基于可见光磁性纳米γ-Fe2O3/TiO2纳米管复合光催化剂

本文研究了基于可见光的磁性复合光催化剂——纳米γ-Fe2O3/TiO2 (NT)异质结阵列的制备方法,还研究了磁性复合光催化剂的表面形貌、微观结构、磁性能及其对亚甲基蓝的催化降解活性作用。研究结果表明,磁性复合光催化剂中的TiO2纳米管阵列呈高度有序,其直径约55nm、壁厚约10nm,沉积在上面的γ-Fe2O3颗粒粒径约15nm。复合光催化剂MHP呈超顺磁性,其超顺磁性来源于γ-Fe2O3的小尺寸效应。在可见光的照射下γ-Fe2O3/TiO2 (NT)的光催化性能明显大于的Fe3O4/TiO2 (NT)或纯TiO2（NT）。γ-Fe2O3和TiO2 (NT)之间的相互作用有利于电荷分离,并将TiO2(NT)红移至到可见光区。此外,γ-Fe2O3和TiO2 (NT)之间所形成的异质结结构有利于阻止光电子和空穴之间的复合。     

氮掺杂TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用水热法结合固相反应法制备了氮掺杂TiO2光催化剂。以苯酚为降解底物，考察了不同煅烧温度下制备的光催化剂在可见光照射下的光催化性能。采用了XRD、UV-Vis／DRS、XPS等手段对制备的掺氮TiO2光催化剂进行了表征。结果表明：当固相反应温度为300℃时所制备的样品为锐钛矿相，当反应温度达800℃时开始由锐钛矿相转变为金红石相：紫外一可见漫反射光谱结果表明所制备掺氮TiO2在可见光区和紫外光区都有较强的吸收，而纯TiO2只对紫外光有较强的吸收：当反应温度为500℃时，可见光活性最大，对苯酚的降解率最大，在4h内对苯酚的降解率达到52．57％。     

B/Fe2O3共掺杂纳米TiO2可见光下的催化性能

采用溶胶凝胶法制备B/Fe2O3共掺杂TiO2复合光催化材料,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)对粉体进行表征。结果表明:催化剂以锐钛矿存在的纳米颗粒,直观地显示了物质的形貌,掺杂B能极大提高催化剂的可见光响应。以二氯苯酚(DCP)为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性。掺杂B能使吸收光谱红移至可见光区,而进一步掺杂Fe2O3大大提高了催化剂的活性。     

氮掺杂TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用水热法结合固相反应法制备了氮掺杂TiO2光催化剂.以苯酚为降解底物,考察了不同煅烧温度下制备的光催化剂在可见光照射下的光催化性能.采用了XRD、UV-Vis/DRS、XPS等手段对制备的掺氮TiO2光催化剂进行了表征.结果表明:当固相反应温度为300℃时所制备的样品为锐钛矿相,当反应温度达800℃时开始由锐钛矿相转变为金红石相;紫外-可见漫反射光谱结果表明所制备掺氮TiO2在可见光区和紫外光区都有较强的吸收,而纯TiO2只对紫外光有较强的吸收;当反应温度为500℃时,可见光活性最大,对苯酚的降解率最大,在4h内对苯酚的降解率达到52.57%.     

氮和硫共掺杂纳米TiO2光催化剂的制备及可见光活性研究

以钛酸四丁酯、三乙醇胺和硫脲为前驱物,采用溶胶-凝胶法合成了氮硫共掺杂纳米TiO2光催化剂,以XRD、DRS、PL、FTIR、SEM、TEM、XPS等手段对所制备的粉体进行了性能表征;并以日光色镝灯为光源,研究了催化剂对光降解甲基橙的活性.结果表明,除了700℃煅烧样品是锐钛矿和金红石晶型共存外,其它掺杂催化剂主要是锐钛矿晶型.不同温度煅烧的催化剂在波长低于550nm的可见光区域内都有高的吸光度.可见光光催化结果表明,500℃煅烧制得的掺杂氧化钛光催化剂表现出最佳的光催化活性,180min内对甲基橙溶液的降解率达到76.7%.     

