磁控溅射制备掺银TiO2薄膜的光催化特性研究

利用交流磁控溅射设备采用金属Ti靶在石英和硅衬底制备掺银TiO2薄膜,并利用SEM,XRD及吸收光谱等方法分析测试TiO2薄膜的性质,探讨了掺银对TiO2薄膜吸收光谱的影响.并通过对甲基橙溶液浓度变化研究了掺银TiO2薄膜光催化特性,分析了掺银对TiO2薄膜增强光催化作用的工作机理,研究结果表明掺银有利于TiO2薄膜对有机物的降解作用.     

中频交流反应溅射TiO2薄膜的制备及性能研究

利用中频交流磁控溅射设备用金属Ti靶制备出了TiO2薄膜.用椭偏仪测试了TiO2薄膜的厚度和折射率,用俄歇电子能谱、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和紫外及可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的表面成分、表面形貌、晶体结构及其紫外及可见光透射谱,并初步探讨了工艺因素对薄膜性质的影响.实验结果表明所制备的氧化钛薄膜O/Ti比符合化学计量比,而且O/Ti比随O2流量的变化不大;TiO2薄膜结构主要为锐钛矿型;薄膜表面致密;TiO2薄膜光学性能较好,透射比较高;但O2流量较低时透射比明显下降.     

磁控溅射制备Cu2O和Cu2O/TiO2复合膜及其光催化活性

采用直流反应磁控溅射的方法在普通玻璃上沉积得到Cu2O、TiO2和Cu2O/TiO2复合薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对薄膜的晶体结构、表面形态和薄膜元素组成进行了分析.XRD结果表明,当反应溅射时间为5 min时,Cu2O薄膜由单一的(111)晶面组成;反应时间的延长促进了Cu2O(110)和(220)晶面的生长.通过计算得出Cu2O(111)更有利于对O2的吸附.进一步使用氙灯作为光源,用薄膜对亚甲基蓝(MB)的降解率来表征光催化活性.结果表明,Cu2O/TiO2复合薄膜的光催化效果随着Cu2O含量的增加升高而后降低,当Cu2O含量为2.6mol%时,光催化活性最高.光催化效率的提高主要归因于Cu2O的加入引起光生电子-空穴的分离,而过量的Cu2O会延长光生电子迁移到Cu2O/TiO2界面和空穴迁移至表面所需要的时间,使电子和空穴复合的几率增大,从而降低了量子效率.     

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.     

掺钽TiO2薄膜的生物活性研究

采用射频磁控溅射技术在表面纳米化316L不锈钢基体上制备掺钽TiO2薄膜,研究了不同掺钽量对表面纳米化316L不锈钢基TiO2薄膜形貌、结构、亲水性和生物活性的影响规律。结果表明掺杂适量的钽能够细化TiO2薄膜颗粒;掺钽能够改善TiO2薄膜的亲水性和生物活性;含钽36%的TiO2薄膜表面自由能比未掺杂时提高了30.1mN/m,在SBF溶液中能促进羟基磷灰石在其表面晶化。     

射频磁控溅射制备TiO2-xNx薄膜及其光催化特性研究

利用射频磁控溅射在玻璃衬底上制备了透明TiO2 和 TiO2-x Nx 薄膜样品,通过 X 射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)及 UV Vis分光光度计等测试手段表征了样品的结构、形貌和光催化性能。结果表明制备的薄膜为锐钛矿相结构。随着 N2/Ar气流比的增大薄膜样品出现新的物相,吸收光谱向可见光方向展宽,在N2/Ar流量比为 3∶100 时,制备的薄膜在可见光区具有很好的光催化性能。     

射频磁控溅射制备纳米TiO2薄膜及其光致特性研究

在室温下采用射频溅射法制备纳米TiO2薄膜,并用XRD、AFM、Raman谱仪等手段研究了不同溅射气压及不同退火温度处理后薄膜的结构及其相应的亲水性、光催化能力.结果表明:在室温下制备的薄膜为无定形结构,当退火温度超过400 ℃时转化为锐钛矿结构.在400 ℃下退火1 h的薄膜具有良好的亲水性和光催化能力.     

