Ni2+掺杂TiO2光催化剂的制备及性能研究

选取Ni 2+掺杂量、冰醋酸、浓硝酸、煅烧温度设计正交实验,采用溶胶-凝胶法制备Ni 2+掺杂TiO2光催化剂,利用Raman、XRD、TEM等检测技术对其进行表征。通过与溶胶-凝胶法制备的纯TiO2纳米光催化剂进行对比,结果表明:Ni 2+掺杂TiO2光催化剂的TEM图像显示为球形粒子集合体,XRD图谱峰值降低,晶粒细化,拉曼光谱谱峰宽化、蓝移。以甲基橙模拟染料废水的降解率考察Ni 2+掺杂TiO2光催化活性,最佳条件下,Ni 2+掺杂TiO2对甲基橙的降解率为87.21%。     

干燥方式对SiO2/TiO2减反膜性能的影响

用溶胶-凝胶法在清洁的K9玻璃表面成功制备了均匀透明的纳米SiO2/TiO2复合减反射薄膜。分别采用远红外干燥、真空干燥、冷冻干燥、微波干燥等不同的干燥方式和不同干燥时间对同一薄膜进行热处理,系统地研究了不同干燥方式、温度、时间对薄膜的粗糙度、表面形貌及透射率的影响。结果表明,薄膜的最佳干燥条件为真空干燥箱160℃,干燥10h。     

常压干燥制备疏水SiO2气凝胶的影响因素分析

常压干燥制备SiO2气凝胶是近年来该领域的研究重点,工艺条件的优化是提高气凝胶性能的关键。以正硅酸乙酯为硅源,甲基三乙氧基硅烷为共前驱体,采用溶胶-凝胶法,结合老化和三甲基氯硅烷-正己烷-无水乙醇混合溶液的二次表面改性,通过常压干燥工艺制备疏水SiO2气凝胶。利用BET,FT-IR,SEM,TEM和接触角测试等手段对气凝胶进行表征,系统研究水解时间、老化时间、老化温度和改性剂用量对气凝胶性质的影响。结果表明:水解16h,凝胶于55℃下老化48h后,在三甲基氯硅烷与正硅酸乙酯的摩尔比为1.56的混合液下改性48h制备的SiO2气凝胶的性能最好,其孔隙率92%,比表面积969m2/g,接触角达157°。     

TiO2/硅灰复合材料的制备及其光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为主要原料,无水乙醇做溶剂,冰醋酸做抑制剂,盐酸做负催化剂,采用溶胶凝胶法制备了负载量不同的TiO2/硅灰复合纳米粒子。以甲基橙的降解为模型反应,评价了试样的光催化活性,并采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等测试手段对其进行了性能表征。结果表明,以硅灰为载体,负载型二氧化钛催化剂较未负载二氧化钛催化剂有更高的光催化活性。     

耐摩擦和高透过SiO2/TiO2/SiO2-TiO2增透膜的设计和制备

通过膜层设计理论设计出以K9玻璃为基底的兼具高透过率和高耐摩擦性的三层宽带增透膜,并通过溶胶凝胶技术成功制备了所设计的增透膜.以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TTIP)为前驱体、以盐酸为催化剂制得SiO2和TiO2溶胶.将两种溶胶按一定比例混合得到SiO2-TiO2复合溶胶.实验结果表明:三层增透膜在可见光区的平均透过率达到98.7%,与未镀膜的K9玻璃基片相比提高了7.1%.增透膜经较强机械摩擦后透过率基本保持不变,表明该增透膜具有优良的耐摩擦性.采用六甲基二硅氮烷(HMDS)对增透膜表面进行进一步的修饰,修饰后增透膜与水的接触角提高至94.3°,增透膜的疏水性及环境稳定性得到较大的提高.     