Ag/BiVO4复合纳米纤维光催化性能的研究

本文采用静电纺丝法制备了不同Ag负载含量的Ag/BiVO₄纳米纤维复合材料,并对其相结构,形貌,可见光催化性能进行了表征。结果表明,Ag的引入能够很大程度的提高复合材料的光催化效率,10%Ag负载的Ag/BiVO₄复合纳米纤维能够在可见光辐照20min内将罗丹明B完全降解。这种异质结够有利于光生电子对的分离,提高光生载流子寿命,是Ag/BiVO₄复合纳米纤维光催化性能显著提高的原因。     

Sn~(2+)掺杂TiO_2/Cu复合粒子的制备及可见光催化性能

以钛酸丁酯为原料,利用胶溶-回流法在室温下制备具有可见光活性的Sn2+掺杂纳米TiO2/Cu复合粒子.FE-SEM观察表明,TiO2颗粒覆盖在铜粉表面形成纳米/微米复合结构.利用XPS确定复合粒子的表面元素状态,据此分析了Sn2+掺杂抑制TiO2晶粒长大的原因.UV-Vis吸收光谱分析表明,负载金属Cu后使半导体的吸收限明显红移,除紫外区的吸收之外,TiO2/Cu复合粒子在可见光区吸收带出现了522.5nm突跃波长.以甲基橙为模型化合物的降解实验显示出所制粉体良好的可见光活性.     

氮掺杂纳米TiO_2光催化氧化NO_2效率的研究(英文)

通过机械化学方法对纳米TiO2进行掺氮改性后,研究了煅烧温度和煅烧时间对纳米TiO2在模拟日光条件下光催化氧化NO2性能的影响。结果表明,当煅烧温度为500℃时,光催化效率随煅烧时间的延长而增加;但当煅烧温度为600和700℃时,光催化效率随煅烧时间的延长而降低,这主要是由于煅烧温度的增加使得纳米TiO2由锐钛矿型转变为金红石型。当煅烧温度为500℃时,煅烧时间从3h延长到5h,光催化效率从51.5%提高到67.0%,这是P25光催化效率的135%。     

碳掺杂氧化钛薄膜可见光催化性能及机制研究

以四异丙醇钛为原料,用大气开放式MOCVD装置通过控制工艺参数制备不同含碳量的氧化钛薄膜.分别采用EDS、XRD、SEM、UV-VIS、罗丹明B光催化降解的方法对不同碳含量的碳掺杂氧化钛薄膜的光吸收性能以及可见光下的光催化活性进行研究.研究结果表明,随着碳掺杂量的增加,薄膜的可见光吸收和可见光催化活性均增强.     

阳极氧化制备TiO_2纳米管阵列的可控相转变及表征

采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,分别在O2、N2、5%H2+95%N2(体积分数)和NH3气氛中于400~650℃退火处理,初步实现TiO2纳米管中锐钛矿向金红石相转变的可控制备。采用FESEM、XRD、Raman对退火处理后TiO2纳米管的表面形貌、结构以及相转变等进行表征。结果表明:随着退火温度的升高,在O2气氛退火时,源于Ti基体的吞噬效应(Feeding effect)是导致TiO2相转变的主要原因;在N2和(5%H2+95%N2)气氛退火后,氧空位加速了锐钛矿向金红石相的转变;而在NH3气氛中退火后,N掺杂则有效抑制了锐钛矿向金红石相的转变。在此基础上,对其相转变机理进行了初步探讨,为进一步制备具有可控相含量及微观点缺陷的TiO2半导体和高性能器件提供了有益思路。     

