稀土掺杂TiO2光催化材料的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了5种稀土（Pr、Nd、Sm,Eu、Dy）掺杂TiO2光催化薄膜,研究了稀土掺杂量,镀膜层数、烧结温度和烧结时间对光催化活性的影响．结果表明,各因素对材料的催化活性均存在一最佳值．薄膜中仅含TiO2而未见稀土氧化物,除掺锴TiO2薄膜完全由金红石相组成外,其余均由锐钛矿相和金红石相的混晶组成,其中金红石相所占比例较大,薄膜表面均存在大量缺陷;稀土掺杂TiO2薄膜对罗丹明B的光降解率可达89．3％．稀土掺杂TiO2显著提高了TiO2对可见光的响应能力,提高了材料的光催化活性．     

Ce-TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土Ce离子掺杂的纳米TiO2光催化剂(Ce-TiO2),通过XRD、FT-IR、UV-Vis、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Ce-TiO2样品进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度及经不同温度热处理后的Ce-TiO2样品对MB的光催化降解效果,结果表明所制备样品的晶型均为锐钛矿相和金红石相的混晶相,Ce离子的掺杂拓展了TiO2在可见光区的光谱响应范围,提高了TiO2光催化活性。当pH值为1.5,Ce的掺杂量为n(Ce)∶n(TiO2)=1∶300,热处理温度为600℃条件下制备的样品其催化活性显著高于Degussa P25。     

Pb掺杂TiO2薄膜的制备及光催化活性研究

以硝酸铅和钛酸丁酯[Ti(OBt)4]为前驱体，用溶胶—凝胶法在活性炭表面制成了Pb掺杂TiO2薄膜，并用X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV—VIS)、透射电镜(TEM)对制得的Pb掺杂TiO2薄膜进行了表征，分别用甲基橙水溶液的光催化脱色反应、有机磷农药—氧化乐果(omethoate)水溶液的光催化降解反应评价了不同Pb掺杂TiO2薄膜的光催化活性。结果表明，薄膜为金红石和锐钛矿的混合晶相，相对于未掺杂的TiO2薄膜，由于金红石含量的增加，不同Pb掺杂TiO2薄膜的吸收带发生了微小的红移，Pb掺杂使薄膜的光催化活性明显提高，当Pb／TiO2质量分数为1．7％时，薄膜显示出最高的光催化活性。TiO2薄膜中的Pb可能以Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)两种形态存在，在紫外光的辐射下，Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)可能通过浅势俘获TiO2的光生电子和空穴而发生相互转化，减少了光生电子和空穴的简单复合，从而提高了薄膜的光催化活性。     

银修饰氮掺杂TiO_2薄膜的制备及光催化性能研究

TiO2具有光催化活性,因而被广泛应用于废水处理、空气净化、尾气处理等领域。研究表明,经掺杂的TiO2薄膜具有更优异的光催化活性。在众多的可掺杂元素中,N和Ag具有独特的性能特征,因此其可使TiO2薄膜的光催化活性得到较大提升。本文使用直流磁控溅射法和拼靶工艺制备了不同Ag含量的银修饰掺氮TiO2薄膜,并分析了薄膜的形貌结构、表面元素化学态、光学性能和可见光催化活性。研究表明:薄膜沉积过程中Ag含量对薄膜性能影响较大。在TiO2的表面,颗粒细小而均匀。随着Ag含量的增加,薄膜表面出现凸起颗粒,为Ag2O颗粒,且其尺寸逐渐增大;薄膜对350~800 nm波段光的吸收增强。当Ag含量为6.76%(原子比)时,薄膜具有最高的可见光催化活性。     

Pr-TiO_2光催化剂的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土元素Pr掺杂的纳米TiO2光催化剂(Pr-TiO2)。通过XRD、FT-IR、UV-Vis、TEM等对Pr-TiO2样品进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同热处理温度及不同掺杂量的Pr-TiO2对MB的光催化降解效果。结果表明,Pr掺杂纳米TiO2的晶型为锐钛矿相和金红石相的混晶相,Pr的掺入提高了TiO2光催化活性。当热处理温度为500℃,在pH值为2.5,Pr掺杂量为n(Pr):n(TiO2)=1:300的条件下制备的光催化剂的催化活性显著高于DegussaP25。     

溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化特性实验研究

采用溶胶-凝胶实验方法,研究了TiO2薄膜厚度、退火温度及退火时间对薄膜晶相结构、表面形貌和光催化性能的影响。结果表明,TiO2薄膜光催化活性随着薄膜厚度的增加而增加,当薄膜厚度为3层时,光催化活性达到最大,层数超过3层时,薄膜的光催化活性随薄膜厚度的增加反而降低;当退火温度为550℃时,TiO2薄膜中出现金红石相,质量分数为25.4%,此时的光催化效率最高;随着退火时间的延长,TiO2晶粒尺寸逐渐变大,光催化活性逐渐减弱。     

Sb对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜的影响

用直流磁控溅射方法在Si(100)面及载玻片上制备了Sb掺杂TiO2薄膜.利用XRD光谱研究了Sb对其薄膜结晶情况的影响,用AFM观察其表面形貌,利用分光光度计测量了TiO2薄膜的光学特性及其对亚甲基蓝的分解活性,通过测量和计算表面对水的接触角来衡量光致亲水性.研究结果表明纯TiO2薄膜为锐钛矿型,适量Sb的掺杂能使TiO2薄膜的结晶有显著改善,并出现Ti2O3和金红石相TiO2,薄膜的光催化活性和光致亲水性明显改善.随着掺杂量的增加,TiO2薄膜的吸收边逐渐红移.但Sb掺杂过量时,破坏了二氧化钛原有的晶格结构,光催化活性和光致亲水性也相应降低.     

TiO_2/AC复合光催化剂制备及性能研究

以TiCl4乙醇溶液为前驱物、煤质活性炭为载体,通过溶胶-凝胶法制备活性炭(AC)/TiO2复合光催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和BET比表面积孔径测定仪等对制备的样品进行表征。以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,表征其光催化活性,考察了TiCl4/乙醇体积比、煅烧温度和煅烧时间等制备条件对光催化活性的影响。结果表明:在TiCl4/乙醇体积比为1∶20,500℃煅烧2h时,光催化降解甲基橙的活性最高,降解率达到95%;TiCl4/乙醇体积比和煅烧温度对光催化活性影响较大,煅烧时间对光催化活性影响甚小。含少量金红石相的TiO2有利于光催化降解甲基橙。     

改进溶胶-凝胶法制备纳米TiO_2薄膜及其光催化制氢性能

以钛酸丁酯为原料,采用改进的溶胶-凝胶法制备ITO负载纳米TiO2薄膜,通过XRD、SEM和UV-Vis等检测方法对薄膜样品进行表征,并考察其在双室光电化学池中制氢反应的光催化活性。结果表明:纳米TiO2薄膜为锐钛矿-金红石混晶结构,当溶胶中P25粉末含量为0.09g/mL时制备的TiO2薄膜产氢量最大,光催化性能较好。     

硅基板上Fe掺杂TiO2氧敏薄膜的制备、结构与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4为前驱体,用提拉法在硅基板上制备了掺Fe的TiO2氧敏薄膜,对薄膜物相结构进行了X射线衍射(XRD)测定,利用扫描电镜(SEM)对薄膜微结构进行了观察.结果表明在硅基板上生长的TiO2薄膜中锐钛矿相为均匀小晶粒分布结构,金红石相以大尺度团聚结构形貌出现.Fe离子的掺杂对硅基板上制备的TiO2薄膜中金红石相的形成有很大的影响.Fe的掺入降低了金红石相的形成温度约100℃,Fe掺量在6mol%时,形成金红石相的量达到最大,即析晶能力最强.薄膜中形成晶相的晶格常数在＜6mol%的低Fe范围内,随较小的Fe离子取代较大的Ti离子,锐钛矿相和金红石相的晶格常数都随之减小;在＞6mol%的高Fe掺量范围内,随Fe掺量的增加,体系缺陷过量增加,晶格结构畸变严重,伴随着畸变能的释放,金红石相的晶格常数c轴逐渐增长,a轴略有下降(或基本不变).TiO2氧敏薄膜的氧敏性能受金红石相含量和氧空位浓度控制.当Fe离子掺杂浓度为6mol%时,金红石相及相应氧空位达到最大值,TiO2氧敏薄膜的氧敏性能也达到最大值,比刚形成金红石相的薄膜的氧敏性能增加近19倍.