Mg2+掺杂TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯和Mg(NO3)2为原料,采用溶胶-凝胶法在较低的热处理温度下制备了Mg2+掺杂的TiO2薄膜,并研究了TiO2薄膜光催化降解甲基橙的情况.采用DTA、XRD、SEM等研究测试手段,发现通过溶胶-凝胶法在TiO2溶胶中加入Mg(NO3)2的方法,可以降低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温度,并在600C热处理条件下,获得了具有锐钛矿相和金红石相混晶的TiO2薄膜,通过甲基橙水溶液光催化实验表明:其光催化活性高于未掺杂TiO2薄膜的光催化活性.     

锐钛矿型TiO_2溶胶原位改性醋丙乳液的研究

采用TiOSO4为原料制备稳定的锐钛矿型TiO2溶胶,将其与醋丙乳液复合,原位合成含有锐钛矿型TiO2晶粒的复合乳液,并采用浸渍提拉法制备薄膜。分别采用XRD、TEM、SEM等测试手段对TiO2溶胶的物相结构、复合乳液中粒子的大小和形态、薄膜表面形貌等进行表征,并考察TiO2溶胶添加量对薄膜表面形貌、接触角以及光催化性能的影响。结果表明:该复合乳液具有较高的稳定性和良好的成膜特性,TiO2粒子在复合薄膜中分布均匀,随TiO2含量的增大,薄膜表面的TiO2粒子增多,导致薄膜粗糙度增大。经紫外光照后,复合薄膜对水的接触角随TiO2含量的增大而降低,光催化活性逐步提高。     

溶胶-凝胶法制备的掺银TiO2的相变和抗菌性能研究

采用sol-gel法制备了不同摩尔比的Ag-TiO2粉体材料,利用XRD分析了掺银对TiO2晶型转变的影响,同时采用琼脂孔穴扩散-抑菌圈法研究了掺杂不同浓度的Ag 及热处理温度对抗菌性能的影响.结果表明:Ag 的掺杂促进了TiO2锐钛矿相的形成,但没有影响TiO2的晶相转变过程;掺2%Ag (Ag∶Ti = 2∶100,原子摩尔比),400～500℃热处理温度的混晶型Ag-TiO2具有较高的抗菌性能;100℃干燥4h后的Ag-TiO2粉末也具有十分显著的抗菌性能,其抑菌圈直径最大可达17.2mm.     

热处理对纳米TiO_2薄膜结构的影响及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体表面制备纳米TiO2薄膜,通过热处理改变其结构性能,X-射线衍射结果表明,经100℃处理后无明显衍射峰,纳米TiO2薄膜为非晶态,没有发生结构转变;经450℃处理后出现明显的锐钛矿结构衍射峰,但衍射峰的强度较弱,生长过程中锐钛矿在(101)面上具有一定的择优取向;经650℃处理后出现金红石结构衍射峰。催化降解性能表明,经450℃处理后得到的锐钛矿结构纳米TiO2薄膜具有较好的光催化性。     

不锈钢表面TiO2薄膜的溶胶-凝胶法制备及其性能

通过溶胶-凝胶法在316L不锈钢表面制备TiO2薄膜.研究发现,经500℃热处理1h的TiO2主要由锐钛矿相构成,随着热处理温度的提高,锐钛矿相逐渐转变为金红石相.降解结晶紫水溶液和对水的接触角结果测试表明,随着涂膜次数的增加,TiO2薄膜的光催化性和亲水性都有一定的提高.电化学腐蚀测试说明,表面涂有TiO2薄膜的316L不锈钢的耐腐蚀性提高,薄膜对基体起到了一定的保护作用.     

