水热法制备稀土掺杂TiO_2薄膜及光催化降解性能研究

采用水热法,以载玻片为基片制备了稀土掺杂Ti O2薄膜。以紫外光区吸光度值为指标,确定最佳制备条件为:90℃保温2h,Ti(SO4)2溶液和尿素溶液摩尔比为10∶1,稀土掺杂量为1 mL0.5 mol/L稀土盐溶液,掺杂稀土镧Ti O2薄膜有较好的光吸收性能。利用X-射线粉末衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及电子能谱法(EDS)对Ti O2薄膜的结构及表面特性进行表征,结果表明制备的稀土掺杂Ti O2薄膜为锐钛矿型。以紫外灯为光源,降解率为指标,罗丹明B溶液降解为模型反应,考察稀土掺杂Ti O2薄膜光催化性能,结果表明,稀土掺杂Ti O2薄膜具有较高光催化活性且明显大于纯Ti O薄膜,该薄膜对罗丹明B的光催化降解率达87%以上。     

陶瓷表面TiO_2薄膜的制备及光催化性能研究

采用化学溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,用浸渍-提拉方式在陶瓷表面制成锐钛矿相TiO2薄膜。用X射线衍射法(XRD)确定了晶型及晶粒的大小;用光电子能谱测定了其微观成分及其含量;考察了7种过渡金属离子掺杂后对甲基橙降解的光催化性能的影响及其变化规律,并对陶瓷和玻璃的光催化活性进行了比较。实验结果表明:掺杂Mn及Ni离子对于提高TiO2薄膜的光催化活性有明显的促进作用,降解30min后,降解率分别达到79.7%,80.8%。瓷片和玻璃的光催化活性要视掺杂的金属离子而定,不同的掺杂离子对瓷片和玻璃的光催化活性有不同的作用效果。     

石墨烯修饰氮掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能

以TiN粉末煅烧制备的氮掺杂纳米TiO_2(N-TiO_2)和氧化石墨烯为原料,在水热条件下制备了石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2纳米材料(GNT)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对所制备的样品进行了表征。紫外-可见漫反射吸收谱表明石墨烯与氮掺杂的共修饰使得TiO_2的吸收带边发生红移,且其可见光吸收性能明显提高。可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的实验结果表明石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2的光催化降解性能分别是TiO_2、N-TiO_2的4.3倍和1.9倍。     

氮掺杂TiO_2中空复合微球的制备及可见光光催化性能

为了提高TiO2的可见光光催化性能,以微米级聚苯乙烯微球为模板,钛酸四丁酯为前驱体,三乙胺为氮源,采用静电吸附自组装法制备了粒径为1.20μm、壳层的厚度约为30nm且球形形貌良好的氮掺杂TiO2中空复合微球,采用SEM、XPS、XRD和紫外-可见分光光度计研究了其结构及光催化性能。结果表明:氮进入TiO2晶格内取代了部分O并改变了晶格中Ti和O的化学状态,但对TiO2晶型结构没有明显影响;氮掺杂后的TiO2中空复合微球禁带宽度变窄,氮掺杂TiO2中空复合微球不仅在紫外区有较强的光吸收能力,在可见光区也表现出较强的光响应性,对甲基橙的光催化降解率较Degussa P25型纳米TiO2的明显增强。研究结果对TiO2在光催化领域的应用具有理论指导意义。     

陶瓷表面 TiO2薄膜的制备及光催化性能研究

采用化学溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶，用浸渍-提拉方式在陶瓷表面制成锐钛矿相TiO2薄膜。用X射线衍射法(XRD)确定了晶型及晶粒的大小；用光电子能谱测定了其微观成分及其含量；考察了7种过渡金属离子掺杂后对甲基橙降解的光催化性能的影响及其变化规律，并对陶瓷和玻璃的光催化活性进行了比较。实验结果表明：掺杂Mn及Ni离子对于提高TiO2薄膜的光催化活性有明显的促进作用，降解30min后，降解率分别达到79．7％，80.8％。瓷片和玻璃的光催化活性要视掺杂的金属离子而定，不同的掺杂离子对瓷片和玻璃的光催化活性有不同的作用效果。     

均匀水解低温晶化法氮掺杂TiO_2可见光催化剂的制备与表征

以硫尿为氮源,采用均匀水解低温晶化法制备了具有可见光活性氮掺杂的纳米TiO2。采用XRD、SEM、BET和UV-vis漫反射光谱等技术对其进行了表征。结果表明,所制备氮掺杂TiO2均为锐钛矿相,并且在可见光区域有明显的光吸收。以甲基橙溶液为模拟废水,研究氮掺杂TiO2在可见光下的光催化活性。实验表明,所制备的氮掺杂TiO2样品在可见光下具有高的光催化活性,可见光催化活性明显高于商业P25 TiO2光催化剂。     

