纳米TiO_2光催化降解次甲基蓝的影响因素研究

以TiCl4为原料,采用水解沉淀法,并在空气气氛下于不同温度煅烧2h,制备得到纳米TiO2。采用XRD、TEM及UV-Vis对样品进行表征。在卤钨灯照射下,研究了不同煅烧温度、不同pH值以及H2O2的加入等因素对TiO2光催化降解次甲基蓝的影响。结果表明:以水解沉淀法制备的纳米TiO2,随煅烧温度的提高,在600℃开始向金红石相转变,1000℃时全部转变为金红石相,并且TiO2粒子长大,吸收带边向长波方向移动。锐钛矿相与金红石相共存的纳米TiO2比纯锐钛矿相和金红石相有更优异的光催化活性,在卤钨灯下照射90min,对次甲基蓝的降解率达到97%。     

TiO2纳米粉体的烧结行为及其性能的研究

分别采用Ti(SO4)2、TiOCl2沸腾回流直接水解制得了纯锐钛矿型和混晶的纳米TiO2。用XRD、SEM对不同煅烧温度下的纳米TiO2粉末结构、粒径大小进行了表征。结果表明:混晶中的锐钛矿相转变温度(500℃)明显低于纯锐钛矿相的(600℃以上)。纳米TiO2粉末的光催化活性与煅烧温度密切相关,500℃煅烧的混晶结构的纳米TiO2粉体表现出较高的光催化活性,20 min催化氧化降解率达到92.3%。     

Bi_2O_3/TiO_2纳米复合物的微波合成及光催化性质

以硝酸铋和硫酸钛为原料,通过直接投料微波辐射水解合成法制备了掺铋TiO2纳米复合物,并用XRD、TEM进行了表征。结果表明,直接投料摩尔比为1∶10掺铋TiO2纳米复合物,经500℃热处理后晶型为锐钛矿型,粒径为6～10nm。以催化降解甲基橙来考察其光催化活性,结果表明所制备的纳米复合物是一个好的催化剂。研究了Bi3+的掺杂量、热处理温度、催化剂用量对掺铋TiO2纳米复合物光催化性能的影响。当催化剂用量为1g/L时,2mg/L的甲基橙溶液在紫外光辐射30min后,降解率达到97%。该复合物对甲基橙溶液的光催化降解符合一级动力学方程。     

锐钛矿型TiO_2薄膜的低温制备及其光催化性能研究

采用改进的sol-gel法及浸渍–提拉工艺在低温条件下制备了纳米TiO2薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)及紫外–可见光光谱仪(UV-Vis)对所制TiO2薄膜的物相结构、表面形貌以及光吸收特性进行了表征,并利用紫外光照降解亚甲基蓝溶液的方法考察了TiO2薄膜的光催化活性。结果表明:低温制备的纳米TiO2薄膜为锐钛矿结构,表面均匀致密,且对紫外光表现出较强的吸收特性。在紫外光照射48 h后,该TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液的降解率为67.4%。     

Ag掺杂TiO2纳米晶粉体的制备及性能表征

以钛酸丁酯、无水乙醇、硝酸银等为原料,通过溶胶-凝胶法制备了不同Ag掺杂含量的TiO2纳米晶粉体,用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）检测分析了粉体的晶型转化、微观形貌和晶粒尺寸,用光致发光光谱（PL）表征材料的光电性能。结果表明,Ag掺杂后的TiO2纳米晶粉体的锐钛矿相比未掺杂Ag样品的含量有所增多,当Ag掺杂量为1%和3%时,锐钛矿的相对含量约为65%;随着Ag掺杂量的增加,锐钛矿晶粒尺寸逐渐减小;由TEM图像可知,Ag颗粒较为均匀地弥散在TiO2纳米晶粉体中;由PL荧光检测结果可知,Ag掺杂TiO2纳米晶粉体的荧光强度比未掺杂的TiO2纳米晶粉体的低。试验结果表明,Ag颗粒较为均匀地弥散在TiO2纳米晶粉体中,有利于在锐钛矿界（表）面形成Ti-O-Ag的键合,有效阻止锐钛矿向金红石的转变,同时抑制锐钛矿TiO2纳米晶粒的增长,Ag颗粒与TiO2纳米晶粉体接触形成肖特基势垒,加速光生电子由TiO2向Ag颗粒传输,减小光生电子与空穴的复合几率,从而提高TiO2纳米晶粉体的光电性能。     