TiO_2-SiO_2复合薄膜的常温制备及其性能

采用溶胶-凝胶法合成具有锐钛矿型TiO2晶粒的TiO2-SiO2复合溶胶,通过浸渍提拉工艺常温制备TiO2-SiO2复合薄膜。考察正硅酸乙酯(TEOS)用量对薄膜结构及性能的影响。结果表明:随着TEOS用量的增加,溶胶的稳定性降低,薄膜的透光率及光催化活性先增大后减小。在Si:Ti摩尔比为1:8时,复合溶胶与薄膜的综合性能达到最优;与单一TiO2溶胶相比,TiO2-SiO2复合溶胶的平均粒度从44增大到75nm;与单一TiO2薄膜相比,TiO2-SiO2复合薄膜的表面粗糙度增大,对罗丹明B的分解率从46.1%提高到67.0%,对水接触角由16°下降到3°,透光率显著增强。     

Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜的制备及其性能

为了降解环境污染物,通过磁控溅射的方法在玻璃基底上溅射沉积Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光谱仪(UV-vis)和光致发光光谱仪(PL)对复合薄膜的表面形貌和光学性能进行分析。通过可见光下对甲基橙溶液的光催化降解试验研究了薄膜的光催化活性。结果表明:Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜共有3层,从下到上依次为Pt层、锐钛矿型TiO2层和Cu2O层。薄膜表面平整致密,由形状规则的球形颗粒组成。Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜的光催化活性高于Cu2O/TiO2复合薄膜的和纯TiO2薄膜的光催化活性。光催化活性的提高是由于Pt层的存在进一步抑制了光生电子与空穴的复合,延长了光生载流子的寿命,提高了量子产率,进而有效地改善了薄膜的光催化活性。     

掺铁纳米TiO_2溶胶改性竹炭研究

采用溶胶-凝胶法常温制备掺铁纳米TiO2溶胶,分析掺铁纳米TiO2溶胶的光催化特性,并采用该溶胶对竹炭进行复合改性,阐明掺铁溶胶改性对竹炭的光催化特性及结构特征的影响机制。结果表明:掺铁纳米TiO2溶胶平均粒度在20nm,为锐钛矿晶型,具有优越的紫外光催化性能及可见光响应能力;掺铁溶胶改性竹炭后,TiO2颗粒主要富集在竹炭表面,赋予竹炭光催化性能,为竹炭长效去除污染、净化空气等功能的开发奠定基础。     

热处理对纳米TiO2薄膜结构的影响及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法在玻璃基体表面制备纳米TiO2薄膜，通过热处理改变其结构性能，X-射线衍射结果表明，经100℃处理后无明显衍射峰，纳米TiO2薄膜为非晶态，没有发生结构转变：经450℃处理后出现明显的锐钛矿结构衍射峰，但衍射峰的强度较弱，生长过程中锐钛矿在（101）面上具有一定的择优取向：经650℃处理后出现金红石结构衍射峰。催化降解性能表明．经450℃处理后得到的锐钛矿结构纳米TiO2薄膜具有较好的光催化性。     

粒子型TiO_2溶胶和薄膜的制备与性能

利用纳米TiO2粉体制备粒子型TiO2纳米溶胶,并采用浸渍提拉法在普通玻璃表面制备TiO2纳米薄膜。研究粒子型溶胶的胶体特性以及薄膜的表观形貌、透光性、亲水性和光催化性能。结果表明:粒子型TiO2纳米溶胶的常温晶相为锐钛矿相,500℃以后逐步向金红石相转变;TiO2纳米薄膜具有良好的可见光透过性,强的紫外吸收能力,从而具有很好的紫外光光催化性能,同时还具有一定的可见光响应和亲水性能。     

有机电解液中TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能

在氟化铵/丙三醇电解液中,采用恒压直流阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,并研究其在空气热处理过程中的结晶行为,最后将管阵列作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),研究氧化时间和热处理温度对其光电性能的影响。结果表明:TiO2纳米管阵列的形成是一个随时间渐进演变的过程;随着氧化时间的延长,纳米管长度逐渐增大,当时间为70 h时,长度达到5μm左右;管阵列在空气中于400℃以下热处理后,由锐钛矿相构成,450和500℃热处理时,由锐钛矿相和金红石相构成,同时管阵列结构具有良好的高温稳定性。光电性能测试显示,20 V、70 h制备的TiO2纳米管阵列经450℃热处理后,组装成的染料敏化太阳能电池的(有效面积1 cm2)光电转换效率可达到0.989%。     