碘掺杂TiO_2薄膜电极制备和光电性能研究

以碘酸钾为碘源,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备碘掺杂TiO2纳米粉体,采用旋涂法制成以ITO导电玻璃为基底的碘掺杂TiO2薄膜电极,并经300～600℃退火处理。采用XRD、XPS和紫外-可见吸收光谱等对样品微观结构、化学成分和光学特性进行表征,并对碘掺杂薄膜电极和纯TiO2薄膜电极的光电化学性能进行测定比较。结果显示少量碘掺入到TiO2,但经碘掺杂的TiO2紫外-可见光吸收限明显红移到可见光区（450～600nm之间）,碘掺杂TiO2薄膜电极经适当温度处理的光响应性比纯TiO2得到明显改善。     

金属修饰N掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究

首先采用热化学法制备纳米管钛酸,然后把金属硝酸盐和尿素均匀分散于纳米管钛酸的表面,再通过高温焙烧的方法制备得到金属修饰的N掺杂TiO2。采用DRS、XRD分别对样品光吸收能力、晶体结构进行了分析,研究了修饰的金属和掺杂N元素对催化剂光谱吸收的贡献。通过紫外光和可见光光照下降解气相丙烯和液相苯酚考察了催化剂的光催化活性,结果表明,金属修饰N掺杂TiO2在可见光照下对丙烯和苯酚都表现出良好的可见光光催化能力。     

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.     

氮掺杂TiO_2的制备及其在不同光源下的光催化性能

本文以钛酸四正丁酯为前驱体,以氨水为氮源,通过温和的溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO2光催化剂,采用FT-IR、TG、粒度、UV-Vis/DRS、XRD、TEM和XPS对其进行了表征。XRD、TEM测试显示N-TiO2光催化剂颗粒分布均匀、晶粒尺寸20nm左右。XPS测试表明N掺杂TiO2形成取代态O-Ti-N结构和间隙态Ti-O-N结构。以亚甲蓝为目标污染物,探讨N/Ti摩尔比、煅烧温度、煅烧时间对催化剂催化性能的影响,评价催化剂在自然光、紫外光以及可见光下的催化活性。结果表明,在紫外或可见光下,不同比例的N-TiO2催化性能相近;自然光下,当N/Ti摩尔比为0.15和0.20时,其催化活性最佳;其反应速率符合一阶动力学原理。在三种光源下,煅烧温度越高,催化剂的催化性能越好,但煅烧时间对催化剂的催化性能影响较小。本研究结果显示N-TiO2催化剂在自然光、紫外光及可见光下均具有良好的光催化性能,具有广泛的实用性。     

沉积条件和表面改性对磁控溅射法制备TiO2薄膜性能的影响

TiO2薄膜具有许多独特的性能，作为一种令人满意的材料被应用于诸多领域。磁控溅射作为制备这种多功能薄膜的一种主要方法，也越来越引起人们的关注。TiO2薄膜的结构和性能是由沉积条件决定的。通过改变沉积速度、溅射气体、靶温度、退火过程以及采用其它溅射技术，可以得到金红石、锐钛矿或是非晶的TiO2膜，同时具有不同的光催化、光学及电学性能，能够满足不同应用领域的需要。同时，表面改性可以克服TiO2薄膜的应用局限性，使之具有更佳的使用性能。     

N掺杂TiO2材料可见光光催化性能研究进展

概括了最近报道的N掺杂TiO2可见光光催化材料的研究成果，其中包括样品制备的进展、掺杂机理的研究和可见光响应理论的研究。在制样方法方面，分析了不同方法制备的样品在性能上的特点和差异；在掺杂机理研究方面，归纳了目前研究中对N掺杂TiO2机理的不同观点，包括N在TiO2晶格中的位置以及N掺入后对TiO2半导体能级结构的影响；最后详细介绍了几种N掺杂TiO2可见光响应理论。     

Properties of TiO2 Thin Films Prepared by Magnetron Sputtering

With rapid progressive application of TiO2 thin films,magnetron sputtering becomes a very interesting method to prepare such multi-functional thin films.This paper focuses on influences of various deposition processes and deposition rate on the structures and properties of TiO2 thin films.Anatase,rtile or amorphous TiO2 films with various crystalline structures and different photocatalytic,optical and electrical properties can be produced by varying sputtering gases,substrate temperature,annealing process,deposition rate and the characteristics of magnetron sputtering.This may in turn affect the function of TiO2 films in many applications.Furthermore,TiO2-based composites films can overcome many limitations and improve the properties of TiO2 films.     