不同炭化温度制备的C/0.5Al2O3-0.5P2O5-100SiO2凝胶玻璃的光学性质

通过醇盐不完全水解制备了含有有机基团(O—C2H5)的C/0.5Al2O3-0.5P2O5-100SiO2凝胶，在氮气中加热到300,v700。C使其中的有机基团炭化，得到镶嵌在凝胶玻璃中不同尺寸的碳纳米颗粒。利用高分辨电镜、X射线衍射和喇曼光谱研究了碳纳米颗粒的结构，发现凝胶玻璃中的碳颗粒为非晶碳纳米颗粒。测试了它们的吸收光谱，发现了由于量子限域效应引起的吸收边的移动。在532nmNd：YAG激光的激发下镶嵌有碳纳米颗粒的凝胶玻璃有一强的室温发光，发光峰在586nm左右。发光峰几乎不随碳纳米颗粒尺寸的变化而变化，这种发光产生于碳纳米颗粒的表面或碳颗粒和凝胶网络的界面。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2薄膜及其光学性能的研究

采用溶胶-凝胶法在K9玻璃上制备了均匀、透明、裂纹较少的纳米TiO2薄膜,以无水乙醇用量、涂层数、煅烧温度为影响因素,设计L9(3)4正交试验,以薄膜的透明度、微观致密程度作为评价标准,讨论了无水乙醇用量、涂层数和煅烧温度对制备TiO2薄膜光学性能的影响。用反射式椭圆偏振光谱仪测试最佳制备工艺下制得的TiO2薄膜的椭偏参数,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合。结果表明,薄膜最优制备工艺参数为无水乙醇用量30 m L、涂层数为2层、煅烧温度为550℃;Cauchy模型能较好的描述溶胶-凝胶薄膜在300~700 nm波段的光学性能;薄膜的折射率和消光系数都有随波长增大而减小的趋势且制备的薄膜具有随着膜层数的增加,折射率增加,而最大峰值透光率、孔隙率减小的规律。     

热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶光催化性能的影响

采用溶胶–凝胶法在常压下经不同温度热处理制备了TiO2/SiO2复合气凝胶光催化剂,利用XRD、TGA和BET等手段对其微观结构进行表征,以甲基橙溶液光催化降解实验评价其光催化性能,研究了热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶的微观结构及光催化性能影响规律.结果表明:随着热处理温度升高,TiO2/SiO2复合气凝胶中锐钛矿结晶度升高,晶粒尺寸增大,比表面积减小,使TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的光催化降解活性呈现先升后降的变化趋势.当热处理温度为700℃左右,紫外光照20 min TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的降解率达到95.4%.     

Al2O3纤维增强SiO2气凝胶复合材料的制备及其隔热机理

以正硅酸乙酯为先驱体,采用溶胶-凝胶工艺制备SiO2溶胶,将其与Al2O3纤维复合,经超临界流体干燥技术制得SiO2气凝胶复合绝热材料。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、压力试验机、平板导热仪等测试手段对样品的微观形貌、抗压强度以及热导率等进行了研究。讨论了材料的绝热机理,并对进一步降低SiO2气凝胶热导率的途径进行了概述。结果表明:添加Al2O3纤维能够明显增强SiO2气凝胶的综合力学性能;经过1000℃热处理的复合材料仍保持SiO2气凝胶的纳米多孔结构,这赋予复合材料优异的绝热特性。当Al2O3纤维添加量为8%(质量分数)左右时,可使复合材料同时具有较低的热导率(λ=0.051W/(m.K),298K)和较高的抗压强度(σbc=1.977MPa)。     

