纳米晶二氧化钛光催化薄膜的制备技术及表征

论述了纳米TiO2的光催化原理以及影响其光催化活性的主要因素；综述了近年来二氧化钛纳米晶光催化薄膜的制备技术和表征方法的研究成果，并对二氧化钛纳米晶光催化薄膜技术的发展方向进行了展望。     

Ag/TiO_2纳米纤维薄膜与光催化性能研究

采用新型种子诱导方法合成Ag/TiO2纳米纤维异质结构,通过在TiO2纳米纤维,水,乙醇溶液中加入银氨溶液实验方法制备了Ag/TiO2纳米纤维薄膜。用场发射电子显微镜(FESEM),能量色散X射线光谱(EDX),透射电子显微镜(TEM),X射线粉晶衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)来表征最终产物。结果表明这些TiO2纳米纤维的直径大约80 nm,长度在几百微米之间,而负载在其上面的Ag粒子大小可达300~700 nm。将上述制取的光催化薄膜进行过滤甲胺磷水溶液实验,甲胺磷溶液降解可达87.0%,表明了TiO2纳米薄膜的光催化活性得到了很大提高。该材料将有可能应用于光催化、消毒、杀菌、环境(水、空气)污染处理等方面。     

磷钨系杂多酸复合TiO2纳米粒子的制备及光催化特性

用溶胶-凝胶法制备了磷钨系杂多酸复合的TiO2纳米粒子。利用透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱和傅立叶转换红外光谱对杂多酸复合TiO2纳米粒子的形貌、结构和粒径进行了表征。结果表明制备的复合TiO2纳米粒子为近球形，粒径为12～15nm，表现出量子尺寸效应，杂多酸阴离子保持原有的Keggin结构；并且对复合TiO2纳米粒子的结构进行了理论探讨。还对杂多酸复合TiO2纳米粒子的光催化活性进行了研究，表明复合的TiO2纳米粒子具有更高的光催化活性。     

低温液相法制备锐钛矿型TiO2纳米薄膜及其性能表征

采用低温液相法制备锐钛矿型TiO2纳米溶胶,用浸渍提拉法在玻片表面制备TiO2纳米薄膜.XRD表征结果显示60℃热处理后TiO2纳米粒子为锐钛矿晶型,SEM、TEM图谱显示其平均粒径10～20 nm,且具有良好的成膜性.制备的TiO2纳米薄膜具有光催化氧化脱色活性高、亲水性好、附着力强、耐蚀性好等特点.     

银纳米颗粒及其负载TiO2的制备与应用研究

采用液相化学还原法和溶胶-凝胶法,制备得到形貌各异的银颗粒及其负载的TiO2复合材料。透射电镜（TEM）结果显示,可以制备得到表面光滑,形状均匀一致的球形、三角形和四方形银纳米颗粒;X射线衍射（XRD）结果表明,银纳米颗粒晶体结构属于立方品系;利用傅立叶变换红外光谱仪（FT—IR）研究了聚乙烯吡咯啉酮（PVP）在生成不同形貌银纳米颗粒的化学反应中的作用机理;Ag／TiO2复合材料的X射线衍射能谱（XPS）结果表明,负载的银主要以零价态形式存在于TiO2的表面;研究了不同形貌银纳米颗粒的抗菌性能以及Ag／TiO2复合材料的光催化脱色亚甲基蓝的活性,结果表明,所制备的银纳米颗粒杀菌率均在99％以上;银负载到TiO2后,Ag／TiO2复合材料的光催化活性得到明显提高。其中,球形银负载的Ag／TiO2复合光催化剂活性最好。     

电泳法制备二氧化钛/多壁碳纳米管薄膜及其光催化降解罗丹明B的性能

用电泳沉积法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃上制备了TiO2/多壁碳纳米管(MWCNTs)纳米复合薄膜。对薄膜的表面形貌、晶相结构和光谱特性进行表征。以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性进行测定,讨论了罗丹明B溶液的pH值、通入气体以及不同辐射光波对薄膜光催化性能的影响。结果表明:制备的TiO2/MWCNTs薄膜是粒子结合紧密、粒径和孔径分布均匀的介孔纳米复合薄膜。该薄膜具有较高的光催化活性,以卤钨灯光照120min,对罗丹明B的降解率达到92.4%,是TiO2薄膜的1.2倍。复合薄膜光催化活性的提高,主要归因于膜层中形成TiO2/MWCNTs异质结和良好的碳纳米管电子通道,以及薄膜对O2和激发电子还原反应的催化作用。     

TiO2单晶面负载贵金属Ag的形貌及其催化活性

90%以上高暴露单晶面TiO2(001),(101)和(010)以水热法合成,并通过光沉积方法负载贵金属Ag;在相同的负载条件下,由于不同晶面具有不同的原子排布和电子结构,其负载的Ag的粒径不同,TiO2(101)晶面上Ag的平均粒径最小,TiO2(001)晶面上Ag的平均粒径最大,Ag的粒径大小顺序：Ag/TiO2-101相似文献   

聚酰亚胺/纳米二氧化钛复合薄膜制备及表征

采用超声分散-原位聚合的方法,制备了不同纳米二氧化钛(TiO2)含量的聚酰亚胺(PI)/纳米TiO2复合薄膜,通过X射线衍射、紫外可见光谱分析、扫描电子显微镜、红外光谱对薄膜的形态结构及纳米颗粒在复合物中的分散性进行了表征分析.结果表明,纳米TiO2以球状微粒均匀分散在PI基体中,表观粒径约为300 nm(杂化包覆后的粒径),晶形仍为锐钛矿型;纳米TiO2粒子的引入,提高了PI薄膜对可见光的吸收.     

