Nb5+掺杂与热处理对TiO2基材料气敏特性的影响

TiO2是响应三甲胺(TMA)气体最佳的金属氧化物半导体材料，为保持TiO2基TMA旁热式气敏器件具有较高灵敏度和较低空气阻值(Ra)，相应降低器件加热功率PH，本文通过N2气氛高温退火、高价Nb^5 掺杂和长时间烧结等方法，提高TiO2基敏感材料电导率获得成功．实验与理论证明：降低氧分压可增强TiO2自身半导化程度；掺入10％左右Nb2O5，Nb^5 替代Ti^4 形成固溶体，可使TiO2得到最佳半导化效果；采用长时间的烧结处理，促使Ti^3 转化为Ti^4 ，进一步提高材料电导率和器件稳定性，从而为制造低阻、高灵敏度、高选择性动物食品测鲜传感器开辟了一条新途径。     

TiO2:Nb2 O5混合晶体响应TMA气体敏感特性研究

利用X射线衍(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和器件测试等方法对TiO2:Nb2O5混合晶体结构、表面形貌及敏感机理进行分析与讨论.结果认为:Nb2O5为10%的富钛敏感材料含有大量氧空位,晶粒之间的空隙增大,显著提高了电导率和气敏特性;使器件阻值Ra降低和灵敏度K提高得到统一优化效果;为动物食品测鲜传感器研究开辟了一条新途径.     

(1-x)TiO_2-xTa_2O_5薄膜的光学性能研究

TiO2-Ta2O5薄膜是较新颖的光学薄膜,由均匀混合的两种化合物薄膜材料作为膜料研制而成,本文采用离子辅助蒸发的方法,以不同配比的Ta2O5和TiO2混合物为初始膜料在K9玻璃上制备了TiO2-Ta2O5混合薄膜,并对其光学性能进行研究.实验结果表明,TiO2-Ta2O5薄膜在可见光范围内有较高的透射率,消光系数在10-3～10-4数量级,折射率在1.80～2.07范围内变化(550nm),是理想的光学镀膜材料.随着Ta2O5含量从0增加到20%,光学带隙从3.266eV单调增加到3.417eV,并用Kayanuma提出的模型解释了透射谱中吸收边的漂移现象.     

（1-x）TiO2-xTa2O5薄膜的光学性能研究

TiO2-xTa2O5薄膜是较新颖的光学薄膜,由均匀混合的两种化合物薄膜材料作为膜料研制而成,本文采用离子辅助蒸发的方法,以不同配比的Ta2O5和TiO2混合物为初始膜料在K9玻璃上制备了TiO2-xTa2O5混合薄膜,并对其光学性能进行研究。实验结果表明,TiO2-Ta2O5薄膜在可见光范围内有较高的透射率,消光系数在10-3～10．4数量级,折射率在1．80～2．07范围内变化（550nm）,是理想的光学镀膜材料。随着Ta2O5含量从0增加到20％,光学带隙从3．266eV单调增加到3．417eV,并用Kayanuma提出的模型解释了透射谱中吸收边的漂移现象。     

电化学合成TiO2／Al2O3复合粉体

以四氯化钛和六水三氯化铝为原料，采用电化学方法制备了TiO2／Al2O3复合粉体。以XRD对粉体进行表征发现，以电解TiCl4和AlCl3的混合溶液得到的粉体中，氧化铝主要分布在颗粒的表面。分别电解TiCl4与AlCl3的水溶液，待成胶后再混合而得到的粉体中，两种成分布比较均匀。对复合粉体进行高温处理，在500℃可以得到R—TiO2／γ-Al2O3的复合粉体，而在95O℃可以得到R—TiO2／Oα-Al2O3的复合粉体，在1200℃可以得到Al2TiO5复合陶瓷粉。     

添加TiO2对镍铁尖晶石惰性阳极材料性能的影响

为了提高惰性阳极材料的性能,本文尝试在合成镍铁尖晶石过程中掺杂一定量TiO2.采用高温固相反应法在1200℃下烧结6h,制备掺杂TiO2的镍铁尖晶石惰性阳极材料.研究了掺杂TiO2对试样密度、电导率和腐蚀率的影响.研究结果表明,掺杂TiO2后NiFe2O4的晶格产生畸变,从而TiO2促进烧结,提高材料的密度.并且由于Ti4 离子取代Fe3 离子,产生导电电子,改善了NiFe2O4惰性阳极材料的导电性.添加0.5%TiO2可降低材料的腐蚀率,但随着添加量的增加腐蚀率也增加,说明TiO2对材料的抗腐蚀性不利.经研究发现腐蚀率降低的原因是腐蚀过程中NiFe2O4分解产生的Fe2O3与电解质中Al2O3反应生成了FeAl2O4.综合考虑TiO2对材料各性能的影响,最终确定掺杂量为0.5%.     

