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半导体光催化剂因可以直接利用太阳光进行光催化且不产生二次污染,成为一种应用于环境污染治理领域较为理想的材料。其中TiO_2光催化剂具有较高的光稳定性、良好的化学性质、无毒、较低的成本、高的光催化效率等特点,目前受到广泛的研究与关注。然而,TiO_2快速复合的电子-空穴及较大的禁带宽度等自身缺陷,导致其量子产率不高,TiO_2中的电子只能在紫外光下被激发,这些因素使得它的光催化性能受到了制约。因此,近年来通过研究不同的金属元素掺杂TiO_2基光催化剂及研究不同特殊微纳结构来克服TiO_2自身缺陷以改善其光催化性能并取得较大的进展。研究发现,通过将不同金属(如Ag、Fe、Cu、Ce等)以一元、二元、多元的形式掺入TiO_2中,可改善TiO_2的自身缺陷,并在催化剂表面产生不同作用,使其光响应范围增大,光催化性能显著提升。此外,研究者们还发现,特殊微纳结构的存在可以加快金属掺杂TiO_2基光催化材料的电子转移,从而提高TiO_2光生电子-空穴的分离效率,增加了其量子产率。金属掺杂后,TiO_2对有机物的降解率及其产氢能力、光能转化率都得到了显著的提高,使其不仅在紫外光下具有优异的性能,而且在可见光下也能进行良好的光催化。掺杂后TiO_2的抗菌效果与防雾性能也得到了显著的提升。本文一方面综述了不同金属掺杂体系(一元、二元复合以及多元复合掺杂)对TiO_2结构及其光催化性能的改变,总结不同制备工艺对TiO_2结构与性能的影响规律,并分析光催化性能的增强机制。另一方面概述了金属掺杂TiO_2基复合材料的一些特殊微纳结构包括石墨烯包覆结构、核-壳结构以及其他结构的制备工艺,并讨论了不同微纳结构与金属掺杂在增强TiO_2光催化性能上所起的作用。最后简单综述了不同金属掺杂TiO_2纳米复合材料的不同应用,展望了未来研究方向及应用领域。 相似文献
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环保型TiO2薄膜玻璃性能的研究 总被引:4,自引:0,他引:4
采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备了TiO2薄膜和掺杂铈或镧TiO2薄膜,利用高效液相色谱仪(HPLC)、紫外-可见分光光度计、扫描电镜(SEM)等测试手段,研究了不同气氛条件下热处理的TiO2薄膜对油酸光催化降解的影响,TiO2薄膜中掺杂稀土铈或稀土镧对油酸光催化降解的影响,薄膜内TiO2晶粒的分布及形态,薄膜表面化学稳定性等。结果表明空气气氛下处理的TiO2薄膜光催化效率最高。掺杂铈或镧有利于提高TiO2薄膜的光催化降解效率,涂层有利于提高玻璃的化学稳定性,但提高的程度不一。 相似文献
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以钛酸四丁酯为原料,三乙醇胺为形态控制剂,采用简单的凝胶溶胶-水热法制备了单分散的纳米级二氧化钛(TiO2)粒子。采用X-Ray衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)等手段对粒子的结构与形貌进行了分析。并考察了合成的纳米TiO2子的电化学性能和光催化活性。 相似文献
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溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜的晶粒长大机理研究 总被引:5,自引:0,他引:5
通过sol-gel法在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的锐钛矿型TiO2纳米薄膜.用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见吸收光谱(UV-VIS)等对薄膜的晶粒大小和透光率进行了表征.结果表明:随着镀膜次数和热处理时间的增加,薄膜中的平均晶粒大小接近线性增加.仅增加TiO2薄膜的热处理时间,薄膜中晶粒长大不明显,其吸收阀值未发生明显的红移.因此, 薄膜中晶粒长大的机理可能是: 上一次镀的TiO2晶粒成了下一次镀TiO2溶胶的晶核, 并在此基础上逐渐长大. 相似文献
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多孔TiO2光催化纳米薄膜的制备和微观结构研究 总被引:14,自引:0,他引:14
锐钛矿型多孔TiO2纳米薄膜可以从含聚乙二醇(PEG)的钛酸盐溶胶前驱体中通过溶胶-凝胶法制备.涂层的形貌,如孔的大小和孔的分布可以通过聚乙二醇的加入量和分子量来控制.当聚乙二醇的加入量和分子量越大,聚乙二醇热分解后在薄膜中产生的气孔就越多和孔径越大.随着TiO2薄膜中气孔孔径和数量的增加,光的散射增强,薄膜的透光率减小.通过扫描电镜(SEM)和重量法测定了薄膜的厚度,每镀一次薄膜的厚度增加约为0.08μm.通过X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)确定了多孔TiO2纳米薄膜中元素的化学组成和表面羟基含量.实验结果表明:薄膜中除含有Ti、O元素外,还有一定量来自有机前驱物中未完全燃烧的碳和少量从玻璃表面扩散到薄膜中的Na和Ca元素;同时发现薄膜表面的羟基含量随聚乙二醇的加入量的增加而增加 相似文献