溶胶-凝胶法制备含有片状锐钛矿晶体的免烧型氧化钛薄膜

采用溶胶-凝胶法,在设计的反应体系中制备了锐钛矿型氧化钛溶胶,并采用浸渍提拉法在载玻片上成膜,无需常见研究中的高温热处理,即可获得锐钛矿型氧化钛薄膜.将氧化钛溶胶在40℃烘干后进行XRD测试,发现氧化钛粉末为锐钛矿型结构.对薄膜的扫描电镜分析,发现薄膜中存在片状的锐钛矿晶体.片晶的宽度约30 nm,长度从200 nm～1 μm不等.由于含有片状的锐钛矿晶体,所得的氧化钛薄膜可在紫外线激发下降解罗丹明B.光催化反应进行120 min时,罗丹明B的降解率达到45%.     

La、Nd、Bi共掺杂制备TiO2电致变色薄膜及其性能研究

为了提高TiO2薄膜的光学属性和着色效率,采用溶胶-凝胶工艺,以钛酸丁酯为前驱体在ITO导电玻璃基片表面制备了La、Nd、Bi共掺杂TiO2薄膜。采用XRD、UV-vis和化学工作站等手段研究了TiO2薄膜的结构和表面的光学和电致变色性能。结果表明:在400、500和600℃热处理的二氧化钛干凝胶中形成锐钛矿型二氧化钛,且热处理温度越高,晶体发育越完整。La、Nd、Bi掺杂TiO2增加了TiO2八面体的排列无序性,导致非晶化程度提高。体积分数为12%的钛酸丁酯相应制备的薄膜具有优良的电致变色性能。500℃热处理的TiO2薄膜电致变色性能最为优异。实验进行了La、Nd、Bi单独掺杂TiO2薄膜的性能分析,单独掺杂摩尔分数为8%La、18%Nd、6%Bi的TiO2薄膜具有较优异的变色性能,单独掺杂变色效果的顺序是6%Bi<8%La<18%Nd。La、Nd、Bi共掺杂锐钛矿型TiO2仍然具有很高的非晶化程度,且当掺杂摩尔比La:Nd:Bi=4:10:2时,取得薄膜最佳循环伏安特性,掺杂TiO2非晶化程度最高。     

镍离子掺杂TiO2涂层的制备及亲水性研究

目的 研究不同含量的镍离子掺杂对TiO2纳米涂层亲水性能的影响.方法 采用溶胶-凝胶法制备不同含量Ni2+掺杂TiO2纳米复合溶胶,通过浸渍提拉法在载玻片上成膜,经过热处理后,得到不同含量Ni2+掺杂TiO2复合涂层.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和表面接触角仪,对掺杂不同浓度Ni2+后TiO2的晶型、涂层微观形貌、光吸收性能、结构组成和涂层亲水性等进行表征分析,从而确定最佳Ni2+浓度的复合涂层材料配方.结果 制备的TiO2主要由锐钛矿相和少量金红石相组成,Ni掺杂抑制了锐钛矿相向金红石相的转变.随着Ni含量的增加,TiO2晶粒尺寸逐渐降低.适量掺杂Ni2+制备的TiO2纳米涂层表面形貌光滑,粒子分布致密均匀.掺杂使吸收波长阈值向长波方向偏移,禁带宽度减小,在一定程度上提高了TiO2涂层的亲水性.当Ni2+掺杂质量分数为1.5％时,TiO2涂层亲水性最佳.结论 采用溶胶-凝胶法实现了镍离子掺杂TiO2的改性,掺杂Ni2+后,Ni2+/TiO2复合涂层的亲水性能明显提高.     

