铁氮共掺杂纳米TiO2的水热法制备及其在可见光下抗菌性能的研究

以硫酸氧钛为前驱体，硝酸铁和盐酸胍作为掺杂的铁源和氮源，采用水热法制备了铁氮共掺杂纳米TiO2粉体。利用XRD、BET对样品进行表征，研究了掺杂后TiO2粉体的晶型、粒径、比表面积等性能。结果表明，所制备的共掺杂TiO2粉体呈黄色，均为锐钛矿相TiO2，经谢尔公式计算其粒径约为10nm，比表面积分布为（135～150）m^2／g。采用紫外．可见光漫反射光谱对样品进行表征，结果表明经过铁氮共掺杂改性后的TiO2具有很强的紫外线的吸收能力，并实现了良好的可见光响应。采用菌落计数法进行了样品抗菌性能的研究，在可见光照射下样品对大肠杆菌表现出良好的杀灭性能。     

钌掺杂TiO2/Ti光电极的制备及光电催化性能

采用阳极氧化法制备贵金属钌掺杂TiO2/Ti光电极,用EIS、XRD和SEM对光电极的性能进行表征,并对亚甲基蓝进行光电催化降解。结果表明：钌掺杂后可增大TiO2/Ti光电极比表面积,提高其光电催化活性;在HF电解液中,阳极氧化制备钌掺杂TiO2/Ti光电极的最佳条件为：氧化电压为20 V,氧化时间20 min,热处理温度600 ℃;以紫外灯(125 W)为光源,在外加偏压0.2 V,钌掺杂TiO2/Ti光电极对亚甲基蓝光电催化120 min可完全脱色。     

Ce改性TiO2纳米粒子的制备及光催化活性

采用浸渍法制备了Ce/纳米TiO2复合粉体,用XRD对复合粉体的晶体结构进行了表征.以紫外光照下降解甲基橙为目标,研究了Ce掺杂量和焙烧温度对Ce/纳米TiO2复合粉体的光催化能力的影响规律,并分析其机理.结果表明:Ce掺杂能有效地提高纳米TiO2光催化降解甲基橙的能力,在400℃～700℃的焙烧温度下,纳米TiO2为锐钛型晶型结构,0.4%Ce(质量分数,下同)掺杂的复合粉体具有最好的光催化降解甲基橙的能力,其原因在于Ce4+掺杂有利于在TiO2纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离,因此存在一个最佳掺杂浓度使得光催化活性最高;焙烧温度对Ce/TiO2纳米复合粉体的影响依赖于Ce的掺杂量,低掺杂量时,较高的焙烧温度降解效果较好;高掺杂量时,较低的焙烧温度降解效果较好.     

Ce改性TiO2纳米粒子的制备及光催化活性

采用浸渍法制备了Ce/纳米TiO2复合粉体,用XRD对复合粉体的晶体结构进行了表征.以紫外光照下降解甲基橙为目标,研究了Ce掺杂量和焙烧温度对Ce/纳米TiO2复合粉体的光催化能力的影响规律,并分析其机理.结果表明Ce掺杂能有效地提高纳米TiO2光催化降解甲基橙的能力,在400℃～700℃的焙烧温度下,纳米TiO2为锐钛型晶型结构,0.4%Ce(质量分数,下同)掺杂的复合粉体具有最好的光催化降解甲基橙的能力,其原因在于Ce4+掺杂有利于在TiO2纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离,因此存在一个最佳掺杂浓度使得光催化活性最高;焙烧温度对Ce/TiO2纳米复合粉体的影响依赖于Ce的掺杂量,低掺杂量时,较高的焙烧温度降解效果较好;高掺杂量时,较低的焙烧温度降解效果较好.     

TiO2双掺Cr,Sb的光催化性能研究

采用共沉淀法制备了金属离子双掺杂的TiO2光催化剂,通过XRD,TEM,BET(表面积测定)和DRS(紫外-可见漫反射)测试手段对样品进行分析,以甲基橙为目标污染物对其进行光催化降解.研究结果表明:光催化活性是多种因素协同作用的结果,煅烧温度、掺杂以及样品的光吸收对光催化性能都产生影响.金属离子双掺杂可使光催化剂在可见光区具有光响应,在荧光汞灯激发下,其催化活性优于未掺杂的样品.     

