纳米TiO2光催化剂的电化学法制备及其表征

采用有机电解-溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2光催化剂,通过XRD、TEM、TG-DTA、激光粒度分析法等对纳米TiO2的结构相变、表面形貌、颗粒大小等进行了表征.实验表明:当热处理温度低于350℃时,TiO2的晶相结构均为锐钛型,颗粒大小在25nm以下,样品的比表面积大于65m2*g-1;热处理温度为400℃时,TiO2的晶相结构出现锐钛型和金红石型混合相,颗粒大小在35nm以下,样品比表面积为46.43m2*g-1,实验制备的粉体样品属于纳米级水平;实验测试了各焙烧温度下粉体样品的光催化活性.     

Pb2+改性TiO2薄膜性能的研究

以玻璃为载体,采用溶凝胶胶法制备Pb2 -TiO2薄膜.采用AFM、XRD等技术,考察Pb2 掺杂后对TiO 2晶型结构和光催化活性的影响,结果表明,在相同制备条件下掺杂后使TiO2晶型由锐钛型向金红石型转变温度降低,经AFM分析,掺杂后使TiO2粒径增大,苯酚水溶液的光催化氧化分解反应结果表明,掺杂后TiO2的光催化活性有所提高.     

TiO2-SiO2双组分膜结构与光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同Si／Ti比的TiO2-SiO2双组分膜．用紫外光照射亚甲基蓝的分解实验比较薄膜的光催化性能．通过XRD、FTIR、HRTEM、FE—SEM、AFM以及UV—VS—NIR分光光度计等分析手段对薄膜的结构和光学性能进行了表征．结果表明：适量SiO2的引入，显著提高了TiO2薄膜的光催化活性，Si／Ti比为0．2时薄膜的光催化活性为最佳．SiO2引入TiO2薄膜后，生成了Ti—O—Si玻璃相和无定形SiO2，这两种物相聚集在TiO2晶界周围，有效地阻止了TiO2的晶粒长大，提高了锐钛矿相向金红石相的转变温度，使复合薄膜经过500℃热处理后，只有锐钛矿相存在，有利于薄膜的光催化活性的提高．     

混晶结构纳米TiO2粉的光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源制备混晶结构纳米TiO2粉,研究了纳米TiO2的光催化活性与颗粒晶相结构之间的关系．结果表明,当金红石相的质量分数少于18．53％,光催化活性随着金红石相的增多而降低;当金红石相的质量分数为18．53％-28．2％时,随着金红石相的增多,光催化活性逐渐增强,在28．2％附近具有最高的光催化活性,与纯锐钛矿结构纳米TiO2粉的光催化活性相当;金红石相含量继续增加,则光催化活性逐渐降低．适量金红石相的存在有利于锐钛矿相中的电荷分离,使光催化活性提高．     

低温制备锐钛矿型TiO2溶胶的性能研究

采用溶胶-凝胶法,以水为溶剂,在低于70℃下直接合成纳米锐钛矿型TiO2溶胶,研究了反应温度、pH值对溶胶晶型、晶粒大小和稳定性的影响.以不同光照下对亚甲基蓝的降解,评价了溶胶的光催化活性.结果表明:较低pH值下溶胶中的TiO2出现了金红石相与锐钛矿相组成的混晶相,而pH值相对较高时则得到纯锐钛矿相TiO2;在紫外光、日光灯和太阳光下,与P25对亚甲基蓝的降解相比,同等条件下所制备的TiO2溶胶显示出更好的光催化活性;混晶相TiO2溶胶的光催化性优于纯锐钛矿相TiO2溶胶.     

TiO2纳米微粒的溶胶—凝胶法制备及XRD分析

本文采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米微粒。用XRD分析了二氧化钛胶体经不同温度热处理后的晶粒粒径。分析表明温度在437K时TiO2微粒呈锐钛矿结构，粒径约为5.5nm。在673K以上TiO2粒径迅速增大，微粒出现锐钛相与金红石相混昌结构。973K时TiO2微粒完全转化为金红石相。用晶界结构弛豫的观点解释粒径随热处理温度变化关系。     

