合成氟锌共掺杂纳米TiO2及其光催化活性

以CF3COOH和Zn(NO3)2为掺杂剂,采用溶胶凝胶法合成了纳米F/Zn2 /TiO2粉体,以次甲基蓝的光催化降解为探针反应,评价了其光催化活性,并利用XRD、FT-IR、EDS、BET、TEM等手段对样品进行测试和表征.测试表明F和Zn2 已经掺杂在纳米Ti02中,设计掺n(F)/n(Ti)-2%、n(Zn)/n(Ti)-3%的样品催化活性最高,可以将未掺杂TiO2光催化次甲基蓝1 h的降解率由73.2%提高到86.2%.     

N掺杂TiO2薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法，以Ti（OC4H9）4和氨水等为原料制备纯二氧化钛、N掺杂以及N，Zn^2＋共掺杂的二氧化钛光催化薄膜。用X射线衍射和X光电子能谱等对薄膜进行了表征，紫外光和可见光下催化剂降解甲基橙溶液的实验结果表明，掺杂TiO2薄膜比无掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显提高，并且可见光下对甲基橙溶液有一定的光催化活性，但Zn^2＋的存在对掺杂薄膜的光催化效率没有显著改善。分析原因可能是N掺杂在价带和导带之间形成了缺陷能级，减小了TiO2的禁带能隙，从而使TiO2的吸收带发生红移，实现可见光响应。     

纳米TiO2的掺杂改性及应用进展研究

纳米级TiO2作为一种光催化材料，在环境保护、光能转换、医药行业、工业催化等领域有着极为广泛的用途。较低的光量子效率以及短波长高能量的激发源是限制TiO2使用范围的主要原因，其中掺杂改性是提高TiO2光量子效率的重要手段。本文综述了近几年来利用贵金属沉积与离子掺杂来改善二氧化钛光催化性方面所取得的进展及在相关领域的应用。     

B/Fe2O3共掺杂纳米TiO2可见光下的催化性能

采用溶胶凝胶法制备B/Fe2O3共掺杂TiO2复合光催化材料,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)对粉体进行表征。结果表明:催化剂以锐钛矿存在的纳米颗粒,直观地显示了物质的形貌,掺杂B能极大提高催化剂的可见光响应。以二氯苯酚(DCP)为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性。掺杂B能使吸收光谱红移至可见光区,而进一步掺杂Fe2O3大大提高了催化剂的活性。     

N掺杂TiO2薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4和氨水等为原料制备纯二氧化钛、N掺杂以及N,Zn2+共掺杂的二氧化钛光催化薄膜.用X射线衍射和X光电子能谱等对薄膜进行了表征,紫外光和可见光下催化剂降解甲基橙溶液的实验结果表明,掺杂TiO2薄膜比无掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显提高,并且可见光下对甲基橙溶液有一定的光催化活性,但Zn2+的存在对掺杂薄膜的光催化效率没有显著改善.分析原因可能是N掺杂在价带和导带之间形成了缺陷能级,减小了TiO2的禁带能隙,从而使TiO2的吸收带发生红移,实现可见光响应.     

Zr和N共掺杂TiO2的制备、表征及其光催化性能

利用水解沉淀法制备TiO2、N-TiO2、Zr-TiO2以及Zr和N共掺杂的纳米TiO2,用TEM、XRD、XPS和UV-Vis-DRs等方法对光催化剂的结构、元素组成和对可见光的响应等性能进行表征,并以甲基橙为目标降解物,测试其光催化降解效果。结果表明,Zr掺杂能够降低TiO2光催化剂的粒径;Zr和N共掺杂可以起到协同作用,提高样品的光催化活性,同时增强样品在可见光区的响应。Zr和N共掺杂TiO2在高压汞灯光照下比TiO2具有更好的光催化效果,2%Zr和N共掺杂TiO2光照3h后对甲基橙的降解率比纯TiO2提高32%。     

TiO2双掺Cr,Sb的光催化性能研究

采用共沉淀法制备了金属离子双掺杂的TiO2光催化剂,通过XRD,TEM,BET(表面积测定)和DRS(紫外-可见漫反射)测试手段对样品进行分析,以甲基橙为目标污染物对其进行光催化降解.研究结果表明:光催化活性是多种因素协同作用的结果,煅烧温度、掺杂以及样品的光吸收对光催化性能都产生影响.金属离子双掺杂可使光催化剂在可见光区具有光响应,在荧光汞灯激发下,其催化活性优于未掺杂的样品.     

