氮掺杂二氧化钛纳米管的制备及表征

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二氧化钛纳米管阵列薄膜,在热处理的过程中利用浓氨水的挥发提供氨气氛进行掺N.采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射物相分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)对样品进行了表征.结果表明,制得的二氧化钛纳米管管径为70～80nm,壁厚为5～10 nm,管长为400～500nm;N元素成功进入晶格,含量为0.68%;400℃热处理的未掺杂、N掺杂二氧化钛分别为纯锐钛矿相、锐钛矿和金红石混相.相比未掺杂的二氧化钛纳米管,N掺杂的二氧化钛纳米管在可见光区表现出更强的吸收.以甲基橙为模拟污染物,采用分光光度计研究了N掺杂、甲基橙初始浓度、pH值对光催化性能的影响.结果显示,甲基橙的光降解过程符合一级动力学过程,经过150 min的光催化实验,N的掺杂使二氧化钛纳米管的光催化性能提高了11.1%,甲基橙的最佳初始浓度为20 mg·L(-1),最佳pH值为1.     

Fe3+掺杂对TiO2材料光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2粉末,讨论了不同Fe3+掺杂浓度对TiO2光催化活性的影响,并采用XRD、UV-VIS检测技术对其进行了表征.结果表明,Fe3+掺杂能够显著的提高TiO2薄膜的光催化活性,最佳掺杂浓度为6.04×1016个·cm-3,且随着TiO2光催化活性的提高,薄膜的吸收带边发生了明显的红移,提高了可见光的利用率.XRD分析表明,Fe3+的掺杂使锐钛矿相TiO2的粒径明显减小,锐钛矿相含量明显增加.     

钒掺杂TiO_2粉体的制备及性能

严重的环境和能源问题推动了对以TiO2为主的半导体光催化材料的研究.金属阳离子掺杂TiO2,可以有效地提高光催化材料对可见光的响应及光催化性能.该文作者采用水相法制备以不同比率掺杂钒的TiO2粉体,并用H2SO4溶液浸渍处理,研究掺杂比率对粉体吸收光谱和光催化降解甲基橙的影响.结果表明:钒掺杂可以使TiO2粉体的光波长响应阈值移至600 nm左右,大大提高了TiO2对可见光的吸收;钒的掺杂比率(摩尔分数)为2.5%时,粉体在普通日光灯下照射6h,对甲基橙的降解率达到69%,高于纯TiO2粉体;硫酸修饰则提高了掺杂钒的TiO2粉体的光催化性.     

氧氮比对真空电弧沉积TiO_(2-x)N_x薄膜结构和性能的影响

采用真空电弧沉积技术在玻璃上制备了N掺杂TiO2复合薄膜。通过X射线电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-Vis)等测试技术研究了沉积过程中氧氮比对TiO2-xNx薄膜结构和性能的影响。实验结果表明,经500℃退火后的TiO2-xNx薄膜均为锐钛矿相,N原子在TiO2网络结构中以取代O原子的形式存在。TiO2-xNx复合薄膜在400～800 nm可见光区的透过率达60%,随着氮含量的增加,吸收边发生红移。在可见光下对酸性品红的降解表明TiO2-xNx薄膜具有可见光活性,随氧氮比的降低可见光催化活性逐渐增强。经自然光照射2 h,不同氧氮比制备的TiO2-xNx薄膜对大肠杆菌、金黄葡萄球菌的杀菌率均达99%以上。     

掺杂镧纳米TiO2的制备和结构表征

本文以钛酸四丁酯、无水乙醇、冰醋酸、硝酸镧和水为原料,通过控制原料配比、反应温度、陈化温度、焙烧温度和焙烧时间,采用溶胶-凝胶法制备了纯的纳米TiO2和四种不同镧掺杂量的TiO2纳米粉体。确定的工艺参数为:原料按照体积比为V水∶V钛酸丁酯∶V无水乙醇∶V冰醋酸=17∶17∶80∶15,凝胶干燥温度选择80℃,粉体焙烧温度为500℃。对所得产物分别采用FT-IR和粉末XRD法进行了表征,FT-IR分析结果表明,掺杂La3+后TiO2的红外吸收峰的位置基本没有发生变化,但部分吸收峰明显宽化,表明掺杂镧引起基团间作用力的改变,使基团的存在环境和键的强弱发生变化,从而导致了红外吸收峰宽化。XRD测试得出所制备的纯TiO2和四种不同镧掺杂量的TiO2粉体的结构均为锐钛矿型TiO2,且随着La掺杂量的增加,TiO2的粒径越来越小,从未掺杂时的26 nm减小到掺杂1%镧时的8 nm,说明镧的掺杂有细化晶粒的作用。     

N掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二氧化钛纳米管,并在热处理的过程中提供氨气氛进行掺N。场发射扫描电镜(FESEM)观察结果表明,制得的纳米管管径为70～80 nm,壁厚为5～10 nm;XRD分析结果表明,400℃热处理的未掺杂二氧化钛为纯锐钛矿相,400℃热处理掺杂后的二氧化钛为锐钛矿和金红石混相。以甲基橙为参考污染物,采用分光光度计研究了未掺杂和N掺杂二氧化钛纳米管对污染物的光催化性能。结果显示N掺杂的二氧化钛纳米管的光催化性能比未掺杂的提高了11.1%,光催化效果差异是N掺杂引起的。     

La-TiO2中性水溶胶光催化性能

以偏钛酸为原料,制备了锐钛矿型纳米TiO2中性水溶胶,采用XRD、SEM、TEM、吸收光谱以及光电流响应等对TiO2水溶胶进行表征.结果发现,TiO2粒径约为11.6 nm,稀土元素La掺杂,使得水溶胶的吸收光谱阙值红移至545 nm,可见光响应能力明显增强.光催化降解试验表明,溶胶对甲醛具有快速降解能力,当甲醛浓度≤3×10-6时,24 h可以降解至国家标准范围以内,但降解过程受环境湿度影响明显.     

可见光活性的Ru掺杂TiO2光催化剂的制备及光解水制氢性能研究

采用溶胶—凝胶法制备了系列Ru掺杂TiO2光催化剂,并利用XRD和UV-Vis漫反射光谱对样品进行了表征。结果表明:Ru掺杂阻止了TiO2纳米粒子由锐钛矿向金红石相的转变,提高了TiO2对可见光的吸收强度。Ru掺杂的最佳浓度为0.014%,在可见光的照射下,Ru(0.014%)/TiO2对光解水制氢有较高的活性。     

La掺杂对TiO2光催化剂的影响

采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂的TiO2.通过X射线衍射分析、扫描电镜、紫外-可见光漫反射测试等手段对TiO2进行了结构和光吸收性能研究.结果表明La3+阻碍了锐钛矿向金红石转变,提高了晶形转变温度,La3+掺杂之后的TiO2粒径变小,La3+掺杂TiO2光吸收与煅烧温度有关.     

铁掺杂二氧化钛的结构及其可见或紫外光下对有机物催化降解的行为分析

采用水热法制备了铁掺杂二氧化钛晶体粉末,以FT-IR和XRD对产物进行了结构表征,研究了以自制的二氧化钛粉末为光催化剂在可见光或紫外光照射下对甲基紫溶液的催化降解行为。FT-IR分析表明,水热法制得的二氧化钛结构中含有大量羟基(对应于1636和3400cm-1的吸收),说明它有较好的光催化活性,其中1126,1050 cm-1的吸收为Ti-O-C弯曲振动所致,520 cm-1吸收则对应Ti-O-Ti弯曲振动;XRD测试结果表明,制得的二氧化钛粉末的晶型属于锐钛矿型;光催化结果表明:相同条件下,紫外光催化甲基紫的效率好于可见光;在优化条件下(在4 mg·L-1的甲基紫溶液中,加0.1800 g自制的掺铁二氧化钛晶体粉末,室温下用40 W的白炽灯或λ=365 nm紫外光照下反应2 h),掺铁量为2%(摩尔分数)二氧化钛晶体粉末对甲基紫的降解率最大分别为59.36%和95.03%,掺铁量为0%的二氧化钛的光催化降解率分别为26.41%和40.28%,掺铁量为8%的二氧化钛的光催化降解率分别达到37.34%和48.44%。