多弧离子镀镀制掺氮二氧化钛薄膜及其光吸收特性的研究

利用多弧离子镀在玻璃衬底上制备了TiO2薄膜和氮掺杂的TiO2薄膜样品，并对样品进行了220～500℃温度的热处理，通过X射线衍射（XRD）以及UV—Vis分光光度计等测试手段对热处理前后的样品的结构、光吸收特性进行了分析。结果表明：制备出的薄膜为非晶态结构，热处理后向锐钛矿、金红石相转变。理想工艺下镀制的掺氮TiO2薄膜经400℃热后，TiO2薄膜的光吸收限可由385nm红移至500nm。     

稀土Ce2O3掺杂TiO2薄膜的结构和光学特性

采用真空热蒸发法在玻璃、单晶硅衬底上制备Ce2O3掺杂TiO2薄膜，研究热处理和Ce2O3掺杂对薄膜性能的影响。结果显示，热处理可明显改善薄膜的结构和光学性能，Ce2O3掺杂可降低薄膜晶型转化温度。TiO2薄膜（玻璃衬底）经600℃热处理由锐钛矿转为金红石结构；当掺Ce2O3含量为5at％时热处理温度为500℃薄膜就已开始发生晶型转变。薄膜表面颗粒较均匀，存在程度不同的孔洞和颗粒聚集现象；掺Ce2O3后薄膜表面致密度明显增强。薄膜（玻璃衬底）的光学带隙从3．74eV降至3．60eV。     

Ni2+掺杂对纳米TiO2 薄膜亲水性的影响

用溶胶-凝胶法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO2和过渡金属镍掺杂TiO2薄膜。采用XRD、原子力显微镜和表面接触角仪等手段对TiO2薄膜进行了表征。结果表明,少量的镍离子掺杂在一定程度上抑制了TiO2晶粒的生长,提高了薄膜的表面能态,从而改善TiO2薄膜亲水性能和光致亲水性能。镍掺杂摩尔分数2.0%、500℃热处理2 h后,较未掺杂薄膜的亲水性能大幅提高,掺杂镍的薄膜在黑暗中放置一周后仍能表现出超亲水性。     

WO3+掺杂对纳米TiO2薄膜可见光致亲水性的影响

用溶胶-凝胶法和浸渍-提拉工艺在载波片上制备了均匀、透明的WO^3＋掺杂的纳米TiO2薄膜.用XRD、紫外-可见分光光度计分析了样品的晶相和光吸收性能,研究了WO^3＋的掺杂、掺杂量及热处理温度对薄膜可见光致亲水性的影响,并考察了薄膜在停止光照后,其亲水性能的变化.结果表明,与纯TiO2薄膜相比,掺WO^3＋的TiO2薄膜对可见光的吸收有所增强,并有一定的红移现象,且在可见光照射下,亲水性能都有提高,WO^3＋的最佳掺杂量为3%（物质的量比）;薄膜的最佳煅烧温度为773K;停止光照后,掺WO3＋的TiO2薄膜亲水性能持续的更久.     

电子束蒸镀纳米TiO_2薄膜结构、相组成及亲水性研究

利用电子束蒸镀技术在石英玻璃和单晶Si〈100〉上制备了纳米TiO2薄膜,研究了衬底温度和退火温度对其结构、相组成和亲水性能的影响。结果表明,衬底温度为40~240℃时,石英玻璃上制备的薄膜为无定型TiO2,单晶Si〈100〉上制备的薄膜为弱结晶性的金红石TiO2,两类薄膜的亲水性均很差。退火温度显著影响薄膜的相组成及亲水性能。石英玻璃上不同衬底温度制备的TiO2薄膜经550,650℃退火后均转变为锐钛矿TiO2,具有很好的亲水性能。单晶Si〈100〉上不同衬底温度制备的TiO2薄膜经550~950℃退火后,均由金红石和锐钛矿TiO2混晶组成,且随退火温度升高,薄膜中锐钛矿TiO2含量逐渐增加;随退火温度升高,衬底温度为40℃时制备的TiO2薄膜的亲水性能逐渐降低,而衬底温度为240℃时制备的TiO2薄膜的亲水性能逐渐增强。     

Ce掺杂TiO2薄膜电极光电催化降解甲基橙

用溶胶-凝胶法制备了泡沫镍负载TiO2及Ce离子掺杂TiO2薄膜电极,并以其为工作电极,建立了三电极光电催化体系。通过对水溶液中甲基橙的降解实验,考察了催化剂热处理温度、涂敷层数、外加电压、铈掺杂等因素对薄膜催化剂光催化性能的影响,结果表明,泡沫镍是光催化剂的优良载体;经500℃处理所得催化剂主要为锐钛矿相,催化活性最好;外加适当电压,有助于光催化降解;Ce的掺杂有易于TiO2催化活性的改善;外加适当电压有助于甲基橙的光催化降解。研究证明,500℃为铈掺杂TiO2薄膜的最佳热处理温度,外加一定电压、涂敷3层、掺杂n(Ce)/n(Ti)=2%的铈时催化剂的活性最高。     

