不同氧空位浓度的TiO_2纳米管阵列膜表面润湿特性研究

采用阳极氧化法在钛基底上生长了Ti O2纳米管阵列膜,经不同温度、不同气氛中退火处理后,形成氧空位浓度不同的欠氧态Ti O2纳米管阵列膜。实验结果表明,随着退火温度的增加所有样品的接触角均逐渐减小,最后均呈现超亲水状态(接触角趋近于0°),但在氩气中退火处理的样品其接触角减小明显滞后于其他样品;再将这些样品在黑暗环境中放置100天后,发现其接触角均有所增大,并且仍是氩气中处理的样品接触角变化最大,达到疏水状态(接触角大于90°)。经模拟太阳光照射3 h后,这些样品表面又基本恢复到放置前的超亲水状态。重复上述实验发现这种润湿性转变是可逆的。深入的分析表征发现,不同气氛中退火处理的样品虽然表面形貌结构差异不大,但其结晶性和引入的氧空位浓度却有明显不同。因此,欠氧态Ti O2纳米管阵列膜的表面润湿性是由样品的结晶性和氧空位的浓度共同决定的,尤其氧空位的存在对其表面润湿性的影响须引起该领域研究者的重视。     

可见光响应的TiO2双层纳米棒阵列制备及其光催化性能研究

采用磁控溅射辅助二次水热法,在掺杂氟的SnO_2透明导电玻璃基底上制备出可见光响应的TiO_2双层纳米棒阵列。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外光谱仪(UV-Vis-DRS)、X射线光电子能谱仪(XPS)对样品的晶体结构、微观形貌、光吸收性质及化学组分价态进行了表征;以甲基橙为目标降解物,对样品在可见光下的催化性能进行了研究。结果表明:双层阵列由金红石相TiO_2一维纳米棒构成,溅射沉积的TiO_2纳米颗粒为上层纳米棒阵列生长提供晶种,使其生长更致密;并且由于其内部Ti3+和氧空位缺陷态的存在,将阵列的光谱吸收范围拓宽至可见光区域。TiO_2双层纳米棒阵列在可见光照射下对甲基橙的降解率相比纯TiO_2纳米棒阵列提高了67%,表现出良好的光催化性能。     

稀土Dy掺杂对纳米TiO2相变及光催化性能的影响

采用溶胶-微波法制备了稀土元素Dy掺杂的纳米TiO_2复合粉体,采用XRD、拉曼、XPS等手段对样品进行了表征和分析,并以甲基橙的光催化降解为探针反应,探讨稀土Dy掺杂对纳米TiO_2的相变及光催化活性的影响。研究结果表明:稀土掺量为1.3%、经550℃煅烧后制备的样品光催化活性显著提高,对甲基橙的降解率为92%。与未掺杂纳米TiO_2相比,稀土Dy掺杂可以阻碍纳米TiO_2晶粒的生长,增大了比表面积;提高其热稳定性,抑制TiO_2锐钛矿相向金红石相转变;并使TiO_2产生晶格缺陷从而增加纳米TiO_2粉体表面羟基含量和表面氧空位,抑制了光生电子和空穴的复合,增强纳米TiO_2的光催化活性。     

CuMnO2/TiO2复合光催化剂增效催化降解亚甲基蓝

首次利用旋涂法将CuMnO_2纳米晶负载于TiO_2纳米棒阵列薄膜上,制备出光催化性能增强的CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂,并考察了样品对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。研究结果表明,CuMnO_2纳米晶和TiO_2纳米棒之间形成p-n异质结结构,能够有效促进电子和空穴的分离,使得CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂具有更高的光催化性能。采用浓度为0.25 g/L的CuMnO_2悬浮液制得的CuMnO_2/TiO_2复合材料的光催化降解效率最高,其光催化效率和表观速率分别为88%和0.298 6 h~(-1),较纯TiO_2提高约26%和80%。     

双通TiO2纳米管阵列膜制备及应用研究

双通TiO_2纳米管阵列膜的成功制备可有效提高TiO_2纳米管阵列膜的光催化活性,同时还可扩展其在太阳能电池、气体敏感器等方面的应用,具有很强的实际意义。在大量文献调研的基础上,综述了双通TiO_2纳米管阵列膜的阳极氧化制备方法及其在催化与制氢、氢敏特性、分子过滤等方面的应用进展,并侧重讨论了双通TiO_2纳米管阵列膜的分离机制。最后,对双通TiO_2纳米管阵列膜的后续发展方向和应用前景进行了展望。     