掺杂Y^3＋的纳米TiO2微粒的制备及其光催化性能

在Sol-Gel法制备纳米TiO2微粒的最佳制备条件的基础上，制备了掺杂稀土离子钇(Y^3 )的纳米TiO2复合粒子，并对这二者进行了XRD，TEM和DRS表征及光催化活性检验。结果表明，未经掺杂的TiO2与掺杂稀土Y^3 的TiO2均为锐钛和金红石的混合晶型，锐钛和金红石的比例约为3：1；掺杂抑制了TiO2晶粒的生长，使得TiO2粒径明显变小，其颗粒大小为10nm左右。用DRS表征微粒的光吸收能力和光吸收带边移动情况，发现掺杂导致了TiO2光吸收能力增强及吸收带边红移。通过对苯酚的光催化氧化降解研究，发现当Y^3 掺杂量(按质量)为1．5％时，TiO2光催化活性最高，与未掺杂的TiO2相比，其光催化活性提高约20％。     

Fe^3＋／Ce^3＋掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同粒径的纯纳米TiO2和掺杂Fe^3＋和Ce^3＋的纳米TiO2。样品的X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征说明：在相同的制备条件下，掺杂可以减小粒子粒径，掺Fe^3＋和Ce^3＋可以抑制晶相转变。光催化降解NO2的结果表明，在相同的制备方法和掺杂量的条件下合成的光催化剂对亚硝酸盐的降解率由高到低的顺序为：掺铁TiO2〉掺铈TiO2〉TiO2。     

Si掺杂对溶液等离子喷涂TiO2涂层结构及光催化性能的影响

目的采用溶液前驱体等离子喷涂制备TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层,并分别研究H2流量和Si掺杂对TiO_2涂层光催化性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱和傅里叶变换近红外光谱表征样品的晶相、表面形貌以及化学结构,然后以甲基橙为目标物,借此模拟有机污染物,利用光化学反应仪测试TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层的光催化性能。结果适量Si掺杂可以细化晶粒,提升TiO_2涂层中锐钛相含量(从7.4%提高到49%),同时形成Ti—O—Si键,Si掺TiO_2涂层甲基橙的降解率达到95%左右,高于纯TiO_2涂层80%的降解率。随着H2流量增加,TiO_2涂层中的晶粒明显粗化,主要以金红石相的形式存在,H2流量为8 L/min的TiO_2涂层甲基橙降解率达到82%,要远高于H2流量为4、10 L/min的52%和33%。结论 Si掺杂TiO_2涂层比纯TiO_2涂层的光催化性能更优,当H2流量为8 L/min时,光催化性能最好。     

铝合金微弧氧化膜纳米TiO_2掺杂机理研究

在含有纳米TiO_2的电解液中对铝合金进行微弧氧化处理,用以研究掺杂纳米TiO_2对铝合金微弧氧化成膜机理及性能的影响。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析膜层Ti、Al、O等元素含量,X射线衍射仪(XRD)分析相组成,测定膜厚、硬度和氧化液中TiO_2表面电荷,建立了掺杂改性模型。结果表明,加入纳米TiO_2后,氧化初期电压随TiO_2添加量增加逐渐升高、5min后电压逐渐降低;氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,成膜效率、膜层致密度和表面疏松层硬度提高。纳米TiO_2在氧化膜表面均匀分布,截面不均匀分布。氧化膜主要由γ-Al_2O_3、Mullite和少量Si组成。     

TiO2/膨润土复合光催化材料的常温制备及性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法,在以水为主要溶剂的反应体系中,控制钛酸四丁酯充分水解、缓慢聚合,在 常压、低温(70℃)的温和条件下制备出稳定的TiO₂纳米晶溶胶,并利用TiO₂纳米晶溶胶在膨润土表面负载,获得TiO₂/膨润土复合光催化材料。采用 X 射线衍射、扫描电镜、比表面积测定等研究手段对样品的结构形貌进行了表征,并考察了其光催化活性。结果表明：较高的水用量有利于TiO₂晶体形成,当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比大于167:1时,在溶胶体系中出现了锐钛矿型TiO₂纳米晶体;TiO₂纳米晶主要负载于膨润土表面,并未嵌入到膨润土层间结构,但相对于单一膨润土,TiO₂负载显著提高了材料比表面积;当去离子水:钛酸四丁酯摩尔比=192:1时,在紫外光照射下,复合光催化材料表现出最高的光催化活性,对亚甲基蓝的降解率达到93.8%。     

