La掺杂SiO_2/TiO_2纳米粉体的制备及其光催化性能

采用并流中和法制备了La掺杂的SiO2包覆TiO2纳米粒子,利用X射线衍射(XRD),傅立叶交换红外光谱(FT-IR),透射电镜(TEM)及紫外可见光吸收(UV-Vis)光谱对掺杂改性前后样品进行表征。以紫外光照降解甲基橙为测试体系,研究了La掺杂量及煅烧温度对SiO2/TiO2光催化性能的影响,并对其作用机制做了初步的探讨。FT-IR表明在包覆层和纳米TiO2颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si和Ti-OLa键,从而抑制了金红石相的形成,提高了热稳定性,和XRD分析结果一致,掺杂了La的SiO2/TiO2在800℃时金红石相的含量仍然比较低,和120℃时的含量相当;TEM照片显示改性后的TiO2团聚减小,粒度均匀。UV-Vis光谱分析显示La掺杂SiO2/TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,其中光吸收红移最大的样品为3.0%La掺杂量的SiO2/TiO2,带隙能(Eg)由原来的2.98 eV降为为2.41 eV。光催化性能实验结果显示当La的摩尔掺杂量为3.0%时,其光催化活性最好,光照20 min,与未掺杂改性的TiO2相比甲基橙的光降解率提高了55.1%;另外,未掺杂TiO2煅烧温度对光催化影响显著,当温度由120℃增加为800℃时,光照25 min的降解率就由69%降为10.7%,而掺La的SiO2/TiO2煅烧温度对其光催化性能影响不大。     

碳化法制备SiO_2包覆CeO_2-SiO_2共沉淀内核抗紫外线纳米复合材料性能研究

利用碳化法制备抗紫外线稀土白炭黑复合材料并对其性能加以研究。研究中发现,通过添加一定量的氯化铈与水玻璃自发形成共沉淀内核,继以碳化法形成二氧化硅包覆外壳,制备出一种高效抗紫外线改性白炭黑复合材料。由紫外吸收光谱检测可知,该改性白炭黑可以有效屏蔽200 nm~400 nm波长的紫外线;经过XPS对共沉淀内核测试,确定Ce氧化物为稳定氧化物CeO_2,10 nm深度透射未发现Ce~(4+)特征峰,证明包覆完全。IR分析表明,特征峰发生了不同程度蓝移。扫描电镜对内核形貌观察,共沉淀形成内核为CeO_2纳米颗粒镶嵌在SiO_2骨架中,该结构可以发挥纳米稀土材料的小尺寸效应,而不受纳米粉体粒度过小引起团聚失效的限制,达到最佳抗紫外线性能。     

氮掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化活性

以尿素为氮源,钛酸正丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备氮掺杂纳米TiO_2。通过红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱和扫描电镜(SEM)等测试手段对材料的结构和形貌进行表征;以甲基橙模拟有机污染物,研究样品的光催化活性。结果表明,氮掺杂纳米TiO_2为锐钛矿型结构,尺寸均匀,分散性好,对甲基橙染料具有极好的光催化活性,降解率达到97%左右。     

水热法制备稀土掺杂纳米TiO_2薄膜及光催化降解性能研究

以Ti(SO4)2水溶液为前驱物,尿素为沉淀剂,采用水热法在玻璃基片上制备了稀土离子掺杂的TiO2薄膜。以薄膜对紫外光吸收值为指标,考察了水热反应时间、镀膜次数、掺杂稀土离子的种类、掺杂量对紫外光吸收性能的影响,确定了掺杂薄膜最佳制备条件:在1.0mol/L尿素溶液中,温度为160℃,反应10h,镀膜两次,稀土最佳掺杂量为n(La)=0.9%或n(Eu)=1.1%(n为摩尔比),掺镧元素的效果好于掺铕元素。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备的TiO2薄膜的相结构及形貌进行了分析和表征,结果表明,所制备的薄膜均匀、致密、无可视缺陷。以甲基橙为光催化降解的探针化合物,探讨了TiO2薄膜光催化降解性能,结果表明,掺杂稀土离子的TiO2薄膜对光催化降解性能远优于未掺杂的TiO2薄膜。     

