钴掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛箔上制备了钴掺杂TiO2纳米管阵列,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管的形貌和结构进行表征,并对其光催化活性进行了测试.研究结果表明:钴被成功地掺杂到纳米管阵列中;电解液中钻的掺入对纳米管阵列的形貌没什么影响;掺杂溶液离子浓度对催化剂活性有一定影响,但影响不大,掺杂离子浓度为0.016mol/L所得样品活性最好;煅烧温度对纳米管的晶型结构和光催化活性有显著影响.     

三维网状结构TiO_2纳米管的制备及光电性能研究

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出三维网络结构的TiO_2纳米管。研究了电解液浓度、电解时间、电压及含水量等参数对TiO_2纳米管形貌的影响。利用扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪、X-射线衍射仪及紫外-可见漫反射光谱对其形貌和结构进行表征和分析,并通过光电流信号对TiO_2纳米管的光电性能进行研究。结果表明,当乙二醇溶液中氟化铵质量分数为0.5%,水为10%,U为40 V,t为2 h时制备的TiO_2纳米管的形貌最完整,结构最有序,并且具有良好的紫外-可见光响应性。     

TiO_2纳米管在不同条件光催化降解的活性研究

本文利用阳极氧化法在纯钛片表面制备了TiO2纳米管阵列膜,解决TiO2光催化剂的涂敷固定问题。采用场发射扫描电镜(FESEM)和XRD对制备TiO2纳米管阵列膜的形貌和晶体结构进行表征。结果发现,所制得的纳米管管径70～80nm,壁厚5～10nm,XRD显示经420℃热处理的TiO2纳米管为锐钛矿晶型,经500℃热处理的TiO2纳米管出现金红石晶型。以10mg·L-1的甲基橙溶液为降解物进行光催化试验,分别研究了溶液的初始pH值、TiO2纳米管阵列膜的晶型、TiO2膜的使用次数对降解率的影响。试验结果表明,当溶液初始pH值为1时,TiO2纳米管阵列的光催化性能最好,同时随着TiO2膜使用次数的增加,其光催化效果有所下降。     

温度对TiO_2纳米管光催化性能的影响

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,对其结构进行了XRD、TEM表征,并研究了温度对TiO2纳米管光催化性能的影响及作用机理。结果表明,在40~240℃,TiO2纳米管光催化降解苯的性能随温度的升高先提高后降低,在200℃时达到最高。升高温度导致TiO2纳米管表面水分子脱附,为苯的催化降解提供了更多的反应位,这是升温提高TiO2纳米管光催化性能的主要作用机制。     

Pt/TiO_2纳米管的制备及光催化性能探究

采用原位阳极二次氧化法,在钛基底上制得双层分级结构TiO2纳米管,采用SEM、XRD和UV-DRS等对样品的表面形貌、晶型和紫外-可见吸收光谱进行了表征,并通过傅里叶红外光谱考量光催化降解甲醛的氧化产物来研究掺杂Pt前后的阵列式TiO2纳米管的光催化性能。结果表明,负载Pt后的双层分级结构TiO2纳米管吸收光谱范围增加,其光响应范围增大,并由于肖特基结的作用阻止了电子-空穴的复合几率,使得其光催化性能大大增强。     

柔性TiO_2/G网布的制备及性能研究

商业钛丝编织成柔性钛丝网布(1cm×4cm),阳极氧化成高度有序的柔性Ti O2网布,再镀上一层镍膜用做基底,采用PEG6000为碳源,氮气为保护气,用普通的管式炉在较低温度下静态碳氛围化学气相沉积制备二氧化钛和石墨烯的复合物。因为镍和二氧化钛能催化无定形碳向石墨烯碳的转换,故高温使Ti O2纳米管晶化度提高的同时,PEG6000分解的碳原子转换为高质量的石墨烯原位生长于Ti O2纳米管网布上。研究发现当PEG6000用量为0.15g,保持管式炉2℃min-1的加热速率升温至600℃,热处理6h,再以2℃min-1的降温速率冷却至室温时,石墨烯均匀的覆盖在Ti O2纳米管的外壁上。此外,由于Ni催化剂在600℃时发生形变而不气化,且在Ti O2纳米管内壁的毛细作用下,在Ti O2纳米管内部形成了竹节状的石墨烯节。所制备的Ti O2/G具有良好的催化性能并呈现新颖的形貌,Ti O2纳米管的晶型以高活性的锐钛矿型为主。并且Ti O2/G网布对罗丹明B的吸附效果和光电降解效果都要比没有负载石墨烯的纯Ti O2纳米管要好,30min内对120m L 10mg/L的Rh B溶液的去除率为95%。     