TiO2-SnO2复合电极的制备及性能

以钛酸丁酯为先驱体、无水乙醇为溶剂、二乙醇胺为鳌合剂,采用溶胶-凝胶浸渍提升法制备钛基TiO2-SnO2复合电极.借助于含油废水化学需氧量(COD)的去除效果和紫外吸收光谱考察了电极的电催化氧化能力.并采用SEM、XRD和EDX等表征方法分析了Sn的掺杂对所制备电极表面形貌、涂层晶体结构和电极表层的元素组成的影响,通过电化学线性伏安扫描测定了其析氧电位,分析了电极结构与电催化特性之间的关系.结果表明,当热处理温度为500℃时,所制备电极的涂层中TiO2主要为锐钛矿型,掺杂适量Sn后,电极的表面变得更加平滑、致密,涂层表面晶粒明显细化.当Sn的摩尔掺杂比为n(Ti):n(Sn)=100:10时,复合氧化物涂层电极的电催化性能最好,电极的析氧电位为2.1 V,此电极处理含油废水60 min时,COD去除率达到了87.5%,较未添加Sn的电极相比对COD的去除率提高了26.7%,这说明掺杂适量的Sn提高了电极的催化性能.     

Photocatalytic Properties of TiO2 Thin Films Prepared by Microarc Oxidation

在微弧氧化法制备TiO2光催化薄膜的过程中, 采用向电解液中添加氧化物的方法对薄膜进行改性. 实验结果表明, 过渡金属、重金属及稀土元素掺杂可在不同程度上影响薄膜的光催化性能, 其中, V, Ag, Ce元素掺杂可使光催化120 min的降解率提高10%以上. 采用半导体掺杂也能很好地提高TiO2薄膜的光催化性能, 其中以SnO2效果最好. 实验表明, V2O5添加量在0.5 mmol/L或SnO2添加量在1.0 mmol/L时, 生成的TiO2薄膜光催化效果最好. XRD及SEM分析表明, 掺杂不改变TiO2晶型, 改性后的TiO2光催化薄膜增厚, 微弧放电形成的孔道变小, 表面积增加.     

La掺杂对Ti/Sb-SnO2电极改性机制的研究：电化学分析

为研究稀土掺杂对Ti/Sb-SnO_2催化电极的改性机理,采用溶胶凝胶法制备了La掺杂Ti/Sb-SnO_2电极,以苯酚为目标有机物,考察了电极的电化学性能。极化曲线和Mott-Schottky分析表明:La改性Ti/Sb-SnO_2电极的析氧电位先增大后减小,且在2.0 V电位下Sn:Sb:La(摩尔比)为100:10:1.5时电极交换电流密度值最大;改性后电极的平带电势负移,Mott-Schottky拟合直线斜率从2.96降为1.66,活性表面积增大,载流子浓度提升。循环伏安和交流阻抗分析表明:掺杂后电极电化学反应电阻减小,活性电荷由14.1μF提升至322μF;苯酚直接氧化峰电流增大,峰电位减小。以上结果解释了电极电催化活性提升的内在原因。     

氮掺杂TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用水热法结合固相反应法制备了氮掺杂TiO2光催化剂.以苯酚为降解底物,考察了不同煅烧温度下制备的光催化剂在可见光照射下的光催化性能.采用了XRD、UV-Vis/DRS、XPS等手段对制备的掺氮TiO2光催化剂进行了表征.结果表明:当固相反应温度为300℃时所制备的样品为锐钛矿相,当反应温度达800℃时开始由锐钛矿相转变为金红石相;紫外-可见漫反射光谱结果表明所制备掺氮TiO2在可见光区和紫外光区都有较强的吸收,而纯TiO2只对紫外光有较强的吸收;当反应温度为500℃时,可见光活性最大,对苯酚的降解率最大,在4h内对苯酚的降解率达到52.57%.     

氮掺杂TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用水热法结合固相反应法制备了氮掺杂TiO2光催化剂。以苯酚为降解底物，考察了不同煅烧温度下制备的光催化剂在可见光照射下的光催化性能。采用了XRD、UV-Vis／DRS、XPS等手段对制备的掺氮TiO2光催化剂进行了表征。结果表明：当固相反应温度为300℃时所制备的样品为锐钛矿相，当反应温度达800℃时开始由锐钛矿相转变为金红石相：紫外一可见漫反射光谱结果表明所制备掺氮TiO2在可见光区和紫外光区都有较强的吸收，而纯TiO2只对紫外光有较强的吸收：当反应温度为500℃时，可见光活性最大，对苯酚的降解率最大，在4h内对苯酚的降解率达到52．57％。     

Fe^3＋／Ce^3＋掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同粒径的纯纳米TiO2和掺杂Fe^3＋和Ce^3＋的纳米TiO2。样品的X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征说明：在相同的制备条件下，掺杂可以减小粒子粒径，掺Fe^3＋和Ce^3＋可以抑制晶相转变。光催化降解NO2的结果表明，在相同的制备方法和掺杂量的条件下合成的光催化剂对亚硝酸盐的降解率由高到低的顺序为：掺铁TiO2〉掺铈TiO2〉TiO2。     

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.     

