室温制备TiO2多孔薄膜及其影响因素

将具有锐钛矿晶粒的TiO2溶胶与苯丙乳液混合制得涂膜液,采用浸渍提拉法制备薄膜,利用选择性溶解的方法将薄膜中的苯丙乳液粒子溶解去除,在室温下获得锐钛矿型TiO2多孔薄膜.采用TEM、SEM等分析方法考察了TiO2溶胶添加量、苯丙乳液添加量、涂膜液陈化时间以及乳液粒子溶解去除条件等因素对TiO2薄膜表面形貌的影响.结果表明涂膜液中TiO2溶胶与苯丙乳液添加量的比例影响了孔的形态;涂膜液的陈化时间是影响薄膜表面孔致密程度的关键因素,陈化时间的增长有利于薄膜表面形成较为密集的孔洞;采用超声波能大大提高薄膜中苯丙乳液粒子的去除效率.最后得出了制备TiO2多孔薄膜的较为合适的涂膜液配比及工艺条件：15g TiO2溶胶、0.2g苯丙乳液、10g H2O;涂膜液陈化15d,薄膜浸入甲苯后,超声波振荡10min.     

磷掺杂解决玻璃基TiO2光催化薄膜的钠扩散问题

采用溶胶-凝胶法在钠钙硅玻璃上制备了纯的和掺磷的TiO2薄膜,分别用AFM、XRD分析了薄膜的表面形貌和晶相组成.磷的掺入降低了TiO2锐钛矿相的结晶度,并且可以与从钠钙硅玻璃基片中扩散至薄膜的钠离子形成磷和钠的化合物,从而降低热处理过程中钠离子扩散对TiO2薄膜光催化活性产生的不利影响.利用罗丹明B作为光催化降解物质来表征TiO2薄膜的光催化活性,在相同的实验条件下,纯的TiO2薄膜的降解率为24.3%,掺磷5%的TiO2薄膜的降解率为50.3%.     

纳米TiO2/ZrxTi1-xO2异质结构薄膜的制备及其光催化性质

首次报道了采用溶胶-凝胶工艺制备TiO2/ZrxTi1-xO2异质结构光催化薄膜的新方法.薄膜样品的表面形貌、吸收光谱以及光催化性质的测试结果表明,在TiO2光催化薄膜与衬底之间引入ZrxTi1-xO2过渡层,很容易获得晶粒尺寸很小的纳米薄膜;其光催化活性和抗失活稳定性都有明显提高,且超过了Degussa P25薄膜.     

负载型TiO2光催化薄膜结构控制及光催化活性

采用溶胶-凝胶法在不锈钢丝网上负载TiO2薄膜,通过SEM、XRD和TG-DTA对其进行表征.研究了聚乙二醇(PEG)分子量及添加量、水加入量、涂膜次数和煅烧温度等工艺条件对样品光催化降解甲醛性能的影响.结果表明,通过工艺条件控制可得具有较高光催化活性的负载型TiO2光催化薄膜.在钛酸丁酯乙醇溶液中添加适量PEG600和水,经反应制备的TiO2溶胶,涂膜于不锈钢丝网表面,450℃煅烧后获得具有中孔结构的TiO2混晶薄膜,该薄膜对甲醛光催化降解率达90%以上.     

SiO2胶体的掺杂对纳米TiO2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶，并掺入少量SiO2胶体，用浸渍一提拉法在玻璃表面镀膜，经高温烧结后制得具有一定厚度、均匀平整的锐钛矿型TiO2薄膜。研究了SiO2胶体的加入量、加入SiO2胶体前后陈化温度、时间，光照时间对甲基橙的光催化活性的影响。结果表明陈化温度，时间，光照时间对光催化效果有重要影响，SiO2胶体掺入量为3％时可明显提高TiO2薄膜的光催化活性和超亲水性。借助于XRD、SEM、DTA等测定分析，确定了TiO2薄膜的外观形貌、晶体结构及稳定晶相。     

