TiO_2-SiO_2复合薄膜的常温制备及其性能

采用溶胶-凝胶法合成具有锐钛矿型TiO2晶粒的TiO2-SiO2复合溶胶,通过浸渍提拉工艺常温制备TiO2-SiO2复合薄膜。考察正硅酸乙酯(TEOS)用量对薄膜结构及性能的影响。结果表明:随着TEOS用量的增加,溶胶的稳定性降低,薄膜的透光率及光催化活性先增大后减小。在Si:Ti摩尔比为1:8时,复合溶胶与薄膜的综合性能达到最优;与单一TiO2溶胶相比,TiO2-SiO2复合溶胶的平均粒度从44增大到75nm;与单一TiO2薄膜相比,TiO2-SiO2复合薄膜的表面粗糙度增大,对罗丹明B的分解率从46.1%提高到67.0%,对水接触角由16°下降到3°,透光率显著增强。     

CC/PANI/TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究

先采用原位聚合的方法在碳布上负载聚苯胺,然后利用溶剂热法在制备的碳布/聚苯胺(CC/PANI)复合材料上生长二氧化钛纳米片,得到了可便捷分离的CC/PANI/TiO₂复合光催化材料。通过SEM、XRD、UV、FTIR、XPS等手段对所制备的样品进行了形貌和结构表征,并比较了CC/PANI/TiO₂复合材料和纯TiO₂紫外-可见光条件下催化降解RhB的活性差异,结果表明CC/PANI/TiO₂复合材料具有比TiO₂更优异的光催化活性。光致发光光谱说明CC/PANI/TiO₂复合材料的发光强度比纯TiO₂的弱,有效抑制了光生载流子的复合;瞬态光电流响应和电化学阻抗谱(EIS)证明CC/PANI/TiO₂纳米复合材料更有效促进电子-空穴对分离和提高转移效率;活性物质捕捉实验证实?OH和?O_2^-是复合材料光催化降解RhB过程中的主要活性物质。CC/PANI/TiO₂复合材料循环利用6次后,仍然具有较高的催化活性,显示了其在污水处理领域中的良好应用前景。     

硅胶负载掺钕TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法将掺钕二氧化钛负载在二氧化硅上制备复合光催化剂（Nd/TiO2-SiO2）,利用XRD、SEM、FT-IR和DRS对Nd/TiO2-SiO2进行表征,并通过甲基橙溶液的光催化降解评价其光催化性能。结果表明：Nd/TiO2-SiO2在可见光区388-619nm范围内的光吸收性能随着钕掺杂量的增大而增强,钕掺杂有利于降低电子-空穴的复合率,钕和二氧化硅提高TiO2的光催化活性。在600℃煅烧的0.1%Nd/TiO2-SiO2的光催化活性最高,1h后甲基橙降解率为82.9%。     

等离子喷涂Al2O3/TiO2复合粉末的Sol-Gel法制备

传统热喷涂粉末由小颗粒粉体混合团聚制得,流动性差、致密度低,制得的涂层均匀性差、性能不稳定。以有机金属盐为原料,采用溶胶-凝胶法及喷雾干燥法制备出氧化钛质量分数为13%的氧化铝-氧化钛(AT-13)复合前驱体粉末。采用TG-DSC、XRD、FESEM、霍尔流量计研究了粉体反应机理、物相组成、微观结构及流动性能,同时利用维氏硬度计、FESEM-EDS对制得的涂层性能进行了分析比较。结果表明,凝胶经喷雾干燥工艺后可获得球形Ti(OH)4/Al OOH复合粉体,直径约为40μm;与传统团聚粉体相比,前驱体粉末流动性更为优异,为43 s/50 g;由该粉末制得的涂层表面光滑、元素分布均匀、力学性能稳定、耐磨损性能优良,平均显微硬度达873.8 HV0.3,磨损量较团聚粉末涂层减少三分之一。     

Mg2+掺杂TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯和Mg(NO3)2为原料,采用溶胶-凝胶法在较低的热处理温度下制备了Mg2+掺杂的TiO2薄膜,并研究了TiO2薄膜光催化降解甲基橙的情况.采用DTA、XRD、SEM等研究测试手段,发现通过溶胶-凝胶法在TiO2溶胶中加入Mg(NO3)2的方法,可以降低TiO2从无定型到锐钛矿相和锐钛矿相到金红石相的晶型转变温度,并在600C热处理条件下,获得了具有锐钛矿相和金红石相混晶的TiO2薄膜,通过甲基橙水溶液光催化实验表明:其光催化活性高于未掺杂TiO2薄膜的光催化活性.     