可见光下TiO2薄膜电极的光电性能研究

通过溶胶-凝胶、阳极氧化以及热氧化方法分别制各TiO2薄膜电极,对电极在白光和可见光照射下的光电流及光电位的变化进行表征.结果表明,3种方法制备的未经修饰的TiO2薄膜电极都表现出一定的可见光光电响应,这可能是由于热处理过程中引起了较大的晶格畸变,从而导致TiO2薄膜表面形成了很多能吸收可见光的表面态.不同条件下制备的TiO2电极在可见光下的光电响应的变化规律与白光下的光电响应一致.     

Sn~(2+)掺杂TiO_2/Cu复合粒子的制备及可见光催化性能

以钛酸丁酯为原料,利用胶溶-回流法在室温下制备具有可见光活性的Sn2+掺杂纳米TiO2/Cu复合粒子.FE-SEM观察表明,TiO2颗粒覆盖在铜粉表面形成纳米/微米复合结构.利用XPS确定复合粒子的表面元素状态,据此分析了Sn2+掺杂抑制TiO2晶粒长大的原因.UV-Vis吸收光谱分析表明,负载金属Cu后使半导体的吸收限明显红移,除紫外区的吸收之外,TiO2/Cu复合粒子在可见光区吸收带出现了522.5nm突跃波长.以甲基橙为模型化合物的降解实验显示出所制粉体良好的可见光活性.     

掺杂Y^3＋的纳米TiO2微粒的制备及其光催化性能

在Sol-Gel法制备纳米TiO2微粒的最佳制备条件的基础上，制备了掺杂稀土离子钇(Y^3 )的纳米TiO2复合粒子，并对这二者进行了XRD，TEM和DRS表征及光催化活性检验。结果表明，未经掺杂的TiO2与掺杂稀土Y^3 的TiO2均为锐钛和金红石的混合晶型，锐钛和金红石的比例约为3：1；掺杂抑制了TiO2晶粒的生长，使得TiO2粒径明显变小，其颗粒大小为10nm左右。用DRS表征微粒的光吸收能力和光吸收带边移动情况，发现掺杂导致了TiO2光吸收能力增强及吸收带边红移。通过对苯酚的光催化氧化降解研究，发现当Y^3 掺杂量(按质量)为1．5％时，TiO2光催化活性最高，与未掺杂的TiO2相比，其光催化活性提高约20％。     

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。     

氮掺杂二氧化钛薄膜的制备与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂改性的TiO2薄膜,用表面形貌仪、扫描电镜和光电子能谱仪等分析薄膜的厚度、表面形貌和成分,研究了薄膜对亚甲基蓝的光催化降解速率.结果表明,通过加入尿素实现了氮离子在TiO2晶格间的间隙掺杂和替位掺杂.薄膜厚度在50～200 nm之间,表面平整.氮离子掺杂使TiO2薄膜的光催化活性大大提高,当氮掺杂TiO2薄膜中N/Ti原子比为0.015时,单层氮掺杂TiO2薄膜降解亚甲基蓝一半所需要的时间为2.5 h.     

三乙胺改性TiO_2光催化薄膜的制备与结构分析

采用溶胶-凝胶法,利用多水体系制备工艺制备了具有锐钛矿晶型的TiO2溶胶,通过三乙胺制备改性TiO2溶胶,最终制得具有可见光催化性能的TiO2复合薄膜。通过SEM、粒度分析、TEM等表征发现三乙胺的加入改变了TiO2晶粒尺寸和薄膜的结构。可见光催化实验表明:三乙胺与钛酸丁酯质量比为1:2时,薄膜光催化性能最优;利用UV-vis测试发现改性后的TiO2薄膜的吸收边有所红移,在可见光区具有较强的吸收。     

热喷涂法制备的La3+掺杂纳米TiO2粉末的表征

采用等离子热喷涂法以钛酸四丁酯为主要原料制备出稀土离子掺杂的纳米TiO2光催化剂.通过XRD,XPS,TEM,UV-Vis等检测手段对样品进行表征,同时检测了其光催化性能,并分析了掺杂对TiO2的影响机理.结果表明,所制备的La3 掺杂纳米TiO2是锐钛矿相和金红石相混晶结构,粒径分布在10～50nm之间;La3 掺杂能够促进锐钛矿向金红石的转变,同时抑制TiO2晶粒的长大;La3 掺杂使TiO2紫外-可见吸收光谱发生红移;适量La3 掺杂能显著提高TiO2的光催化活性,最佳掺杂浓度为0.5%(与Ti原子摩尔比),甲基橙降解率在90min内可达到82.4%.比纯TiO2高出13.2%.