磁控溅射制备纳米TiO2薄膜光催化降解苯酚的研究

采用射频磁控溅射方法分别在玻璃、A1片和ITO玻璃上制备出性能优良的TiO2纳米薄膜,研究了薄膜光催化性能.通过XRD、SEM和UV-Vis吸收光谱对薄膜进行表征,研究了不同退火温度和不同衬底对薄膜光催化性能的影响.结果表明:薄膜经500℃退火处理,TiO2由非晶转变为锐钛矿结构,并且退火后薄膜的紫外吸收波长发生红移,光催化降解性能提高;比较玻璃、ITO玻璃和A1为衬底制备的TiO2薄膜,以A1片为衬底的TiO2薄膜,由于形成Schottky势垒,光催化性更好.     

钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化还原性能

用磁控溅射法在ITO玻璃基底上制备Ti-Co合金薄膜,对其阳极氧化处理制备出钴掺杂TiO₂纳米管阵列薄膜,研究了钴掺杂对纳米管阵列薄膜的形貌、结构、吸收光谱以及光催化还原性能的影响。结果表明：钴掺杂TiO₂纳米管阵列薄膜为锐钛矿相,管状阵列的管径均一、排列规整。钴掺杂使薄膜形成(001)择优取向。随着钴掺杂量的提高,薄膜吸收可见光的能力提高。钴含量(原子分数)为0.19%的薄膜光催化性能最优,可见光照150 min后对Cr(VI)的还原率可达98.4%。     

溶胶-凝胶法制备H-PVA/TiO2复合膜及其可见光催化活性

结合溶胶-凝胶和热处理技术制得具有可见光催化活性的热处理聚乙烯醇/二氧化钛(H-PVA/TiO2)复合膜。X射线衍射(XRD)图谱表明,复合膜中的TiO2为锐钛矿型,PVA为无定型态;扫描电镜(SEM)图像显示,热处理后复合膜表面微裂纹增多。以罗丹明B为目标污染物,研究了H-PVA/TiO2复合膜的可见光催化性能,结果表明,与TiO2相比,H-PVA/TiO2复合膜可见光催化活性显著提高,在H-PVA/TiO2复合膜作用下,经过6h可见光辐照,罗丹明B的脱色率可达到89%,而同样光照条件下,以TiO2为光催化剂时,罗丹明B的脱色率仅为42%。     

钌掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ru掺杂TiO_2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)等测试手段对其进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,评价了不同热处理条件下的粉体在可见光下的光催化活性。结果表明:Ru掺杂对TiO_2纳米粉体的微观形貌没有明显影响,但抑制了TiO_2锐钛矿相向金红石相的转变,也抑制了晶粒的长大;Ru掺杂能轻微促进TiO_2表面活性基团TiOH的生成;Ru掺杂未改变TiO_2的吸收边带,但可大大提高TiO_2对可见光的吸收能力;Ru掺杂降低了TiO_2纳米粉体的可见光催化性能。     

B掺杂TiO2光催化剂的制备和光催化性能

采用溶胶-凝胶法合成了B掺杂的TiO₂光催化剂,并用XRD、SEM、XPS、FT-IR、BET等手段进行了表征。结果表明,掺杂B可抑制TiO₂晶体的长大,对TiO₂表面形貌没有显著的影响,B-TiO₂催化剂的比表面积随着B离子掺杂量的提高而增大;B离子主要进入晶格间隙并与TiO₂晶体形成固溶体,以B-O-Ti结构存在。B掺杂量（质量分数）为3%时,制备出的TiO₂光催化剂对甲基橙的降解效果最好。N₂吸附-脱附结果表明,3%B-TiO₂的BET比面积为127.84 m²/g、平均孔径为10.53 nm。     

柱状晶形貌TiO2膜厚对FTO/TiO2镀膜玻璃光催化活性影响

采用溶胶凝胶法,在FTO(SnO2:F)低辐射镀膜玻璃衬底上制备了柱状晶体结构的TiO2薄膜,获得双层结构FTO/TiO2镀膜玻璃样品.研究了TiO2薄膜厚度对FTO/TiO2镀膜玻璃样品的光催化活性、低辐射性能以及透光性能的影响.结果表明,FTO/TiO2镀膜玻璃样品光催化活性随着TiO2薄膜厚度的增加先升高后下降,在TiO2薄膜厚度为300 nm时光催化活性最佳;低辐射性能随着TiO2薄膜厚度的增加而下降,但TiO2薄膜厚度为300 nm时仍然具备一定的低辐射性能;透光性能与TiO2薄膜膜厚的关系不大,可见光透射比保持在72%左右;表面平均粗糙度约为1 nm,表面光滑,不易沾染油污灰尘.该镀膜玻璃在保证低辐射建筑节能和透光的前提下,兼具光催化自清洁功能,具有很好的应用前景.     