Ag/TiO_2纳米纤维薄膜与光催化性能研究

采用新型种子诱导方法合成Ag/TiO2纳米纤维异质结构,通过在TiO2纳米纤维,水,乙醇溶液中加入银氨溶液实验方法制备了Ag/TiO2纳米纤维薄膜。用场发射电子显微镜(FESEM),能量色散X射线光谱(EDX),透射电子显微镜(TEM),X射线粉晶衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)来表征最终产物。结果表明这些TiO2纳米纤维的直径大约80 nm,长度在几百微米之间,而负载在其上面的Ag粒子大小可达300~700 nm。将上述制取的光催化薄膜进行过滤甲胺磷水溶液实验,甲胺磷溶液降解可达87.0%,表明了TiO2纳米薄膜的光催化活性得到了很大提高。该材料将有可能应用于光催化、消毒、杀菌、环境(水、空气)污染处理等方面。     

掺杂Cu的TiO_2纳米管的制备及光催化性能研究

采用恒电位阳极氧化法,在纯钛片上制得TiO2纳米管阵列,利用SEM、XRD、UV-DRS等进行了形貌、晶型和吸收光谱的表征和分析,并通过光催化降解甲基橙考量掺杂Cu前后的TiO2纳米管阵列的光催化性能。结果表明,掺杂Cu后的TiO2纳米管阵列吸收光谱带的加宽大大拓展了其光响应范围,并产生浅势肼-肖特基势垒,使得其光催化活性有了显著提高。     

C/TiO_2纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

无机纳米金属氧化物TiO_2由于其独特的理化性质在各方面的应用得到了广泛的研究。但是由于其禁带宽度较大仅能利用太阳光中较少的紫外光部分,量子效率低,阻碍了其光催化技术的应用,为了提高光催化效率,往往将TiO_2进行复合、掺杂改性和构建新型窄禁带化合物。本文采用水热合成的方法制备C/TiO_2纳米复合材料,通过X射线衍射、透射电子显微镜、X光电子能谱、拉曼等现代分析测试技术,对所做材料的微观结构进行分析表征。结果表明,通过水热合成法制备的C/TiO_2纳米复合材料,可以提高TiO_2光催化活性,抑制高温下TiO_2晶型的转变,具有高的比表面积和吸附能力等,且在光催化微生物灭菌方面应用效果明显。     

C/TiO_2纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

无机纳米金属氧化物TiO_2由于其独特的理化性质在各方面的应用得到了广泛的研究。但是由于其禁带宽度较大仅能利用太阳光中较少的紫外光部分,量子效率低,阻碍了其光催化技术的应用,为了提高光催化效率,往往将TiO_2进行复合、掺杂改性和构建新型窄禁带化合物。本文采用水热合成的方法制备C/TiO_2纳米复合材料,通过X射线衍射、透射电子显微镜、X光电子能谱、拉曼等现代分析测试技术,对所做材料的微观结构进行分析表征。结果表明,通过水热合成法制备的C/TiO_2纳米复合材料,可以提高TiO_2光催化活性,抑制高温下TiO_2晶型的转变,具有高的比表面积和吸附能力等,且在光催化微生物灭菌方面应用效果明显。     

CdS/PbS量子点共敏化三维结构TiO_2纳米管阵列光电极的制备及其光电化学性能表征

通过阳极氧化法在钛丝网基底上制备出三维结构的TiO2纳米管阵列。采用连续离子层吸附与反应法制备了CdS、PbS、CdS/PbS量子点(QDs)敏化TiO2纳米管阵列光电极。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱定量分析、高分辨透射电镜、紫外–可见漫反射光谱对其形貌和结构进行了表征。结果表明:CdS、PbS量子点成功沉积在TiO2纳米管阵列上,QDs/TiO2纳米管阵列具有比纯TiO2纳米管阵列更好的可见光吸收性能。使用电化学工作站测试光电极材料的光电化学性能,结果表明:QDs/TiO2纳米管阵列具有良好的可见光响应性和稳定性;在100mW/cm2氙灯光照下,CdS/PbS/TiO2光电极具有最高的光电流密度,为5.86mA/cm2,分别是单一量子点敏化CdS/TiO2、PbS/TiO2光电极的3.35、1.21倍。对比在钛片基底上的二维结构TiO2纳米管阵列,三维结构纳米管阵列的光电流随入射光角度增大而衰减的缺点得到极大改善,这对其在太阳能电池中的实际应用有重要意义。     

复合可见光催化剂Ag/TiO_2的制备及优化应用

复合可见光催化剂具有高效的可见光催化活性、化学性能稳定、应用价值高等优点,在污水处理和光催化杀菌方面都有很广泛的应用。本课题研究了Ag复合TiO_2可见光催化剂的制备及其催化降解甲基橙的活性和对大肠杆菌的杀菌性能的研究。结果表明:在可见光照射条件下(λ400 nm)复合材料对甲基橙的降解效率在120 min可达到96%,对大肠杆菌的杀菌效率60 min可达到99.75%,具有很高的应用价值。     

