稀土元素掺杂TiO2薄膜的制备及其光学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备得到Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,XRD分析表明薄膜结晶性能良好,具有锐钛矿晶型。薄膜表面AFM分析表明,薄膜的晶粒具有纳米尺寸。采用紫外-可见分光光度计对掺杂和未掺杂的TiO2薄膜进行紫外-可见吸收光谱分析,表明Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜在紫外光区吸光度有所提高,同时在可见光区光吸收范围出现了红移,相同掺杂浓度的Y3 和Ho3 掺杂的TiO2薄膜,前者在400~450nm的可见光区具有更高的吸光度。     

反应溅射TiO2-xNx膜的可见光吸收性能

用中频交流反应磁控溅射方法制备了N掺杂的TiO2薄膜.利用光电子能谱(XPS)对薄膜的成分进行了分析,并研究了薄膜的可见光吸收性能.结果表明:反应气体中N2的质量分数是影响薄膜中Ti-N键的主要因素;在N2气氛中380℃退火有利于提高N掺杂的含量;厚度的增加使薄膜的吸收性能在紫外到可见光区都有提高;含N量为1.5%的TiO2-xNx薄膜吸收限由TiO2薄膜的387nm红移至441nm.     

碘掺杂TiO_2薄膜电极制备和光电性能研究

以碘酸钾为碘源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备碘掺杂TiO2纳米粉体,采用旋涂法制成以ITO导电玻璃为基底的碘掺杂TiO2薄膜电极,并经300～600℃退火处理。采用XRD、XPS和紫外-可见吸收光谱等对样品微观结构、化学成分和光学特性进行表征,并对碘掺杂薄膜电极和纯TiO2薄膜电极的光电化学性能进行测定比较。结果显示少量碘掺入到TiO2,但经碘掺杂的TiO2紫外-可见光吸收限明显红移到可见光区（450～600nm之间）,碘掺杂TiO2薄膜电极经适当温度处理的光响应性比纯TiO2得到明显改善。     

Bi2O2CO3/TiO2复合粉体的制备及其光催化性能研究

采用水热法制备了Bi2O2CO3,并将其与TiO2进行了复合。XRD数据表明此复合光催化剂中Bi2O2CO3结晶性良好,紫外-可见漫反射光谱说明Bi2O2CO3的加入使其吸收带边有一定的红移。研究了紫外-可见光照射下Bi2O2CO3/TiO2复合光催化剂对亚甲基蓝溶液的降解性能,结果表明当Bi2O2CO3与TiO2的质量比为0.032时,得到性能最优的复合光催化剂,其光催化活性优于TiO2。     

WO3+掺杂对纳米TiO2薄膜可见光致亲水性的影响

用溶胶-凝胶法和浸渍-提拉工艺在载波片上制备了均匀、透明的WO^3＋掺杂的纳米TiO2薄膜.用XRD、紫外-可见分光光度计分析了样品的晶相和光吸收性能,研究了WO^3＋的掺杂、掺杂量及热处理温度对薄膜可见光致亲水性的影响,并考察了薄膜在停止光照后,其亲水性能的变化.结果表明,与纯TiO2薄膜相比,掺WO^3＋的TiO2薄膜对可见光的吸收有所增强,并有一定的红移现象,且在可见光照射下,亲水性能都有提高,WO^3＋的最佳掺杂量为3%（物质的量比）;薄膜的最佳煅烧温度为773K;停止光照后,掺WO3＋的TiO2薄膜亲水性能持续的更久.     

CeO2掺杂TiO2光催化剂的性能研究

采用液相合成法制备CeO2掺杂TiO2光催化粉体,利用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、FT-IR傅里叶变换红外光谱仪等对粉体的晶相组成、光谱吸收性能进行了表征,结果表明,掺杂后的TiO2经800℃热处理后仍呈锐钛矿型;CeO2/TiO2吸收光谱的阈值波长发生红移,但Ce掺杂浓度的增大对粉体的可见光吸收影响不大.光催化降解甲醛的结果表明,粉体在普通日光灯下对甲醛气体的降解率明显优于P25.     