溅射功率对LiCoO2薄膜结构及性能的影响研究

采用射频磁控溅射技术,在不锈钢衬底上沉积制备了(003)取向的LiCoO₂薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电镜、拉曼及电化学测试探究了溅射功率对LiCoO₂薄膜结构及电化学性能的影响。结果表明在80-160 W功率范围内,适当增加功率有助于Co与O的键合,提高薄膜的结晶度。功率为120 W时,首次放电比容量为40.9μAh cm^-2μm^-1,循环100圈后容量保持率为61.2%;但当功率提高到160 W时,由于过快的沉积速率难以与粒子在衬底表面的扩散速率相匹配反而会造成LiCoO₂结晶度下降,晶格产生畸变,阻碍了Li+在材料内部的扩散,循环100圈后容量保持率只有54.2%。     

负偏压功率对溅射沉积钛、铜薄膜电阻的影响

为了研究负偏压功率对直流溅射沉积铜、钛两种金属薄膜电阻率的影响,在采用相同的工艺条件溅射沉积两种金属薄膜的同时分别加上0、50、150 W的负偏压功率,发现随着偏压功率由0增加到150 W,制备的钛薄膜厚度下降了25%,电阻率下降到原来的18%,而对于铜薄膜随着偏压功率由0增加150 W,厚度下降了5%,电阻率却增加到原来的4倍。用原子力显微镜和X射线衍射仪器分析了不同负偏压功率下制备的两种金属薄膜的表面粗糙度和两种金属薄膜的结晶情况,并用Fuchs-Sondheimer理论和Mayadas-Shatzkes理论解释偏压功率引起两种金属电阻变化的原因。这为教学实验、真空镀膜工艺和集成电路生产领域沉积不同结构及电阻的金属薄膜提供参考。     

CeO2掺杂TiO2催化剂薄膜的制备与表征

以Ar为工作气体，O2为反应气体，利用射频磁控溅射技术成功地在载玻片上沉积了透明TiO2催化剂薄膜。同时利用共溅射技术制备了掺杂CeO2的TiO2催化剂薄膜。采用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、UV-VIS-NIR分光光度计、原子力显微镜(AFM)对薄膜进行了结构和形貌表征。     

单靶磁控溅射制备铜铟硒和铜铟锌硒薄膜及其结构、光学性质研究

采用单靶磁控溅射法制备了铜铟硒(CIS)和铜铟锌硒(CIZS)薄膜。XRD表征发现CIZS-300出现了与其它薄膜不同的择优取向, 分析认为贫铜的状态和适宜温度可能促使薄膜择优取向从(112)向(220)转化; 拉曼光谱在171 cm^-1处出现的较强峰, 和206 cm^-1处出现的较弱峰, 分别为A₁和B₂振动模式, 而Zn的掺入导致A₁拉曼峰的宽化和蓝移; Zn的掺入使Cu含量改变进而使CIZS禁带宽度增大, 这是由于Se的p轨道和Cu的d轨道杂化引起的; SEM测试结果表明CIZS薄膜表面比CIS表面更为紧密、平滑。     

掺铁二氧化钛薄膜的自组装制备和光催化性能研究

以TiCl4为钛源,SAMs为模板,Fe（NO3）3·9H2O为铁源,采用自组装方法于低温液相反应体系中分别成功地制备出大面积二维结构纳米的纯净和掺铁Ⅱ0：薄膜,通过拉曼光谱、高分辨透射电镜、荧光发射光谱等方法对样品进行表征,研究紫外光和可见光下纳米薄膜对甲基橙溶液的光催化降解过程以及紫外光下对甲苯的降解效率,探讨了掺铁后对TiO2：的光催化活性的影响,结果表明,此方法不需要高温煅烧即可得到高催化活性的以金红石为主的掺铁二氧化钛纳米薄膜。     

Ag/TiO2薄膜结构和光催化性能研究

采用溶胶-凝胶技术制备了Ag掺杂的TiO₂薄膜.用XRD、氮吸附法、UV-VIS-NIR分光光度计以及XPS对Ag掺杂后TiO₂薄膜结构的变化进行了分析;用分光光学法通过在紫外光照下分解亚甲基蓝的实验比较了TiO₂薄膜与Ag/TiO₂薄膜的光催化性能.结果发现,掺杂适量的Ag有助于TiO₂薄膜光催化氧化性能的提高,原因在于:（1）Ag通过引入耗尽层提高了TiO₂的电荷分离能力,并吸引空穴向薄膜表面移动,结果使薄膜表面空穴的浓度提高,薄膜光催化效率提高;（2）Ag减小了TiO₂粒子的粒径,使TiO₂禁带宽度增大,薄膜光催化氧化的能力提高;（3）Ag掺杂后,TiO₂薄膜表面对-OH基和水的吸附增加,使光照后TiO₂薄膜表面活性自由基·OH的浓度增加,空穴向薄膜所吸附物质的转移能力提高.