Bi2S3纳米晶掺杂钠硼硅玻璃的三阶非线性光学性质

利用溶胶-凝胶方法制备了1 wt%Bi2S3纳米晶掺杂钠硼硅玻璃.利用X射线粉末衍射仪(XRD),X射线光电子能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM),X射线能量色散谱(EDX),扫描模式透射电子显微镜(STEM)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对Bi2S3纳米晶在钠硼硅玻璃中的形貌和微结构进行了表征,同时,利用飞秒Z扫描技术在波长为770 nm对该玻璃的三阶非线性光学性能进行了分析测试.结果表明,尺寸为10～30 nm的Bi2S3正交晶系纳米晶在钠硼硅玻璃中形成,该玻璃的三阶非线性光学折射率γ、三阶非线性吸收率β和三阶非线性极化率χ(3)分别为5.90×10-16 m2/W、7.35×10-9 m/W和4.55×10-18 m2/V2.其中,该玻璃的三阶非线性极化率值比未经掺杂的钠硼硅玻璃(χ(3)=1.09×10-22 m2/V2)高出4个数量级,这表明,随着Bi2S3纳米晶的引入,该玻璃的三阶非线性光学性能将得到显著的提高.     

Ce掺杂TiO2光降解催化剂的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了不同Ce掺杂量的纳米TiO_2光催化剂xCe/TiO_2(x=0.3%,0.5%,1%,2%)。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、N2吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。在紫外光照射下,以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为降解物,研究了不同Ce含量样品的光催化性能,结果表明,Ce的引入抑制了锐钛矿晶粒的生长,比表面积由掺杂前的72.3m2·g~(-1)增大到掺杂后的120.2m2·g~(-1),掺杂后TiO_2的光催化活性大大提高,且当Ce掺杂的摩尔分数为0.5%时,对RhB和MB的光降解催化活性最佳,经过180min紫外光光催化,RhB和MB的降解率分别达到93.7%和86.4%。     

PVA对SiO2减反膜表面结构的影响

以正硅酸乙酯(TEOS)为有机硅源,乙醇为溶剂,NH3.H2O为催化剂,采用溶胶-凝胶技术,加入PVA(聚乙烯醇)添加剂,在玻璃上用旋涂法制备减反膜,并对其进行热处理;分别采用椭偏仪和扫描电镜对所制备减反膜的结构、物性进行研究,研究PVA添加剂对减反膜结构、折射率的影响。结果表明:适量的PVA添加剂可以控制SiO2太阳电池减反膜的开裂。     

TiO 2 /SiO 2 复合薄膜对玻璃透光和隔热性能的影响

以正硅酸乙酯（TEOS）、钛酸丁酯（TBOT）为前驱体,采用溶胶 - 凝胶法,经高压喷涂工艺和 450 ℃热处理,在透明玻璃表面涂覆 TiO 2 /SiO 2 复 合薄膜。利用扫描电子显微镜（SEM）,X 射线衍射（XRD）和傅里叶红外 光谱（FTIR）对 TiO 2 /SiO 2 复合薄膜表面形貌和组织结构进行表征;结合膜 层表征结果,借助可见分光光度计和自制玻璃隔热装置对玻璃透光和隔热性 能进行检测和分析。实验结果表明：玻璃表面涂覆 TiO 2 /SiO 2 复合薄膜后,可 见光范围内（400~800 nm）玻璃透光率在 80% 以上;相对于空白玻璃,玻 璃的隔热温度达 4.5 ℃。     

微波干燥法制备纳米TiO2光催化剂及其催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱物,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐为模板剂,采用溶胶-凝胶法及微波干燥法制备了纳米TiO2光催化剂。通过XRD、SEM及BET对光催化剂进行结构表征,以甲基橙溶液为模拟污染物,太阳光为光源,评价了其光催化活性,考察了模板剂及微波干燥条件对纳米TiO2光催化剂活性的影响。结果表明,采用离子液体作为模板剂,微波干燥条件下制备的TiO2光催化剂活性明显高于普通溶胶-凝胶法制备的TiO2光催化剂,光照3h甲基橙溶液降解率可达到95%。     