电气石/La/TiO2光催化材料的合成与表征

以硝酸镧、天然电气石(Tourmaline,简称T)和钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备掺杂电气石和稀土La的TiO2复合光催化薄膜样品。用正交试验方法对影响该薄膜样品光催化性能的制备工艺进行优化,并通过紫外可见光谱对复合薄膜样品的吸收光谱进行分析。结果表明,掺杂稀土元素La可使TiO2的光吸收范围发生红移,掺杂电气石将增强La/TiO2光吸收强度,T/La/TiO2复合光催化薄膜最佳制备工艺为:La3+掺杂量为1.2%(wt,下同)、电气石掺杂量为0.8%、焙烧温度为500℃、焙烧时间为1.5h、负载次数2次,样品的的甲醛降解率可达82.5%。     

La掺杂对TiO_2薄膜性能的影响

用溶胶-凝胶法制备TiO2以及La掺杂TiO2的前驱体凝胶,将其均匀旋涂不同层数制备出不同厚度的薄膜,研究了La掺杂对TiO2薄膜结晶性能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随之变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角. 能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随 变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角     

Fe掺杂量和退火氛围对TiO2薄膜晶体结构和磁性能的影响

采用直流磁控溅射方法在玻璃基片上制备了不同Fe掺杂量的TiO2薄膜,并对薄膜分别在空气和真空氛围下500℃进行30min退火处理。研究了Fe掺杂量和退火氛围对TiO2薄膜的结晶状态、表面形貌和磁性能的影响。结果表明,真空中500℃下退火的Fe掺杂的TiO2薄膜表现为非晶态结构,没有观察到室温铁磁性能的出现,而空气中500℃退火的样品显示出良好的结晶状态,且所有掺杂的样品均显示出室温铁磁性,并且随着Fe掺杂量的增加,TiO2薄膜的晶体结构逐渐由锐钛矿相向金红石相转变。     

连续快速常压化学气相沉积法制备TiO2自清洁镀膜玻璃

以四异丙醇钛（TTIP）为先驱体，采用常压化学气相沉积（APCVD）法模拟镀膜工艺过程，制备出了TiO2自清洁镀膜玻璃。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外．可见透射光谱（UV-Vis）等手段对样品进行分析，并研究了基板温度和移动速率与薄膜性能之间的关系。结果表明，当基板温度升高至580℃时，能够形成平整致密的薄膜，薄膜的结晶度，光催化性能和亲水性能也达到最好；基板移动速度下降到1．5m／min时，薄膜的结晶度，光催化性和亲水性也可得到改善。依据光催化性能和亲水性能测试，表明沉积TiO2薄膜的最佳条件为基板温度580℃，基板速度1．5m／min。     

镍掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备镍掺杂纳米TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis、PL等对Ni-TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察经不同热处理温度及不同掺镍量Ni-TiO2样品对MB的降解效果。结果表明所制备的Ni-TiO2样品的晶型为锐钛矿相与金红石相的混晶相,镍掺杂抑制了晶粒的生长和晶型的转变,样品的吸收阈值波长向可见光红移约55nm,提高了TiO2的光催化活性。在普通日光灯下,经500℃热处理、掺镍量与TiO2摩尔比为1∶100条件下制备的催化剂其光催化活性明显高于Degussa P25。     

铁、铬离子掺杂对TiO_2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶－凝胶法在釉面砖表面制备了均匀的ＴｉＯ２薄膜,并研究了铁、铬离子掺杂对ＴｉＯ２光催化性能影响．对罗丹明Ｂ的光降解实验表明,适量的铁、铬离子掺杂均可提高ＴｉＯ２薄膜的光催化活性,铁离子的掺杂效果明显高于铬离子,而铬离子的掺杂方式影响ＴｉＯ２薄膜的光催化活性,这主要基于它们不同的掺杂机理     

氮掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

应用溶胶-凝胶法,以尿素和钛酸丁酯为原料制备前躯体,前躯体在500℃、焙烧3 h条件下制备不同浓度掺杂氮的TiO2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行光催化实验。结果表明:样品主要为锐钛矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛,颗粒粒径小于300 nm,有一定程度的团聚,样品中含有质量分数分别为0、2.99%、6.23%、11.38%的氮元素,氮掺杂样品的光谱吸收边缘红移至400~470 nm。光催化实验表明:氮掺杂可以大大改善TiO2在可见光波段的光催化性能。     

泡沫镍负载TiO2和TiO2/Al2O3薄膜的光催化性能研究

以泡沫镍为载体，Al2O3作为过渡中间层，用溶胶-凝胶法在泡沫镍上负载锐钛矿相的TiO2薄膜，制成泡沫金属基的TiO2和TiO2／Al2O3光催化剂，利用XRD和FE-SEM等测试手段对其性质进行表征，用乙醛气体的光催化降解测试其活性．研究表明：泡沫镍负载的TiO2和TiO2／Al2O3薄膜具有良好的光催化活性，特别是TiO2／Al2O3薄膜具有更高的催化活性．这是由于负载的Al2O3过渡中间层增大了载体的比表面积，具有吸附浓缩作用，同时也增加了负载光催化剂的活性位数量．实验表明：TiO2／Al2O3薄膜的光催化活性和稳定性较单一的TiO2薄膜有非常显著的提高．     