不同介质中水热合成纳米TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为原料,采用水热法分别以蒸馏水、有机小分子化合物(正丁醇、丙二酸和乙二胺水溶液)和无机酸(HNO3、H2SO4和HCl)为介质合成了TiO2纳米粉体.通过XRD和TEM对所得TiO2粉体进行了表征,研究不同介质对所得TiO2粉体的晶相组成、颗粒尺寸及形貌的影响.结果表明:以蒸馏水为介质时所得锐钛矿TiO2的颗粒尺寸分布不均匀;有机化合物抑制锐钛矿型TiO2各向异性生长趋势的能力为:正丁醇＞丙二酸＞乙二胺;相同实验条件下,HCl、H2SO4及HNO3体系中分别获得金红石、锐钛矿及锐钛矿和金红石混晶TiO2.光催化降解甲基橙的研究表明,锐钛矿和金红石混晶TiO2的光催化活性要高于纯锐钛矿结构;纯金红石型TiO2的光催化活性最差.     

纳米TiO2薄膜光催化剂的制备及性能研究

以钛酸四丁酯作为前驱体,用溶胶一凝胶法,在玻璃载体上煅烧制备了纳米TiO2薄膜光催化剂,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等表征技术研究了TiO2薄膜的形貌和特性,其光催化性能用4支20W紫外石英杀菌灯照射TiO2薄膜分解亚甲基兰染料溶液表征,结果表明,该催化剂具有锐钛班红石混合晶相和纳米花状结构,纳米TiO2薄膜的光催化能力随着镀膜层数的增加而增加。     

SiO2／TiO2复合薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法在玻璃表面镀制了SiO2/TiO2复合薄膜,以SEM,XPS,UV-Vis等手段对其进行了表征;通过对亚甲基蓝的降解反应,研究了SiO2/TiO2复合薄膜在紫外光下的光催化性能。结果表明:在玻璃片上预镀SiO2层使TiO2薄膜中的Na 和Mg2 含量明显降低,同时,有利于TiO2薄膜中晶粒的长大,提高了光催化性能。     

Fe、S共掺杂纳米TiO2的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法,以硫脲和三氯化铁为掺杂剂,制备了Fe-TiO2、S-TiO2和S-Fe-TiO2纳米光催化剂.通过XRD、SEM等方法对掺杂纳米TiO2进行了表征,以甲基橙为模型化合物对纳米TiO2粉体的光催化活性进行了评价.结果表明;纯TiO2、掺Fe-TiO2粉体全部为锐钛矿相,S-TiO2粉体中金红石相占8.1%,S-Fe-TiO2粉体中金红石相占26.9%.S和Fe、S共掺杂引起金红石相变温度的降低.掺Fe的纳米TiO2粉体粒子团聚少,分散要均匀,掺S和Fe、S共掺的TiO2粉体颗粒团聚现象较严重.S-TiO2和Fe-TiO2光催化荆在紫外光和日光灯下光催化活性都较好,而Fe-S-TiO2光催化活性没有提高.     

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。     

直流反应溅射TiO2薄膜的制备及其性能研究

采用直流反应磁控溅射的方法,溅射高纯钛靶在ITO石英衬底上制备了TiO2薄膜.用XRD、Raman光谱、AFM和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的结构、表面形貌和紫外-可见光透射谱,研究了工艺因素中溅射气压、氧氩比和退火温度对薄膜结构的影响.采用C(胶)/TiO2/ITO三层结构研究了锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应.实验结果表明较低的溅射气压、合适的氧氩比和较高的退火温度有利于锐钛矿TiO2薄膜的结晶.在2 V的偏压下,锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应上升迟豫时间约为3 s,稳定光电流可达到2.1 mA,对紫外光的灵敏性和稳定的光响应表明TiO2薄膜有可能成为一种新的紫外光探测器材料.     

纳米层包覆TiO2粒子复合乳胶涂料的光催化和耐老化性能研究

采用氯化法、通过表面无机包覆制得了主要物相为金红石型TiO2的光催化剂纳米粉体,在乳胶涂料中的应用表明,复合了该产品的乳胶涂料具有优良的光催化杀菌和净化空气的性能,以及优异的耐老化性.提出削弱基体材料耐老化性的不是TiO2的光催化作用,而是TiO2晶格缺陷引起的光化学活性.     