一维镨掺杂纳米TiO_2水热合成及光催化性能研究

以钛酸丁酯和硝酸镨为原料,采用水热法制备Pr掺杂的纳米TiO2。通过XRD、SEM以及Raman UVVis DRS等实验方法研究了样品的晶体结构以及光响应性能。结果表明,水热合成条件对镨掺杂纳米TiO2的形貌及光催化性能有显著的影响。其中在5 mol/L的NaOH碱液环境下,控制水热处理温度为150℃,水热时间为12 h,掺镨量为0.5%(质量分数),热处理温度为500℃,所合成的一维镨掺杂纳米TiO2光催化效果最优。另Pr3+掺杂使纳米TiO2提高了对可见光的吸收能力,并使其吸光域红移约50 nm。     

SiO_2包覆Fe-Ni15%合金纳米颗粒的制备及性能研究

采用电弧放电法,在55%Ar+25%H2+20%SiH_4的混合气氛中制备了SiO_2包覆Fe-Ni15%合金纳米颗粒,用X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱、氧含量分析和振动样品磁强计研究了制备的SiO_2包覆的Fe-Ni15%合金纳米颗粒的相结构、形貌、粒度、表面组成、抗氧化性能和磁性。     

稀土元素掺杂改性纳米TiO2光催化性能

详细评述了稀土元素掺杂改性TiO2的制备方法（溶胶．凝胶法、沉淀法、浸渍法等）、表征技术（XRD，XPS，TEM，UV-VIS，BET等）及其光催化性能。同时，从稀土离子的价态、半径及其吸收谱带的波长和范围以及稀土元素掺杂量四个方面分析了稀土元素掺杂改性TiO2的机制。最后，提出了稀土与非金属复合掺杂改性TiO2是今后的一个重要研究方向，并存在巨大的研究空间。     

TiO_2-ZnO复合材料的制备及光催化性能研究

以二氧化钛(TiO_2)和氧化锌(ZnO)粉体为前驱体,通过固相法合成了不同ZnO摩尔分数(x)的TiO_2-ZnO复合粉体材料。复合材料的结构、形貌及性能分别用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪等仪器进行了表征,同时研究了不同ZnO摩尔分数和煅烧温度对TiO_2-ZnO复合材料结构和形貌的影响及复合材料对甲基橙的光催化活性。结果表明,煅烧温度对复合材料的结构和形貌影响很大。当t=600℃,x=0.440时,TiO_2-ZnO粉体由纤锌矿结构的ZnO、锐钛矿结构的TiO_2和少量的Ti_3Zn_3O_(0.5)共同组成,且界面颗粒接触紧密。ZnO和TiO_2的复合不仅提高了复合材料在紫外区的吸收,而且也增强了其在可见光区的吸收。另外,TiO_2-ZnO复合材料(x=0.440)对有机染料甲基橙有非常好的光催化活性,在紫外光照射120 min后甲基橙的降解率高达95.7%。     

碳化法制备SiO_2包覆CeO_2-SiO_2共沉淀内核复合材料降解甲醛性能研究

采用碳化法制备氧化铈无机改性水合二氧化硅粉体材料并对其甲醛吸附降解性能进行研究。通过氯化铈与水玻璃自发形成共沉淀内核,继以碳化法形成二氧化硅外壳加以包覆,制备出一种复合材料粉体。经检测,该改性二氧化硅可以对甲醛有吸附和光催化降解作用;通过XPS对共沉淀内核测试,确定Ce元素氧化物为CeO_2;用扫描电镜对内核形貌观察,共沉淀内核为CeO_2纳米颗粒镶嵌在SiO_2骨架的共沉淀结构,该结构可以提高氧化铈颗粒接触紫外线的有效体积,达到提高光催化降解甲醛的性能。     

