Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃的制备及其光催化降解甲基橙性能

以溶胶-凝胶法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2胶体,并通过浸渍提拉法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃。以光催化能力(即对5 mg/L甲基橙溶液的降解率)和透光率为指标,通过正交试验考察了制备工艺对其性能的影响。增加镀膜次数可以增强薄膜玻璃的光催化性能,但是透光性降低。最优工艺为:镀膜5次、烘烤温度100℃、煅烧温度550℃、烘烤时间25 min、煅烧时间0.5 h。所得薄膜玻璃对甲基橙的光催化降解率和透光率分别达到81.8%和78.7%。对比相同条件下制备的TiO_2薄膜玻璃,Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃具有更好的光催化能力和更小的水接触角,意味着亲水性更好。     

掺杂纳米-TiO_2改性相变微胶囊壁的性能研究

以掺杂金属Fe~(3+)、Zr~(4+)、Ce~(4+)的TiO_2纳米粒子及TiO_2纳米粒子填充聚乙烯醇(PVA)改性密胺甲醛树脂为微胶囊复合壁材,以十四烷为芯材,采用原位聚合法制备了掺杂TiO_2纳米粒子填充PVA改性囊壁的相变微胶囊。考察了掺杂TiO_2纳米粒子对微胶囊机械性能、热性能及表面形态的影响,采用FT-IR、TG和SEM等方法对其进行了表征。结果表明,当囊壁中均匀地掺杂纳米TiO_2后,微胶囊的机械强度增大,芯材释放率减小。当壁材中Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2质量分数为0.5%时,微胶囊破损率为18.5%,芯材10 d释放率为22.6%。     

反溶剂沉淀法合成Fe~(3+)掺杂ZnO纳米结构及其可见光催化性能

以氯化胆碱-草酸低共熔溶剂(ChCl-OA DES)为溶剂,ZnO和Fe_2O_3为原料,通过简单的反溶剂沉淀法制备出不同掺杂浓度的Fe~(3+)掺杂ZnO (Fe-ZnO)纳米结构。采用SEM、XRD、拉曼光谱、XPS等手段对所制Fe-ZnO结构与形貌进行了表征。结果表明,Fe-ZnO是由直径为20～30 nm纳米晶组装而成的微米棒。不同掺杂浓度的Fe-ZnO纳米晶均为六方铅锌矿结构,Fe~(3+)很好地进入ZnO晶格。同时考察了所制Fe-ZnO的光吸收特性和光催化活性,发现Fe~(3+)掺杂使其吸收峰红移至可见光范围,有效增强了可见光区域的催化活性。当Fe掺杂量为1.0%(atom)时,样品的光催化活性最好,比ZnO增大了约102倍。这说明Fe~(3+)掺杂可改善ZnO对可见光光子的捕获能力。     

以棉花纤维为模板制备Fe3+掺杂TiO2杂化材料及其性能研究

以棉花纤维为模板,在无水乙醇、硫酸铁溶液、钛酸四正丁酯中浸渍制成前驱体,经过静置、干燥、高温煅烧得到纯TiO_2中空纤维材料、1%Fe~(3+)/TiO_2中空纤维材料(B)、5%Fe~(3+)/TiO_2中空纤维材料。使用X射线衍射仪、紫外-可见光光谱仪、气敏元件测试仪对所做材料进行结构与组分、光吸收性能及催化活性、气体灵敏度进行研究。结果表明,纯TiO_2以及掺杂Fe~(3+)后所制备的材料都具有光催化降解效果,掺杂Fe~(3+)的光催化效果更明显,且随着Fe~(3+)掺杂量的增加材料的光催化效果增强。     

紫外光照下用自制掺Fe~(3+) TiO_2催化降解二甲酚橙

以水热法制备了掺Fe~(3+)的TiO_2粉末,用XRD测定了晶型,研究了以其为催化剂对二甲酚橙的光催化降解作用,分析TiO_2投放量、掺Fe~(3+)量、二甲酚橙的初始浓度和溶液的初始pH等对光催化降解效率的影响。结果表明,用自制的掺Fe~(3+)A-TiO_2光降解二甲酚橙溶液的最佳条件是:催化剂用量为1.2 g/L,TiO_2掺铁量为7%(摩尔分数)、二甲酚橙溶液初始浓度为300 mg/L(pH=6)、室温下紫外光照(λ=365 nm)反应30 min,二甲酚橙的降解率(D%)最大,达到67.9%。     