无模板剂的溶胶-水热法合成具有可见光响应的氮掺杂混晶 TiO2(锐钛矿/金红石/板钛矿)纳米棒束

采用无模板剂的溶胶-水热法制备了具有可见光响应的N掺杂锐钛矿/金红石/板钛矿型TiO_2(N-TiO_2)纳米棒束,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对获得的样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了N-TiO_2纳米棒束的光催化活性。表征结果结合光催化活性评价结果显示,与P25-TiO_2相比,N掺杂、混晶及纳米棒束之间的协同作用是所制备的混晶N-TiO_2纳米棒束具有良好光催化活性的主要原因,并对混晶N-TiO_2纳米棒束光催化降解甲基橙的机理进行了探讨。     

Photocatalytic performance of nano-photocatalyst from TiO2 and Fe2O3 by mechanochemical synthesis

Nano-particles of homogeneous solid solution between TiO₂ and Fe₂O₃ (up to 10 mol%) have been prepared by mechanochemical milling of TiO₂ and yellow Fe₂O₃/red Fe₂O₃/precipitated Fe (OH)₃ using a planetary ball mill. Such novel solid solution cannot be prepared by conventional co-precipitation technique. A preliminary investigation of photocatalytic activity of mixed oxide (TiO₂/Fe₂O₃) on photo-oxidation of different organic dyes like Rhodamine B (RB), Methyl orange (MO), Thymol blue (TB) and Bromocresol green (BG) under visible light (300-W Xe lamp; λ > 420 nm) showed that TiO₂ having 5 mol% of Fe₂O₃ (YFT1) is 3-5 times higher photoactive than that of P25 TiO₂. The XRD result did not show the peaks assigned to the Fe components (for example Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO₃, and Fe metal) on the external surface of the anatase structure in the Fe₂O₃/TiO₂ attained through mechanochemical treatment. This meant that Fe components were well incorporated into the TiO₂ anatase structure. The average crystallite size and particle size of YFT1 were found to be 12 nm and 30 ± 5 nm respectively measured from XRD and TEM conforming to nanodimensions. Together with the Fe component, they absorbed wavelength of above 387 nm. The band slightly shifted to the right without tail broadness, which was the UV absorption of Fe oxide in the Fe₂O₃/TiO₂ particle attained through mechanochemical method. This meant that Fe components were well inserted into the framework of the TiO₂ anatase structure. EPR and magnetic susceptibility show that Fe³⁺ is in low spin state corresponding to μ_B = 1.8 BM. The temperature variation of μ_B shows that Fe³⁺ is well separated from each other and does not have any antiferromagnetic or ferromagnetic interaction. The evidence of Fe³⁺ in TiO₂/Fe₂O₃ alloy is also proved by a new method that is redox titration which is again support by the XPS spectrum.     

Fe2O3-CaO-TiO2 体系下铁酸钙的合成过程及TiO2 和CaTiO3 的影响

为了确定高钛型钒钛磁铁矿烧结过程中铁酸钙的生成是受TiO₂还是TiO₂和CaO形成的CaTiO₃影响,首先利用Fe₂O₃和CaO的纯试剂合成了铁酸钙,并研究了TiO₂和CaTiO₃对钛铁酸钙 （FCT） 形成的影响。在Factsage 7.0软件进行热力学计算的基础上,通过在空气气氛下进行烧结,获得了在1023~1423 K温度范围内、不同烧结时间的不同样品。通过X射线衍射和扫描电镜-能谱分析等表征手段,对烧结样品的物相转变和微观结构变化进行了表征。发现FCT的形成过程主要分为2个阶段：前一阶段为1023~1223 K温度范围内Fe₂O₃与CaO之间的反应,合成产物为Ca₂Fe₂O₅,反应方程式为“Fe₂O₃(s)+ 2CaO(s)= Ca₂Fe₂O₅(s)”;后一阶段为1223~1423 K温度范围内Ca₂Fe₂O₅和Fe₂O₃的反应,主要产物为CaFe₂O₄,反应为“Ca₂Fe₂O₅(s)+ Fe₂O₃(s)= 2CaFe₂O₄(s)”,该阶段尤其是温度为1423 K时,反应速率显著加快,随温度的升高CaTiO₃显著增加。然而,Ti元素在铁酸钙中的固溶很难实现,TiO₂与铁酸钙之间的反应不是形成FCT的有效途径。随着保温时间的延长,CaTiO₃和FCT相界中Fe元素含量增加。FCT主要是通过Fe组分在CaTiO₃中固溶形成的,主要反应是“Fe₂O₃+CaTiO₃(s)=FCT(s)”。     