SiO_2包覆稀土上转换纳米晶的可控合成及发光性能研究

采用溶剂热法合成了粒径在20 nm~30 nm的形貌均一的球形NaYF_4∶Yb,Er纳米晶。通过调节不同配比,合成了SiO_2层厚度为8 nm及10 nm的具有良好水溶性的UCNs@SiO_2纳米材料。考察了不同配方比对SiO_2层包裹厚度及发光性能的影响。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、荧光光谱仪等对样品进行了表征,结果表明该材料核-壳结构明显、形貌均一、结构稳定,在980 nm的激发下保持了良好上转换发光特性。     

微乳液法制备CdS/TiO_2复合材料及光催化性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/环己烷/正丁醇/水为主要原料,通过反相微乳液法,制备了CdS/TiO_2复合材料。通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,研究了其光催化性能。结果显示:硫化镉对二氧化钛的复合修饰对其表面形貌、晶相组成、紫外吸收带边、元素组成及化合价态均有明显影响。与纯TiO_2相比,CdS/TiO_2的光催化活性明显提高,450 W金卤灯光照80 min,3.3%CdS/TiO_2的光催化效果最好,甲基橙溶液降解率达到96.71%,复合后TiO_2吸收带边出现了一定程度的蓝移。     

SiO_2、Al_2O_3表面修饰TiO_2结构分析与光催化研究

利用硅酸钠、偏铝酸钠对TiO_2基体进行无机表面修饰堵塞光辐照二氧化钛产生的电子-空穴,以提高二氧化钛的耐候性能和分散性能。用聚焦光束反射测量仪(FBRM)在线测试粒子表面膜层的生长情况,用X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、表面面积(BET)等技术对修饰前后二氧化钛的物相和微/纳结构进行表征分析,结果表明TiO_2粒子表面形成了均匀致密的无定型二氧化硅、稳定的勃姆石胶体膜层,填补了空氧位,弥补二氧化钛的光化学活性缺陷;光降解试验结果表明:单硅修饰和硅铝二元修饰的二氧化钛样品的光催化活性降低,降解速率减缓,二氧化钛得到有效的保护。     

金属Ag表面修饰Bi掺杂TiO_2光催化剂的制备与性能研究

以钛酸四丁酯和五水合硝酸铋为原料,采用溶胶-水热法制备了Bi掺杂TiO2颗粒;以硝酸银为银源,通过表面沉积法实现了金属Ag对Bi掺杂TiO2的表面修饰。应用X射线粉末衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对产品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,考察了所制Ag/Bi-TiO2样品的降解效果,并详细探讨了Bi掺杂量与Ag沉积量对光催化性能的影响;实验结果表明,3%Ag/10%Bi-TiO2的光催化活性最高,100 min内甲基橙的降解率可达75.6%。     

可见光下掺N附Ag纳米TiO_2的光催化降解甲基橙

采用溶胶–凝胶法制备纯TiO_2和掺氮TiO_2纳米颗粒(N-TiO_2),然后通过光催化还原在其表面附Ag,得到表面附Ag的纳米TiO_2(即Ag/TiO_2)和掺N附Ag纳米TiO_2(即Ag/N-TiO_2),利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、光致发光光谱仪(photoluminescence spectroscopy,PL)、X射线光电子能谱(XPS)以及紫外可见漫反射光谱分析(UV-VIS DRS)对TiO_2及其掺杂改性后的组成和结构、光吸收性能以及可见光下对甲基橙溶液的光催化活性等进行表征。结果表明,所有样品均为锐钛矿型,Ag/TiO_2的平均晶粒度为20.4 nm;N以替代型N-Ti-O、间隙型Ti-O-N(或氧化态Ti-O-N-O)的形式存在于晶格中,银以Ag0形式附着在TiO_2表面;N掺杂抑制TiO_2晶粒的生长,并抑制光生电子与空穴的复合,从而促进TiO_2对可见光的吸收;表面附Ag对TiO_2晶格没有明显影响,但在450~580 nm可见光区产生强烈的表面等离子吸收带并延长至近红外区。TiO_2及其掺杂改性后对甲基橙的光催化效果为Ag/N-TiO_2Ag/TiO_2N-TiO_2TiO_2(或Degussa P25),Ag/N-TiO_2在可见光下对甲基橙(p H=3)进行光催化降解,150 min时降解率达到95%。     

