铁铕共掺杂的TiO_2空心微球的制备及光催化活性

通过溶胶-凝胶法制备铁铕共掺杂的TiO_2(Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2)空心微球,采用XRD、TEM、BET和XPS等对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明:SiO_2微球表面均匀地包覆了1层TiO_2,超声有利于提高SiO_2@TiO_2复合微球间的分散性,同时也发现煅烧前对SiO_2@TiO_2复合微球进行研磨处理后所得的Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球部分塌陷,而未研磨和煅烧后研磨所得Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球完整性较好。XRD和BET分析表明,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球为锐钛矿且具有良好的介孔结构,铁铕共掺杂在TiO_2空心微球中产生协同作用,使Fe3+-Eu3+/TiO2空心微球的粒径进一步减小,比表面积增大。当Fe~(3+)的掺杂量为1.0%、Eu~(3+)的掺杂量为0.5%时,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球的光催化活性最高。     

基于光-湿性能的Cu-Ce/TiO_2复合材料制备与表征

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO_2。利用XRD、LPSA、SEM、BET、UV-Vis和DVS对Cu-Ce/TiO_2的物质组成、粒度分布、微观形貌、孔结构和光学性能进行表征。结果表明,Cu-Ce/TiO_2具有大量锐钛矿型TiO_2,促使其吸收边带呈现明显的拓展与红移。Cu-Ce/TiO_2呈现较为规则的球状且结构致密,其粒径较大且局部出现团聚。Cu-Ce/TiO_2的比表面积为107.06m2/g、孔体积为0.1268~0.1354mL/g、平均孔直径为4.29~5.47nm,具有良好的孔结构。Cu-Ce/TiO_2在4h的甲醛降解效率为50.9%,在相对湿度35%~75%的平衡含湿量为0.0143~0.1005g/g,具有良好的光催化性能与吸放湿性能。     

基于光催化性能的Cu-Ce/TiO_2湿性能

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO_2。探讨Cu-Ce负载量、Cu与Ce摩尔比和煅烧温度对Cu-Ce/TiO_2性能的影响。利用SEM,LPSA,BET和UV-Vis测试Cu-Ce/TiO_2的表面形貌、粒度分布、孔结构和光学性能。结果表明:Cu-Ce负载量3%、Cu与Ce摩尔比1∶1、煅烧温度500℃时,制备的Cu-Ce/TiO_2具有良好的光催化性能与湿性能。Cu-Ce/TiO_2呈近似球体,具有较好的均匀化和分散性,其粒径分布为1202.98~5364.48nm,其中d50为2437.57nm。Cu-Ce/TiO_2具有狭小瓶颈的"墨水瓶"型孔结构,其比表面积为105.55m2/g,孔体积为0.1200~0.1246mL/g,平均孔直径为3.44~4.02nm。Cu-Ce掺杂促使Cu-Ce/TiO_2内部形成新的能级,提高捕获e-和h+的能力,增强光子的利用效率,促使吸收边带发生红移。     

纳米TiO2微球的制备及其光催化性能研究

以四氯化钛为钛源,采用无模板溶剂热法合成了纳米TiO_2微球,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、N_2吸附-脱附等分析方法对样品进行表征,考察水热反应时间对纳米TiO_2微球的形成及光催化降解气相苯的影响。结果表明:纳米TiO_2微球是由锐钛矿相纳米颗粒自组装形成的分级微/纳结构,光吸收出现"蓝移",比表面积高达239.2m~2/g;纳米TiO_2微球的结构参数对其最终的光催化性能影响较大,在水热温度180℃、水热反应时间24h条件下制备的纳米微球表现出最高的光催化活性,其矿化率高于商用P25TiO_2近2倍;纳米TiO_2微球优异的光催化性能得益于其优良的结晶度、相对大的比表面积和丰富的介孔结构。     