Fe3+掺杂TiO2薄膜的制备与表征

利用射频磁控溅射技术在载玻片衬底上沉积了TiO2及Fe3+掺杂的TiO2薄膜,并利用X射线衍射、拉曼光谱和紫外-分光光度计对所制备的薄膜进行了结构与性能表征。结果表明,所制备的TiO2薄膜为锐钛矿相结构,Fe3+掺杂后TiO2薄膜的晶化程度降低,光催化活性减弱。     

Ag+掺杂ZnWO4纳米棒的微波水热法合成及光催化性能

以硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)、和钨酸钠(Na2WO4·2H2O)作为起始反应物,利用微波水热法在200℃下合成纳米棒状钨酸锌。利用X-射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜及能谱成分图谱等分析手段对纳米棒状钨酸锌粉体进行表征,并对不同Ag+掺杂量的ZnWO4纳米棒的光催化性能进行了研究。结果表明:Ag+成功的掺入ZnWO4纳米棒中;随着Ag+掺杂量的增加ZnWO4纳米棒的颗粒尺寸也不断增大;Ag+掺杂量2%时纳米棒状钨酸锌粉体的光催化性能最优,但是随着掺杂量的逐渐增加光催化性能反而降低。     

飞秒激光刻蚀微结构对NaOH水热法制备TiO_2光催化性能的影响

Ti基底三维微纳米结构TiO_2(3D-TiO_2)具有比表面积大、光捕获能力强、电荷传输快、可循环利用的优点,在光催化领域具有重要的研究意义和应用前景。采用飞秒激光刻蚀复合Na OH水热法制造Ti基底3D-TiO_2,并研究飞秒激光刻蚀的微阵列结构对3D-TiO_2光催化性能的影响。采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、SEM、TEM、XRD对3DTiO_2进行表征分析,并对3D-TiO_2在紫外光照下进行甲基橙降解性能测试。结果表明,复合方法制备的3D-TiO_2由飞秒激光刻蚀的微阵列和Na OH水热法制备的TiO_2纳米线组成。与采用Na OH水热法直接在平整Ti表面制备的TiO_2纳米线相比,3D-TiO_2的染料吸附能力提升100%,光催化性能提升37%。微阵列结构尺寸对3D-TiO_2的性能具有明显影响,随着微阵列宽度的减小或高度的增加,3D-TiO_2的比表面积增大、入射光反射率降低、光催化性能提高。     

SnO2@TiO2核-壳纳米线的制备及其光催化性能研究

本文通过固-液-气(VLS)生长机制,利用化学气相沉积法(CVD)制备SnO₂纳米线。利用原子层沉积(ALD)以钛酸四异丙酯为前驱体在SnO₂纳米线表面沉积不同厚度的TiO₂壳层,形成SnO₂@TiO₂核-壳纳米线结构。通过中间Al₂O₃插层,分别制备出金红石和锐钛矿两种不同晶型的TiO₂,从而制备出两种不同复合结构的SnO₂@TiO₂核-壳纳米线。实验研究该复合结构中TiO₂的厚度与晶型对紫外光下光催化降解甲基橙溶液活性的影响。     

SnO2 增强相对AgCuOIn2O3 电触头材料显微组织与性能的影响

采用反应合成法结合塑性变形工艺制备了不同SnO₂含量的AgCuOIn₂O₃SnO₂电触头材料,利用扫描电镜和金相显微镜表征了材料的微观形貌及显微组织,分析对比了不同SnO₂含量的材料金相组织及其增强相的分布均匀性,并利用X射线衍射分析了材料的物相结构。测量了材料的抗拉伸强度、硬度、电阻等性能。结果表明：添加适量的SnO₂能使组织中的孔隙尺寸缩小、其他缺陷明显减少。氧化物弥散分布在银基体中,极大地改善了AgCuOIn₂O₃电触头材料的显微组织均匀性。在SnO₂含量不变时,材料的电阻率随塑性变形程度增加而有所降低;随着SnO₂含量增多,电阻率呈现先降低后升高的趋势,最后趋于定值,约为2.4 μΩ·cm。添加SnO₂后各试样材料的硬度均显著升高,SnO₂含量为1%（质量分数）的材料具有最优的抗拉伸强度和延伸率。