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。     

硅基板上Fe掺杂TiO2氧敏薄膜的制备、结构与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC₄H₉)₄为前驱体,用提拉法在硅基板上制备了掺Fe的TiO₂氧敏薄膜,对薄膜物相结构进行了X射线衍射(XRD)测定,利用扫描电镜(SEM)对薄膜微结构进行了观察.结果表明:在硅基板上生长的TiO₂薄膜中锐钛矿相为均匀小晶粒分布结构,金红石相以大尺度团聚结构形貌出现.Fe离子的掺杂对硅基板上制备的TiO₂薄膜中金红石相的形成有很大的影响.Fe的掺入降低了金红石相的形成温度约100℃,Fe掺量在6mol% 时,形成金红石相的量达到最大,即析晶能力最强.薄膜中形成晶相的晶格常数在<6mol%的低Fe范围内,随较小的Fe离子取代较大的Ti离子,锐钛矿相和金红石相的晶格常数都随之减小;在>6mol%的高Fe掺量范围内,随Fe掺量的增加,体系缺陷过量增加,晶格结构畸变严重,伴随着畸变能的释放,金红石相的晶格常数c轴逐渐增长,n轴略有下降(或基本不变). TiO₂氧敏薄膜的氧敏性能受金红石相含量和氧空位浓度控制.当Fe离子掺杂浓度为6mol% 时,金红石相及相应氧空位达到最大值,TiO₂氧敏薄膜的氧敏性能也达到最大值,比刚形成金红石相的薄膜的氧敏性能增加近19倍.     

TC4钛合金表面阳极氧化制备TiO_2多孔膜的实验研究

以硫酸为电解液,钛合金(TC4)为阳极,不锈钢片为阴极,采用恒压的氧化方式在钛合金表面获得TiO2多孔膜。通过扫描电镜(SEM)观察了多孔膜的微观形貌并用X射线衍射(XRD)对覆在钛合金基体上的氧化膜进行了物相分析,研究了氧化工艺参数电压、阳极氧化时间和硫酸浓度对TiO2多孔膜相组成的影响。结果表明:TC4钛合金阳极氧化获得的氧化膜为非均一平面的TiO2多孔膜,且膜的孔径分布在90~240nm,XRD分析表明在不同的氧化工艺参数下氧化膜均由锐钛相和金红石相双相晶型组成。在0.5mol/L硫酸溶液中,电压高于100V或氧化时间长于5min即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着电压的升高和时间的增长金红石相TiO2的含量逐渐增加;在恒压120V时,硫酸溶液浓度为0.3mol/L即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着硫酸浓度的提高金红石相TiO2的含量先增加后减少。     

稀土掺杂TiO_2薄膜的制备及其应用研究

采用溶胶-凝胶的方法制备得到了Y、Ho、Sm和Ce掺杂的TiO2薄膜,XRD分析表明薄膜结晶性能良好,具有锐钛矿晶型。同时研究了稀土元素掺杂浓度和光照条件对薄膜性能的影响,得到了Y、Ho、Sm和Ce的最佳掺杂浓度。研究表明,稀土掺杂同未掺杂相比能提高TiO2薄膜的光催化活性,其中在最佳掺杂浓度时的光催化降解率最高,薄膜的降解率达到了90%。以Sm掺杂的TiO2薄膜降解乐果,结果表明,在太阳光照条件下比在紫外光照条件下具有更高的降解率。     

Photocatalytic Property of TiO2 Films Deposited by Pulsed DC Magnetron Sputtering

TiO2 thin films were prepared by DC magnetron sputtering with the oxygen flow rate higher than the threshold. The film deposited for 5 h was of anatase phase with a preferred orientation along the <220> direction, but the films deposited for 2 and 3 h were amorphous. The transmittance and photocatalytic activity of the TiO2 films increased constantly with increasing film thickness. When the annealing temperature was lower than 700℃, only anatase grew in the TiO2 film. TiO2 phase changed from anatase to rutile when the annealing temperature was above 800℃. The photocatalytic activity decreased with increasing annealing temperature.     

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.     

Preparation, characterization and photocatalytic activity of in situ Fe-doped TiO2 thin films

Fe-doped TiO₂ thin films were prepared in situ on stainless steel substrates by liquid phase deposition, followed by calcination at various temperatures. It was found that some Fe³⁺ ions were in situ doped into the TiO₂ thin films. At 400 °C, the film became photoactive due to the formation of anatase phase. At 500 °C, the film showed the highest photocatalytic activity due to an optimal Fe³⁺ ion concentration in the film. At 900 °C, the photocatalytic activity of the films decreased significantly due to the further increase of Fe³⁺ ion concentration, the formation of rutile phase and the sintering and growth of TiO₂ crystallites.