改性蛭石负载Fe、N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及可见光降解苯酚研究

以改性蛭石为载体,采用水热反应-热处理方法合成了负载型Fe、N共掺杂二氧化钛(TiO_2)纳米光催化材料。利用XRD、UV-Vis DRS、BET和EPR对其结构进行表征。以苯酚溶液为目标降解物,研究所制备样品在可见光下(≥400nm)的光催化活性。结果表明,改性蛭石载体有利于锐钛矿相和大比表面积TiO_2纳米晶的形成;Fe3+和N原子的掺杂及相应产生的氧空位使TiO_2带隙变窄,将光响应范围拓展到了可见光区,同时有利于光生电子-空穴的分离;在可见光照射下,对苯酚具有良好的光催化降解去除效果。     

玻璃固载TiO2/纳米纤维素复合薄膜的制备及其光催化性能

将微晶纤维素溶解于NaOH-尿素的低温溶液中形成纤维素溶液,在水浴中再生形成纳米纤维素溶液.然后将纳米纤维素溶液与TiO2(P25)混合,并添加少量的钛酸正丁酯作为交联剂形成复合溶液.将制备得到的复合溶液通过流延法固载到玻璃片表面形成玻璃固载的TiO2/纳米纤维素复合膜.通过SEM、XRD表征了复合膜的形貌与结构.将玻璃固载的TiO2/纳米纤维素复合膜在紫外光下进行光催化降解甲基橙(MO)以评估复合膜的光催化性能,研究了纳米TiO2含量对复合膜光催化性能的影响,复合膜的重复使用性能以及光降解的动力学过程.结果表明:复合膜对MO的光催化降解能力可达90％以上,与纯TiO2粉末相当,并重复使用3次光催化性能基本保持不变.复合膜对甲基橙的降解动力学符合一级动力学特征.当纳米TiO2相对于纤维素的质量分数为33.3％时,光催化活性最高,动力学速率常数为0.035min-1.     

铋掺杂提高氧化铈中氧空位浓度增强CO_2光催化还原性能（英文）

氧空位在CO_2光催化还原过程中往往发挥重要作用。本工作中,用水热法合成了不同Bi掺杂量的二氧化铈光催化剂Ce_(1-x)Bi_xO_(2-δ),其中Ce_(0.6)Bi_(0.4)O_(2–δ)在Xe灯照射下表现出最高的光催化活性,其CO产率为纯二氧化铈纳米棒的4.6倍。X射线衍射(XRD)分析表明固溶体保留了二氧化铈的萤石结构;紫外–可见漫反射(UV-Vis)光谱表明固溶体可见光吸收增强;X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)分析表明,掺杂后氧空位浓度明显提高。结合原位傅里叶变换红外光谱(in-situFT-IR),发现引入Bi提高了固溶体中氧空位的浓度,并改变了CO_2在催化剂表面上的吸附/活化行为,光照下碳酸氢根、碳酸根、甲酸等中间产物明显增多,从而增强了CO_2光催化还原性能。     

钨酸铋/TiO2/聚丙烯睛电纺纳米纤维膜的制备及性能研究

钨酸铋可广泛应用于污染物的催化降解。然而,现今制备的钨酸铋存在回收困难和重复使用性能差的不足。采用静电纺丝法将TiO_2引入钨酸铋体系制备了钨酸铋/TiO_2/聚丙烯睛(PAN)电纺纳米纤维膜。氧化处理后的钨酸铋/TiO_2/PAN电纺纳米纤维膜表现出良好的光催化活性。通过其对亚甲基蓝的光降解率评价所制纤维膜的光催化性能。结果表明:4.5h后,亚甲基蓝的光降解率达到95.15%,重复使用6次后,光降解率还能保持81.43%,说明其具有优秀的光催化性能和良好的可重复性。在污水处理中具有潜在的应用前景。     

玻璃固载TiO2/纳米纤维素复合薄膜的制备及其光催化性能

将微晶纤维素溶解于NaOH-尿素的低温溶液中形成纤维素溶液, 在水浴中再生形成纳米纤维素溶液。然后将纳米纤维素溶液与TiO₂(P25)混合, 并添加少量的钛酸正丁酯作为交联剂形成复合溶液。将制备得到的复合溶液通过流延法固载到玻璃片表面形成玻璃固载的TiO₂/纳米纤维素复合膜。通过SEM、XRD表征了复合膜的形貌与结构。将玻璃固载的TiO₂/纳米纤维素复合膜在紫外光下进行光催化降解甲基橙(MO)以评估复合膜的光催化性能, 研究了纳米TiO₂含量对复合膜光催化性能的影响, 复合膜的重复使用性能以及光降解的动力学过程。结果表明: 复合膜对MO的光催化降解能力可达90%以上, 与纯TiO₂粉末相当, 并重复使用3次光催化性能基本保持不变。复合膜对甲基橙的降解动力学符合一级动力学特征。当纳米TiO₂相对于纤维素的质量分数为33.3%时, 光催化活性最高, 动力学速率常数为0.035 min^-1。     