乳液辅助水热法合成TiO_2微球光催化剂

采用乳液辅助水热法,以钛酸四正丁酯为原料,乙酰丙酮为水解抑制剂、十二烷基苯磺酸为表面活性剂,制备高孔隙率的多孔锐钛矿型TiO_2微球。通过对各时间段样品的SEM及XRD分析,考察了TiO_2微球的形成机理。乳液中分散的钛酸四正丁酯球形液滴经凝胶化及晶化过程转化为介孔结构的TiO_2微球。水热条件下微球的结晶化是其显示高光催化活性的主要因素,合适的水热反应时间是进一步提高样品光催化活性的重要条件。反应温度150℃、时间为5 h时,获得的TiO_2微球样品其比表面积与气孔体积分别达到145 m~2/g及0.29 cm~3/g,显示了较高的光催化活性。     

钒铁掺杂TiO_2微球的制备及其光催化性能研究

采用水热法在不使用模板剂的条件下合成了在水中分散良好、粒径为300～800nm、规则的锐钛矿型TiO2微球.用NH4VO3和FeC2O4按原子分数为0%、0.8%、1.6%、2.4%进行V5+、Fe3+掺杂;当TiO2质量浓度为0.134g/L、pH值为9时进行可见光降解20mg/L亚甲基蓝实验.结果表明,V掺杂的降解效果与P25粉接近,Fe掺杂有抑制光催化的效果,钒铁共掺杂则呈现出短期降解能力优于未掺杂微球,并且比P25粉沉淀得更彻底、更迅速.通过XRD、FTIR、SEM分析发现,TiO2微球是由粒径约为10nm的晶粒组成,V5+进入TiO2的晶格,Fe3+则以QFe2O3形式存在于微球中.     

改性蛭石负载Fe、N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及可见光降解苯酚研究

以改性蛭石为载体,采用水热反应-热处理方法合成了负载型Fe、N共掺杂二氧化钛(TiO_2)纳米光催化材料。利用XRD、UV-Vis DRS、BET和EPR对其结构进行表征。以苯酚溶液为目标降解物,研究所制备样品在可见光下(≥400nm)的光催化活性。结果表明,改性蛭石载体有利于锐钛矿相和大比表面积TiO_2纳米晶的形成;Fe3+和N原子的掺杂及相应产生的氧空位使TiO_2带隙变窄,将光响应范围拓展到了可见光区,同时有利于光生电子-空穴的分离;在可见光照射下,对苯酚具有良好的光催化降解去除效果。     

N-CQDs修饰介孔TiO2/RGO异构体的构建及光催化性能研究

以柠檬酸三铵为前驱体,构建了系列N-CQDs(N掺杂碳量子点)修饰介孔TiO_2/RGO(还原氧化石墨烯)异构体,并通过XRD、TEM、BET、BJH、XPS、PL、UV-Vis等测试手段系统表征其样品的微观结构以及谱学性能,通过使用模拟太阳光为光源测试其光催化性能。实验可知,所构建系列样品均为锐钛矿相TiO_2晶体结构,且显著形成了H2型介孔结构,均属于langmuir Ⅳ型孔径结构;柠檬酸三铵的引入以及RGO的异构化逐步地增加介孔TiO_2光催化体系比表面积,体系比表面积最高可达331.6 m~2/g;N-CQDs的修饰以及RGO的异构化,使介孔TiO_2光催化体系光生电子效率逐步地提升,同时体系光谱响应范围逐步地拓宽;所构建介孔TiO_2异构体均具有较强的可见光光催化性能,其中样品N-CQDs-MT/RGO-1.8的光催化活性最强,在模拟太阳光照射下,对甲基橙的降解率在10 min内可达到90%左右,1 h的降解率可达到99%。     

