;GQDs复合后将TiO_2的本征吸收从390 nm左右延伸到了420 nm左右,拓宽了TiO_2的吸收范围。在可见光催化降解中,初始浓度为0.32 mg/m~3的甲醛气体110 min后的降解效率达到70%。     

g-C_3N_4/TiO_2异质结光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛的前驱体,三聚氰胺为氮源,分别以溶胶凝胶及物理混合法制备g-C_3N_4/TiO_2复合纳米光催化材料,采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、紫外-可见漫反射对催化材料的物相结构、官能团、光吸收性能等进行表征。结果表明,g-C_3N_4与TiO_2物理混合比例为0.1时制得的g-C_3N_4/TiO_2活性较高,经8 h光照,可使次甲基蓝脱色率达到62.62%。     

BiOBr/BaBi_2O_6异质性型光催化剂的制备及其光催化降解有机污染物

通过水热合成法制备出BaBi_2O_6,采用化学蚀刻法在BaBi_2O_6表面利用HBr与BaBi_2O_6的反应原位沉积BiOBr,制备出具有异质结型结构的光催化剂。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和扫描电子显微镜(SEM)等对其结构、微观形貌和可见光吸收等性能进行了表征。光催化实验结果表明,BiOBr/BaBi_2O_6在可见光下可以有效降解MB(亚甲基蓝)溶液,当BiOBr与BaBi_2O_6的摩尔比为55:45时,BiOBr/BaBi_2O_6具有最大光催化活性。     

Co负载TiO2/氧化石墨烯纳米复合材料的水热法合成及光催化性能

首先采用改进的Hummers法制得氧化石墨烯(GO)，再利用氧化石墨烯为基体，硫酸钛和氯化钴为前驱体，并通过修饰石墨烯的聚乙烯亚胺(PEI)为交联剂，采用一步水热法成功合成了三维柱状自组装的钴负载TiO2/氧化石墨烯纳米复合材料(Co@/TiO2/PEI/RGO)。通过紫外-可见吸收光谱法、X射线衍射、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对复合材料的结构和光电性能进行了表征。在紫外和可见光照条件下，研究了复合材料的光催化降解亚甲基蓝(MB)的性能。结果表明钴负载TiO2/RGO纳米复合材料具有较高的光催化活性，在60min内降解率为99%，可循环至少10次。     

沉积次数对CdS/TiO_2复合纳米薄膜光电性能的影响

采用水热法在FTO导电玻璃基底表面制备了结构规整的TiO2纳米棒阵列,利用连续离子层吸附反应(SILAR)法在TiO2纳米棒阵列表面沉积生长了CdS量子点,采用紫外可见分光光度计和电化学工作站表征了薄膜的光学和光电性能,随着CdS循环次数的增加,薄膜的光电响应越明显,当CdS循环沉积次数为9次时,薄膜的光电响应程长约为514μA/cm2。     

鞭毛辅助CdS/TiO_2纳米复合薄膜的制备以及显著增强的光电催化活性

采用鞭毛作为生物模板剂制备Cd S/TiO_2复合纳米结构薄膜,采用SEM、XRD、IR、紫外-可见漫反射和电化学工作站等对其结构和光电化学性质进行表征。结果表明,鞭毛的引入不但减小了CdS颗粒尺寸和增大了比表面积,而且改善了复合材料的带隙结构。该薄膜可见光光电催化活性比未加入鞭毛的空白样品高1.4倍。提供了一个利用生物模板剂控制半导体纳米结构单元生长与组装及改善光电性能的简单方法。     

一步法原位制备碳氮共掺杂TiO_2纳米材料及其光催化制氢性能

采用碳化钛(TiC)粉末在氨气气氛中煅烧的方法一步原位制备了碳氮共掺杂的TiO_2纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射谱(UV-VisDRS)等手段对其进行了表征。UVVisDRS分析结果表明,碳氮共掺杂的TiO_2的吸收带边较TiO_2有明显地红移且吸收强度增大。研究了热处理温度对样品的光催化产氢性能的影响,结果表明,550℃所制备的样品的光催化活性最好。相对于纯TiO_2和碳掺杂TiO_2,C和N的引入提高了TiO_2在紫外-可见光区的光催化制氢性能。     

锌基硫化锌纳米棒阵列的溶剂热原位合成及其光学性质

利用金属锌片为锌源,采用溶剂热法在锌片表面生长出垂直于表面的直径约为200nm的硫化锌纳米棒阵列。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对不同反应时间制备的锌基硫化锌纳米结构进行表征发现,延长反应时间有助于得到均匀一致的定向生长的纳米棒阵列。利用漫反射紫外可见吸收光谱(UV/Visdiffuse-reflectance spectra)对锌基硫化锌纳米棒阵列在紫外可见光波段的光学吸收性能进行了研究,结果表明合成的结晶性良好的ZnS纳米棒阵列其带边吸收在347nm,对应的禁带宽度为3.47eV。提出了硫化锌纳米棒阵列在形成过程中的化学反应机理。     

层层自组装PU/PSS/{201}TiO_2复合薄膜及其光催化性能

通过氢氟酸(HF)的调控,制备了高晶面指数{201}TiO_2,引入高分子材料聚氨酯(PU)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS),通过层层自组装(LbL),制备了(PU/PSS/{201}TiO_2)_n复合薄膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和紫外漫反射(UV-Vis)对复合薄膜进行了表征。结果表明,{201}TiO_2的晶型结构为锐钛矿型,具有类花瓣状结构,其平均粒径约为1μm。紫外-可见吸收光谱证实了该复合薄膜的线性和规则生长。通过紫外光照射下亚甲基蓝(MB)的降解,研究了该复合薄膜的光催化性能。此外,薄膜在重复使用6次后,光催化活性并未明显下降。结果显示,利用LbL自组装合成的薄膜比粉体TiO_2具有更好的光催化活性,在工业印染类废水处理中具有一定的应用前景。     

高比表面积环状阵列TiO2的制备及光催化性能研究

采用胶体晶体模板技术,配合溶胶-凝胶和磁控溅射工艺,制备了高比表面积环状阵列结构锐钛矿TiO_2薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等分析测试手段对样品的结构和光催化性能进行了表征。实验结果表明:TiO_2环状阵列薄膜1h催化降解亚甲基蓝的降解率为80.2%,明显优于TiO_2薄膜。环状阵列结构具有大比表面积特征,可显著提高反应物与活性位点的接触几率,因此使光催化活性显著提高。