PEG1000用量对多孔TiO_2薄膜结构及光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为钛源,PEG1000为模板剂,乙酰丙酮为稳定剂,制备了TiO2溶胶,通过浸渍-提拉法在载玻片上制备了多孔TiO2薄膜。采用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见透射光谱、X射线光电子能谱、N2吸附-脱附等对TiO2薄膜的晶相结构、表面形貌、化学组成及TiO2粉体的BET比表面积和孔径分布进行了表征。考察了TiO2薄膜对甲基橙的光催化降解活性。实验结果表明,TiO2薄膜催化剂的晶型为锐钛矿型,Ti以Ti4+形式存在。随着PEG1000添加量的增加,薄膜表面形貌变得粗糙,孔数量先增加而后下降;多孔TiO2薄膜在紫外区域内的吸收边沿向短波方向移动,薄膜透射率也发生波动,但薄膜的厚度基本不变。当PEG1000添加量为2.0g时,薄膜中存在大量的介孔,薄膜的比表面积最大,光催化性能最佳。     

纳米TiO2／ZrxTi1-O2异质结构薄膜的制备及其光催化性质

首次报道了采用溶胶-凝胶工艺制备TiO2／ZrxTi1-xO2异质结构光催化薄膜的新方法。薄膜样品的表面形貌、吸收光谱以及光催化性质的测试结果表明，在TiO2光催化薄膜与衬底之间引入ZrxTi1-xO2过渡层，很容易获得晶粒尺寸很小的纳米薄膜；其光催化活性和抗失活稳定性都有明显提高，且超过了Degussa P25薄膜。     

衬底对溶胶凝胶法制备TiO2薄膜性能的影响

以钛酸丁酯为前驱体,经浸渍拉膜法在不锈钢以及表面预镀一层非晶态SiO2薄膜的不锈钢表面镀TiO2薄膜.利用XRD、FE-SEM研究了薄膜晶体结构与表面形貌,同时研究了不同衬底上薄膜光催化活性和亲水性,并与以玻璃为衬底的作比较.结果表明,衬底对TiO2薄膜表面形貌及性能的影响很大.以不锈钢为衬底的TiO2薄膜性能光催化活性较弱,但在表面预镀一层非晶态SiO2后TiO2薄膜的光催化活性有所改善.     

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。     

Au/TiO_2复合纤维的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纤维和Au/TiO2复合纤维,利用XRD、SEM、TEM等手段对纤维样品的结晶性能及其表面形貌进行了表征,并以光催化降解甲基橙为模型反应考察了样品的光催化活性。结果表明,热处理后的TiO2呈锐钛矿结构,Au的颗粒尺寸范围为7～15nm,纤维直径范围为5～20μm,长度为5～50cm。Au的掺入可以显著地提高TiO2的光催化活性,且其光催化活性随着Au掺入量的增加而变大。     

预涂SiO2的二氧化钛薄膜光催化活性与结构关系

载玻片上浸涂一层常温常压合成的SiO2溶胶后再浸涂TiO2溶胶制备预涂SiO2的TiO2薄膜光催化剂,结果发现浸涂一层SiO2会诱导金红石相TiO2生成,并使TiO2光催化活性提高71．75％,但预涂二层SiO2的TiO2薄膜仅有锐钛型且光催化活性较纯TiO2薄膜降低。这说明适量金红石型／锐钛型的混晶型TiO2具有更好的光催化活性。对TiO2微结构分析显示,TiO2薄膜点阵应变越大,薄膜光催化性能越好。X射线光电子能谱研究表明,预涂一层SiO2的Ti02薄膜Ti^3 含量较纯TiO2薄膜高,预涂二层SiO2的TiO2薄膜Ti^3 含量较纯TiO2薄膜低。扫描电镜分析说明,预涂SiO2的TiO2薄膜表面颗粒粒径较纯TiO2薄膜更小,薄膜颗粒粒径与光催化活性不是简单的一一对应关系。     