涂覆型TiO_2光催化材料的制备及光催化性能研究

以溶液凝胶法制备TiO_2溶胶,用氧化铝球为载体,采用浸渍法制备涂覆型TiO_2光催化材料用XRD、SEM、UV-Vis等方式进行性能表征;将制备的涂覆型TiO_2光催化材料装入自制的管式光催化反应器中,以甲苯为目标污染物,研究了其光催化性能。结果表明,氧化铝球载体涂覆前后形貌发生改变,涂覆后氧化铝球载体表面包裹一层较为均匀光滑的锐钛矿相TiO_2,该晶相对紫外光源吸收率更高。并考察涂覆方式、光源、甲苯进气浓度、停留时间、相对湿度等因素对涂覆型TiO_2光催化性能的影响。试验发现,在相同条件下,涂覆型TiO_2比喷涂型TiO_2去除甲苯效率高20%左右。且在光源为254nm,甲苯进气浓度43mg/m~3,停留时间117s,相对湿度70%条件下,涂覆型TiO_2对甲苯去除率可高达80%左右。     

锐钛矿型TiO_2/ZnO纳米复合颗粒的制备及光学性能研究

在水解水热法制备锐钛矿型纳米TiO_2的基础上,通过改进尿素均匀沉淀法制备了锐钛矿型TiO_2/ZnO纳米复合颗粒。利用X射线衍射(XRD)分析、透射电镜(TEM)与扫描电镜(SEM)分析、X射线能谱(EDS)等对纳米TiO_2/ZnO复合颗粒进行表征,并对TiO_2/ZnO纳米复合颗粒的紫外、红外区电磁吸收性能进行了研究。结果表明:随着钛含量增加,锐钛矿型TiO_2/ZnO复合颗粒在中波紫外区吸收性能略有增强,但在长波紫外区段,其吸收效果不及单纯纳米ZnO颗粒;在红外光谱中,TiO_2/ZnO复合颗粒在近红外区的吸收能力较纯ZnO颗粒大大增强。     

双微乳液法制备掺杂Fe~(3+)的纳米TiO_2及其光催化性能

为了研究双微乳液法在制备纳米级光催化剂的应用,以TiCl4和NH3.H2O为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵-正丁醇-环己烷-水微乳体系制备Fe3+掺杂纳米TiO2,对粉末的晶体结构进行X射线衍射表征,并以其对p-甲酚的降解考察其光催化活性。结果表明,在较小的掺杂量时,Fe3+掺杂量的提高可以提高TiO2的光催化活性,进一步提高掺杂量将引起光催化活性的降低;掺杂Fe3+可导致纳米TiO2的粒径减小;Fe3+的半径较小以及Fe2O3的熔点较低均有利于TiO2从锐钛矿向金红石的相变;当Fe3+掺杂摩尔分数为0.06%,煅烧温度为550℃时,纳米TiO2的光催化活性最高,此时形成TiO2的锐钛矿和金红石相的混晶;乳液中含水量也会影响晶相的组成和粒径大小,随着含水量增加产物中出现了一定比例的金红石相。     

静电纺丝法制备Fe3+/TiO2纳米纤维及表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纤维模板,钛酸四丁酯(Ti[O(CH2)3CH3]4)和Fe3+为前驱体,乙醇为溶剂,醋酸为催化剂,采用静电纺丝法制备不同含铁量的复合纳米纤维Fe3+/TiO2,经500℃煅烧得到以锐钛矿为主的Fe3+/TiO2纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别表征了Fe3+/TiO2纳米纤维的形貌与晶态,计算了样品的晶粒尺寸和锐钛矿所占的比例,并比较了5%Fe3+/TiO2纳米纤维、5%Fe3+/TiO2粉体以及纯TiO2纳米纤维三者光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果。研究表明:由静电纺丝法制备的5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化降解效果比相同含铁量的粉体的降解效果好,TiO2纳米纤维比5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化活性高。     

One-step hydrothermal synthesis of mesoporous anatase TiO₂ microsphere and interfacial control for enhanced lithium storage performance