Al2TiO5-ZrO2复相材料的制备与性能

以α-Al2O3,TiO2,ZrO2为主要原料,以MgO,SiO2,Fe2O3为稳定剂,经1500℃×2h烧结可制得低热膨胀系数的Al2TiO5-ZrO2复相材料.实验发现:随试样中ZrO2含量的提高或随ZrO2稳定程度的提高,Al2TiO5-ZrO2材料的RT～1000℃热膨胀系数逐步降低,这与材料复合体热膨胀系数的常规相悖.ATZ-5试样的抗弯强度为39.15MPa,吸水率为3.28%,热膨胀系数为4.46×10-6 /℃,其抗热震性能优良,可承受的热震温差是P-ZrO2试样的1.62倍.     

静电自组装制备硅藻土负载纳米TiO_2光催化材料

以TiCl4为钛源,采用静电自组装(ESA)方法制备了硅藻土负载纳米TiO2光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光(PL)等对材料进行分析和表征;以甲基橙染料评价材料光催化性能.重点考察焙烧温度和偶联剂用量对材料结构和性能的影响.结果表明:纳米TiO2颗粒以团聚状态均匀地沉积在硅藻土微孔的内部及孔口的四周.随着焙烧温度的上升,TiO2晶体结晶趋于完整,晶粒不断长大.硅藻土可提高TiO2的热稳定性,抑制锐钛矿向金红石转变,700℃焙烧样品中TiO2仍为锐钛矿结构.TiO2与硅藻土之间形成Ti—O—Si键而发生键合.制备的光催化剂对甲基橙染料具有吸附与光催化的协同作用.采用静电自组装方法制备的硅藻土负载TiO2光催化剂对甲基橙染料的降解效果优于传统方法.     

非金属阳离子掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究了非金属阳离子掺杂锐钛矿相TiO2的晶体结构、杂质形成能、电子结构及光学性质.计算结果表明掺杂后发生的晶格畸变、原子间的键长及原子的电荷量的变化,导致了晶体中的八面体偶极矩增大,使光生电子-空穴对能有效分离; 掺杂离子的p态电子与O2p态、Ti3d态杂化形成杂质能级、价带宽化,从而导致TiO2的禁带宽度变窄、光吸收曲线红移到可见光区.这些计算结果很好地解释了非金属阳离子掺杂锐钛矿相TiO2在可见光下具有优良的光催化性能的内在原因.     

TiO2薄膜溅射工艺参数对其光催化性能的影响

利用中频交流反应磁控溅射方法制备TiO2薄膜光催化剂,研究了溅射工艺参数对薄膜光催化能力的影响.采用动态反应系统,紫外光源为TUV,降解对象为0.02 mmol/L亚甲基蓝溶液.结果发现:Ar/O2混合反应溅射在O2分压大于9%之后亦可制备出光催化能力与纯O2溅射相近的TiO2薄膜.TiO2薄膜厚度是影响其光催化降解能力的最敏感因素,800 nm以下TiO2薄膜降解能力基本与厚度成正比.TiO2薄膜在黑暗环境下长期放置,光催化性能会出现一定下降,但紫外光预照射可以使其有效恢复.     

Construction of novel TiO_2/Bi_4Ti_3O_(12)/MoS_2 core/shell nanofibers for enhanced visible light photocatalysis

TiO2/Bi4 Ti3 O12 hybrids have been widely prepared as promising photocatalysts for decomposing organic contaminations.However,the insufficient visible light absorption and low charge separation efficiency lead to their poor photocatalytic activity.Herein,a robust methodology to construct novel TiO2/Bi4 Ti3 O12/MoS2 core/shell structures as visible light photocatalysts is presented.Homogeneous bismuth oxyiodide(BiOI) nanoplates were immobilized on electrospun TiO2 nanofiber surface by successive ionic layer adsorption and reaction(SILAR) method.TiO2/Bi4 Ti3 O12 core/shell nanofibers were conveniently prepared by partial conversion of TiO2 to high crystallized Bi4 Ti3 O12 shells through a solid-state reaction with BiOI nanoplates,which is accompanied with certain transition of TiO2 from anatase to rutile phase.Afterwards,MoS2 nanosheets with several layers thick were uniform decorated on the TiO2/Bi4 TiO3 O12 fiber surface resulting in TiO2/Bi4 Ti3 O12/MoS2 structures.Significant enhancement of visible light absorption and photo-generated charge separation of TiO2/Bi4 Ti3 O12 were achieved by introduction of MoS2.As a result,the optimized TiO2/Bi4 Ti3 O12/MoS2-2 presents 60% improvement for photodegrading RhB after 120 min irradiation under visible light and 3 times higher of apparent reaction rate constant in compared with the TiO2/Bi4 Ti3 O12.This synthetic method can also be used to establish other photocatalysts simply at low cost,therefore,is suitable for practical applications.     