锐钛型纳米TiO_2光催化性能的研究

以TiCl4为原料,采用沸腾回流强迫水解法制备纳米TiO2,用XRD、TEM对粉体进行表征。采用甲基橙溶液进行光催化降解试验,研究了TiO2的煅烧温度、添加量以及溶液的初始pH值对光催化性能的影响。实验结果表明,当溶液pH=2,TiO2煅烧温度为600℃,添加量为0.8 g/L,光催化75 min甲基橙的脱色率为90.87%。     

锑掺杂二氧化钛的制备及其可见光催化性能

用草酸氧钛酸分解法制备了锑掺杂的二氧化钛光催化剂粉体。用XRD和TEM测定了样品的晶型、粒度等表征参数。结果表明:所制备的掺杂TiO2光催化剂为金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2的混晶,颗粒直径在100nm左右。在可见光下,用锑掺杂量为0.2%(摩尔分数)、900℃煅烧保温0.5h后的TiO2降解6h后,甲胺磷的无机磷回收率达到96.4%。     

微波对TiO2溶胶低温晶化影响的研究

以Ti(SO4)2和HNO3为原料、水为溶剂,采用微波水浴合成法,制备了纳米锐钛矿TiO2水溶胶;利用X-射线粉末衍射(XRD)、差热分析(TG-DTA)和透射电镜等(TEM)技术对产物进行表征.考察了pH值、水浴晶化温度对产物结果的影响.结果表明,微波辐照条件下促进了TiO2由无定形向锐钛矿的转变过程,在常压、低于100 ℃条件下,微波加热TiO2 溶胶1.5 h后,产物主要以锐钛矿晶型存在,晶粒粒径为Φ4～5 nm.     

铁、镧共掺杂纳米TiO2可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了铁、镧共掺杂纳米TiO2,采用X线衍射仪(XRD)、X线光电子能谱(XPS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和荧光分光光度计(FL)等测试手段对样品进行表征。结果表明,500℃煅烧后的掺杂TiO2均呈锐钛矿型,平均粒径为6.1nm,掺杂抑制了TiO2粒径的长大,掺杂的Fe3+、La3+能有效进入TiO2晶格。掺杂使TiO2的吸收带边红移且在可见光区的光吸收增强,样品的荧光强度越小,催化效果越好。可见光光催化降解甲基橙实验结果表明,可见光照射5h,最佳共掺杂的0.01%Fe/0.6%La-TiO2对甲基橙的降解率达40.7%。     

N掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

以盐酸羟胺为N源,按r(盐酸羟胺:钛酸四丁酯)分别为1:2,1:1,3:2,2:1和3:1掺杂,采用sol-gel法一步制备N掺杂纳米TiO2。研究了焙烧温度和N掺杂量对样品晶相结构及其在紫外光和紫外–可见光下对罗丹明B光催化活性的影响。结果表明,增大N掺杂量可抑制样品由锐钛矿相向金红石相转变。r(盐酸羟胺:钛酸四丁酯)为2:1时,样品经500℃焙烧后对罗丹明B的紫外光催化降解率1h内达54.81%,样品经600℃焙烧后对罗丹明B的紫外–可见光催化降解率2h内可达99.13%。     

TiO_2纳米材料对甲醛气体的气敏性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了对甲醛气体(HCHO)敏感的纳米晶TiO2材料。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等测试方法对TiO2纳米晶结构和表面态进行了表征。X射线衍射结果表明,随温度的增加,TiO2的晶型会由锐钛矿型逐渐转变为金红石型。制成了敏感元件,对甲醛气敏性能进行了测试。测试结果表明,500℃下焙烧2h所制得的锐钛矿型TiO2对甲醛气体有很好的敏感性能。     

Analytical high-resolution TEM study of supported gold catalysts: orientation relationship between Au particles and TiO2 supports

An analytical high-resolution TEM study was carried out for gold deposited on TiO2 (anatase and rutile) to obtain a structural insight into the unique catalytic properties of the system. Preferred orientations between Au particles and the TiO2 support were often observed and a model for the epitaxial orientation between the Au particles and anatase TiO2 was proposed. These results were consistent with the results calculated by the coincidence of reciprocal lattice point (CRLP) method.     