溶胶-凝胶法制备纳米TiO2及其光催化活性研究

采用正交设计方法，试验研究了4种因素对溶胶-凝胶法制备纳米TiO2光催化活性的影响，确定了各因素所对应的最佳水平，得到了溶胶-凝胶法制备高光催化活性纳米TiO2的最佳工艺条件；且对最佳工艺条件制备的TiO2和商业粉P-25进行了XRD和UV-Vis吸收光谱分析。结果表明，自制的TiO2由纯锐钛矿组成，其平均晶粒尺寸为18．2nm，比混晶型的P-25TiO2晶粒尺寸（24．7nm）要小。自制TiO2粉在330～370nm的紫外光区的吸收增强，在可见光区的吸收也较P-25有所增强。两者都有利于光催化活性的提高，使得光催化降解甲基橙的活性与P-25相当。     

TiO2超疏水膜的制备及影响因素

采用溶胶-凝胶法于金属基片上制备了TiO2膜,经表面修饰低表面能物质1H,1H,2H,2H-十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)后,呈现良好的超疏水性能,通过实验优化确定了最佳实验条件,得到最佳TiO2超疏水表面,其与水的接触角达到173.7°。并研究了聚乙二醇(PEG)含量、TiO2纳米粒子含量和烧结温度和时间对超疏水性能的影响。     

稳定TiO2混晶溶胶的制备及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法分别制各了ZrO2溶胶和锐钛矿.金红石型混晶的TiO2溶胶,并将两种溶胶按一定比例混合后浸渍提拉涂膜.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、粒度测试、扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析手段研究了ZrO2溶胶的加入对TiO2混晶溶胶及薄膜的影响,并对薄膜的光催化活性进行了考察.结果表明ZrO2能有效地细化TiO2溶胶中的粒子,并保持稳定,同时还使薄膜的光催化活性得到一定程度的提高.因此,该溶胶在环境净化领域将具有较好的应用前景.     

不锈钢表面TiO2薄膜的溶胶-凝胶法制备及其性能

通过溶胶-凝胶法在316L不锈钢表面制备TiO2薄膜.研究发现,经500℃热处理1h的TiO2主要由锐钛矿相构成,随着热处理温度的提高,锐钛矿相逐渐转变为金红石相.降解结晶紫水溶液和对水的接触角结果测试表明,随着涂膜次数的增加,TiO2薄膜的光催化性和亲水性都有一定的提高.电化学腐蚀测试说明,表面涂有TiO2薄膜的316L不锈钢的耐腐蚀性提高,薄膜对基体起到了一定的保护作用.     

TiO2/ SiO2一维光子晶体的制备及其光子带隙特性

以普通载玻片为基体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/SiO2一维光子晶体,对该结构的截面形貌、各层厚度及结晶形态、反射谱特性进行了分析。结果表明:TiO2和SiO2膜的平均厚度分别为69 nm和83 nm,结晶形态分别为锐钛矿和无定形态;该结构在波长544 nm处的反射率达到了94%,且其FWHM=194 nm(486~680 nm)。运用传输矩阵法对该结构进行仿真计算,得到的计算结果与测试结果趋于一致。最后讨论了入射角对一维光子晶体反射谱的影响。     

Fe掺杂TiO2纳米材料的合成及光催化性能

以钛酸丁酯为钛源,Fe(NO3)3·9H2O为铁源,采用溶胶-凝胶法制备Fe/TiO2纳米粉体,利用溶胶结合静电纺丝技术制备Fe/TiO2纳米纤维,从材料改性及形貌改善两个角度共同提高TiO2纳米材料的光催化活性及实用性。借助XRD、SEM、TEM等分析技术,探究了Fe/TiO2纳米材料在可见光区的光催化活性,分析了煅烧温度及掺铁量对Fe/TiO2纳米材料光催化性能的影响。结果显示,铁的掺入及形貌的改善有助于提高TiO2的光催化性能。     

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.     

磁控溅射法制备TiN/TiO2周期薄膜

采用直流反应磁控溅射法在Si(111)衬底上制备了不同周期数的TiN/TiO2周期薄膜。采用X射线衍射分析仪分析了薄膜的物相结构、原子力显微镜表征了薄膜的表面微观形貌,采用光催化降解甲基橙溶液来评价薄膜光催化性能。结果表明:所制备的TiN/TiO2周期薄膜结晶良好,薄膜由TiO2和TiN两种物相组成,TiO2均属于锐钛矿型。薄膜表面均匀致密,随着周期数的增加,薄膜表面粗糙度增加,1周期薄膜表面粗糙度(Ra)为1.652nm,5周期则为4.339nm,1周期薄膜均方根粗糙度(Rms)为2.138nm,5周期达5.738nm。薄膜具有显著的光催化性能,随着周期数的增加,TiN/TiO2薄膜的光催化性能逐渐增强,5周期薄膜对甲基橙溶液的降解率达到74%。结晶良好、表面均匀致密的具有光催化性能的TiN/TiO2周期薄膜的制备,为高质量TiN/TiO2周期薄膜的制备提供了参考。     