水热工艺对TiO_2薄膜形貌结构及光学性能的影响

以Ti(OC_4H_9)_4为钛源,盐酸和蒸馏水为溶剂,改变水热温度、Ti(OC_4H_9)_4浓度,采用水热法在掺F-SnO_2玻璃基板上制备TiO_2纳米棒薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对样品的晶型结构、微观形貌和光吸收强度等进行表征。结果表明,制得的TiO_2薄膜由均匀排列的金红石相一维纳米棒阵列组成。温度的升高有利于TiO_2纳米棒的生长,160℃时TiO_2薄膜纳米棒之间空隙适中,具有较好的均一性和分散性。Ti(OC_4H_9)_4浓度为0.05 mol/L时,纳米棒直径大,有高的结构密度、适宜的孔隙率,垂直生长性好,薄膜与衬底接触良好,样品在紫外光区和可见光区都有良好的光吸收性;Ti(OC_4H_9)_4浓度为0.03 mol/L时,禁带宽度最小为2.78 eV。     

晶种辅助化学水浴合成Al掺杂ZnO纳米棒阵列

采用直流磁控溅射法在玻璃基底上制备c轴取向的ZnO薄膜,以此作为晶种层,在硝酸锌(Zn(NO3)2.6H2O)与六亚甲基四胺(C6H12N4)等摩尔浓度反应溶液中添加不同摩尔分数的硝酸铝(Al(NO3)3.9H2O),用化学水浴法合成Al掺杂ZnO(ZAO)纳米棒阵列。X射线衍射结果表明,少量的Al掺杂并不影响ZnO晶体结构,ZAO具有六方纤锌矿型结构。利用扫描电子显微镜、荧光分光光度计、四探针测试仪研究了溶液中Zn源的初始浓度和Al的掺杂量对ZAO纳米形貌、结构和光电性能的影响。结果表明,Al掺杂提高了ZAO薄膜的导电性,当前驱体溶液中Zn源的初始浓度为0.03 mol/L时,制备的掺2%Al的ZAO薄膜沿c轴生长且结晶性好,具有电阻率小和最好的光致发光性能。     

Fe~(3+)掺杂改性TiO_2光催化降解吡嘧磺隆废水研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2固体光催化剂,考察了不同反应条件对催化剂处理吡嘧磺隆废水催化效率的影响。结果表明,Fe~(3+)掺杂量为2.5%、催化剂用量为0.2g·L~(-1)、外加双氧水为700mg·L~(-1)时,催化效率最高。TiO_2固体光催化剂使用3~6次后,催化效率变化不大。本研究结果可为光催化处理难降解农药废水提供依据。     

纳米晶SmFeO3薄膜的制备及其对汽油-甲醇混合气体敏感性能

以钙钛矿结构SmFeO3薄膜材料为研究对象,以可溶性无机盐Sm(NO3)3·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O等为主要原料,利用改进的溶胶-凝胶技术首先制备了纳米晶结构的SmFeO3薄膜材料,并以此为基础制备了旁热式气敏传感器。以TG-DSC分析讨论了前驱体热处理过程中的变化,用X射线衍射(XRD)分析了晶相结构,用...     

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。     

氮氟与铕共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及可见光催化性能研究

以氟化铵、硝酸铕和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-水热法制备出N、F和Eu~(3+)共掺杂可见光响应纳米TiO_2催化剂。通过X射线衍射(XRD)对其晶型和形态进行表征,催化剂呈锐钛矿型TiO_2纳米晶体,且N、F和Eu~(3+)的共掺杂有效抑制了纳米颗粒的增长。研究发现,当氮氟掺杂量为4.0%,铕为1.0%,煅烧温度为400℃时,纳米催化剂可见光催化性能最好。在催化剂用量为1.5 g/L,溶液pH值为2.45,苯酚初始浓度为40 mg/L条件下,氙灯模拟可见光照射2 h,苯酚的降解率接近100%。非金属N、F和金属Eu~(3+)的共掺杂,能有效提高TiO_2纳米粉体光催化活性。     