无机阴离子掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

采用溶胶，凝胶法在玻璃基片上制备掺杂钼酸根离子（MoO4^2-）、高锰酸根离子（MnO4^2-）、钨酸根离子（WO4^2-）和锡酸根离子（SnO3^2＋）等复杂无机阴离子的二氧化钛光催化薄膜。光催化实验表明钼酸根离子、高锰酸根离子和钨酸根离子的掺杂都在不同程度上降低了薄膜的光催化性能，掺杂浓度不同对薄膜光催化性能的影响略有不同，而掺杂浓度为0.006mol．L^-1的锡酸根离子可以提高薄膜的光催化活性。利用傅立叶红外光谱研究了掺杂复杂无机阴离子对纳米二氧化钛表面结构的影响，结果表明SnO3^2-掺杂后TiO2的晶格振动峰出现明显的宽化，分析认为SnO3^2-通过热分解产生SnO2，抑制TiO2粒子在热处理过程中生长，有利于形成更细小的晶体，从而提高其光催化活性。     

TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化产氢活性研究

采用阳极氧化法在乙二醇电解液中制备了高度有序的TiO2纳米管阵列,分别通过SEM、EDX表征其形貌及元素组成,并探讨了TiO2纳米管的生长过程。结果表明,TiO2纳米管的形成过程是一个由纳米多孔膜结构向独立有序的纳米管阵列转变的过程。同时以TiO2纳米管为光阳极,采用双室光电化学池制氢体系,利用光照TiO2产生的光电压与双室电解液pH差产生的化学偏压的协同效应可达到水的分解电压,充分实现高效率、低能耗制氢的目标。无外加电压及牺牲剂条件下,TiO2纳米管的光电流密度为6.51 m A/cm2,光照1 h产氢量高达108.9μmol/cm2。     

Photocatalytic Property of Nanostructured S Doped TiO2 Films Prepared by the Micro Plasma Method

以钛为基体,在较短的时间内,采用微等离子体氧化法制备了TiO2薄膜。以罗丹明B溶液为目标污染物测试所得TiO2薄膜光催化性能。为提高所得TiO2薄膜的光催化性能,向电解液中添加了不同浓度的CH4N2S,制备S掺杂TiO2薄膜。利用扫描电镜(SEM)、光电子能谱（EDS）和X射线衍射仪（XRD）表征S掺杂前后所得的TiO2薄膜表面形貌、元素组成和晶体结构。结果表明,所得TiO2薄膜为多孔状,孔径大小均一。电解液中的CH4N2S浓度对微孔密度和孔径影响较大,S掺杂能使多孔TiO2微孔密度增大, 比表面积增大。但S对TiO2晶相组成影响不大,对晶胞参数有所影响。S掺杂可有效提高TiO2的光催化活性, 其中当电解液中的CH4N2S为6.0 g/L时,对初始浓度为10 mg/L罗丹明B溶液120 min的降解率可达到98%, 表现出最强的光降解能力。     

载银TiO2纳米管阵列的光催化和抗菌性能研究

利用阳极氧化法在钛金属基体表面制备高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜(TNA),将其浸泡在AgNO3溶液中,通过紫外光照射,得到Ag纳米颗粒负载在TNA表面的复合结构(Ag-TNA)。采用SEM、EDS、XRD、XPS、UV-Vis光谱等手段对Ag-TNA复合结构进行分析,研究了Ag-TNA复合纳米结构的光催化性能、光电化学性能及抗菌性能。结果表明,相对于TNA,Ag-TNA复合结构表现出更为优良的光电化学活性,同时又具有优良的广谱抗菌性能。     

CdS修饰TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能研究

首先通过恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,其次运用电化学沉积法在TiO2纳米管阵列表面修饰CdS颗粒,最后表征其对甲基橙的光催化降解性能.研究表明,通过电化学沉积可以在管阵列表面获得均匀分布的CdS纳米颗粒.TiO2纳米管阵列在经过CdS修饰后,对可见光的吸收范围明显增大;光照2 h后,对甲基橙的降解效率由修饰前的57.1%提高到修饰后的76.4%,COD的去除率也从49%提高到70.6%.     

