有机分子控制下TiO2纳米材料的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶技术，利用表面活性剂AOT控制TiO2的生长，在不同温度下进行热处理．制备出晶粒度为10～35m的TiO2粉。研究了AOT在制备高光催化活性纳米TiO2粉中的作用。在对甲基红／乙醇溶液的降解反应过程中，纳米TiO2粉光催化活性受其晶粒大小、结构和结晶程度的影响。晶粒越小，结晶程度越高，光催化能力越强；锐钛矿相的TiO2粉具有最高的光催化活性；同时含有锐钛矿相和金红石相的TiO2粉的光催化活性与二相比率有关。本TiO2粉循环使用性较好。     

低温制备混晶TiO2纳米粒子及其光催化性能研究

通过低温液相合成混合晶型纳米TiO2颗粒,研究纳米TiO2颗粒的光催化活性与颗粒晶相组成之间关系.用XRD对其进行表征,并在紫外光下,以甲基橙光催化降解为模型反应,研究了不同晶相样品的光催化活性.结果表明:混合晶相中锐钛矿质量分数占69.8%、金红石质量分数占30.2%,TiO2光催化效用最好可达95.7%.     

双微乳液法制备掺杂Fe~(3+)的纳米TiO_2及其光催化性能

为了研究双微乳液法在制备纳米级光催化剂的应用,以TiCl4和NH3.H2O为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵-正丁醇-环己烷-水微乳体系制备Fe3+掺杂纳米TiO2,对粉末的晶体结构进行X射线衍射表征,并以其对p-甲酚的降解考察其光催化活性。结果表明,在较小的掺杂量时,Fe3+掺杂量的提高可以提高TiO2的光催化活性,进一步提高掺杂量将引起光催化活性的降低;掺杂Fe3+可导致纳米TiO2的粒径减小;Fe3+的半径较小以及Fe2O3的熔点较低均有利于TiO2从锐钛矿向金红石的相变;当Fe3+掺杂摩尔分数为0.06%,煅烧温度为550℃时,纳米TiO2的光催化活性最高,此时形成TiO2的锐钛矿和金红石相的混晶;乳液中含水量也会影响晶相的组成和粒径大小,随着含水量增加产物中出现了一定比例的金红石相。     

二氧化钛纳米晶的制备及光催化活性研究

本文用溶胶—凝胶法制备了不同晶相的TiO2纳米晶，将其负载于镍网上，以苯酚的降解为模型反应，研究对比了不同晶相TiO2纳米晶的光催化活性。结果表明，纯锐钛矿相的TiO2纳米晶的降解能力要强于锐钛矿与金红石混合相的TiO2纳米晶。     

纳米TiO2的原位包覆及分散性研究

采用水热合成法制备纳米TiO2粉体，以自制的1100分散剂对粉体进行原位包覆和后包覆，考察了分散剂用量、pH值对包覆体系分散性的影响，利用XRD和TEM进行结构表征和形貌观测，并采用分光光度法对纳米TiO2粉体水分散体系稳定性进行了检测，在此基础上制备了纳米TiO2／有机复合涂膜．研究表明：原位包覆制备的纳米TiO2中，锐铁矿相的质量分数为100％，分散较均匀，纳米TiO2粉体的平均粒径约为20nm；分散剂用量为8．0％、pH值为3和10时，其水溶液分散稳定性较高；后包覆制备的纳米TiO2粉体由锐钛矿相（73％）和金红石相（27％）构成，纳米TiO2粒子处于团聚状态，无明显颗粒形态；涂膜经自然光照射24h后，对大肠杆菌的杀灭率为99．8％；良好的分散工艺和有效的分散剂可充分发挥纳米TiO2的光催化功能．     

纳米二氧化钛的晶型转变及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制得稳定的TiO2透明溶胶．凝胶经焙烧制备了纳米TiO2粉体,利用FT-IR、XRD和原子力显微镜(AFM)技术对其进行了结构和形貌表征,考察了其对水杨酸的光催化活性。研究结果表明,醇胺不同的加入量,对TiO2从锐钛矿转变为金红石型的晶相转变温度(600～800℃)有很大影响．FT-IR谱的423cm^-1处吸收峰为金红石型TiO2的特征Ti-O键振动峰,采用310nm的紫外光波长照射时锐钛矿型TiO2粉体具有较高的光催化活性。     