Ag/TiO2光催化薄膜清除乙烯气体的研究

乙烯对果蔬的生长有积极的作用,它可以促进果蔬的成熟,使其变得香甜可口。但果蔬成熟后乙烯的存在又可以加速果蔬的熟化程度,使其变得脆弱、易腐烂。因此,清除乙烯将对果蔬保鲜产生积极的影响。本文采用溶胶一凝胶方法制备了TiO2及Ag／TiO2薄膜。利用气相色谱法通过在自制的反应器内进行检测清除乙烯的实验,比较了TiO2薄膜和Ag／TiO2薄膜的光催化清除乙烯性能。结果发现,TiO2薄膜有较好的光催化清除乙烯性能,掺杂适量的Ag后,Ag／TiO2薄膜有更好的清除乙烯性能。本文还用XRD、SEM对TiO2及Ag／TiO2薄膜的形貌、物相结构、颗粒尺寸进行了表征分析并对实验结果进行了讨论。     

钠离子对TiO_2薄膜结构及其光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法在不同玻璃基板上制备TiO2薄膜,并通过降解浸渍在薄膜表面的甲基蓝来评价其光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等研究了晶型、表面元素分析和光吸收性能。并采用平行电极法测定TiO2薄膜的光电流,研究了薄膜表面载流子的复合情况。结果表明,薄膜的催化性能主要与基板热扩散到薄膜中的Na+和晶相相关。Na+抑制锐钛矿相TiO2的形成,并且在一定条件下促进由锐钛矿向金红石相的转变。Na+的扩散对TiO2晶粒尺寸影响不大。重要的是,扩散至薄膜的Na+不仅影响TiO2薄膜的晶相转变,而且成为光生电子与空穴的复合中心,同时影响其光催化活性。     

TiO2薄膜的结构和光催化活性研究

薄膜型的TiO2光催化剂克服了悬浮型的许多缺点,具有广阔的应用前景.阐述TiO2的结构及其影响因素;评述了晶型、晶粒尺寸、结晶度和晶格缺陷、表面积和表面预处理、表面羟基、温度、薄膜厚度、基体、光源及光强等因素对TiO2薄膜光催化活性的影响;探讨了提高TiO2薄膜光催化活性的措施,包括掺杂、贵金属沉积、半导体复合、表面光敏化等.指出需进一步研究的问题:加强影响因素的综合研究,探索最佳的工艺条件和反应条件;进一步提高TiO2薄膜的光催化效率;将光源种类从紫外光扩展到可见光;将TiO2薄膜的光催化性能同其它性能结合起来研究.     

锗掺杂二氧化钛薄膜的溶胶凝胶法制备和性能研究

二氧化钛是一种无毒、廉价、稳定的半导体材料,被广泛用作光电化学太阳能电池的电极材料,适当掺杂可以增强其光电性能.以钛酸丁酯和四正丁氧基锗烷为主要原料,采用溶胶-凝胶提拉涂膜法制备了Ge掺杂的TiO_2薄膜.通过X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见吸收光谱、电流-电压曲线等测试手段研究了薄膜的结晶性能、微观结构和光电性能随Ge掺杂量的变化规律.结果表明,Ge掺杂量x=0.10时,形成Ti_(1-x)Ge_xO_2固溶体,x=0.15时,形成非晶态.掺锗后薄膜表面颗粒密度增大,薄膜比较致密.随着Ge掺杂量的增加,吸收光谱吸收边蓝移,光电化学性能也得到一定提高.在Ge掺杂量为0.05时,光电流达到最大值17A/m~2.同时,研究了锗掺杂对光电流的影响.     