TiO2纳米管/Ti光阳极的氢化处理及其光解水性能

氢化处理TiO2纳米管是一种简单而又有效地提高其光解水制氢效率的方法。通过采用FE-SEM、TEM、XRD及XPS等研究,在大气气氛500 ℃热处理后,接着经300 ℃氢化处理后,获得了由以锐钛矿组成的TiO2 纳米管壁,和在纳米管内壁上高度无序的表面层组成的双相结构的TiO2 纳米管阵列,且在纳米管表面形成了Ti-OH能带。光催化分解水试验表明,在光强为100 mW/cm2的模拟太阳光照射下氢化处理后的TiO2纳米管光阳极的光电流密度可达4.88 mA/cm2,较未氢化处理的样品提高了约4倍     

g-C3N4/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能的研究

目的 获得在可见光下光催化活性较好,且可回收、可重复利用的光催化材料。方法 在钛基底上采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列（TiO2 NTAs）,将TiO2 NTAs在10%尿素溶液中浸渍不同时间后,在氮气保护下高温热分解,制备g-C3N4/TiO2 NTAs复合薄膜。采用XRD、SEM、TEM对复合薄膜进行物相及形貌的表征,在可见光照射下,通过亚甲基蓝溶液的催化降解实验来评估复合薄膜的光催化活性。结果 在10%尿素溶液中浸渍不同时间后所获得的g-C3N4/TiO2 NTAs样品,其可见光催化活性均较纯TiO2 NTAs有所提高,而且随浸渍时间的增加,其可见光催化活性依次增加。浸渍时间为6 h的g-C3N4/TiO2 NTAs样品,在可见光下的光催化活性最高,在120 min内对亚甲基蓝的降解率可达73%。继续增加浸渍时间,所获得的TiO2 NTAs样品的可见光催化活性有所降低。结论 g-C3N4与TiO2 NTAs复合,可以有效提高TiO2 NTAs的光催化活性,其原因是g-C3N4的复合提高了载流子的传递效率,同时也提高了对可见光的吸收。     

Y~(3+)掺杂纳米TiO_2粉体的表征及光催化性能研究(英文)

采用溶胶-凝胶法制备了Y~(3+)掺杂TiO_2纳米粉体.通过FT-IR、SEM、XRD 以及UV-Vis等表征手段,系统地探讨了Y~(3+)掺杂量对掺杂粉体的表面结构、相组成及光学性能的影响.研究结果表明,Y~(3+)离子的掺杂能有效抑制TiO_2的相转变(由锐钛矿转变为金红石)与提高比表面积.同时Y~(3+)离子的掺杂也使制备粉体的能带带隙变宽,形成了较大的氧化还原电势.在紫外光辐照下,Y~(3+)掺杂纳米TiO_2粉体对甲基橙的催化降解表现出较好的催化性能:当pH为3、3.0 mol% Y~(3+)的TiO_2纳米粉体的用量为0.8 g/L时,甲基橙的降解率为49.4%.     

二氧化钛纳米管阵列电极的光电化学性能研究

采用阳极氧化法在钛片上制备了垂直排列的TiO2纳米管阵列，利用SEMXRD对纳米管阵列的形貌和结构进行了表征，并通过电化学交流阻抗谱、光照开路电位谱和瞬态光电流谱技术对纳米管阵列电极的光电化学特性进行了研究。实验结果表明，TiO2纳米管的内径约为90nm，管壁约为10nm，纳米管阵列厚度约为500nm，经600℃退火处理后，转变为锐钛矿型与金红石型的混晶结构。光电测试结果表明，随着退火温度升高，TiO2纳米管阵列电极的界面电荷转移电阻减小，光电流逐渐增大，光照开路电压增大，至600℃达到最大，当退火温度继续升高，电极的光电性能急剧下降。与TiO2纳米多孔膜电极相比，光电性能显著提高，这主要归因于TiO2纳米管阵列更大的孔隙率和比表面积。