一维TiO2纳米材料的制备及其光催化性能研究

采用水热法,通过改变水热温度成功制备出一系列一维TiO₂纳米管、纳米线和纳米带。运用X射线衍射、透射电子显微镜、N₂吸附-脱附和紫外-可见光谱等手段表征了材料的结构和性质,并考察了一维TiO₂样品光催化降解气相苯的活性。结果表明,一维TiO₂纳米材料具有较高的比表面积,光吸收出现明显的“蓝移”,光催化活性较P25有所提高,其中140 ℃水热温度下制备出的TiO₂纳米管的光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为77%,终产物CO₂的浓度为625 mg/m³。     

银掺杂TiO2纳米管制备与性能研究

常压碱熔-水热法制备了银掺杂TiO2复合纳米管。氮吸附法测定其比表面积与原料相比,增加了2.3倍,达82m2/g。用XRD、TEM和XPS进行了表征。TiO2纳米管由锐钛矿相和金红石相组成,研究表明复合纳米管中银元素以金属银和氧化银状态共存。因长径比增大,其XRD衍射峰峰高和峰强均大幅度降低。UV-Vis吸收光谱显示,银掺杂TiO2复合纳米管的吸收光谱发生了红移,带边红移近40nm。这是因为在TiO2纳米管表面形成了肖特基结,TiO2禁带宽度之间形成了杂质能级,使其表观禁带宽度减小,有助于光生电子的迁移,减少电子-空穴复合;纳米管表面羟基氧(—OH)使其表面的酸性活性点增加,增强了价带中光生空穴的氧化能力。     

铝合金表面制备二氧化钛薄膜及其光催化活性研究

分别以阳极氧化处理的6061铝合金和纯铝为载体,用液相沉积的方法在载体上制备了二氧化钛薄膜.结果表明,在6061铝合金上的TiO2纳米薄膜呈现带有孔洞的竹节状结构,而纯铝基片上的TiO2纳米薄膜具有良好的一维贯通结构.这主要是在AAO模板制备过程中,由于铝合金中的合金元素Mg被氧化,其产生的氧化物体积比Al2O3的体积小所致.在铝合金表面的TiO2薄膜光催化性能优于纯铝表面的TiO2薄膜.铝合金表面制备的TiO2薄膜因其特殊的带孔洞的竹节状结构,使其比表面积比纯铝上的TiO2薄膜大,因此其光降解甲基蓝效果更好.TiO2对甲基蓝的光催化降解符合一级反应动力学公式,在0.1 mol/L的氟钛酸铵溶液中沉积得到的TiO2薄膜光催化性能最好,表观反应速率为k=0.00444/min.     

流化床化学气相沉积法制备CNT/Fe-Ni/TiO2及其光催化性能研究

以Fe-Ni/TiO2为催化剂,采用流化床化学气相沉积法(FBCVD)在TiO2表面原位生长碳纳米管(CNT),得到CNT/Fe-Ni/TiO2复合光催化剂.通过SEM、XRD、UV-Vis等方法表征其结构和性能,以亚甲基蓝溶液降解为模型考察其光催化性能.结果表明:Fe-Ni/TiO2催化剂在FBCVD过程中,镍主要起到了CNT生长催化活性位的作用;在生长CNT后的复合光催化剂中,比例较低的Fe3+主要作为电子俘获剂,抑制TiO2光生电子空穴的复合;Ni和CNT共同起到将电子迅速地从TiO2中导出,从而降低光生电子空穴复合几率的作用.三者的协同作用显著改善了TiO2的光催化性能.其中Fe和Ni掺杂量分别为0.25mol%和4.75mol%样品的光催化活性较高,生长CNT后得到的复合光催化剂对亚甲基蓝的降解效率较纯TiO2提高约70%.