纳米La2O3／TiO2复合薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法在陶瓷基体上制备了纳米La2O3／TiO2复合薄膜。利用XRD研究了La2O3不同复合量对纳米TiO2晶型转化的影响，利用SEM研究了Al2O3底膜对La2O3／TiO2复合薄膜形貌的影响，利用亚甲基兰溶液紫外光降解实验研究了La2O3／TiO2复合薄膜的光催化性能．结果表明：复合0．5％（物质的量）La2O3的TiO2干凝胶经850℃煅烧后仍为锐钛矿（64％（质量分数））占主导的混晶结构，平均粒径在10nm左右；当Al2O3底膜和La2O3／TiO2复合薄膜的厚度分别为4层和3层时，经850℃煅烧后，复合薄膜致密且无微裂纹出现，而且具有佳的光催化性能．     

氮掺杂纳米TiO2粉体的制备研究

以锐钛矿相纳米TiO2粉体和盐酸胍的混合物为起始反应物，通过在不同温度条件下对反应物直接进行热处理制得了淡黄色的掺氮纳米TiO2粉体．采用XRD、BET、XPS、紫外-可见光漫反射对所制备的粉体进行了性能表征.XPS测试表明，掺氮粉体N1s的结合能峰位于396．9eV处，表明N原子以Ti-N键的形式存在于TiO2中，N原子进入了TiO2晶格，实现了掺杂．其中，在350℃、保温2．5h的条件下所制样品的掺氮量达到8．3％．XRD分析表明，实验制得的氮掺杂TiO2粉体在350、450、550、650℃热处理3h后仍为锐钛矿相；掺氮样品均具有好的紫外光吸收，且吸收边均红移至可见光区；350℃保温2．5h时具有最好的紫外-可见光响应，其吸收边红移至700nm左右．亚甲基蓝的可见光降解实验表明氮掺杂样品具有良好的可见光催化活性．     

Pb掺杂TiO2薄膜的制备及光催化活性研究

以硝酸铅和钛酸丁酯[Ti(OBt)4]为前驱体，用溶胶—凝胶法在活性炭表面制成了Pb掺杂TiO2薄膜，并用X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV—VIS)、透射电镜(TEM)对制得的Pb掺杂TiO2薄膜进行了表征，分别用甲基橙水溶液的光催化脱色反应、有机磷农药—氧化乐果(omethoate)水溶液的光催化降解反应评价了不同Pb掺杂TiO2薄膜的光催化活性。结果表明，薄膜为金红石和锐钛矿的混合晶相，相对于未掺杂的TiO2薄膜，由于金红石含量的增加，不同Pb掺杂TiO2薄膜的吸收带发生了微小的红移，Pb掺杂使薄膜的光催化活性明显提高，当Pb／TiO2质量分数为1．7％时，薄膜显示出最高的光催化活性。TiO2薄膜中的Pb可能以Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)两种形态存在，在紫外光的辐射下，Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)可能通过浅势俘获TiO2的光生电子和空穴而发生相互转化，减少了光生电子和空穴的简单复合，从而提高了薄膜的光催化活性。     

Er-Ce共掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Er-Ce共掺杂的TiO2纳米粉体，并以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。采用TG-DTA、XRD和TEM等测试技术对样品的晶型、形貌和粒径尺寸进行了表征。结果表明，Er-Ce共掺杂的TiO2粉体最佳热处理温度为550℃，结晶完整、主晶相为锐钛矿型，平均粒径约为20nm；掺杂可使TiO2吸收带发生红移，光催化性能增强；共掺杂体系的最佳量为n（Er）：n（TiO2）=0．1％，n（Ce）：n（TiO2）=0．05％。此掺杂量的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果，反应2h降解效果达到92．37％，优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体。掺杂复合光催化剂对亚甲基蓝的降解遵循一级动力学方程。     