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利用一种改进的溅射方法在载波片上制备了多晶TiO2薄膜。由于该法在溅射过程中氧气控制得像脉冲一样,所以称之为氧脉冲直流磁控反应溅射。它能有效的减轻靶中毒,样品沉积速率达到传统反应溅射法的7倍左右。分别利用椭圆偏振测厚仪、X射线衍射仪和场发射扫描电子显微镜研究了沉积时间、氧分压以及氧气开关时间对沉积速率、晶体结构和表面形貌的影响。研究结果显示,在氧分压为30%,断氧时间Toff=30s和20s下制备的样品具有最好的金红石相或锐钛矿相单一晶体结构,并且在Toff=30s时,具有最佳的表面形貌。此外,在较高沉积速率和较低氧分压下,样品更趋向于生成金红石相。利用范德堡法研究了样品的电阻率,在氧分压为30%,Toff=30s和50%,Toff=40s下制备的样品的电阻率为10·cm左右。该样品适合进一步研究透明导电TiO2薄膜。 相似文献
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Properties of TiO2 Thin Films Prepared by Magnetron Sputtering 总被引:6,自引:0,他引:6
With rapid progressive application of TiO2 thin films,magnetron sputtering becomes a very interesting method to prepare such multi-functional thin films.This paper focuses on influences of various deposition processes and deposition rate on the structures and properties of TiO2 thin films.Anatase,rtile or amorphous TiO2 films with various crystalline structures and different photocatalytic,optical and electrical properties can be produced by varying sputtering gases,substrate temperature,annealing process,deposition rate and the characteristics of magnetron sputtering.This may in turn affect the function of TiO2 films in many applications.Furthermore,TiO2-based composites films can overcome many limitations and improve the properties of TiO2 films. 相似文献
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评述了制备二氧化钛薄膜的液相法、气相法和电化学法3大类方法的优缺点,以及3大类方法所包含的溶胶-凝胶、微乳液、磁控溅射、物理气相沉积、化学气相沉积、阳极氧化和微弧氧化等方法制备二氧化钛薄膜的工艺步骤、特点及研究进展.文章最后指出,液相法由于自身存在的优点,仍将是今后二氧化钛薄膜制备和研究的重点;而光催化性能更好的掺杂二氧化钛,其研究重点是探讨掺杂方式、制备方法和优化配比等. 相似文献
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HNO3处理对TiO2纳米薄膜的光催化活性和表面微结构的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
通过sol-gel工艺分别在钠钙玻璃和预涂SiO2涂层的钠钙玻璃基体上制备了TiO2。光催化纳米薄膜.然后用1mol/L HNO3水溶液对煅烧后的薄膜进行酸处理.用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV-VIS)对酸处理前后TiO2纳米薄膜进行了表征.用甲基橙水溶液的光催化脱色来评价TiO2薄膜的光催化活性.结果表明:SiO2涂层能有效阻止钠离子从玻璃基体向TiO2薄膜的扩散;普通玻璃表面的TiO2纳米薄膜经HNO3处理后,薄膜的光催化活性明显增强.这是由于TiO2纳米薄膜中的钠离子浓度降低以及表面羟基含量增加的缘故. 相似文献
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