Ag-TiO_2光催化剂的直接化学合成及光催化性能研究

在醇水溶液体系中采用直接化学合成了Ag-TiO_2光催化剂,利用X射线衍射、红外光谱、氮气吸附-脱附和UV-Vis等方法对样品的结构及光学性能进行了表征。结果表明:Ag-TiO_2光催化剂为锐钛矿相TiO_2,Ag的掺杂不改变TiO_2的晶相并可以细化晶粒,晶粒尺寸平均约为10 nm,并可以扩展其可见光响应范围;Ag-TiO_2光催化剂为介孔结构,比表面积为248 m2/g,平均孔直径为7 nm;0.5%的Ag-TiO_2为最佳光催化剂,相比较TiO_2样品,其降解性能提高了135%,光催化性能提高了127%。     

改性纳米TiO_2/纤维素氨基甲酸酯复合薄膜的制备及性能研究

向纤维素氨基甲酸酯溶液中掺杂不同含量的改性纳米TiO_2,采用流延法制得具有光催化功能的改性纳米TiO_2/纤维素氨基甲酸酯复合薄膜。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、透光性能测试、热分析仪(TG)、拉伸性能测试及光催化降解性能测试等方法对复合薄膜的结构及性能进行表征。结果表明,改性纳米TiO_2成功负载到复合薄膜上,并且对复合薄膜的结构有一定的影响;随着TiO_2含量的增加,复合薄膜透光性变差,抗紫外光能力明显增强,热稳定性能降低,拉伸强度减小;当改性纳米TiO_2含量为2%时,复合薄膜对甲基橙溶液的光降解率最高,达到100%,薄膜光催化降解性能最好。     

B-F-S梯度掺杂改性TiO_2薄膜材料的光催化性能

研究了B,F,S梯度掺杂TiO_2薄膜的光催化活性,考察了晶相结构及吸收光波长的变化.结果表明,离子单掺杂或共掺杂后TiO_2薄膜的光催化活性均优于表面掺杂的TiO_2薄膜,共掺杂TiO_2薄膜的光催化性能优于单掺杂的TiO_2薄膜,离子三掺TiO_2薄膜对品红的最佳降解率可达81.11%,与离子间的协同效应有关.     

纳米TiO_2表面晶相结构转化及其光催化活性研究

催化剂的表面结构对于调控其催化活性具有重要的作用。采用高温煅烧的方法诱导锐钛相纳米TiO_2发生金红石相转变,对其光催化活性和金红石相含量分析发现,仅少量的金红石相生成可显著提高纳米TiO_2光催化活性,同时明显改变催化体系中不同自由基的相对含量。·OH的生成浓度仅有稍微增加,而O_2·~-的浓度从0. 233μM/h迅速增加到0. 501μM/h,说明煅烧过程诱导纳米TiO_2的表面结构发生显著改变,金红石相TiO_2优先在纳米TiO_2颗粒表面区域生成。通过与模型金红石相/锐钛相纳米TiO_2表面异质结构对比,进一步验证了表面晶相异质结构可显著提高纳米TiO_2催化活性。     

射频磁控溅射法制备PI基CeO2-TiO2复合薄膜

采用射频磁控溅射技术在柔性基体PI(聚酰亚胺)上制备了纳米CeO2-TiO2复合薄膜.借助X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光谱仪分别研究了薄膜的物相结构、表面生长形貌和薄膜的紫外-可见光透过率及光学能隙,并用WS-2000型薄膜划痕仪测定薄膜与基体的界面结合强度.实验结果表明:沉积态的薄膜为非晶态,经200℃退火处理4h后,转化为良好的晶态,薄膜中主要含有锐钛矿相结构;溅射功率对薄膜的形貌,光学性能及界面结合力均有影响.尤其当溅射功率为120W时,薄膜的综合性能最优;平均晶粒尺寸110nm,表面粗糙度为160nm,吸光率达80%,光学能隙Eg仅为(2.65±0.05)eV,划痕法测量涂层与基体的附着力为60N.     