染料敏化太阳电池CuAl2O4/TiO2光阳极制备及性能

采用柠檬酸法制备了尖晶石型纳米晶CuAl2O4,将其添加到P25(degussa,TiO2)中,制备成CuAl2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。结果表明:CuAl2O4的加入,电池性能得到提高;当CuAl2O4含量为2%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率提高了39.1%。     

Fe2O3/TiO2和ZnO/TiO2纳米颗粒薄膜的亲水性能和光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO_2和过渡金属铁、锌离子掺杂的TiO_2薄膜,并通过XRD、XPS、AFM表征了合成的薄膜。结果表明铁和锌离子掺入后,TiO_2薄膜变的更加致密。铁离子和锌离子分别以Fe_2O_3和ZnO的形式存在,在紫外光照射下,TiO_2薄膜表现明显的亲水性,金属离子掺杂的TiO_2薄膜,亲水性能明显增强,铁离子掺入对光催化降解甲基橙有一定的抑制作用;少量的锌离子掺入对光催化降解甲基橙有促进作用,锌离子掺入量增大后,效果并不明显。     

磁控溅射制备掺银TiO2薄膜的光催化特性研究

利用交流磁控溅射设备采用金属Ti靶在石英和硅衬底制备掺银TiO2薄膜,并利用SEM,XRD及吸收光谱等方法分析测试TiO2薄膜的性质,探讨了掺银对TiO2薄膜吸收光谱的影响.并通过对甲基橙溶液浓度变化研究了掺银TiO2薄膜光催化特性,分析了掺银对TiO2薄膜增强光催化作用的工作机理,研究结果表明掺银有利于TiO2薄膜对有机物的降解作用.     

阴极共电沉积法制备 Fe 3+掺杂 TiO 2纳米薄膜及其可见光活性

研究了阴极共电沉积制备Fe^3＋掺杂TiO2纳米薄膜（Fe-TiO2）的新方法.应用该方法、溶胶-凝胶法和浸渍法分别制备了具有可见光响应的Fe-TiO2光催化剂.并用XRD、SEM、EDS和UV-vis吸收光谱对Fe-TiO2进行了表征.结果表明,与溶胶-凝胶法和浸渍法相比共电沉积法不仅能有效地实现Fe^3＋在TiO2中的均匀分布,而且,得到的光催化剂具有最大的比表面积和最好的光降解活性.Rhodamine B（RhB）降解实验表明,在RhB光降解中存在光敏化和光催化降解的协同效应.     

Characteristics and photocatalytic activity of TiO2 thin film sensitized with a porphyrin dye

In this study, a novel porphyrin dye, 5, 10, 15, 20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine nickel (TPPN) doped TiO2 (TiO2/TPPN) thin film with visible light respondency was prepared using a sol-gel method and characterized with XRD, SEM, UV-Vis instruments. The observation showed that the absorption edge of TPPN dye-doped thin film shifted into the visible light region. The photocatalytic indigo carmine degradation results showed that under visible light irradiation (lambda > 400 nm) for 6 hrs, the photocatalytic activity of TiO2 thin film sensitized with 200 microM of TPPN dye showed the best performance, with an indigo degradation ratio up to 96%. Moreover, the TiO2/TPPN thin film showed a relevant photocatalytic bactericidal effect on Erwinia carotovora subsp. carotovora 7 induced vegetable soft rot disease in the visible spectral region. Evidence for the photocatalytic disinfection technique against a plant pathogen under visible light irradiation will have potential for direct application in future control of plant diseases in irrigation water systems.     

Sb对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜的影响

用直流磁控溅射方法在Si(100)面及载玻片上制备了Sb掺杂TiO2薄膜.利用XRD光谱研究了Sb对其薄膜结晶情况的影响,用AFM观察其表面形貌,利用分光光度计测量了TiO2薄膜的光学特性及其对亚甲基蓝的分解活性,通过测量和计算表面对水的接触角来衡量光致亲水性.研究结果表明纯TiO2薄膜为锐钛矿型,适量Sb的掺杂能使TiO2薄膜的结晶有显著改善,并出现Ti2O3和金红石相TiO2,薄膜的光催化活性和光致亲水性明显改善.随着掺杂量的增加,TiO2薄膜的吸收边逐渐红移.但Sb掺杂过量时,破坏了二氧化钛原有的晶格结构,光催化活性和光致亲水性也相应降低.     