金属掺杂对TiO2光催化还原CO2制甲酸甲酯活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备掺杂金属改性的TiO2光催化剂,并研究其光催化还原CO2制甲酸甲酯的反应效果。以钛酸丁酯为主要原料,制备纳米TiO2。通过改变金属掺杂量、焙烧温度、前躯体pH等,确定出适宜的催化剂制备条件。结合SEM、XRD、UV-vis等对催化剂进行了形貌、结构和吸光行为的表征。进而考察了其光催化还原CO2的活性。结果表明:溶胶-凝胶法制备掺杂金属的TiO2,可使金属均匀地分布于TiO2表面,经催化活性评价,获得适宜的掺杂元素和掺杂量,优选的制备条件为溶胶pH=2.5～3、凝胶焙烧温度500℃,在催化剂用量1mg/mL,光照强度2880μw/cm2的反应条件下,可有效地促进TiO2光催化还原CO2制甲酸甲酯。     

Zn2+掺杂BiFeO3粉体的制备及其可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Zn2+掺杂BiFeO3光催化剂,利用XRD、SEM、UV-Vis DRS以及PPMS等分析技术对其进行表征,以甲基橙溶液为降解物,考察了Zn2+∶BiFeO3的可见光光催化活性。结果表明:当Zn2+的掺杂量为1%(质量分数)时能有效提高BiFeO3的催化活性,可见光辐照10h后甲基橙溶液的脱色率达47.3%。     

三维花状Sr2MgSi2O7∶Eu2+蓝色发光材料及其发光性能

采用溶胶-凝胶法,以葡萄糖为表面活性剂,成功地合成了三维花状的Sr2MgSi2O7∶Eu2+蓝色荧光粉。利用X射线衍射仪、扫描电镜、荧光光谱仪对产物的结构、形貌和发光性能进行了分析。结果表明,添加适量的葡萄糖对产物的结构无影响,但可改变产物的形貌和提高发光性能。当葡萄糖含量为0.03g/mL时,焙烧后的产物由无规则的块状形貌转变成颗粒形态为花瓣状的特征形貌。所得发光材料在355nm波长的紫外光激发下获得波长为469nm的明亮蓝光,而且发光强度最高。     

Sm3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的制备和表征

采用熔融和晶化技术合成出含ZnAl2O4微晶的Sm3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2(ZBAS)玻璃陶瓷材料,并通过DSC、XRD、SEM和UV-Vis-Nir分光光度计和傅里叶变换荧光光谱仪等对样品进行了表征。结果表明,玻璃陶瓷主晶相为ZnAl2O4,晶相粒径为30nm;可见光透过率为最高可达70%,近红外透过率为70%～85%。该玻璃陶瓷能够受激发射出红光,且发光强度高于同组分的玻璃。     

La/TiO2-SiO2薄膜的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的La／TiO2-SiO2复合薄膜．通过XRD、FE-SEM和AFM研究了复合薄膜的微观结构，采用紫外光照射下亚甲基蓝的分解实验比较薄膜的光催化性能．结果表明：La掺杂可显著提高TiO2-SiO2复合薄膜的光催化活性，以5％掺杂量为最佳，其光降解率比掺杂前提高了约23％．薄膜活性提高的主要原因是La掺杂后细化了TiO2的晶粒，提高了薄膜的比表面积，使其具有更高的氧化还原电势，La^3＋取代Ti^4＋进入到TiO2晶格，引起晶格膨胀，这种不同价离子的取代导致TiO2粒子表面电荷分布不平衡，从而提高了光生电子-空穴的分离效率．     

MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃的制备及性能研究

采用高温熔融法制备了MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃,采用DTA、XRD等对试样的热处理工艺和力学性能进行了分析,详细讨论了晶化温度、晶化时间、核化温度及核化时间对该系微晶玻璃力学性能及显微结构的影响。结果表明,对于实验研究的MgO-Al2O3-SiO2系玻璃,于600℃核化处理4h,于1100℃晶化处理2h,可以得到具有较好性能的堇青石基微晶玻璃,其抗弯强度可达182MPa。