纳米颗粒增强TiO_2涂层的制备及其防污性能

为提高二氧化钛涂层的防污性能,采用KH-550硅烷改性锐钛矿型TiO_2颗粒,并充分分散于二氧化钛凝胶涂层中。通过降解亚甲基蓝溶液、细菌贴附试验、藻类贴附试验,分别评价了涂层的光催化性能、抗菌性能及抗藻类附着性能,并利用激光共聚焦显微镜及扫描电子显微镜对藻类在涂层表面的附着情况进行分析。结果表明,添加TiO_2纳米颗粒涂层的防污性能较未添加TiO_2纳米颗粒涂层有较大程度的提高。添加粒径为5~10 nm TiO_2颗粒的二氧化钛涂层对小球藻、三角褐指藻及小新月菱形藻的附着降低率分别达到了92.1%、71.5%和62.1%,相较于纯二氧化钛涂层对3种藻类的附着降低率分别提高了29.7%、68.4%和43.5%。TiO_2颗粒的加入可以有效地提高涂层的光催化性能,光催化使得涂层具有亲水、抗菌及自清洁的性能进而有利于提高涂层的防污性能。     

MSM结构TiO2基紫外探测器的制备及光电特性研究

采用RF磁控溅射技术在石英衬底上生长了厚度可调的锐钛矿相TiO₂薄膜,继而采用光刻技术在薄膜上生长了Ag叉指电极,获得了MSM结构TiO₂基紫外探测器。I-V特性测试结果表明Ag与TiO₂之间表现出优良的欧姆接触特性,所制备探测器为欧姆接触。此外,TiO₂薄膜厚度对探测器的光电性能影响显著,当薄膜厚度达到197 nm时,光电性能达到最高。此时,光电流高出暗电流近2.5个数量级,紫外光区的响应度高出可见光区近2个数量级。所制备Ag/TiO₂MSM紫外探测器表现出高灵敏度和可见盲特性。     

水热制备TiO2纳米管及其光催化性能

本文利用TiO₂粉体在高浓度NaOH溶液中水热反应制备TiO₂纳米管,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),紫外可见分光光度计(UV-Vis)考察了NaOH浓度、水热反应温度、水热反应时间等因素对TiO₂纳米管结构和性能的影响。结果表明：当NaOH浓度为10mol/L,水热反应温度为160℃,水热反应时间20h时,所制备的TiO₂纳米管显示出较高的光催化活性,经紫外光照30min后,对甲基橙(MO)的降解率可达75.48%。     

N-doped TiO2 nanotube arrays: Synthesis by anodic oxidation in an Ionic Liquid ([BMIM]BF4) and Assessment of Photocatalytic Properties

本文简述了以HF水溶液为电解液,离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 [BMIM]BF4）为N源,采用阳极氧化法制备N掺杂TiO2纳米管阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见漫反射光谱（DRS）对N掺杂TiO2纳米管阵列的表面形貌、晶型和氮元素的掺杂方式进行分析。以球形氙灯为光源,亚甲基蓝溶液为目标物质测试N掺杂TiO2纳米管阵列的光催化活性。N掺杂TiO2纳米管阵列对亚甲基蓝溶液的降解率明显高于未掺杂的TiO2纳米管阵列。这是因为N掺杂后产生杂质能级使禁带宽度变窄,并且N掺杂进入TiO2晶格中形成O-Ti-N 键和Ti- O-N键,使氧空位数量增加,从而使光催化活性提高。     

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。     

Al_2O_3/MoS_2复合涂层的制备及摩擦磨损性能

以大气等离子喷涂工艺制备的Al_2O_3陶瓷涂层为模板,利用陶瓷涂层中存在的孔隙和微裂纹,采用水热反应在其内部原位合成具有润滑特性的MoS_2,制备出Al_2O_3/MoS_2的复合涂层。结果表明,通过水热反应在陶瓷涂层原有的微观缺陷中成功合成了MoS_2,合成的MoS_2固体粉末呈类球形状,并且这球状的粉末是由纳米片层状的MoS_2搭建组成的。摩擦试验结果表明,与纯Al_2O_3涂层相比,复合涂层中由于MoS_2润滑膜的形成,其摩擦因数和磨损率都显著降低,且载荷越大,复合涂层的摩擦性能越好。     

Preparation and characterization of nano TiO2/micron Cr2O3 composite particles

Nano-TiO₂/micro-size Cr₂O₃ composite particles were first prepared by hydrolysis of Ti(OBu)₄ in an abundant acidic aqueous solution without calcinations at room temperature. XPS analysis shows that the element C, O, Ti and Sn existed on the surfaces of the composite particles. Observation by field emission scanning electronic microscope shows TiO₂ particles of 10-15 nm covers on Cr₂O₃ powder surfaces to form nanometer/micron composite particles. UV-vis spectra show a red shift of the absorption edge and a significant increase of absorption intensity in the visible region. These results confirm that TiO₂ of anatase type can be synthesized on the surface of Cr₂O₃.