Co-C共掺金红石相TiO_2光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论第一性原理研究了C、Co单掺杂以及Co/C共掺杂金红石相TiO_2的电子结构和光学性质,并探究了Co/C共掺杂时C原子替换不同位置O的两种原子位形(C-1和C-2)对TiO_2结构和性能的影响。结果表明:单掺Co和单掺C均会改变金红矿相TiO_2的能带结构和电子态密度;掺杂Co能有效减小TiO_2的禁带宽度。Co/C共掺杂的2种位形(Co/C-1、Co/C-2)的光谱吸收均优于Co、C单掺杂;当掺杂Co与C的位置互为次近邻关系(即位形Co/C-2)时,得到的带隙最小,其带隙宽度为1.740 e V。Co/C-2共掺杂带隙中存在4条杂质能级,其中2条来自于Co-3d态,另外2条来自于C-2p态;共掺后其带隙减小是C-2p态形成的杂质能级向价带移动的结果。Co/C-2共掺杂体系具有红移范围最广、吸收强度最大的光谱响应,增强了金红石相Ti O2的光吸收性能。     

掺Ag纳米TiO_2光催化降解甲醛性能研究

以酞酸丁酯和硝酸银为原料,利用溶胶-凝胶法制备掺银纳米TiO_2溶胶,再采用浸提拉法及并通过高温活化制备出掺银纳米TiO_2薄膜。利用酚试剂分光光度法,在波长为254 nm的紫外光辐射下,探究其光催化降解甲醛气体的性能。利用XRD、紫外可见漫反射、SEM等技术对产品的结构、组成和性能进行表征分析。结果表明,掺银TiO_2能显著提高光催化效果,掺杂量7×10-4at%,负载三层的光催化性能最佳。     

铁钇掺杂TiO_2纳米棒薄膜的制备和光学行为

以Ti(OC4H9)4为钛源,冰乙酸和无水乙醇为溶剂,采用旋涂法在掺F-SnO_2玻璃基板上制备一层TiO_2薄膜籽晶层。再采用水热法,以盐酸和蒸馏水为溶剂,Fe(NO3)·9H2O和Y(NO3)·6H2O为掺杂剂,制备了掺杂TiO_2纳米棒薄膜。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外可见分光光度计对样品的晶型结构、微观形貌和光学行为等进行表征。结果表明:制得的TiO_2薄膜由Rutile相和Anatase相TiO_2纳米棒阵列组成,Fe~(3+)掺杂量为1.5%时,纳米棒直径最大,垂直生长性最好,分散均匀,结晶度高,比表面积大,有适宜的孔隙率。共掺时Rutile相的衍射峰强度减弱,相对于未掺杂TiO_2薄膜,Fe~(3+)、Y~(3+)共掺后TiO_2薄膜的吸光度有了明显的增强,紫外吸收边带红移最大,1.5%Fe~(3+)和1.5%Y~(3+)共掺时TiO_2纳米棒薄膜的禁带宽度最小为2.95 eV。     

掺钕钛酸铋薄膜的金属有机溶液分解法制备和性能研究

以无机盐为原料 ,采用金属有机溶液分解法在石英衬底上制备了不同钕含量的掺钕钛酸铋 (Bi4 -xNdxTiO1 2 ,BNT)薄膜。用X射线衍射和Raman光谱研究了薄膜的相组成和结构特征 ,用原子力显微镜对薄膜表面形貌和结晶颗粒度大小进行了分析。经过光学透射谱研究得到了薄膜的光学常数。结果表明 :不同钕含量的薄膜经 70 0℃退火处理后 ,都结晶为铋系层状钙钛矿结构 ,薄膜表面平整、无裂纹和空洞 ,颗粒大小为 80～ 10 0nm。Raman光谱分析发现 :当薄膜中钕含量 (x值 )小于 1时 ,钕离子只取代钙钛矿层中A位铋离子 ;而当钕含量超过 1以后 ,Bi2O2 层中的铋离子也被部分取代。透射谱分析得到了Bi3.2 5Nd0 .75Ti3O1 2 薄膜的线性折射率、线性吸收系数和光学带隙分别为 1.92 ,1.98× 10 2cm- 1 和 3 .5 6eV。     

银纳米线/二氧化钛核壳结构的制备及可见光光催化性能

以有机染料罗丹明B为目标降解物,采用水热法制备了不同负载比例的银纳米线(AgNW)@TiO_2核壳复合结构光催化剂,评价其可见光催化活性。结果表明:核壳结构经煅烧后为AgNWs和锐钛矿型TiO_2,TiO_2带隙减小可实现可见光范围内的激发。当TiO_2与AgNWs的摩尔比为84%时,光催化活性最高,对罗丹明B的降解率可达82.2%,主要活性氧化物为超氧自由基。该结构稳定性强,放置263 d后无氧化和相变发生。     

