宽光谱激发响应的锐钛矿纳米晶TiO2溶胶

采用钛酸丁酯:水:无水乙醇:盐酸以摩尔比为1:175:7.5:0.07的体系,以溶胶-凝胶工艺制备出含有锐钛矿纳米晶体的二氧化钛溶胶。溶胶在常温下干燥后所得粉体,无需常见的高温热处理即为锐钛矿晶型;对溶胶做X射线吸收精细结构分析,发现液相中存在锐钛矿晶体结构;透射电镜结果显示溶胶中含有四方形锐钛矿晶体。在200～1000nm波段光线照射下,溶胶(并非粉体或者薄膜)可使罗丹明B褪色,即溶胶具有紫外、可见、近红外的宽光谱激发响应能力。文章认为,量子效应导致的中间态亚稳能级,可以让较少激发能的跃迁电子短暂停留,并使被催化物质分子内键合弱化或断裂,从而导致有机物被分解。     

Cr、Mn掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势的方法,研究了纯锐钛矿相TiO2、Cr、Mn单掺杂TiO2的能带结构、电荷布居、态密度和光学性质.对电子性质分析发现:Mn掺杂引起杂质能带位于禁带中央,杂质能带最高点与导带相距大约0.6 eV,而最低点与价带相距大约0.65 eV,其中杂质能带主要由O原子的2p轨道和Mn原子的3d轨道杂化形成;Cr掺杂引起杂质能带位于导带底附近,杂质能带最高点与导带相距大约0.1 eV,而最低点与价带相距大约1.3 eV,其中杂质能带主要由O原子的2p轨道和Cr原子的3d轨道杂化形成,由于杂质能级的出现,使锐钛矿TiO2的禁带宽度变小.对光学性质分析发现:Cr、Mn单掺杂会使锐钛矿TiO2光学吸收带边红移,可见光区的光吸收系数明显增大,在低能区出现了新的吸收峰,Cr掺杂吸收峰对应能量为1.92 eV,Mn掺杂吸收峰对应能量为1.82 eV,与实验结果相符.     

锐钛矿/TiO2（B）复合纳米线制备及其锂存储研究

以锐钛矿TiO2粉末为原料,通过碱液水热反应并辅以酸洗和热处理工艺,制备出一致性良好的锐钛矿/TiO2（B）一维复合纳米线材料。研究结果表明该复合纳米线在30mA/g（0.1C）充放电速率下,该锐钛矿/TiO2（B）一维壳核结构材料100圈循环后容量高达196mAh/g;在4500mA/g（15C）充放电速率下,充放电容量达到125mAh/g。由于其优良的电化学性能,该一维复合结构材料有望成为下一代最有前途的锂离子电池电极材料。     

First-principles calculation of electronic properties of N-and X(X=S,Se,Te)-codoped anatase TiO2

本文运用密度泛函理论系统地研究了N和X(X=S,Se,Te)共掺杂锐钛矿TiO2时电子特性所受的影响。优化后的结构表明,在锐钛矿TiO2共掺杂时,由于掺杂原子有较大的原子半径而引起了大的晶格膨胀。从计算的替换能结果看,当X(X=S,Se,Te)掺杂到有N原子存在的TiO2时,若替换Ti原子,则不能很好地促进与N的协同作用,若替换O原子,则相反。从总态密度图和分态密度图来看,替换O原子后的N2p轨道和其他杂质带S 3p,Se 4p,Te 5p杂化在一起;同时替换Ti原子后,导带主要由Ti 3d轨道所占据,从而形成了S 3p(Se 4p or Te 5p)-N2p-Ti 3d杂化态。从Bader电荷的结果可知,替换O原子,电子转移是由N到X(X=S,Se,Te),而替换Ti原子后,电子转移是由X(X=S,Se,Te)到N。     

Composites of small Ag clusters confined in the channels of well-ordered mesoporous anatase TiO2 and their excellent solar-light-driven photocatalytic performance

Small Ag clusters confined in the channels of ordered mesoporous anatase TiO2 have been fabricated via a vacuum-assisted wet-impregnation method, utilizing well-ordered mesoporous anatase TiO2 with high thermal stability as the host. The composites have been characterized in detail by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy X-ray absorption fine structure （XAFS） spectroscopy, N2 adsorption, UV-visible diffuse reflectance spectroscopy and transmission electron microscopy. The results indicate that small Ag clusters are formed and uniformly confined in the channels of mesoporous TiO2 with an obvious confinement effect. The presence of strong AgO interactions involving the Ag clusters in intimate contact with the pore walls of mesoporous TiO2 is confirmed by XAFS analysis, and favors the separation of photogenerated electron-hole pairs, as shown by steady-state surface photovoltage spectroscopy and transient-state surface photovoltage measurements. The ordered mesoporous Ag/TiO2 composites exhibit excellent solar-light-driven photocatalytic performance for the degradation of phenol. This is attributed to the synergistic effects between the small Ag clusters acting as traps to effectively capture the photogenerated electrons, and the surface plasmon resonance of the Ag clusters promoting the absorption of visible light. This study clearly demonstrates the high-efficiency utilization of noble metals in the fabrication of high-performance solar-light-driven photocatalysts.     

低温下水热法制备锐钛矿TiO_2晶体材料

低温下(90℃)、0.15mol/L的TiCl3的饱和NaCl水溶液加尿素配位剂(尿素/Ti3+摩尔比1/10)用水热法在玻璃基板上制备TiO2晶体材料(粉末和薄膜),SEM和XRD技术表征结果说明,生成的TiO2为锐钛矿型晶体,TiO2粉末是由TiO2纳米棒自组装成的微米球,薄膜则是大面积纳米棒阵列形成。探索低温下制备TiO2纳米材料的最优条件,并讨论反应机理。     

光纤TiO2薄膜的制备及理化特性研究

用溶胶－凝胶法制得TiO2，通过提拉法在光纤上成膜。利用X射线衍射仪分析了TiO2薄膜的物相，结果表明其物相是锐钛矿相。通过酸碱浸泡实验及附着性能测试，得到了具有较好抗腐蚀性及良好附着性。从理论上对光纤TiO2薄膜光纤的光催化降解机理进行研究，结果表明其在处理污水方面具有可行性及优越性，并讨论其发展方向和所需的改进。     

退火温度对TiO2薄膜结构和表面形貌的影响

研究了退火温度对中频交流反应磁控溅射技术制备的TiO2 薄膜结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射仪和原子力显微镜 ,检测了TiO2 薄膜的晶体结构和表面形貌。实验结果显示 :沉积态TiO2 薄膜为非晶态 ;低温 (70 0℃以下 )退火后 ,TiO2 薄膜出现锐钛矿相 ,晶粒长大不明显 ;高温退火 (90 0℃以上 )后 ,薄膜转变为金红石相 ,晶粒由柱状转变为棱状 ,并迅速长大至微米量级