HNO3处理对TiO2纳米薄膜的光催化活性和表面微结构的影响

通过sol-gel工艺分别在钠钙玻璃和预涂SiO2涂层的钠钙玻璃基体上制备了TiO2光催化纳米薄膜．然后用1mol／L HNO3水溶液对煅烧后的薄膜进行酸处理。用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV—VIS)对酸处理前后TiO2纳米薄膜进行了表征。用甲基橙水溶液的光催化脱色来评价TiO2薄膜的光催化活性。结果表明：SiO2涂层能有效阻止钠离子从玻璃基体向TiO2薄膜的扩散，普通玻璃表面的TiO2纳米薄膜经HNO3处理后，薄膜的光催化活性明显增强。这是由于TiO2纳米薄膜中的钠离子浓度降低以及表面羟基含量增加的缘故。     

TiO2与聚合物复合薄膜的离子自组装制备及表征

在常温下,以钛酸丁酯[(C4H9O)4Ti]和聚四苯乙烯磺酸钠(PSS)作为前驱物在普通载玻片上用离子自组装法制备了TiO2纳米粒子/PSS复合薄膜,复合薄膜的透过率随镀膜次数或薄膜厚度的增加而呈现周期性变化。透射电镜(TEM)测试结果表明,TiO2呈板钛矿晶体结构,薄膜连续而均匀,TiO2的平均粒径是3.6nm。光电子能谱仪(XPS)测试结果显示,薄膜中含有Ti、O、C元素,载玻片表面完全被TiO2纳米复合薄膜所覆盖。     

HNO3处理对TiO2纳米薄膜的光催化活性和表面微结构的影响

通过sol-gel工艺分别在钠钙玻璃和预涂SiO₂涂层的钠钙玻璃基体上制备了TiO₂。光催化纳米薄膜.然后用1mol/L HNO₃水溶液对煅烧后的薄膜进行酸处理.用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV-VIS)对酸处理前后TiO₂纳米薄膜进行了表征.用甲基橙水溶液的光催化脱色来评价TiO₂薄膜的光催化活性.结果表明:SiO₂涂层能有效阻止钠离子从玻璃基体向TiO₂薄膜的扩散;普通玻璃表面的TiO₂纳米薄膜经HNO₃处理后,薄膜的光催化活性明显增强.这是由于TiO₂纳米薄膜中的钠离子浓度降低以及表面羟基含量增加的缘故.     

TiO2光催化薄膜的XPS研究

利用ＴｉＯ２溶胶通过浸涂技术在钠钙玻璃表面制备了ＴｉＯ２光催化薄膜,根据Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）对薄膜进行了表征。结果表明,薄膜中除含有＋４价Ｔｉ的氧化物外,还有一定量的＋３和＋２价Ｔｉ的氧化物。结合有机基团燃烧的还原作用、玻璃中钠与钙离子的扩散和Ａｒ离子刻蚀,对这种现象作了讨论。Ｏｌｓ的高分辨谱比文献报道的更复杂。元素在薄膜内层的分布更均匀,从表面到内层,Ｏ和Ｔｉ元素的含量明显增加,而Ｃ、Ｎａ     

Low-temperature preparation and characterization of iron-ion doped titania thin films

Iron-ion doped titania thin films with an anatase phase were successfully synthesized in this study using the high-pressure crystallization (HPC) process. The crystallization temperature of Fe(3+)-doped TiO(2) thin films was markedly reduced to be as low as 125 degrees C. The films prepared via the HPC process have a more uniform microstructure and smaller grain sizes than the films prepared via the atmospheric-pressure annealing process. The films prepared via both processes were found to have photocatalytic properties under visible light. The films prepared via the HPC process exhibited enhanced photocatalytic activities in comparison with the films annealed via the conventional process. Increasing the annealing temperature in the HPC process resulted in an improvement in the photocatalytic properties because of an increase in the crystallinity of the prepared films. The HPC process was demonstrated to be a potential method for synthesizing visible-light driven titania thin films with enhanced photocatalytic activities at low temperatures.