纳米Ag-TiO_2/ITO光催化膜的制备、表征及光催化活性的研究

用直接光还原法将Ag+沉积到TiO2膜表面制备了纳米Ag TiO2/ITO光催化膜,该光催化膜分别用紫外可见光漫反射、X射线衍射、扫描电镜进行了表征;并以甲酸为模型化合物,研究了Ag TiO2/ITO光催化膜对有机污染物的光催化氧化降解。实验结果表明:沉积于TiO2膜表面的银是以Ag(0)形式存在,且Ag可以作为光生电子载体,对抑制光生电子-空穴的复合有明显的促进作用,但Ag TiO2/ITO膜的光催化活性与Ag的沉积量密切相关,其中以Ag沉积质量分数为1 1%的Ag TiO2/ITO膜的光催化活性最佳,其光催化氧化甲酸的速率常数约为TiO2/ITO膜光催化速率常数的2 2倍。     

铜离子掺杂对二氧化钛薄膜光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备了Cu2 掺杂TiO2复合纳米薄膜.掺杂Cu2 的数量和方式及前驱体对TiO2光催化降解甲基橙有不同程度的影响.当合成TiO2前驱体的原料为Ti(OC4H9)4时,预涂一层质量分数(下同)为1.0%的Cu(CH3COO)2水溶液,可使TiO2光催化氧化活性提高53%,最外层掺入Cu2 会减弱TiO2光催化氧化活性.当TiO2的前驱体为工业偏钛酸时,预涂一层1.0%Cu(CH3COO)2水溶液,仅使TiO2光催化氧化活性提高14%.用X射线衍射对纳米薄膜进行表征.Cu2 掺杂会诱导生成金红石相.     

相组成对TiO_2薄膜生物活性的影响(英文)

以钛酸正丁酯(Cl6H36TiO4)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜。TiO2薄膜分别在300,400,500,600,800℃下于空气中热处理2h。将热处理前后的TiO2薄膜浸泡于模拟体液(simulated body fluids,SBF)中,考察其表面诱导类骨磷灰石形成的能力。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪、Fourier变换红外光谱等测试手段表征TiO2薄膜和磷灰石的微观结构。结果表明:原始和经300℃热处理的TiO2薄膜为无定形结构;随着煅烧温度的升高,TiO2由无定形结构向锐钛矿相转变;温度升高至800℃后,锐钛矿相完全转化为金红石相。TiO2薄膜经SBF浸泡7d后,经400,500,600,800℃热处理的TiO2薄膜表面生成含有碳酸根的羟基磷灰石,且其Ca与P的摩尔比为1.52,接近人体骨骼的钙磷比(1.67)。而原始和经300℃热处理的TiO2薄膜无此现象发生,这说明TiO2薄膜的晶型对其生物活性具有重要影响,锐钛矿和金红石相TiO2薄膜均具有诱导磷灰石生成的能力。     

液相沉积法制备光催化TiO2／SiO2复合薄膜及其表征

通过液相沉积法在较低的温度下制备了TiO2／SiO2复合薄膜，利用UV-Vis、XRD和SEM等表征手段对薄膜的透明性、物相和表面形貌进行了表征；并在紫外光照下，通过薄膜对罗丹明B水溶液的光催化降解实验，评价了沉积薄膜的光催化活性。实验结果表明，在室温下制备的液相沉积膜具有较好的光催化活性。     

TiO_2纳米薄膜微结构及光催化性能研究

以钛酸丁酯Ti(OBu)4为原料,采用溶胶-凝胶法在普通钠钙玻璃表面制备了TiO2纳米薄膜,用XRD、UV-VIS等技术对薄膜微结构及紫外吸收性能进行了表征,选用食用油光催化降解为模型对TiO2薄膜光催化性能进行了评价。探讨了退火温度对薄膜晶相结构及其光催化活性的影响,450℃退火处理的薄膜呈锐钛矿和金红石型混晶结构,锐钛矿相平均晶粒尺寸为28.8 nm,金红石相平均晶粒尺寸为40.4 nm,700℃退火后为纯金红石相。焙烧温度在450—490℃光催化活性较为理想,480℃附近光催化活性达到最高。涂膜层数增加,光催化活性增强,8层膜的光催化活性最高。     