TiO_2/氧化石墨烯复合纳米管的制备与光催化性能

采用水热法制备了TiO_2/氧化石墨烯(GO)系列复合纳米管光催化剂,分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和紫外可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征,并通过降解亚甲基蓝实验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,样品为锐钛矿相的纳米管结构,拉曼光谱结果进一步证实了其晶相,且观察到显著的GO拉曼峰。GO引入后,样品的吸收边未见显著移动,而在可见光区域出现GO所贡献的吸收增强。光催化活性表征结果显示,TiO_2纳米管的光催化活性明显强于纳米颗粒;GO引入后,随着GO量的增加,复合纳米管的光催化活性呈现先增强后减弱的变化趋势,GO溶液用量为2mL的样品表现出最佳的光催化性能。我们还对系列TiO_2/GO复合纳米管样品的光催化性能变化机制作出了详细讨论。     

Ag/TiO2纳米管阵列等离子体光催化剂的制备及性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列为基底,利用化学还原法制备了不同银(Ag)含量的Ag/TiO_2复合薄膜,并对其进行表征。结果表明,化学还原法有利于Ag纳米颗粒在TiO_2纳米管上的均匀分布,Ag能产生表面等离子体共振吸收,有效增强TiO_2纳米管阵列对可见光的吸收能力,Ag的修饰大幅度提高了TiO_2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,在光催化反应80min条件下,Ag含量为2%(wt,质量分数)制得的Ag/TiO_2复合薄膜光催化活性最佳,对气相苯的降解率达到97%。     

白云母/TiO_(2)复合材料的制备及光催化性能EI北大核心

以钛酸丁酯为钛源、冰醋酸为抑制剂,通过水热法合成白云母/TiO_(2)(M/T)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS),N2吸附-脱附(BET),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis),荧光光谱(PL)对样品的物相结构、表面形貌、元素分布、孔隙结构及光学特性进行表征,并以甲基橙(MO)溶液为目标污染物,考察水热温度、水热时间、TiO_(2)负载量对M/T复合材料光催化性能的影响。结果表明:100℃水热16 h, TiO_(2)负载量为20%(质量分数)的M/T复合材料光催化性能最好;紫外光照射60 min,对MO的降解率达到99.62%,总有机碳(TOC)去除率为63.58%,重复使用5次,光催化活性没有明显降低,且M/T复合材料光降解MO过程符合一级反应动力学模型,最大反应速率常数kapp为0.049 min^(-1)。     

基于玫瑰花瓣的双模板法制备高光催化活性的有序大孔-介孔锐钛矿二氧化钛薄片

以天然玫瑰花瓣和三嵌段共聚物P123(EO_(20)PO_(70)EO_(20))为双模板,有序大孔-介孔锐钛矿TiO_2薄片通过溶胶-凝胶法在酸性介质中成功制备。采用拉曼光谱、X射线衍射、N2吸脱附、扫描电镜和透射电镜对制备的TiO_2薄片进行表征。TiO_2薄片的光催化活性通过罗丹明B光降解过程的光催化效果来进行评价。结果表明多级构造的大孔-介孔TiO_2薄片为锐钛矿,且其三维有序的大孔孔壁均由有序的介孔所组成,其中,450℃煅烧后的TiO_2样品表观反应速率常数k达到2.21×10~(-2) min~(-1),表现出最高的光催化活性。     

铋掺杂提高氧化铈中氧空位浓度增强CO2光催化还原性能

氧空位在CO₂光催化还原过程中往往发挥重要作用。本工作中, 用水热法合成了不同Bi掺杂量的二氧化铈光催化剂Ce_1-xBi_xO_2-δ, 其中Ce_0.6Bi_0.4O_2-δ在Xe灯照射下表现出最高的光催化活性, 其CO产率为纯二氧化铈纳米棒的4.6倍。X射线衍射(XRD)分析表明固溶体保留了二氧化铈的萤石结构;紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱表明固溶体可见光吸收增强;X射线光电子能谱 (XPS)和拉曼光谱(Raman)分析表明, 掺杂后氧空位浓度明显提高。结合原位傅里叶变换红外光谱(in-situ FT-IR), 发现引入Bi提高了固溶体中氧空位的浓度, 并改变了CO₂在催化剂表面上的吸附/活化行为, 光照下碳酸氢根、碳酸根、甲酸等中间产物明显增多, 从而增强了CO₂光催化还原性能。     