Ag掺杂TiO2纳米薄膜光催化活性研究进展

TiO2在光催化和光电转化领域拥有十分广阔的应用前景,近几年来备受研究人员广泛关注.本文综述了TiO2光催化反应机理以及掺银TiO2纳米薄膜的制备方法,其中包括溶胶凝胶法、微乳液法、电弧溅射法、阳极氧化法以及表面化学反应等.主要讨论了Ag单掺杂和Ag与其他元素共掺杂的TiO2纳米薄膜光催化活性的研究进展,并对二者进行比较,展望了其发展方向.共掺杂TiO2纳米薄膜因比单掺杂薄膜具有更优异的光催化性能,是未来的主要研究方向之一.     

无机阴离子掺杂TiO_2薄膜光催化性能及红外光谱分析

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前躯体制备了掺杂钼酸根离子(MoO42-)、钨酸根离子(WO42-)和锡酸根离子(SnO32-)等复杂无机阴离子的二氧化钛光催化薄膜。研究了浓度、掺杂薄膜结构对薄膜光催化性能的影响,结果表明钼酸根离子和钨酸根离子的掺杂都在不同程度上降低了薄膜的光催化性能,而一定浓度的锡酸根离子掺杂能提高薄膜的光催化活性。傅立叶红外光谱分析了它们对纳米二氧化钛表面结构的影响,结果表明SnO32-掺杂后TiO2的晶格振动峰出现明显的宽化,分析认为酸性条件下SnO32-通过热分解产生SnO4,抑制TiO2粒子在热处理过程中生长,有利于形成更细小的晶体,从而提高其光催化活性。     

纳米TiO2的修饰与光催化降解甲苯的性能

在有机树脂乳液中，采用溶液原位还原法修饰纳米TiO2粉，制备了不同金属含量的Cu/TiO2,Ag/TiO2纳米胶乳，将其涂于玻璃表面制备光活性涂层，实验考察了此光活性涂层对空气中有机挥发物甲苯的光催化降解性能。     

不同体系光催化制备纳米Ag/TiO_2光催化剂活性比较

以控制中和水解法制备的锐钛矿型纳米TiO2为原料.在不同体系中,通过控制反应初始n(Ag):n(Ti),用直接光催化反应的方法制备了蚋米Ag/TiO2复合先催化剂,并且对产品进行了表征和分析.结果表明,Ag的改性能显著提高光催化效率,乙醇有机溶剂体系和水体系中制得的Ag/TiO2复合光催化剂的光催化活性相差不大,最佳n(Ag),n(Ti)为0.1%.同时与UV光相比在室内自然先作用下得到的Ag/TiO2复合光催化剂表现出更好的活性,40 min甲基橙先催化降解率比蚋米TiO2高约44%.     

Ag-TiO2薄膜的制备与光催化性能研究

以钛酸丁酯为钛的前驱体,硝酸银为银物种掺杂给体,采用溶胶-凝胶法制备经Ag掺杂改性的TiO2溶胶,利用浸渍提拉法在普通玻璃片上制得了Ag-TiO2薄膜,以甲基橙溶液为模拟污染物,研究了煅烧温度、掺银量对Ag-TiO2薄膜光催化活性的影响。结果表明,随煅烧温度的升高,TiO2的结晶度提高,复合薄膜表面的TiO2颗粒形貌逐渐变为规则形状,当煅烧温度为500℃时,复合薄膜具有较好的光催化活性。随着掺银量的增加,复合膜的光催化活性先增大后减小,当AgNO3质量分数0.5%时,复合薄膜具有较好的光催化活性。     

Ag/TiO_2纳米复合物的模板法制备及其性质研究

本文以壳聚糖为模板剂,用NaBH_4还原法制备了表面沉积Ag的纳米TiO_2粉体.采用透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)以及紫外-可见光谱(UV-Vis)等手段对产物进行了分析和表征.结果表明:壳聚糖的加入,使银的还原反应易于控制;Ag沉积纳米TiO_2粒子的UV-Vis光谱吸收阈值显著红移.所得产物在日光下对有机染料甲基橙有很好的光催化降解作用;无光照条件下,产物有很好的抗菌效果.     