贵金属修饰型TiO2 的催化活性及Fermi能级对其光催化性能的影响

采用自制纳米TiO2粉末,以磷酸铝为粘结剂,制备了负载型TiO2光催化剂。将Ag,Pt或Pd3种金属的盐溶液滴涂在负载TiO2的表面,从而得到修饰型负载光催化剂(M／TiO2)。通过甲基橙溶液降解实验研究了贵金属的掺杂种类和含量对TiO2光催化性能的影响。实验结果表明：适量掺杂Ag,Pt或Pd3种金属粒子均可提高TiO2的光催化活性,且3种金属粒子的最佳掺杂质量分数分别为0．5％,1．0％和1．0％。在最佳掺杂量时,Ag／TiO2[w(Ag)=0．5％]的光催化活性要高于Pt／TiO2[w(Pt)=1．0％]或Pd／TiO2[w(Pd)=1．0％]。另外,通过金属-半导体接触理论阐述了M／TiO2的光催化机理,并通过Ag,Pt,Pd金属的Fermi能级的不同,解释了Ag／TiO2,Pt／TiO2和Pd／TiO23种光催化剂催化性能的差别。     

煅烧过程中二氧化钛微结构参数的变化和相变

采用X射线衍射研究室温到1273K煅烧过程中TiO2微结构特征和相变。结果发现：锐钛型TiO2向金红石型TiO2的转变出现在1223-1273K的高温区,此结果为高温烧结附着力强的锐钛型TiO2薄膜和将TiO2水溶胶直接加入釉料中制备光催化活性的釉面陶瓷提供了理论依据。773～973K之间的锐钛型TiO2基体中出现了质量分数小于12％的板钛型TiO2。锐钛型TiO2微晶尺寸分布在低温比在高温的均匀,其应变能量密度随煅烧温度升高明显降低。     

防紫外超疏水织物的制备及耐久性评价

采用全纳米颗粒自组装的方法,在棉、锦纶和涤纶织物上制备了TiO_2/SiO_2薄膜,再经十六烷基三甲基硅烷修饰,得到了兼具抗紫外及超疏水功能的多种织物。自组装过程中分别以SiO_2和Ti_2溶胶为原料,逐层于聚电解质表面处理的织物上组装了TiO_2/SiO_2多层薄膜。经扫描电子显微镜(SEM)测试表明,膜层均匀沉积在织物纤维表面。接触角测试表明,疏水处理后表面水的接触角可达172°。紫外可见分光光度计测试表明,经TiO_2/SiO_2修饰后,织物在紫外光区的吸光度成倍提高。用耐老化、耐摩擦、耐水流喷射等耐久性试验评价了织物在使用过程中可能遇到的各种破坏,证明自组装再经疏水剂处理的织物具有良好的耐久性。     

纳米TiO2/ZrO2/Ce2O3复合薄膜的制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO2/ZrO2、TiO2/ZrO2/Ce2O3纳米复合薄膜.利用紫外-可见分光光度计、扫描电镜(SEM)等手段,对薄膜的光谱特性、晶粒尺寸、表面形貌进行了表征,并用分光光度法研究了复合薄膜对甲基橙溶液的降解,以及稀土铈离子对薄膜的光催化效率和抗失活稳定性的影响.结果表明,Ce3 可使TiO2/ZrO2薄膜中的晶粒尺寸减小,且晶粒在薄膜表面分布均匀致密,薄膜的光催化活性和抗失活稳定性均有较大提高.     

Ag-TiO2多孔薄膜及其非紫外光辐照下的超亲水特性

采用溶胶凝胶法，以钛酸丁酯为前驱体、硝酸银络合物为银源、聚乙二醇2000（PEG2000）作为结构导向剂，制备超亲水多孔Ag-TiO₂复合薄膜。用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电镜、原子力显微镜表征薄膜晶相结构、化学成分以及表面形貌。根据静态水接触角、动态润湿时间、超亲水长效稳定性综合评价不同Ag含量及PEG2000添加量薄膜的超亲水性能。研究发现，掺杂Ag与PEG2000对薄膜在非紫外光下的超亲水特性具有协同作用，掺杂Ag明显提高薄膜动态润湿速度及可见光响应，表面粗糙多孔结构有利于避光条件下的长效超亲水特性。Ag含量10%、PEG2000掺杂量5%的Ag-TiO₂复合薄膜在自然光条件下已具备优良的超亲水性能；水滴0.2 s内即可在表面完全铺展到0°；避光条件下保存，超亲水时效性可达到30 d以上。在可见光活化下即可强化超亲水性能，具有良好的防雾效果。