Mesoporous TiO(2) anatase microspheres consisting of self-assembled nanocrystals have been synthesized by a one-step hydrothermal method at 120 (o)C using titanium-peroxo complex, without a post-calcination process. Transmission and scanning electron microscopic imaging reveal that diamond-shaped nanocrystals as primary particles, which are 20 nm in average width and 50 nm in length and oriented with (101) plane of anatase phase, are aggregated to form a secondary microsphere particle with 0.5-1 μm in diameter. BET analysis data show that the TiO(2) anatase particles possess significantly large surface area of 254 m(2) g(-1) with the pore size of ～14 nm. Mesoporous TiO(2) anatase anode shows an enhanced lithium storage performance in pyrrolidinium-based ionic liquid electrolyte diluted with ethyl methyl carbonate, delivering 195 - 150 mAhg(-1) at the C/2 rate with 77 % capacity retention and 98-99 % Coulombic efficiencies over 50 cycles despite the absence of surface carbon-coating. AC impedance analysis results reveal that the formation of a stable solid electrolyte interphase (SEI) layer in diluted ionic liquid electrolyte induces the enhanced cycling performance. Control of electrode-electrolyte interfacial compatibility enables the enhancement of cycling performance and the preservation of microstructure. The data contribute to provide cost-efficient synthetic method for the TiO(2) and the interfacial control aspect of performance control for safer batteries.     

超临界流体干燥法制备TiO2/ Fe2O3 和TiO2/ Fe2O3/ SiO2 复合纳米粒子及光催化性能

以TiCl₄ 、Fe (NO₃ )₃·9H₂O 和Na₂SiO₃19H₂O 为原料, 采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO₂/ Fe₂O₃ 和TiO₂/ Fe₂O₃/ SiO₂ 复合光催化剂。以光催化降解苯酚对所得催化剂的催化活性进行了评价。结果表明, 纳米TiO₂/ Fe₂O₃ 复合粒子与单组分TiO₂ 比较, 复合粒子光催化活性高于单组分的TiO₂, 6h 苯酚降解率高达95.9 %。SiO₂ 的加入可以抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变, 增强TiO₂ 纳米粒子的热稳定性。复合光催化剂中Fe₂O₃ 最佳掺入量为0.06 %, SiO₂ 最佳掺入量为10 %(摩尔分数) 。并用XRD、TEM 和FTIR 等手段进行了表征。TiO₂ 以锐钛矿型形式存在, SiO₂ 以无定性形式存在。比较了不同制备方法制得的TiO₂/ Fe₂O₃ 复合光催化剂, 得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小、比表面积大、分散性好、光催化活性高等特点。采用超临界流体干燥可直接得锐钛型纳米复合光催化剂。     

Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2的制备及其光催化降解甲基橙的研究

以三嵌段非离子表面活性剂P123为模板,采用水热法制备了Fe3+-SiPO2掺杂纳米TiO2,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段考察了Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2的结构与光学特性.实验结果表明:Fe3+、SiO2掺杂进入TiO2的晶格,可获得高纯度锐钛矿相纳米TiO2.Fe3+和SiO2的加入有助于抑制金红石相的形成和晶粒长大,提高了TiO2的热稳定性.Fe3+-SiO2掺杂将TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,提高了纳米TiO2的光催化性能.与纯纳米TiO2相比,Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2光催化降解甲基橙的性能显著提高.     