镁掺杂对二氧化钛晶化行为的影响

采用溶胶-凝胶法在较低的热处理温度下制备了镁掺杂的TiO2。通过差热分析（DTA）并经过计算，发现在TiO2溶胶中加入Mg（NO3）2，可以让TiO2从无定型到锐钛矿相和锐钛矿相到金红石相的晶型转变活化能分别从137．7和163．7kJ／mol降低到70．5和108．4kJ／mol；采用X射线衍射分析（XRD），确定了在600℃热处理，获得了具有锐钛矿相和金红石相混晶的镁掺杂TiO2；通过紫外光催化降解甲基橙水溶液实验，证明了镁掺杂的TiO2薄膜的光催化活性高于未掺杂TiO2薄膜。     

溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化特性实验研究

采用溶胶-凝胶实验方法,研究了TiO2薄膜厚度、退火温度及退火时间对薄膜晶相结构、表面形貌和光催化性能的影响。结果表明,TiO2薄膜光催化活性随着薄膜厚度的增加而增加,当薄膜厚度为3层时,光催化活性达到最大,层数超过3层时,薄膜的光催化活性随薄膜厚度的增加反而降低;当退火温度为550℃时,TiO2薄膜中出现金红石相,质量分数为25.4%,此时的光催化效率最高;随着退火时间的延长,TiO2晶粒尺寸逐渐变大,光催化活性逐渐减弱。     

稀土掺杂TiO2光催化材料的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了5种稀土（Pr、Nd、Sm，Eu、Dy）掺杂TiO2光催化薄膜，研究了稀土掺杂量，镀膜层数、烧结温度和烧结时间对光催化活性的影响．结果表明，各因素对材料的催化活性均存在一最佳值．薄膜中仅含TiO2而未见稀土氧化物，除掺锴TiO2薄膜完全由金红石相组成外，其余均由锐钛矿相和金红石相的混晶组成，其中金红石相所占比例较大，薄膜表面均存在大量缺陷；稀土掺杂TiO2薄膜对罗丹明B的光降解率可达89．3％．稀土掺杂TiO2显著提高了TiO2对可见光的响应能力，提高了材料的光催化活性．     

高活性TiO2纳米晶的酸催化Sol-Gel法制备与表征

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备出了纳米TiO2光催化剂，以甲基橙的光催化降解为探针反应，评价了其光催化活性．运用XRD、TEM、FT—IR以及PL光谱技术对纳米TiO2的微晶尺寸、晶体结构、表面组成和性能进行表征．结果表明，400℃焙烧的TiO2纳米粒子的颗粒形貌为近球形，晶粒尺寸为11．69 nm，样品分散性良好的锐钛矿型结构．在光催化降解甲基橙的实验中，400℃焙烧的TiO2纳米粒子表现出最高的光催化活性，这与表征结果一致．此外，550℃和650℃焙烧的具有锐钛矿型和金红石型混晶结构的TiO2纳米粒子，无混晶协同促进效应．     

溶胶-凝胶法制备TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2粉体,并采用紫外分光光度计、XRD等表征手段对TiO2的粒度、晶型结构进行了表征,分析了煅烧温度、TiO2晶型比例、溶液初始pH值等因素对TiO2结构性能及光催化活性的影响.结果表明:TiO2的锐钛矿晶型与金红石晶型的转相温度为700 ℃左右;采用溶胶-凝胶法制备TiO2时,控制溶液的pH值为4,煅烧温度为600 ℃,所得产物晶型全部为锐钛矿;当无水乙醇与钛酸丁酯的体积比为10:1时,产物的粒径为617 nm;且当配制溶液pH值为4,煅烧温度为600℃条件下,煅烧时间为40~60 min时,所制备TiO2的光催化效果较好,降解率较高;当光催化体系的pH值为9、以质量浓度为10 mg/L的亚甲基兰溶液浸泡2 h,TiO2的用量为0.25 g/L时,产物的降解率高达95.3%.     