微等离子体氧化制备TiO2薄膜的结构特性

利用微等离子体氧化方法在纯Ti金属表面生长出一层厚度达20μm的陶瓷氧化膜，并用X射线衍射、扫描电镜初步研究了氧化膜的组织结构和表面形貌。在不同电解质溶液条件下，得到3种不同类型结构组成的氧化膜：单一TiO2的锐钛型结构、TiO2锐钛型 金红石型的混合相结构、单一TiO2金红石结构。TiO2单一的锐钛型结构的氧化膜薄膜比较粗糙，TiO2金红石结构的氧化膜表面比较平滑，而混合相结构陶瓷膜的表面层为疏松的锐钛型结构TiO2，亚表层为金红石结构的TiO2。     

利用磁控溅射研究Au-TiO2薄膜的光催化活性

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2纳米棒的制备通过直流反应磁控溅射法在室温中进行,之后在500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2纳米棒表现出较低的光致发光强度和较高的光吸收性, 并且对可见光反应强烈. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

磁控溅射制备的Au-TiO2纳米棒阵列的光降解研究

首次通过磁控溅射制备了对齐的Au-TiO2纳米棒阵列,Au-TiO2纳米棒的制备通过直流反应磁控溅射法在室温中进行,之后在500oC的空气中热处理两小时,热处理导致Au-TiO2纳米棒的Au纳米粒子嵌入到锐钛矿相TiO2纳米棒中, 与传统方法制备的纯TiO2纳米棒相比, 这些Au-TiO2纳米棒表现出较低的光致发光强度和较高的光吸收性, 并且对可见光反应强烈. TiO2纳米棒中的Au纳米颗粒能够抑制电荷复合     

通过氢还原热处理提升TiO2薄膜的抗菌性能

提升在可见光区间的抗菌效率一直是二氧化钛(TiO₂)抗菌性能研究的重要方向。采用脉冲激光沉积(PLD)制备TiO₂薄膜,并通过氢还原热处理的方法提升TiO₂表面的氧空位浓度从而增强其抗菌性能。结果发现,在以单晶氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为衬底时,生长的TiO₂薄膜为高度择优取向的锐钛矿相。生长温度越高,锐钛矿相的XRD衍射峰越强,薄膜越致密。将在600℃下生长的350 nm厚的TiO₂薄膜进行抗菌性能测试,发现其抗菌率约为86%。对样品进一步在4%H2氛围下进行还原处理,发现其抗菌率提升到约为97%。通过XPS、UV-Visible和PL测试,发现TiO₂经过还原热处理后在其表面形成更多的氧空位,在TiO₂带隙中形成氧空位缺陷能级,导致在可见光区域吸光性能增强,使其具有更高的抗菌性能。通过氢还原过程调控材料的缺陷组成,并研究TiO₂薄膜的光催化抗菌性能及抗菌机理。这种简易的调控TiO₂光吸...     

锐钛矿型TiO_2(101)面与Ag相互作用的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法对锐钛矿型TiO_2(101)面上两种键桥形式吸附Ag原子的吸附能、电子布居、单位键长及电子结构等参数进行计算,研究Ag/锐钛矿型TiO_2复合材料中的Ag与TiO_2的相互作用。研究发现,锐钛矿型TiO_2(101)吸附Ag原子时,将是O-Ag之间的电子转换;并且,Ag原子更容易与锐钛矿型TiO_2(101)面的键桥Ti上的O原子发生反应生成相应的化合物。     

初始压力对气相爆轰合成纳米二氧化钛纳米颗粒的影响

介绍了利用氢氧混合气体、四氯化钛组成的多元气相系统,爆轰制备纳米二氧化钛粉体的方法。利用XRD分析证明产物为二氧化钛混晶(金红石相和锐钛矿相),晶粒尺度为纳米级。通过XRD、TEM分析可以得出,粒子形状不规则,粒度为20~100nm。研究发现,随着初始压力的增大,金红石相含量增加,纳米颗粒的平均粒度增大,其原因是反应放热的增加和湍流的加强。最后初步探讨了气相爆轰合成纳米二氧化钛粉末的生成机制。