Preparation and visible light photocatalytic activity of Ag/TiO₂/graphene nanocomposite

Great efforts have been made to develop efficient visible light-activated photocatalysts in recent years. In this work, a new nanocomposite consisting of anatase TiO(2), Ag, and graphene was prepared for use as a visible light-activated photocatalyst, which exhibited significantly increased visible light absorption and improved photocatalytic activity, compared with Ag/TiO(2) and TiO(2)/graphene nanocomposites. The increased absorption in visible light region is originated from the strong interaction between TiO(2) nanoparticles and graphene, as well as the surface plasmon resonance effect of Ag nanoparticles that are mainly adsorbed on the surface of TiO(2) nanoparticles. The highly efficient photocatalytic activity is associated with the strong adsorption ability of graphene for aromatic dye molecules, fast photogenerated charge separation due to the formation of Schottky junction between TiO(2) and Ag nanoparticles and the high electron mobility of graphene sheets, as well as the broad absorption in the visible light region. This work suggests that the combination of the excellent electrical properties of graphene and the surface plasmon resonance effect of noble metallic nanoparticles provides a versatile strategy for the synthesis of novel and efficient visible light-activated photocatalysts.     

Enhanced photocatalysis by coupling of anatase TiO2 film to triangular Ag nanoparticle island

ABSTRACT: In order to overcome the low utilization ratio of solar light and high electron-hole pair recombination rate of TiO2, the triangular Ag nanoparticle island is covered on the surface of the TiO2 thin film. Enhancement of the photocatalytic activity of the Ag/TiO2 nanocomposite system is observed. The increase of electron-hole pair generation is caused by the enhanced near-field amplitudes of localized surface plasmon of the Ag nanoparticles. The efficiently suppressed recombination of electron-hole pair caused by the metal-semiconductor contact can also enhance the photocatalytic activity of the TiO2 film.     

光催化自洁净玻璃的研制

用溶胶－凝胶法制备了表面镀有Ag-TiO2光催化薄膜的自洁净玻璃,并利用XRD,SEM等方法研究了光催化薄膜的结构与特征,考察了不同银含量以及不同膜厚度对自洁净玻璃光催化活性的影响。研究结果表明：光催化薄膜主要由20－100nm的Ag和TiO2颗粒构成;掺入适量银,可提高光催化活性,在[Ag]/[TiO2]=2/50（浓度比）时为最好。在[Ag]/[TiO2]＝2／50时,膜厚为0．87μm时光催化活性最高。     

聚乙二醇对非水解溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜结构及性能的影响

采用非水解溶胶-凝胶法制备了多孔TiO2光催化薄膜.用紫外光照甲基橙的降解实验研究了聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)分子量和添加量对TiO2薄膜光催化活性的影响.应用场发射扫描电镜分析了薄膜的显微结构与其光催化性能的关系.结果表明:当PEG的相对分子量为1 000,PEG与TiCl4的摩尔比为0.1时,薄膜的比表面积大,薄膜颗粒细小,薄膜中存在均匀分布的大量微小孔隙,其光催化性能最佳.PEG的分子量和加入量过高或过低均会降低薄膜的光催化性能.当PEG的分子量过小或其加入量过少时,TiO2薄膜显微结构的特点是晶粒粗、孔隙数量多和孔径大.PEG的分子量过大或加入量过多,薄膜的颗粒细小,但前者导致薄膜致密而后者又促使薄膜多孔.     

Surface plasmon resonance metal-coupled biomass carbon modified TiO2 nanorods for photoelectrochemical water splitting

Exploring efficient and stable photoanode materials is a necessary link to realize the practical application of solar-driven photoelectrochemical (PEC) water splitting.Hence,we prepared rutile TiO2 nanorods,with a width of 50 nm,which was growth in situ on carbon cloth (TiO2@CC) by hydrothermal reaction.And then,Ag nanoparticles (NPs) and biomass N,S-C NPs were chosen for the additional modification of the fabricated TiO2 nanorods to produce broccoli-like Ag-N,S-C/TiO2@CC nanocomposites.According to the result of ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-vis) and PEC water splitting per-formance tests,Ag-N,S-C/TiO2@CC broadens the absorption region of TiO2@CC from the ultraviolet region to the visible region.Under AM 1.5G solar light irradiation,the photocurrent density of Ag-N,S-C/TiO2@CC is 89.8 μA·cm-2,which is 11.8 times higher than TiO2@CC.Under visible light irradiation,the photocurrent density of Ag-N,S-C/TiO2@CC reaches to 12.6 μA·cm-2,which is 21.0 times higher than TiO2@CC.Moreover,Ag-N,S-C/TiO2@CC shows a photocurrent responses in full pH range.It can be found that Ag NPs and N,S-C NPs play key roles in broaden the absorption range of TiO2 nanorods to the visible light region and,promote the occurrence of PEC water oxidation reaction due to the surface plasmon resonance effect of Ag NPs and the synergistic effect of N,S-C NPs.The mechanism demonstrated that Ag-N,S-C/TiO2@CC can separate the photogenerated electron-hole pairs effectively and transfer the photogenerated electrons to the photocathode (Pt plate) in time.This research provides a new strategy for exploration surface plasma metal coupled biomass carbon materials in the field of PEC water splitting.