TiO_2-InVO_4复合纳米颗粒制备及其应用

分别采用水热法、溶胶-凝胶法,以NH4VO3和InCl3·4H2O为原料制备InVO4纳米颗粒,利用XRD(X-射线衍射)分析表征手段重点考察了物料配比、工艺条件对产物相结构的影响,将优化获得的InVO4纳米颗粒与TiO2复合,制备出TiO2-InVO4复合纳米颗粒,并初步将其应用于光催化功能涂层的制备。结果表明:水热条件下有利于制备正交相InVO4纳米颗粒,V/In的物质的量之比及pH是影响InVO4纳米颗粒制备的关键因素。通过TiO2与InVO4的复合可进一步提高InVO4的可见光催化活性,展现出该复合纳米颗粒在光催化功能涂层方面的应用潜力。     

光催化型TiO_2溶胶的制备和分析

以sol-gel工艺,采用钛酸丁酯-水-无水乙醇-盐酸体系材料,以过量水强迫前驱体充分水解,制备出具有光催化性能的氧化钛晶体溶胶。通过XRD、TEM和UV/vis测试得知,溶胶中含有原位自生长的、边长约150nm的正方形锐钛矿晶体,所以溶胶在常温下干燥后所得粉体,无需高温热处理即为锐钛矿晶型;溶胶中晶体的禁带宽度为3.58eV,具有较强的光催化性,所以溶胶(而非常见的粉体或者薄膜)在紫外光照下可使罗丹明B褪色。     

外墙涂料表面TiO2耐沾污薄膜研究

常温下,将采用溶胶-凝胶法制备的锐钛矿晶体溶胶在外墙涂料层表面涂膜,获得具有耐沾污性能的TiO2功能薄膜。利用XRD、TEM、SEM等测试方法对TiO2溶胶及薄膜进行了结构表征,并考察其耐沾污性能。结果表明TiO2锐钛矿晶体溶胶可在常温下成膜,在涂料层表面形成较为致密的锐钛矿薄膜,该功能层可有效提高涂料层的耐沾污性能,成为绿色建材中的新品和亮点。     

锐钛矿晶体的液相原位制备及结构分析

采用钛酸丁酯-水-无水乙醇-盐酸[Ti(OC4H9)4-H2O-C2H5OH-HCl]摩尔比为1:185:10:0.1的体系,以溶胶-凝胶工艺,在溶胶中制备出原位生长的锐钛矿晶体.利用核磁共振仪、扩展X射线吸收精细结构分析、透射电镜对溶胶中的锐钛矿晶体进行深入分析,并考察了锐钛矿晶体的光催化活性.结果表明:前驱体Ti(OC4H9)4完全水解成无机产物.液相中的锐钛矿晶体呈正方体形状,边长约150～200nm.具有与锐钛矿型氧化钛(TiO2)粉体标样相似的Ti原子K边边前三峰结构,但中心Ti原子与邻近氧原子的配位距离(0.1921nm)比锐钛矿粉体标样(0.1946nm)的短,Ti原子的配位数(4.18)比锐钛矿粉体标样(6.0)的小.在紫外光照下,所得含有锐钛矿晶体的溶胶可催化降解有机染料罗丹明B(Rbodamine B),15min时对Rhodamine B的降解率达55%;30min时达96%.     

溶胶-凝胶法低温原位合成锐钛矿片状晶体

以溶胶-凝胶工艺,采用"钛酸丁酯-水-无水乙醇-盐酸"体系,在低温下制备出具有光催化性能的二氧化钛溶胶.X射线衍射(XRD)测试显示,溶胶在40℃干燥后所得粉体,无需热处理即为锐钛矿晶型;对溶胶进行X射线吸收精细结构(XAFS)分析,证明溶胶的液相中存在锐钛矿结构,且溶胶具有1年以上的长期稳定性;将溶胶成膜后进行扫描电镜分析,观察到片状的锐钛矿晶体,长度10 nm～1 μm,宽度均相近约30 nm.由于含有锐钛矿晶体,溶胶(而非常见的粉体或者薄膜)在紫外光照下可使罗丹明B在15 min内分解约40%.     