SiO2气凝胶/纳米TiO2共混光催化剂降解甲基橙

目的利用甲基橙模拟印刷废水,研究SiO_2气凝胶/纳米TiO_2共混光催化剂对甲基橙的光降解性能。方法采用溶胶-凝胶法制备SiO_2气凝胶,再加入纳米TiO_2通过共混法制备出共混光催化剂,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱分析技术对样品进行表征。使用共混光催化剂降解甲基橙观察其光催化活性。结果当纳米TiO_2和SiO_2气凝胶的质量比为1∶4,催化剂质量浓度为0.2g/L,甲基橙的初始质量浓度为10 mg/L,p H值为4时,甲基橙的降解率最高。结论利用共混光催化剂降解甲基橙,其光催化效率高,降解率可高达99.85%。     

ZnO纳米棒阵列膜在低功率UV照射下润湿性可逆转换机制研究

通过水热合成、硬脂酸修饰的方法制备了超疏水性ZnO纳米棒阵列膜。该膜经低功率紫外辐照后,表面润湿性转变为超亲水性;在暗室中放置一段时间,则又恢复为超疏水性。ZnO纳米棒阵列膜样品经UV辐照后通过FT-IR分析发现其疏水性硬脂酸并未发生明显地光降解,这表明紫外诱导的表面润湿性转变并非由光催化去除有机物导致。继而通过对样品的XPS研究发现,氧空位(VO)在膜表面润湿性的转变中发挥了重要作用。提供了一种研究紫外诱导ZnO纳米棒阵列膜表面润湿性可逆转换机制的新途径。     

PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜制备及光催化性能

通过静电纺丝技术制备聚乙烯醇/聚酰胺/纳米二氧化钛(PVA/PA6/TiO_2)复合纳米纤维,并考察了复合纳米纤维对模拟染料(亚甲基蓝和活性红X-3B)的光催化降解性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDX)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等表征测试对复合纳米纤维的形貌结构、表面元素分布进行分析。结果表明,用50 mg PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜(其中TiO_2含量是PVA/PA6质量的3%的)光催化降解50 mL浓度为5 mg/L亚甲基蓝溶液和50 mg/L活性红X-3B溶液,反应时间为120 min时,降解率分别为92.8%和87.5%。纳米纤维膜重复使用4次后,其亚甲基蓝降解率为86.6%,活性红X-3B降解率为66.9%,其依然保持良好的光催化性能。说明制备的复合纳米纤维膜具备优异的光催化性能及重复使用性。     

TiO_2/SiO_2/rGO复合材料的制备及光催化性能探讨研究

制备了一种新型TiO_2/SiO_2/氧化还原石墨烯(TiO_2/SiO_2/rGO)三元复合材料,并对该复合材料的晶型结构、功能基团、元素化学性质、表面形貌和吸附效果进行了表征和分析,研究了其对阳离子染料[亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)]与阴离子染料[甲基橙(MO)]的吸附降解效果,并比较了不同配比材料对MO的吸附降解作用。结果表明:TiO_2/SiO_2/rGO三元复合材料对不同染料都具有较高的光催化活性,其中对MO的光催化吸附降解效果更好。rGO∶(TiO_2/SiO_2)=1∶1(质量比)时,三元复合材料的光催化性能最佳,最大光催化吸附降解效率可达86%。     

H_4SiW_(12)O_(40)复合电纺纤维膜的制备及光催化性能

采用静电纺丝法制备了硅钨酸(H_4SiW_(12)O_(40))/聚己内酰胺(PA6)复合纳米纤维膜和H_4SiW_(12)O_(40)/醋酸纤维素(CA)复合纳米纤维膜。通过扫描电镜和红外光谱对其形貌和结构进行表征,同时利用这2种纤维膜对甲基橙(MO)溶液在紫外光下进行催化降解。研究结果发现,2种聚合物PA6或CA与H_4SiW_(12)O_(40)之间均存在协同作用,且显著提高了对MO的光催化降解速率。但H_4SiW_(12)O_(40)/PA6复合纤维膜对MO的光催化降解效果更好,其光催化降解速率几乎是H_4SiW_(12)O_(40)/CA复合纤维膜的4倍。