Nd~(3+)掺杂Zno/TiO_2催化剂制备及光催化活性

以ZnSO_4·7H_2O和Ti(SO_4)_2为原料,体积分数40%的乙醇作溶剂,用共沉淀法制备ZnO/TiO_2和Nd~(3+)-ZnO/TiO_2[n(zn)∶n(Ti)=3∶10]催化剂。采用XRD和UV-Vis等技术进行表征,考察氨水浓度、Nd~(3+)掺杂量和催化剂用量对罗丹明B光催化降解的影响。XRD分析表明,稀土掺杂使催化剂中纳米TiO_2晶粒细化;UV-Vis吸收光谱表明,稀土元素掺杂后,催化剂在紫外光吸收有所加强;光催化降解实验表明,氨水浓度较低时,所得催化剂活性较高;掺杂适量Nd~(3+)能有效提高ZnO/TiO_2的光催化活性。当催化剂用量1 000 mg·L~(-1)、Nd~(3+)掺杂质量分数0.70%和浓氨水稀释10倍时,太阳光连续光照4 h,催化剂的光催化活性较高,废水COD_(Cr)去除率达90.1%。     

铁掺杂TiO2纳米粉光催化降解酸性刚果红

采用水热技术制备了铁掺杂TiO_2光催化剂,并用SEM、XRD、FT-IR对其进行了表征;以紫外灯(λ=254 nm)作为光源、酸性刚果红为目标降解物进行光催化性能的研究。SEM表征结果:自制的催化剂粉末由直径为2～3μm的TiO_2微米球形成,各微米球由八面体型的TiO_2纳米晶体(晶体长度1.0～1.5μm)自组装所成,形成八面体的三角形边长200 nm左右。XRD表征结果说明:所得光催化剂粉末为锐钛矿相TiO_2(即A-TiO_2),在其3种晶相中(锐钛矿相、金红石相和板钛矿相)中有最好的光催化性能。FT-IR结果表明:所制的TiO_2结构中存在大量的—OH,预计它有较高的光催化活性。光催化实验表明:掺杂离子提高了TiO_2光催化性能,Fe~(3+)掺杂量为6%(摩尔分数,下同)的TiO_2的光催化性能最好;在室温下,催化剂加用量1.2 g/L、降解时间10 min时,对60 mg/L酸性刚果红溶液(pH=6)的降解率达到82.73%。     

Fe、N掺杂纳米TiO_2薄膜的光催化性能

为了得到具有良好光催化性能,且易于成膜的纳米TiO_2,采用胶溶法制备透明TiO_2溶胶,以浸渍提拉方式涂膜,通过元素掺杂来提高纳米TiO_2的光催化性能,由实验结果可知,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜的各项性能优于N掺杂、Fe掺杂,不论是单掺杂还是共掺杂其掺杂后的性能都比未掺杂的TiO_2光催化性能要好,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜在180 min时对8 mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率达到99%,接触角测试可知60 min紫外光光照时薄膜样品的接触角都下降到0°,且XRD分析可知制备的样品主要是锐钛矿相,SEM观察发现,制备的薄膜表面均匀致密,晶粒尺寸约为10 nm左右。     

可见光响应的Fe–TiO_2增强光催化合成氨活性

通过溶剂热法协同氢氟酸刻蚀,制备得到富表面氧空位的Fe–TiO_2光催化剂。Fe掺杂到TiO_2晶格中,拓宽了TiO_2对可见光的吸收;TiO_2表面丰富的氧空位协同Fe~(3+)的d轨道为活化氮分子提供大量活性位点,同时抑制了电子–空穴的复合。在温和无牺牲剂条件下,6%Fe–TiO_2的光催化固氮率达到94.3μmol·g~(-1)·h~(-1);在可见光光照下,6%Fe–TiO_2的氨产量达到45.6μmol·g~(-1)·h~(-1)。     

