锐钛型纳米TiO_2光催化性能的研究

以TiCl4为原料,采用沸腾回流强迫水解法制备纳米TiO2,用XRD、TEM对粉体进行表征。采用甲基橙溶液进行光催化降解试验,研究了TiO2的煅烧温度、添加量以及溶液的初始pH值对光催化性能的影响。实验结果表明,当溶液pH=2,TiO2煅烧温度为600℃,添加量为0.8 g/L,光催化75 min甲基橙的脱色率为90.87%。     

钛酸钡纳米粉体的共沉淀法合成与研究

采用TiCl4和BaCl2·2H2O原料,以正丁醇为分散剂,NH4HCO3和NH3·H2O作为沉淀剂合成钛酸钡前驱体,在900 ℃煅烧制备分散性良好的钛酸钡纳米粉体.利用XRD、透射电镜(TEM)和 SEM等手段分析了反应温度、TiCl4浓度、分散剂掺杂量等反应参数对粉体的晶相组成、晶粒度、形貌等的影响,并且测试了相应陶瓷烧结体的介电常数.结果表明,反应温度为900 ℃,TiCl4浓度为0.6 mol/L,分散剂用量为3‰条件下,保温2 h可制备高分散性的纳米级粉体.用以上方法制备的粉体烧结而成的陶瓷片介电常数约为3 400.     

一种新型互补溶液型电致变色器件的研究

用TiCl4作为钛离子源，发现Ti^4＋离子和紫罗精之间具有互补效应。利用这种互补溶液，设计了一种结构简单的电致变色器件。施加不同的外加电压，可以调节电致变色器件的光强透过率以及器件的颜色。去掉外加电压，电致变色器件迅速变为透明态，具有自擦除效果。紫外-可见分光光度计表征表明，器件透过率在600nm附近可以由80％下降到20％；用自己设计的光电响应测试系统，测得电致变色器件退色时间小于2S，在智能窗、纸张型电子书等方面具有使用价值。这种互补溶液体系是将现有的纯有机溶液互补体系扩展到无机体系中，并且得到了一种新的廉价的电子D-A（Donor-Accept）对，为新型溶液型电致变色器件的实用化提供了新的技术途径。     

TiO_2纳米管柔性光阳极制备及其光电性能

采用电化学阳极氧化法在钛箔表面制备了TiO2纳米管阵列膜层,形成TiO2纳米管柔性光阳极并应用于染料敏化太阳电池(DSSC)。用X射线衍射、扫描电镜及紫外可见光谱仪对纳米管阵列的物相、微观形貌及光学性能进行表征,探讨了阳极氧化时间和TiCl4处理对TiO2纳米管光阳极组装DSSC光电性能的影响。结果表明,500℃热处理后,出现明显的锐钛矿型TiO2的特征峰,且TiO2纳米管阵列垂直取向、排列紧密,长度约为23.17μm,其吸光度比TiO2纳米颗粒薄膜高;与未经TiCl4处理相比,经TiCl4处理的氧化时间为9 h的TiO2纳米管组装DSSC的光电转换效率提高了5.80%,其开路电压为0.76 V,短路电流密度为6.92 mA·cm-2,填充因子为0.45,光电转换效率达到2.37%。     

模板法制备三维有序氧化钛薄膜的结构调控北大核心

以聚苯乙烯微球胶体晶体为硬模板、四氯化钛为氧化钛前驱体,结合控制浸渍-煅烧工艺制备了三维有序TiO2薄膜材料,重点考察了浸渍液中TiCl4的浓度对最终TiO2薄膜样品结构的影响。利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和N2吸附/脱附等手段对样品的结构特征进行表征。XRD分析表明,经500℃煅烧2 h后所得样品为锐钛矿相TiO2;SEM结果显示,在本实验条件下随着前驱体溶液中TiCl4浓度的增大,TiO2薄膜的微观结构逐步由三维有序大孔TiO2(three-dimensional ordered macro-porous TiO2,3DOM-TiO2)演变为三维有序TiO2中空球(three-dimensional ordered TiO2hollow-spheres,3DOH-TiO2);TEM结果表明,3DOM-TiO2和3DOH-TiO2薄膜样品骨架由氧化钛纳米颗粒组成,大孔孔壁和中空球壳壁上存在由TiO2纳米颗粒堆积形成的不规则介孔。     

