纳米晶TiO2薄膜的制备、表征及其光催化性能的研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜。用XRD、UV－vis、AFM对其结构、光谱吸收及表面形貌进行了表征。以具有典型偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标反应物，对膜的光催化性能进行了研究。结果表明，在普通玻璃衬底上得到了比较好的锐钛矿型TiO2薄膜，其紫外吸收谱带拓宽，该膜对低浓度甲基橙有较好的光催化降解功能。     

不同种类金属掺杂改性TiO2材料光催化性能的研究进展

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。     

环保型TiO2薄膜玻璃性能的研究

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。     

溶胶-凝胶法制备稀土掺杂多孔TiO2薄膜的表面形貌及性能研究

以溶胶－凝胶法,采用旋转涂膜工艺在玻璃表面制备了Ce,La掺杂的多孔TiO2薄膜,研究了玻璃表面TiO2薄膜在稀土掺杂及多孔化处理后的特征,发现稀土元素的掺杂使薄膜的多孔结构更加均匀一致,在近紫外的吸收率明显提高,同时对油酸有更高的光催化降解效率。     

纳米TiO2的制备、醋酸改性及催化性能研究

在硬脂酸介质中，450－900℃温度下，得到不同结构的纳米TiO2；将纳米TiO2进行醋酸处理。用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对纳米TiO2的微结构进行表征，发现，在相同温度下，经醋酸改性的纳米TiO2具有较好的均匀和分散性。纳米TiO2成功用于马来酸酐聚合反应，用红外（ＩＲ）和核磁共振（ＮＭＲ）研究了相关单体和聚合物的结构。此外，对醋酸改性纳米TiO2进行了光催化降解甲基橙研究。     

TiO2薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶－凝胶法在玻璃衬底上制备了均匀透明牢固的TiO2光催化薄膜,利用XRD、SEM分光光度计及椭圆偏光测厚仪对薄膜进行了分析。利用光催化降解乙醛气体实验研究了TiO2薄膜的光催化活性。结果表明膜的特性及孔隙度同水解条件密切相关。孔隙度及薄膜厚度对催化活性有大的影响。     

电泳法制备纳米TiO_2薄膜光催化性能的研究

采用电泳法在导电玻璃上镀纳米TiO2薄膜,制得的TiO2薄膜经高温烧结后进行光降解实验。通过XRD、SEM、DTA、EDS等测试分析,确定了超细微粒TiO2的外观形貌和结构特征。实验结果表明,该法制得的TiO2薄膜具有一定的厚度、均匀平整、粗糙度好。极性溶剂种类、胶体浓度、电泳电压、电泳时间、镀膜次数及掺杂离子等影响电泳成膜质量及膜对甲基橙溶液的光降解效果。     

纳米TiO2薄膜的制备及其性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶工艺制备了TiO2溶胶,并用浸渍提拉法在陶瓷基体上负载了TiO2薄膜.探讨了前躯体浓度和热处理方式对TiO2薄膜性能的影响.此外,通过XRD表征,检测了TiO2的晶体结构.结果表明:500℃下煅烧的TiO2薄膜为锐钛型结构;随着前驱体浓度的增大,薄膜的亲水性能变化不大,光降解性能逐渐提高;陶瓷片每负载一层TiO2薄膜后煅烧一次,薄膜的附着力提高.     

单分散TiO2的性能研究

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。     

稀土铈掺杂对纳米TiO2结构和性能影响

研究了纳米二氧化钛负载稀土铈离子的基本性能,二氧化钛对铈离子的吸附机理,焙烧温度对二氧化钛晶型结构影响,不同吸附量对二氧化钛光学性能的影响;结果表明纳米级二氧化钛对铈离子具有很强的吸附力,铈离子的添加提高了二氧化钛晶型转变温度,铈离子的吸附可以提高二氧化钛的光催化降解性能。     

溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜的晶粒长大机理研究

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.     

磁控溅射制备纳米TiO2薄膜导电性的研究

研究了在纳米厚度范围内,TiO₂薄膜的导电性与薄膜厚度和基底材料的关系.利用射频磁控溅射方法,使用高纯Ti(99.99％)靶,通入Ar和O₂的混合气体,制备了TiO₂薄膜,薄膜膜厚15～225nm.在室温下测量了不同厚度TiO₂薄膜的电阻率,发现TiO₂薄膜的导电性,先后在导体、半导体和绝缘体范围变化.这归因于基底材料与TiO₂的功函数不同,导致了界面电子的转移,功函数差决定了电子转移的深度.     

多孔TiO2光催化纳米薄膜的制备和微观结构研究

锐钛矿型多孔ＴｉＯ_２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ＴｉＯ_２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ＴｉＯ_２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     

氧脉冲磁控溅射法制备多晶TiO2薄膜

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。     

纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在玻璃衬底上制备了纳米TiO2薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见一光谱(UV/vis)和原子力显微镜(AFM)对纳米TiO2进行表征.结果表明,经300～700℃退火得到的TiO2粉体呈锐钛矿相,经800℃退火得到了锐钛矿相与金红石相的混合晶相,经900℃退火完全转化为金红石相.薄膜表面粒子分布均匀,表面平均粗糙度为1.54nm,该薄膜具有较高的光催化活性,可直接用于光催化降解有机物等领域,具有广阔的应用前景.     

Properties of TiO2 Thin Films Prepared by Magnetron Sputtering

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.     

光催化二氧化钛薄膜的制备工艺研究进展

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.     

HNO3处理对TiO2纳米薄膜的光催化活性和表面微结构的影响

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.     

离子掺杂对纳米TiO2薄膜光催化活性的影响研究

研究了Ag 、Cu2 、La3 、Ni2 及W6 5种离子掺杂对釉面瓷砖表面TiO2薄膜光催化活性的影响,并采用XRD和UV-VIS检测技术对所制备的TiO2薄膜材料进行了表征.结果表明,掺杂离子能有效提高TiO2薄膜的光催化活性,且离子的掺杂存在一个最佳浓度.UV-VIS及XRD衍射发现,掺杂后的纳米TiO2薄膜有不同程度的吸收光谱带边蓝移及粒径减小的现象,具有量子尺寸效应.