V-N共掺杂TiO_2/玻璃珠光催化复合材料的制备及光催化性能

用溶胶-凝胶法制备V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料,研究V-N-TiO_2(V-N-TiO_2)的浓度、V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数、玻璃珠尺寸、煅烧温度和煅烧时间对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能的影响。采用XRD、EDS、TEM、XPS等测试手段对复合材料的结构和性能进行表征;在100 W汞灯下,以苯酚溶液为目标降解物,对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能进行测定。研究表明:当V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数为4次、玻璃珠尺寸为2~3mm、煅烧温度为400℃和煅烧时间为4.5h时,得到的V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料对苯酚的光催化性能最佳,且单位催化剂对苯酚的降解量略高于V-N-TiO_2。V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料既易于回收,又具有良好的光催化性能。     

The effect of substrate temperature on the spray-deposited TiO2 nanostructured films for dye-sensitized solar cells

The nanostructured TiO2 films have deposited on SnO2:F (FTO) coated glass substrate by spray pyrolysis technique at different substrate temperatures of 200-500 degrees C. The structural, surface morphological and optical properties of TiO2 films significantly vary with the substrate temperature. The surface of the TiO2 films deposited at 400 degrees C shows the nanoflakes and short nanorods (approximately 130 nm) like structures while the TiO2 films prepared at 500 degrees C shows only the nanoflakes like structures. The band gap of the TiO2 films prepared at higher temperatures (300-500 degrees C) becomes narrow due to presence the rutile phases in their crystal structure. Ruthenium (II) complex as a dye, KI/I2 as an electrolyte and carbon on FTO glass as a counter electrode has used to fabricate the dye-sensitized solar cell (DSC). The TiO2 film deposited at 400 degrees C has showed the best photovoltaic performance in DSC with the efficiency of 3.81%, the photovoltage of 773 mV, the photocurrent of 8.34 mA/cm2, and the fill factor of 56.17%. The photovoltage of the DSC increases with the increase of substrate temperature during the deposition of TiO2 films. Moreover, all the DSCs exhibit reasonably high fill factor value.     

焙烧温度对1.0wt%Sm-TiO_2纳米粉体可见光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了经不同温度焙烧的1.0wt%Sm掺杂TiO_2纳米粉体(SmTiO_2)。通过对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同焙烧温度条件下制备的Sm-TiO_2样品对MB的光催化降解效果。结果表明,焙烧温度对Sm的实际掺杂效果影响不大,Sm掺入TiO_2后在表面存在Sm~(3+)和Sm~(2+)两种价态;Sm掺杂抑制了TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,抑制了光生e~-/h~+的复合;焙烧温度升高,样品中金红石相含量增加,晶粒尺寸增大。焙烧温度500℃时样品的吸收光谱阈值红移最大,光生e~-/h~+的复合率低,1.0wt%Sm-TiO_2样品在普通日光灯下对MB在6h内的降解率达96.86%,明显高于同类产品P25的降解率(56.52%)。     

基底温度对直流溅射Nb掺杂TiO2薄膜性能的影响

采用陶瓷靶直流磁控溅射,以玻璃为基底制备2.5wt%Nb掺杂TiO2薄膜,控制薄膜厚度在300~350 nm,研究了不同基底温度下所制得薄膜的结构、形貌和光学特性.XRD分析表明,基底温度为150℃、250℃和350℃时,薄膜分别为非晶态、锐钛矿(101)和金红石相(110)结构.基底温度250℃时,锐钛矿相薄膜的晶粒尺寸最大,约为32 nm.薄膜表面形貌的SEM分析显示,薄膜粗糙度和致密度随基底温度升高得到改善.薄膜的平均可见光透过率在基底温度为250℃以内约为70%,随基底温度升高至350℃,平均透过率下降为59%,金红石相的存在不利于可见光透过.Nb掺杂TiO2薄膜的光学带宽在3.68~3.78 eV之间变化.基底温度为250℃时,锐钛矿相薄膜的禁带宽度最大,为3.78 eV.     

热处理工艺对La掺杂纳米TiO2光催化性能的影响

以钛酸四丁酯和硝酸镧为原料,采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂摩尔分数为2%的纳米TiO2,以TNT为目标降解物,研究了热处理方式对TiO2光催化性能的影响。结果表明:样品光催化性能最佳的热处理温度为500℃,升温速率为10℃/min,活化时间为2h,60min内对TNT的去除率达到了96%。     

二氧化钛光催化剂的制备及其性能研究

本文采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了纯相和掺杂不同量Fe3+、Zn2+、Cu2+和S2-的TiO2粉体,并讨论了不同热处理温度、掺杂元素及掺杂量对TiO2粉体光催化性能的影响。以甲基橙溶液为目标降解物,用紫外可见分光光度计对TiO2粉体的光催化性能进行测定。实验结果表明,煅烧温度为450℃、掺入0.25%的Zn2+的TiO2粉体的催化效果最好。