Structural, optical and photocatalytic properties of sol-gel synthesized mesoporous TiO2 film

TiO2 surfactant-templated nanostructured film was fabricated by supramolecular templating technique using TiCl4 and P-123 as raw material and surfactant, respectively. The film was produced by sol-gel dip coating procedure. Characterization of the product was carried out by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET) specific surface areas, thermogravimetry (TG), and UV-vis absorption spectroscopy. Detailed characterization reveals that film is transparent and has a wormlike mesostructured with high surface area. It is about 2 microm thick and is composed of closely packed anatase particles. The estimated band gap value of TiO2 thin film in the present work is 3.69 eV which is about 0.3 eV larger than value reported in literature for anatase thin film. It could be due to quantum size effect arising from the small size of TiO2 nanocrystallite in this thin film. The photocatalytic activity of the prepared TiO2 film was evaluated by Crystalviolet dye degradation. The film has excellent photocatalytic efficiencies and more than 70% of dye was decolorized in 60 minutes.     

Ag/TiO2薄膜结构和光催化性能研究

采用溶胶-凝胶技术制备了Ag掺杂的TiO2薄膜.用XRD、氮吸附法、UV-VIS-NIR分光光度计以及XPS对Ag掺杂后TiO2薄膜结构的变化进行了分析;用分光光学法通过在紫外光照下分解亚甲基蓝的实验比较了TiO2薄膜与Ag/TiO2薄膜的光催化性能.结果发现,掺杂适量的Ag有助于TiO2薄膜光催化氧化性能的提高,原因在于:（1）Ag通过引入耗尽层提高了TiO2的电荷分离能力,并吸引空穴向薄膜表面移动,结果使薄膜表面空穴的浓度提高,薄膜光催化效率提高;（2）Ag减小了TiO2粒子的粒径,使TiO2禁带宽度增大,薄膜光催化氧化的能力提高;（3）Ag掺杂后,TiO2薄膜表面对-OH基和水的吸附增加,使光照后TiO2薄膜表面活性自由基·OH的浓度增加,空穴向薄膜所吸附物质的转移能力提高.     

Preparation and characterization of N-S-codoped TiO(2) photocatalyst and its photocatalytic activity

N-S-codoped anatase nanosized TiO(2) photocatalyst (NSTO) was successfully prepared by one-step hydrothermal method from a mixed aqueous solution of Ti(SO(4))(2) and thiourea. The samples were characterized by XRD, UV-vis, XPS, FT-IR and EA. From results of UV-vis, a red shift of the absorption edge was brought out owing to N and S codoping, and the extension for photoabsorption range of NSTO occurred. XRD, XPS, EA and FT-IR studies revealed that N and S were in situ codoped in the lattice of TiO(2) and N concentration decreased from the surface to the center of NSTO. Especially, the photocatalytic tests indicated that NSTO exhibited a high activity for decompositions of methyl orange both under UV-light and vis-light irradiation comparing to S-doped TiO(2) (STO) and undoped TiO(2) (TO). The high activity of NSTO can be related to the results of the synergetic effects of strong absorption in the UV-vis region, red shift in adsorption edge, oxygen vacancies and the enhancement of surface acidity induced by N and S codoping.     

添加磷酸根对纳米二氧化钛晶相的控制

以TiCl4为前驱体添加磷酸盐通过水热法制备了纳米TiO2。通过X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电子显微镜、比表面仪(BET)和光化学反应器等手段对所制备的TiO2的颗粒晶型、失重、形貌、比表面和降解罗丹明B的能力进行了表征。结果表明,随着磷酸根的添加,TiCl4水解生成的TiO2的晶型由纯金红石型向锐钛矿型转换,且所合成的锐钛矿和金红石的混晶样品的光催化活性明显高于单独晶相的光催化活性。