TiO2/SnO2复合薄膜的低温制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法合成了TiO2溶胶和SnO2溶胶，使用浸渍提拉法在低温下制备出底层为金红石型SnO2，表层为锐钛矿型TiO2的复合膜．考察了不同SnO2薄膜层数对TiO2／SnO2复合膜光催化活性的影响，并对其光催化活性提高的机理进行了探讨．结果表明，SnO2层的加入能有效提高TiO2薄膜的光催化活性，随着SnO2薄膜层数的增加，光催化活性先增大后减小，但始终高于单一的TiO2薄膜．这是由于SnO2的导带电位低于TiO2的导带电位，SnO2的价带电位高于TiO2的价带电位，紫外光照下，TiO2中产生的光生电子注入到SnO2层，SnO2中空穴注入到TiO2层，有效抑制了薄膜内电子-空穴对的复合，增加了复合薄膜表面空穴的浓度，因而光催化活性得到了显著的提高．     

碳化钨粉体在水介质中的分散研究

以去离子水为分散介质,聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素钠(CMC)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为分散剂,采用沉降法、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、Zeta电位、透射电镜(TEM)等测试表征手段研究了不同分散剂及含量对WC粉体在水介质中分散稳定性的影响,并探讨了相应分散机制。研究结果表明:聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠和羧甲基纤维素纳均对WC悬浮液起到一定的分散作用,其中PVA和CMC的效果较好,当PVA和CMC的添加量分别为(质量分数)4.00%和0.30%时,24 h时的相对沉降高度分别为92.24%和91.29%。SDBS只能在短时间内提高WC粉体的分散稳定性,且对添加量敏感。3种分散剂的分散机制各不相同,PVA的分散作用主要为位阻分散机制,因此可长时间保持分散稳定性;SDBS以静电分散为主,过量的分散剂引起双电层压缩斥力减小,导致其分散稳定性对添加量敏感;而CMC则主要依靠电空间位阻分散机制,静电斥力和空间位阻的双重作用使得CMC在低添加量时就能达到长久高效的分散作用。     

疏水性透明γ-AlOOH/FAS复合薄膜的制备与性能

采用溶胶-凝胶法和表面改性结合的方法制备了疏水性透明-γAlOOH/FAS复合薄膜,勃姆石(γ-AlOOH)薄膜经沸水处理表面形成网格状粗糙结构,氟硅烷(十三氟辛基三乙氧基硅烷,FAS)被用作疏水剂涂敷在勃姆石薄膜表面。研究采用XRD,SEM,接触角测定仪及UV-vis分光光度计对薄膜相结构、表面形貌、接触角及可见光透过率进行了一系列表征。研究结果表明:采用溶胶-凝胶法和表面改性结合的方法制备的-γAlOOH/FAS复合薄膜具有高的透明性和疏水性,复合薄膜对可见光透过率达90%以上,对水的接触角为120.3°。     

硅衬底Al2O3∶Tb3+薄膜的制备及其发光性能

采用溶胶凝胶法在硅衬底上制备了Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜; 并采用DTA-TG、XRD、SEM、AFM及光致发光光谱对其进行了一系列表征; 分析了Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜的发光机理, 探讨了热处理温度和Tb³⁺掺杂浓度对发光性能的影响规律. 研究结果表明, 采用溶胶凝胶法制备工艺, 制备了高发光强度的Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜, 薄膜的最佳激发波长为240nm, Tb³⁺的最佳掺杂浓度为5mol%(Tb₂O₃/Al₂O₃=5mol%), 在240nm光激发下, 最强的发射峰出现在544nm附近; 并且制备的Al₂O₃∶Tb³⁺薄膜表面致密、平整且无裂纹产生, 表面粗糙度约为1.3nm, 有利于硅基光电子器件的制备和应用.     

锐钛矿-金红石混晶TiO2溶胶的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法,通过对pH值的调节,获得了含有锐钛矿-金红石混晶晶粒的二氧化钛溶胶,并由浸渍提拉法常温制备出相应的结晶二氧化钛薄膜.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)等研究手段对溶胶和薄膜进行了分析,并对薄膜的光催化活性进行了考察.结果表明较低的pH值条件有利于混晶二氧化钛溶胶的制备;由于混晶薄膜中.两种晶型TiO2的能带发生交迭,致使其光吸收边波长相对单一锐钛矿型TiO2薄膜发生红移,同时"混晶效应"使得该混晶薄膜具有了较高的光催化活性.