NaBH4/Lewis酸体系室温下还原反式环己基羧酸及酯的反应

4-烷基取代的反式环己基甲醇是在TFT-LCD中被广泛应用的乙基桥键类液晶的重要中间体,通常是由锂铝氢还原相应的反式环己基羧酸而得。文章尝试以硼氢化钠和路易斯酸组合作为还原剂体系,摸索了路易斯酸的种类及其与硼氢化钠的配比用量和所用溶剂等反应条件。发现在室温下,以乙二醇二甲醚(DME)做溶剂时,AlCl3、ZnCl2以及TiCl4这3个路易斯酸中TiCl4的反应效果最好;通过比较得出反应物与四氯化钛和硼氢化钠之间的最佳摩尔比例为1∶0.73∶2.2。用硼氢化钠和四氯化钛的还原体系在上述反应条件下即可将对位取代的反式环己基羧酸或酯还原为相应的反式环己基甲醇,收率为77%～95%。     

水热合成钛酸铋纳米粉体的研究

采用Bi(NO3)3.5H2O和TiCl4的混合物为前驱物,以KOH为矿化剂,在高压釜内经不同温度和时间的水热处理,获得了晶粒完整的Bi4Ti3O12粉体。借助XRD、SEM及TEM对Bi4Ti3O12的晶相组成、粒度、形貌进行了分析。研究结果表明:随水热温度的提高及时间的延长,晶体发育越完整,粒度越大;当温度为240℃,反应时间为4 h时,Bi4Ti3O12为短轴在30 nm左右,长轴大于100 nm的矩形片状晶体。     

共沉淀法制备PZT粉体及性能研究

采用共沉淀法,利用Pb(Ac)2.3H2O、ZrOCl2.8H2O、TiCl4为原料,以浓氨水为沉淀剂,聚乙二醇(PEG)为表面活性剂,正丁醇为助溶剂。经实验确定的最佳工艺条件是:反应物浓度为1 mol/L,反应物配比为r[Pb(Ac)2]:r[ZrOCl2]:r[TiCl4]:r[NH3.H2O]=2:1.04:1:12,盐酸浓度为0.04~0.08 mol/L,PEG浓度为0.004~0.006 mol/L,反应温度为常温,反应时间为1~2 h。能够制备出粒度均匀、分散性好的纳米PZT超细粉体,粒径为10~30 nm。650℃煅烧保温2 h,已完全合成为单一晶型钙钛矿PZT固溶体。1 150℃烧结保温2 h,然后对此压电陶瓷的相对介电常数3Tε3/0ε、介电损耗tanδ、压电应变常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、体积密度ρ、居里温度TC等主要性能进行了测试;对显微结构及相组成进行了分析,实验数据表明可得到一种综合性能优良的压电材料。     

镝掺杂钛酸钡纳米粉体的水热合成

以BaCl2.2H2O、TiCl4为反应物,NaOH为矿化剂,Dy2O3为添加剂,水热合成了镝掺杂钛酸钡纳米粉体。运用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜分析(SEM)等手段研究了镝的掺杂形式、粉体的粒度、微观形貌,讨论了水热处理温度和时间对产物的影响。结果表明,在220~280℃下水热反应10~16 h,获得粒径为89 nm的Dy掺杂BaTiO3粉体。所得粉体晶相单一,纯度高,发育完整,团聚少;微量Dy掺杂时,发生Ba位取代,掺杂量较高时,部分Dy3 占据Ti4 的位置。     

离子掺杂对提高锐钛型TiO_2高热稳定性的影响

归纳分析了离子掺杂对二氧化钛由锐钛矿型向金红石型转化的抑制作用,得出不同掺杂离子对TiO2相转化温度和粒径具有较大影响的结论。以TiCl4为原料,通过添加少量磷酸二氢钠(NaH2PO4),采用强迫水解法制备纯锐钛相纳米TiO2,相变温度提高到了1000℃,有效抑制了TiO2粒径的长大,与其他文献结果一致。指出掺杂TiO2的相变机理尚处于探索阶段,如何选择适当添加剂、实现高热稳定性锐钛矿型纳米TiO2产业化是今后研究的重点。     

水热法合成金红石型TiO_2微米花的研究

采用水热法在玻璃基板上制备了TiO2微米花,研究了反应物TiCl3的起始浓度、反应温度和反应时间对生成产物的形貌与晶型影响,并对产物进行SEM和XRD表征。结果表明:生成的TiO2晶体为金红石型,TiO2微米花的直径约2μm,它由TiO2纳米棒自组装而成,TiO2纳米棒呈现长方体形,棒径约50nm,棒长大约1μm。     