TiO_2/ZnO双层电子传输层的制备及光电化学性能

首先在氟掺杂的氧化锡导电玻璃(FTO)上水热生长一层TiO_2纳米棒阵列薄膜,然后通过旋涂法旋涂ZnO籽晶层后水热法生长ZnO纳米棒得到TiO_2/ZnO纳米棒阵列薄膜。通过XRD、SEM、PL、UV-Vis和电化学工作站等对单层TiO_2纳米棒和TiO_2/ZnO纳米棒的结构、表面形貌、荧光性能、光吸收强度以及光电化学性质进行表征。结果表明,随着水热生长ZnO时间的增长,ZnO纳米棒密度增加; ZnO纳米棒的生长时间不同使其荧光强度不同,TiO_2/Zn O纳米棒的荧光强度与单层TiO_2纳米棒相比有着微小的减弱,没有明显的衍射峰; TiO_2/ZnO纳米棒复合材料比单层TiO_2的光吸收强度高,提高其光学性能,但是吸光区域都在紫外光区域;在标准模拟太阳光照射下,TiO_2/Zn O纳米棒的光电流为0. 002 m A,单层TiO_2纳米棒的光电流为0. 006 m A,复合薄膜的电流有着明显的变化。     

Gd~(3+)掺杂TiO_2纳米管的制备及性能研究

本文以钛酸四丁酯为前躯体,结合溶胶-凝胶法和水热法,制备了Gd~(3+)掺杂的TiO_2纳米管。采用TG-DSC、XRD、TEM、UV-Vis等分析手段,对Gd~(3+)掺杂的TiO_2纳米管进行表征,比较了制备条件相同的情况下纯TiO_2纳米管与Gd~(3+)掺杂的TiO_2纳米管晶型转变温度、形貌及UV-Vis吸收差别。结果表明,Gd~(3+)的掺杂有利于晶型转变的降低,管径的减小,管长的增长。UV-Vis吸收光谱表明掺杂后的产物的反射率明显的比纯TiO_2纳米管的反射率减小,可见光区吸收增强,吸收边发生了明显的红移。     

镱掺杂二氧化锡纳米粉体的制备工艺影响因素

以SnCl4·5H2O和Yb(NO3)3·6H2O为原料,氨水为沉淀剂,采用化学共沉淀法制备了镱掺杂二氧化锡纳米粉体,考察了反应温度、煅烧温度、分散剂的种类对所得纳米镱掺杂二氧化锡粉体的物相、晶粒度和形貌的影响。对粉体的前驱体进行综合热分析(TG-DTA),用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物的结构和形貌进行表征,得到共沉淀法制备纳米镱掺杂二氧化锡粉体的最佳条件为:反应温度60℃,煅烧温度600℃,用非离子型PEG-600为分散剂。     

TiO_2修饰BDD复合电极材料的制备及性能

采用水热法在掺硼金刚石(Boron-doped diamond,BDD)薄膜衬底上修饰纳米棒状TiO_2,制备出具有p–n异质结结构的复合层状薄膜材料,通过环氧树脂封装制备成电极。利用扫描电子显微镜、X射线衍射分别对其形貌和物相进行表征,并在不同条件下对活性艳红X-3B模拟染料废水进行了降解。结果表明:TiO_2纳米棒团聚而成的纳米束排列均匀、致密,与BDD薄膜结合紧密,TiO_2为金红石相。由于二者光电协同效应,与TiO_2单独光催化、BDD电极单独电化学氧化比较,采用该复合电极对活性艳红X-3B模拟染料废水的降解效率得到进一步提升。     

Cr^3+掺杂对ZnGa2O4光催化性能影响的研究

试验以Ga(NO3)3·9H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Na3C6H5O7·2H2O为原料,采用水热法制备Cr^3+掺杂ZnGa2O4。通过XRD、TEM对样品的结构和形貌进行表征,通过UV-vis DRS、PL对样品进行光学性能表征,利用紫外-可见光分度计测试罗丹明B的吸光度变化情况对样品进行光催化性能检测。研究掺杂量、煅烧温度、保温时间对ZnGa2O4的影响,试验结果表明,最佳制备条件为:Cr^3+掺杂量1.0%、煅烧温度700℃、保温时间8 h。最佳条件下ZnGa1.99Cr0.01O4降解罗丹明B在60 min降解率可达97%;ZnGa1.99Cr0.01O4产氢量为446.4μmol/g,对比Zn Ga2O4产氢量为184.7μmol/g,产氢量增加。