三维In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的制备及光电性能

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出TiO_2纳米管阵列,利用连续离子层吸附法(SILAR)将半导体In_2S_3沉积到TiO_2纳米管表面,制备In_2S_3/TiO_2纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)及紫外-可见漫反射光谱(DRS)对材料的形貌和结构进行表征,并通过荧光光谱仪以及光电信号对不同沉积圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的光电性能进行测试。结果表明,制备的In_2S_3纳米颗粒均匀沉积在TiO_2纳米管上,并且不会堵塞纳米管的管孔。沉积不同圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料表现出不同的光电化学性质。     

银负载二氧化钛(Ag/TiO_2)复合材料的光催化及润湿性能

通过光还原法合成了银负载二氧化钛(Ag/TiO2)复合材料,测定了其作为光催化剂降解罗丹明B的性能。考察了不同煅烧温度处理对其光催化性能以及润湿性能的影响。结果表明适当温度下的热处理不但可以改善样品的润湿性能,同时可以提高其光催化降解污染物的性能。     

Fabrication of highly efficient TiO2/Ag/TiO2 multilayer transparent conducting electrode with N ion implantation for optoelectronic applications

Fabrication of highly conductive and transparent TiO₂/Ag/TiO₂ (referred hereafter as TAT) multilayer films with nitrogen implantation is reported. In the present work, TAT films were fabricated with a total thickness of 100 nm by sputtering on glass substrates at room temperature. The as-deposited films were implanted with 40 keV N ions for different fluences (1×10¹⁴, 5×10¹⁴, 1×10¹⁵, 5×10¹⁵ and 1×10¹⁶ ions/cm²). The objective of this study was to investigate the effect of N⁺ implantation on the optical and electrical properties of TAT multilayer films. X-ray diffraction of TAT films shows an amorphous TiO₂ film with a crystalline peak assigned to Ag (111) diffraction plane. The surface morphology studied by atomic force microscopy (AFM) and field emission scanning electron microscope (FESEM) revealed smooth and uniform top layer of the sandwich structure. The surface roughness of pristine film was 1.7 nm which increases to 2.34 nm on implantation for 1×10¹⁴ ions/cm² fluence. Beyond this fluence, the roughness decreases. The oxide/metal/oxide structure exhibits an average transmittance ~80% for pristine and ~70% for the implanted film at fluence of 1×10¹⁶ ions/cm² in the visible region. The electrical resistivity of the pristine sample was obtained as 2.04×10⁻⁴ Ω cm which is minimized to 9.62×10⁻⁵ Ω cm at highest fluence. Sheet resistance of TAT films decreased from 20.4 to 9.62 Ω/□ with an increase in fluence. Electrical and optical parameters such as carrier concentration, carrier mobility, absorption coefficient, band gap, refractive index and extinction coefficient have been calculated for the pristine and implanted films to assess the performance of films. The TAT multilayer film with fluence of 1×10¹⁶ ions/cm² showed maximum Haacke figure of merit (FOM) of 5.7×10⁻³ Ω⁻¹. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of N 1s and Ti 2p spectra revealed that substitutional implantation of nitrogen into the TiO₂ lattice added new electronic states just above the valence band which is responsible for the narrowing of band gap resulting in the enhancement in electrical conductivity. This study reports that fabrication of multilayer transparent conducting electrode with nitrogen implantation that exhibits superior electrical and optical properties and hence can be an alternative to indium tin oxide (ITO) for futuristic TCE applications in optoelectronic devices.     

TiO2载体制备条件及结构对MnOx/TiO2催化剂性能的影响

采用水热法一步反应制备锐钛矿结构TiO2晶体,通过浸渍法负载活性组分MnOx得到MnOx/TiO2低温脱硝催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段,研究制备过程中水热温度、水热时间以及硫酸钠用量对TiO2载体和MnOx/TiO2催化剂性能的影响.结果表明,水热温度为120℃,水热时间为22 h以及硫酸钠与尿素摩尔比为0.12的条件下,得到的TiO2结晶度高,分散性好,最大比表面积为234.54 m2·g-1.由其制备的MnOx/TiO2低温脱硝催化剂具有最佳的低温脱硝活性,在空速为20000 h-1,反应温度为200℃时,催化剂脱硝率可达90％以上.     

纳米TiO2/Ti管阵列薄膜催化剂的制备和性能

采用阳极氧化法制备纳米TiO2/Ti管阵列薄膜催化剂,考察了外加电压、反应时间和电解液pH值对催化剂形貌的影响.结果表明,在外加电压20 V,pH值为4.5～5.0,反应6 h的条件下,制得的TiO2管阵列薄膜催化剂管孔形貌清晰、整体分布均匀,管长约为1.8,um,管径约为90 nm.在400℃煅烧2 h后,由无定型转化为单一的锐钛矿型,阵列结构没有崩塌和损毁.在400℃煅烧后的纳米TiO2/Ti管阵列薄膜催化剂具有良好的光催化活性,可与光电协同催化用于降解亚甲基蓝,光催化和光电协同催化降解的降解率分别为21.30%和77.96%.