镧掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液的制备及光催化性能

以四氯化钛、草酸、氨水、硝酸镧、D-山梨醇等为主要的实验药品,采用了常温络合-控制水解法,制备出平均粒径6.9 nm的镧掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液。在太阳光照射下利用该透明乳液对酸性红3R染料降解,并研究了染料初始浓度、样品加入量、体系pH值、加热回流时间对降解效果的影响。采用XRD、纳米激光粒度分析仪、紫外-可见分光光度计等对样品的物相、粒径、组成、光吸收、光催化等性质进行了表征。结果表明,当镧掺杂量为0.1%、体系pH值为6、回流时间为10 min时,镧掺杂纳米二氧化钛光催化性能最好。太阳光照射60 min后,对浓度为25 mg/L的酸性红3R染料溶液的降解率达到98%以上。     

Al_2O_3包覆纳米TiO_2的制备及其性能研究

采用并流中和法,以混晶纳米TiO2颗粒为载体,Al2(SO4)3为包覆剂,用NaOH调pH值,在纳米TiO2表面包覆致密的Al2O3膜。并用TEM、XRD、IR及X射线能谱对其进行了表征,测定了包覆改性前后纳米TiO2的ζ电位、黏度以及光催化性能。结果表明:该包覆方法可行,改性后的TiO2零电点pH值增大至8,亲油性能得到改善,紫外屏蔽能力提高和光催化活性降低。     

石英基多层纳米TiO2-FeOOH复合材料的制备和 显微结构的表征

以石英玻璃片为基底,利用自组装技术在TiCl4-HCl体系中生长纳米TiO2,与在Fe(NO3)3-HNO3体系中生长纳米FeOOH制备负载型多层不同层序FeOOH-TiO2纳米复合薄膜光催化材料.高分辨透射电镜(HRTEM)表征结果显示:复合膜由纳米锐钛矿和针铁矿构成.UV-Vis表征结果显示:TiO2与FeOOH间的复合使TiO2吸收带均发生一定程度的红移,其中FeOOH/TiO2/FeOOH/TiO2和FeOOH/TiO2/FeOOH复合薄膜的吸收带分别为490 nm和498 nm;在以罗丹明B溶液为模拟废水的光催化实验中发现:负载FeOOH/TiO2/FeOOH/TiO2和FeOOH/TiO2/FeOOH的两种复合薄膜材料的光催化效果最佳;并且FeOOH膜在复合膜最外层比TiO2膜在最外层时光解效率高.具有一定吸附能力的针铁矿薄膜与TiO2薄膜的复合优化了复合膜内部微孔结构,促进两者间形成了积极地吸附-光催化耦合增强效应.     

草酸氧钛酸分解法制备纳米金红石型TiO_2粉体

用硫酸钛与草酸按比例配合 ,析出草酸氧钛酸晶体 ,将其洗涤后在 75 0～ 82 0℃焙烧 ,因草酸氧钛酸分解时 ,其分子中较大部分成分以气体 :CO2 、CO、水蒸气形式挥发到空气中 ,从而固态产物成为纳米级的金红石型二氧化钛粉体。用透射电子显微镜 (TEM)测定 ,其粒径范围为 10～ 35 nm;用 X射线衍射 (XRD)测定 ,其晶型为金红石型。     

基于量子点的正方块状二氧化钛纳米晶的形成分析

二氧化钛是目前为止较理想的半导体光电材料,多用于光催化及太阳能电池。本文利用水热法合成正方块状锐钛矿结构的纳米二氧化钛单晶颗粒,并利用TEM表征其形成过程。这些纳米颗粒平均尺度为50 nm,暴露出较高比例的(001)高能面。通过实验进一步发现该纳米晶的形成源于液相中均匀分布的一氧化钛量子点,其形成是一个聚集-相变-重结晶的过程,最终在氟离子作用下形成正方块状单晶二氧化钛纳米颗粒。     

TiO2纳米粉体的烧结行为及其性能的研究

分别采用Ti(SO4)2、TiOCl2沸腾回流直接水解制得了纯锐钛矿型和混晶的纳米TiO2。用XRD、SEM对不同煅烧温度下的纳米TiO2粉末结构、粒径大小进行了表征。结果表明:混晶中的锐钛矿相转变温度(500℃)明显低于纯锐钛矿相的(600℃以上)。纳米TiO2粉末的光催化活性与煅烧温度密切相关,500℃煅烧的混晶结构的纳米TiO2粉体表现出较高的光催化活性,20 min催化氧化降解率达到92.3%。