Pt纳米颗粒负载SrTiO3/TiO2异质结结构制备及制氢性能

本文以固定n(Sr)/n(Ti)摩尔比0.4的SrTiO_3/TiO_2(金红石相)异质结纳米颗粒,通过"光催化还原沉积方法"制备不同质量分数的纳米铂颗粒(0、1%、2%、5%),探究其催化活性的变化,采用XRD、SEM、UV-vis、XPS方法对其进行表征,并做了相关光催化分解水产氢性能测试.结果表明:负载贵金属Pt纳米颗粒量越大,对应的Pt晶粒平均尺寸为40.8 nm,1%Pt纳米颗粒SrTiO_3/TiO_2异质结构的BET比表面积在23.195 m~2/g处最高,并且介孔材料的特征是平均Barrett-Joyner-Halenda(BJH)孔径为13.60 nm,总孔体积为0.079 cm~3/g;高BET表面积和大的总孔体积强烈地支持SrTiO_3/TiO_2具有介孔结构的事实;相应的催化剂催化活性越高,其中负载5%Pt纳米颗粒的SrTiO_3/TiO_2纳米颗粒光催化8 h产氢量为3.574 mmol,平均产氢效率为0.447 mmol/(gcat·h),但从性价比的角度来考虑,其催化效率远不及负载1%Pt纳米颗粒的SrTiO_3/TiO_2纳米颗粒催化效率的5倍,因此负载5%Pt的SrTiO_3/TiO_2纳米颗粒光催化效率最高.     

微乳液法制备掺杂铁的纳米二氧化钛及其表征

为了研究掺杂铁的纳米二氧化钛的性质,以TiCl4为原料,在CTAB/正丁醇/环己烷/水组成的微乳液体系中制备了掺杂铁的TiO2纳米粉末。采用热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和比表面分析仪(BET)等对粉体的结构、粒径大小、物相、形貌和比表面积等进行了表征。经600℃焙烧2h后,0.04%Fe3+-TiO2粉末为单一的锐钛型结构,其平均晶粒度约为16nm,比表面积达120.4m2.g-1,D101为16.1nm。由于在XRD图谱上未发现有新相的生成,因此,Fe3+经过焙烧渗入到了二氧化钛的晶格中,掺杂所引起的变化主要是由于Fe3+渗入TiO2晶格所引起的。     

Synthesis and dye-sensitized solar cell performance of nanorods/nanoparticles TiO2 from high surface area nanosheet TiO2

High surface area nanosheet TiO2 with mesoporous structure were synthesized by hydrothermal method at 130 degrees C for 12 h. The samples characterized by XRD, SEM, TEM, SAED, and BET surface area. The nanosheet structure was slightly curved and approximately 50-100 nm in width and several nanometers in thickness. The as-synthesized nanosheet TiO2 had average pore diameter about 3-4 nm. The BET surface area and pore volume of the sample were about 642 m(2)/g and 0.774 cm(3)/g, respectively. The nanosheet structure after calcinations were changed into nanorods/nanoparticles composite with anatase TiO2 structure at 300-500 degrees C (10-15 nm in rods diameter and about 5-10 nm in particles diameter). The solar energy conversion efficiency (eta) of the cell using nanorods/nanoparticles TiO2 (from the nanosheet calcined at 450 degrees C for 2 h) with mesoporous structure was about 7.08% with Jsc of 16.35 mA/cm(2), Voc of 0.703 V and ff of 0.627; while eta of the cell using P-25 reached 5.82% with Jsc of 12.74 mA/cm(2), Voc of 0.704 V, and ff of 0.649.     

溶胶-凝胶法制备xLa-3%In-TiO_2光催化材料

采用溶胶-凝胶法制备xLa-3%(摩尔分数,下同)In-TiO_2光催化材料,对其进行XRD,SEM,比表面,孔径分布表征和光催化活性评价。结果表明:所制备的样品为四方晶系锐钛矿结构,掺杂La和In样品的TiO_2晶粒尺寸有所减小。In3+,La3+以置换Ti 4+的方式进入TiO_2晶格中。掺杂La后材料的比表面积增大,平均孔径减小。xLa-3%In-TiO_2的孔径主要分布在1.5~10nm范围内。La的掺杂明显提高了材料的光催化活性,甲基橙在0.3%La-3%In-TiO_2和3%InTiO_2上的光催化反应速率常数分别为0.061,0.029min~(-1)。甲基橙分子中的显色基团在光催化过程中可以完全降解。