TiO_2纳米管阵列对染料敏化太阳能电池性能的影响

通过恒压阳极氧化法在Ti箔表面制备了结构规整的TiO2纳米管阵列,研究了氧化时间和退火温度对纳米管阵列的尺寸和晶体结构的影响。用制得的纳米管阵列电极组装了染料敏化太阳能电池(DSSC),研究了纳米管长度、退火温度和电极面积对DSSC光电性能的影响。结果表明,纳米管管径和壁厚均与氧化时间无关,而纳米管长度则随着氧化时间延长而增加。在450℃及更低温度退火时,纳米管中只出现锐钛矿相;而在500℃退火时,纳米管中则又出现了金红石相。由厚度为27μm、退火温度为450℃的纳米管阵列电极组装成的DSCC具有最佳的光电转化性能。DSCC的光电转化效率随电极面积的增加而降低。     

锐钛型掺铁TiO_2可见光催化降解苯胺的研究

为了研究掺铁TiO2对苯胺的光催化降解效果,以硫酸钛为原料采用水热法制备了锐钛型掺铁TiO2粉末,确定了它在可见光照射下对苯胺溶液的催化降解工艺条件。结果表明,在如下最佳条件下:苯胺初始质量浓度(0)为50 mg/L,溶液pH=7,掺铁0.2%(摩尔分数)的锐钛型TiO2的质量浓度为1.0 g/L,室温(17℃)下可见光照射反应1 h,苯胺的降解率达到71.46%。     

(La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷第二相形成机理

研究了(La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷第二相的形成机理.以锐钛矿TiO2、Nb2Os和La2 O3氧化物粉体为原料,采用传统固相烧结工艺制备了( La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷,采用SEM、EDS、XRD、AFM和TEM检测了(La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷样品的显微结构、化学组成、物相组成、热蚀沟和显微形貌;通过点缺陷热力学分析、晶界能和材料结构检测分析讨论了(La、Nb)共掺杂TiO2压敏陶瓷第二相的形成机理.研究结果表明,第二相的形成起源于掺杂La3+和Nb5+在晶界的偏析,偏析驱动力为弹性应变能.偏析离子在高能量晶粒表面或晶界面成核,并逐渐长大形成第二相.第二相主要在能量较高的晶面上生长,这有利于使整个材料体系的能量最低.     

Fe3+掺杂TiO2纳米晶溶胶的制备及性能

采用sol-gel法制备了Fe3+掺杂锐钛矿型TiO2纳米晶溶胶。对溶胶的物相结构和粒度分布进行了分析,并考察了薄膜的UV-Vis吸收光谱及溶胶的光催化性能。结果表明:Fe3+掺杂可提供杂质能级抑制电子与空穴的复合,且对TiO2溶胶粒子具有细化作用,因此TiO2溶胶的光催化活性提高,比未掺杂时最大提高了近30%。但Fe3+掺杂过多可能成为电子与空穴复合的中心,导致TiO2溶胶的光催化活性降低。r(Fe:Ti)的最佳范围为0.25~0.50。     

TEM and HAADF-STEM study of a Au catalyst supported on a TiO2 nano-rod

Gold nanoparticles were deposited on TiO2 nano-rods by a deposition precipitation method. This Au/TiO2 nano-rods catalyst is active for CO oxidation even at temperatures less than 273K and is as active as the catalyst of Au supported on conventional TiO2 particles. Transmission electron microscopy (TEM) showed that the TiO2 nano-rods were composed of a single anatase crystal and had a pillar shape with an axis along the <111> direction surrounded by flat four [101] planes. High angle annular dark field scanning TEM (HAADF-STEM) also revealed that a Au platelet with a thickness of 0.5-1 nm was formed at the interface between TiO2 nano-rods. The Au platelet was not observed when conventional round particles of TiO2 were used as a support.     

退火对Pt/TiO2肖特基二极管结构及电学性能的影响

以硅为衬底,采用射频磁控溅射技术制备了TiO2薄膜,利用扫描电子显微镜及拉曼光谱对退火前后的TiO2进行表征与结构分析.结果表明,退火后的TiO2具有良好的结晶特性,且呈锐钛矿结构.在此薄膜工艺条件下,以TiO2为半导体层在玻璃基底上制备了Al/TiO2/Pt肖特基二极管,并在153～433 K温度范围内对其进行了I-V测试,得到以下结果:在整个温度范围内,A1/TiO2/Pt肖特基二极管均表现出良好的整流特性;其理想因子随温度升高而降低,势垒高度随温度升高而升高;在433 K下,理想因子为1.31,势垒高度为0.73,表明此肖特基二极管已接近理想的肖特基二极管.     

化学气相沉积TiO2薄膜的XPS研究

通过XPS分析了TiO2薄膜的结构。薄膜是通过化学气相沉积的方法生长，有机源遇热发生分解，沉积在硅衬底上形成TiO2薄膜。XPS分析表明：所得TiO2薄膜含有Ti,C,O,Al,Si元素。各元素的电子结合能与理论值并无太大的偏移，说明通过化学气相沉积法制备的TiO2薄膜，纯度高，质量好，晶型为锐钛矿。