制备SiO_2包覆的Fe_3O_4磁性纳米复合粒子

首先用化学共沉淀法制备出柠檬酸三铵改性的Fe3O4磁性纳米粒子,然后用反相微乳液法制备了SiO2包覆的Fe3O4磁性纳米复合粒子。用X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM),傅立叶-红外光谱仪(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)表征SiO2包覆的Fe3O4磁性纳米复合粒子。结果表明,SiO2成功包覆在Fe3O4表面,且饱和磁化强度下降,但矫顽力趋近于零,仍显示超顺磁性。     

高炉渣纤维负载SiO_2和TiO_2光催化材料的制备与性能研究

以高炉渣纤维(BFSF)为载体,采用溶胶凝胶法,在BFSF表面先后负载Si O_2和Ti O_2制备Ti O_2/Si O_2/BFSF光催化材料,考察了Si O_2负载,Ti O_2溶胶浸渍次数、煅烧温度和重复利用次数等对材料光催化活性的影响。利用SEM、XRD等测试方法,对所制备样品的显微形貌和相组成进行了表征。以亚甲基蓝(MB)为光降解物,评价样品的光催化活性。试验结果表明,BFSF表面负载Si O_2可以抑制Ti O_2晶粒长大,增加Ti O_2负载量和提高样品的光催化活性。Ti O_2溶胶负载3次,煅烧温度为450℃时,Ti O_2/Si O_2/BFSF光催化材料表面形成均匀密实的锐钛矿型Ti O_2层,样品的光催化活性最好,紫外光照180 min时,亚甲基蓝的降解率为96.1%。Ti O_2/Si O_2/BFSF光催化材料重复利用4次,亚甲基蓝的降解率依然能够达到67%。     

锡掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料制备及应用研究

以片状高岭石为基材,采用Sn~(4 )化合掺杂方法,制备锡掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料。应用结果表明:Sn~(4 )化合掺杂提高了材料的光催化活性,且在自然光下的催化效果也有明显提高。该研究对矿物负载型光催化材料在自然光下降解有机物、抗菌、净化空气的工业应用具有重要意义。     

固相法纳米ZnO/Ag及其光催化性能研究

以Zn(NO3)2.6H2O、AgNO3和Na2CO3为原料,十二烷基苯磺酸钠为分散剂,采用低温固相法在350℃下制得纳米ZnO/Ag。通过XRD物相分析,得知沉积贵金属Ag的ZnO纳米粒子样品的物相均是六方晶系纤锌矿结构;TEM形貌观察,粒子基本为球形,未包覆的ZnO的平均粒径约为20 nm,被Ag包覆的ZnO的平均粒径约为40 nm;在350℃时分解完全。水溶液中次甲基蓝染料在ZnO/Ag半导体光催化条件下,pH为9时,能迅速分解,在降解90 min时,次甲基蓝的降解率达到100%。     

La~(3+)掺杂TiO_2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了La3+掺杂的TiO2光催化剂(La/Ti原子比分别为1/100,2/100,3/100,4/100和5/100)。用比表面(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和表面光电压谱(SPS)对所制备的光催化剂进行了表征。结果表明,La3+掺杂量为4%(La/Ti原子比)时所制备的TiO2具有最高电子-空穴分离效应。以甲基橙为模拟偶氮染料对所制备光催化剂的脱色性能进行考察,光催化脱色结果显示La3+掺杂量为4%时所制备的TiO2具有最高的光催化活性。     

CeO_2包覆对TiO_2传感器材料的氧敏性能的影响

针对CeO2 具有良好的催化性和稳定性 ,以及TiO2 具有优良的氧敏特性 ,采用溶胶 凝胶法制备CeO2 包覆TiO2 材料 ,并在自行设计的实验装置中对材料进行氧敏测试。该材料的温度系数低于纯TiO2 材料 ,且氧敏性能比纯TiO2 材料显著提高。其原因在于壳层中CeO2 颗粒为氧离子进出包覆体内的TiO2 提供通道 ,并利用CeO2 储、放氧能力 ,促进TiO2 电导率变化。