二氧化钛纳米粒子对胺类化合物的光催化降解

研究了晶粒粒径相近的金红石相、锐钛矿相和混晶纳米二氧化钛对苯胺、甲萘胺和邻氯苯胺3种物质的光催化降解。结果表明,晶粒粒径相近的金红石相和锐钛矿相二氧化钛纳米粒子对胺类化合物的光催化效果相近,特别是在反应的开始阶段,两者的差异很小;随着反应时间的增加,金红石相纳米二氧化钛的催化能力稍优于锐钛矿相纳米二氧化钛。成分不同的混晶的催化能力相差较大,随着混晶中的金红石相含量增加,催化剂的催化效果有了显著的提高。实验中还发现,不同的催化剂对苯胺、甲萘胺和邻氯苯胺3种物质同时催化过程中,3种有机物降解程度的顺序均为甲萘胺>邻氯苯胺>苯胺。     

Ce-TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土Ce离子掺杂的纳米TiO2光催化剂(Ce-TiO2),通过XRD、FT-IR、UV-Vis、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Ce-TiO2样品进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度及经不同温度热处理后的Ce-TiO2样品对MB的光催化降解效果,结果表明所制备样品的晶型均为锐钛矿相和金红石相的混晶相,Ce离子的掺杂拓展了TiO2在可见光区的光谱响应范围,提高了TiO2光催化活性。当pH值为1.5,Ce的掺杂量为n(Ce)∶n(TiO2)=1∶300,热处理温度为600℃条件下制备的样品其催化活性显著高于Degussa P25。     

磁性La3+掺杂TiO2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。     

Formation of TiO2 nanoparticles by reactive-layer-assisted deposition and characterization by XPS and STM

Stoichiometric TiO2 nanoparticles (1-5 nm) were prepared by reactive-layer-assisted deposition (RLAD), in which Ti was initially deposited on a multilayer of H2O (or NO2) on a Au(111) substrate at approximately 90 K. The composition and atom-resolved structure of the nanoparticles were studied by XPS and STM. The approximately 5 nm TiO2 particles had either a rutile or anatase phase with various crystal facets. STS of the nanoparticles suggests size-dependent electronic structure. These well-defined nanoparticles can be used in molecular-level studies of the reactions and mechanisms of photocatalytic processes on TiO2 nanoparticle surfaces.     

添加磷酸根对纳米二氧化钛晶相的控制

以TiCl4为前驱体添加磷酸盐通过水热法制备了纳米TiO2。通过X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电子显微镜、比表面仪(BET)和光化学反应器等手段对所制备的TiO2的颗粒晶型、失重、形貌、比表面和降解罗丹明B的能力进行了表征。结果表明,随着磷酸根的添加,TiCl4水解生成的TiO2的晶型由纯金红石型向锐钛矿型转换,且所合成的锐钛矿和金红石的混晶样品的光催化活性明显高于单独晶相的光催化活性。     

Photocatalytic degradation of methyl orange using a TiO2/Ti mesh electrode with 3D nanotube arrays

To further improve the photocatalytic techniques for water purification and wastewater treatment, we successfully prepared a new type of TiO(2)/Ti mesh photoelectrode, by anodization in ethylene glycol solution. The three-dimensional arrays of nanotubes formed on Ti mesh show a significant improvement in photocatalytic activity, compared to the nanotube arrays formed on foil. This can be demonstrated by about 22 and 38% enhancement in the degradation efficiency per mass and per area, respectively, when TiO(2)/Ti mesh electrode was used to photocatalyze methyl orange (MO). Furthermore, the effects of different parameters on MO photodegradation were investigated, such as different photoelectrode calcination temperature, the initial pH value of MO solution, and the present of hydrogen peroxide. The superior photocatalytic activity could be achieved by the TiO(2)/Ti mesh photoelectrode calcinated at 550 °C, due to the appearance of mixed crystal phases of anatase and rutile. In strong acidic or caustic conditions, such as pH 1 or 13, a high degradation efficiency can be both obtained. The presence of H(2)O(2) in photocatalytic reactions can promote photocatalytic degradation efficiencies. Moreover, the experimental results demonstrated the excellent stability and reliability of the TiO(2)/Ti mesh electrode.