直流反应溅射TiO2薄膜的制备及其性能研究

采用直流反应磁控溅射的方法,溅射高纯钛靶在ITO石英衬底上制备了TiO2薄膜.用XRD、Raman光谱、AFM和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的结构、表面形貌和紫外-可见光透射谱,研究了工艺因素中溅射气压、氧氩比和退火温度对薄膜结构的影响.采用C(胶)/TiO2/ITO三层结构研究了锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应.实验结果表明较低的溅射气压、合适的氧氩比和较高的退火温度有利于锐钛矿TiO2薄膜的结晶.在2 V的偏压下,锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应上升迟豫时间约为3 s,稳定光电流可达到2.1 mA,对紫外光的灵敏性和稳定的光响应表明TiO2薄膜有可能成为一种新的紫外光探测器材料.     

钛氧化物的蒸发特性

试验以Ti2O3、Ti3O5和TiO2作为初始膜料，在ZZS7OO—6／G型真空镀膜机上采用O^2-离子束辅助蒸发制备氧化钛薄膜。用XRD检测方法确定各种膜料和薄膜的相成分，并全面的分析了各种膜料的蒸发特性和薄膜；用分光光度计测量薄膜的透射率，并分析薄膜的光学性能。试验表明，在采用Ti2O3、Ti3O5和TiO2作为蒸发制备氧化钛薄膜时，在钛的氧化物中存在Ti3O5固态同一蒸发相；各种膜料在蒸发时，发生分解，熔池中的物质的成分逐渐转变并晟终完全成同一蒸发相成分。     

CuI-Cu_2O-MoO_3-P_2O_5四元系快Cu~+离子玻璃的形成范围和性质

本文研究了四元系CuI-Cu_2O-MoO_3-P_2O_5快Cu~+离子玻璃的性质。包括玻璃形成范围、离子输运、热稳定性、离子电导率以及取代量(MoO_3)和掺杂盐(CuI)的影响。实验指出,用MoO_3取代P_2O_5的办法可以得到性能优良的玻璃导体。     

纳米TiO2表面包覆氧化铝的热力学

热力学分析表明,用化学液相沉积法在纳米TiO2表面包覆氧化铝的过程中,存在核包覆和膜包覆的竞争;而在其它条件不变的情况下,包覆物的过饱和度对包覆形态起到了决定性的影响。在较低的过饱和度下,可形成膜包覆;如果过饱和度过高,则形成核包覆。在不同条件下对纳米TiO2进行表面包覆的TEM图也证明了这点。     

离子辅助蒸发TixOy制备氧化钛薄膜及特性

采用离子辅助沉积的方法,分别以TiO2和Ti3O5为初始膜料在K9玻璃上制备了氧化钛薄膜,并研究了离子束流密度对以Ti3O5为膜料制备的薄膜透射性能的影响.实验结果表明,热处理前薄膜都为无定形结构;热处理后有明显的锐钛矿结构(101)择优取向,以Ti3O5为初始膜料制备的薄膜吸收优于以TiO2为膜料制备的薄膜;薄膜透射率极值随束流密度增大有临界值.     

TiO2基有机气体敏感元件的制备及性能研究

将多种金属氧化物掺入TiO2中,通过传统的陶瓷气敏传感器制备技术,制作了旁热式烧结型传感器,研究了这些传感器对有机挥发性气体(VOCs)的敏感特性。在不同浓度的甲醛、苯、丙酮和乙醇气氛中,测试了传感器的气敏特性。测试结果表明,添加In2O3、Cr2O3或SnO2能提高传感器对苯的灵敏度,添加In2O3或Cr2O3能提高传感器对丙酮的灵敏度,添加Cr2O3或SnO2的元件对甲醛气体较灵敏。此外,本文还研究了传感器陶瓷的烧结温度对传感器气敏特性的影响。