溶胶凝胶法制备平整TiO_2薄膜及其表征

以钛酸四丁酯为前驱体,通过溶胶凝胶法制备表面平整、致密的TiO2薄膜,并且通过热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)、衰减全反射红外线光谱分析仪(ATR IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和接触角测量仪等研究TiO2薄膜的晶相、组成和表面的微观结构、润湿性。利用TiO2薄膜表面部分覆盖的十八烷基三氯硅烷自组装单分子层在紫外光照下的降解来研究其光催化性能,并且用水在该薄膜上的接触角的变化来表征十八烷基三氯硅烷的降解量。研究结果表明:TiO2薄膜具有很低的粗糙度,透明的锐钛矿相薄膜在较弱的紫外光照强度下具有较好的光催化性能,在自清洁和光学薄膜领域有潜在的应用前景。     

K2Ti6O13薄膜电极的制备及其光电化学

采用溶胶-凝胶法制备了隧道状结构的K2Ti6O13薄膜电极. 溶胶-凝胶法解决了K2Ti6O13与导电基材间结合差的难题,实现了该电极良好的导电性能. 在此基础上,通过紫外-可见光吸收光谱结合电化学方法确定了K2Ti6O13薄膜的能带结构. 溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜电极用于验证方法的可靠性,并作为K2Ti6O13薄膜结构和性能特征的参照系. 实验结果表明,制备的K2Ti6O13薄膜电极禁带宽度为3.05 eV,小于K2Ti6O13粉体的禁带宽度(3.45 eV)和TiO2薄膜的禁带宽度(3.22 eV),具有可见光响应能力. 同时,K2Ti6O13薄膜电极的导带电位(-0.77 V, vs. NHE)低于TiO2薄膜电极(-0.61 V, vs. NHE),显示其还原能力优于TiO2薄膜电极,具有较强的光解水产氢潜力. 此外,K2Ti6O13薄膜的电化学表征还表明其具有很好的电子-空穴分离能力和材料稳定性. 因此,制备的K2Ti6O13薄膜在可见光光解水制氢领域将有较好的应用潜力.     

锌钙系磷化液的研究

通过改变磷化液组成和工艺条件,考察其对磷化膜耐蚀性和膜厚的影响,研究了锌钙系磷化的主要控制因素,结果表明,影响磷化膜的成膜速率及质量的因素,主要有Zn2 /Ca2 、PO3-4/NO-3、Ca(NO3)2、Zn(H2PO4)2、促进剂B、磷化温度和时间,此外,Fe2 、Ni(NO3)2、促进剂A对锌钙系磷化也有一定的影响.根据磷化工艺中各项指标的影响,确定了锌钙系磷化液配方.     

焙烧温度对K2Ti6O13薄膜光电化学和光催化的影响

采用溶胶凝胶法在导电玻璃上制备K2Ti6O13薄膜,考察焙烧温度对薄膜结构和光催化、光电化学行为的影响。采用XRD和AFM测定晶体和表面结构;以自组装在薄膜表面的十八烷基三氯硅烷（OTS）为光催化降解对象,评价K2Ti6O13薄膜光催化氧化性能;通过计时电位,循环伏安和光电流表征薄膜中光生载流子行为。结果表明,合适的结晶度和晶粒尺寸的匹配使500℃焙烧的K2Ti6O13薄膜具有较高的载流子激发、分离和迁移能力,体现出最高的光催化氧化能力和最大的光电流,光催化性能优于TiO2薄膜。由光电测试计算得其在254 nm光照下光电量子效率约为6.9%。     

平整二钛酸钾薄膜的制备及其气相光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了K2Ti2O5薄膜并进行表征;在K2Ti2O5薄膜表面上形成致密的十八烷基三氯硅烷(C18H37SiCl3,OTS)单层自组装膜(SAMs);用OTS SAMs 水接触角变化研究薄膜的气相光催化活性;测量了薄膜的光电流响应.研究发现:K2Ti2O5薄膜表面平整、均匀、致密、在玻璃基片上透明;在紫外和可见光区都有光吸收;K2Ti2O5薄膜上OTS SAMs在空气中用254nm的紫外光照射时降解速度比在TiO2薄膜上快;K2Ti2O5薄膜产生阳极光电流,比TiO2薄膜具有更强的光激发和更稳定的光电流响应.结果表明,K2Ti2O5薄膜在空气中用紫外光照射能很有效的分解OTS SAMs,是一种很好的治理气相有机污染物的光催化剂.     

Preparation and Photoelectrochemical Performance of Potassium Hexatitanate Nanofilm

Nanostructured K2Ti6O13 film photoelectrode produced in situ was prepared on indium-tin oxide (ITO) glass substrate by a sol-gel process and characterized by thermogravimetry (TG) and differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), UV-Visible diffuse reflectance and Raman spectrometry. The photoelectrochemical performance of K2Ti6O13 film was assessed by electrochemical method. The analytical results showed that the K2Ti6O13 film had a strong and wide absorption in the ultraviolet and visible light range. The band gap energy (Eg) of the film shifted from 3.45 eV (bulk) to 3.05 eV (film). The flat-band potential (Efb) of K2Ti6O13 film was -0.67 V [vs. saturated calomel electrode (SCE)]. The transport of photogenerated electrons and holes was better in K2Ti6O13 film electrode than that in TiO2 film electrode. The photoelectrochemical response of K2Ti6O13 photoelectrode was increased in electrolyte solution with KOH, compared with that in the solution without KOH. The adsorption of OH- on the nanofilm acted as the surface activity center. The mechanism of photolysis was analyzed in terms of photoelectrochemical behavior.     

介孔TiO2晶须及其担载RuO2的电容性能

烧结法制备的介孔TiO₂晶须具有高结晶度,孔径可控,并且制备成本低,可以大规模生产。如能将该材料用于电化学电容器电极材料,则可以降低成本、提高电容器性能。采用孔径分布在10 nm左右的介孔TiO₂晶须及其担载氧化钌的材料制备了电极,循环伏安法分析表明该材料在中性的0.1 mol·L^-1的Na₂SO₄溶液中即具有典型的电容行为,并且在较宽的扫描范围表现出一定的电容特性;介孔TiO2晶须担载RuO₂后,其电容性能优异,比电容达到940.4 F·g ^_-1（以RuO₂质量计）,有可能作为电化学电容器的低成本大规模生产的电极材料。