S、Yb共掺杂TiO2的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯、硫脲、硝酸镱为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板剂,采用水热法制备了S、Yb共掺杂纳米二氧化钛。利用XRD、XPS、BET、SEM-EDS、TEM、UV-Vis、PL对样品的结构和性能进行了表征与测试。以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,氙灯(500 W)为光源评价样品的光催化性能。结果表明:TiO_2为单一的锐钛矿相,S和Yb成功地掺杂进入TiO_2晶格中,掺杂抑制了晶粒的生长,减小了TiO_2的禁带宽度,增大了样品的比表面积,降低了光生电子与空穴对的复合率,扩大了光吸收范围;当n(S)∶n(Yb)=2.0∶1.5时得到的2.0%S/1.5%Yb-TiO_2光催化性能最佳,500 W氙灯反应光源下对亚甲基蓝(20 mg/L)在90 min内的光催化降解效率达到97.75%。     

Ce掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合材料的光催化性能

以提纯硅藻土和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶–凝胶法在硅藻土载体表面均匀负载了纳米TiO_2颗粒,并以硝酸铈为掺杂剂。制备了铈掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合粉体,对其光催化性能和掺杂机理进行了研究。结果表明:与未掺杂样品相比,铈掺杂量为1.5%(摩尔分数)的复合光催化材料在模拟太阳光照射5 h,对罗丹明B的脱色率达到72.03%,其禁带宽度由3.17 e V减小到2.75 eV。Ce 4f能级在提高可见光吸收、界面间电荷转移及抑制电子–空穴复合方面具有重要的作用。     

氮氟与铕共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及可见光催化性能研究

以氟化铵、硝酸铕和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-水热法制备出N、F和Eu~(3+)共掺杂可见光响应纳米TiO_2催化剂。通过X射线衍射(XRD)对其晶型和形态进行表征,催化剂呈锐钛矿型TiO_2纳米晶体,且N、F和Eu~(3+)的共掺杂有效抑制了纳米颗粒的增长。研究发现,当氮氟掺杂量为4.0%,铕为1.0%,煅烧温度为400℃时,纳米催化剂可见光催化性能最好。在催化剂用量为1.5 g/L,溶液pH值为2.45,苯酚初始浓度为40 mg/L条件下,氙灯模拟可见光照射2 h,苯酚的降解率接近100%。非金属N、F和金属Eu~(3+)的共掺杂,能有效提高TiO_2纳米粉体光催化活性。     

Mo掺杂TiO_2的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2与Mo掺杂TiO_2纳米粒子,并利用XRD、UV-VIS、XPS等测试手段对制备的TiO_2纳米粒子进行表征;以亚甲基蓝为光催化反应模型,考察了煅烧温度、钼掺杂量等对TiO_2晶格畸变,晶粒大小,晶型,光学性能及光催化活性的影响.结果表明:大部分Mo~(6+)取代晶格中Ti~(4+)的位置,引起晶格畸变,抑制晶粒长大与TiO_2由锐钛矿相向金红石相转变;样品经450 ℃煅烧, 随Mo掺杂量增加,激发波长红移增加,当煅烧温度升至600 ℃,1.8%Mo-TiO_2样品中锐钛矿相含量增加,致光激发波长蓝移;适量的Mo掺杂有利于提高TiO_2光催化效果,Mo掺杂物质的量分数为1.8%, 经600 ℃煅烧后样品的光催化性能最佳.     

铽与电气石比对Tb/电气石/TiO_2纳米管的形貌及光学性能的影响

采用溶胶凝胶法与水热法相结合的方法成功制备了Tb/电气石/TiO_2纳米管,采用SEM、TEM、XRD、XPS等研究m(Tb)/m(T)质量比对合成Tb/电气石/TiO_2粉体的形貌和光学性能的影响。实验结果表明,不同的m(Tb)/m(T)比对水热法合成Tb/电气石/TiO_2有很大影响;当掺杂量为1∶2时,Tb/电气石/TiO_2纳米管的为中空管状结构,且结构完整,形貌整齐。水热处理后生成的复合纳米管样品具有更好的光催化活性,晶型以锐钛矿型为主,结晶质量与结晶程度都有所提升,同时在TiO_2表面形成了稳定的Ti-O-Si化学键;稀土Tb的掺杂拓宽了TiO_2的光响应范围;电气石的掺杂有助于提升TiO_2的光催化性能,最佳的掺杂质量比为1∶2,掺杂过多的电气石后光催化效率却有所下降,可能是由于电气石在TiO_2表面覆盖过多导致。     

纳米Dy/TiO_2粉体的制备及光催化性能研究

以钛酸正丁酯和硝酸镝为主要原料,主要采用了微波-溶胶胶法制备出了一系列稀土Dy掺杂的纳米TiO_2粉体(Dy/TiO_2)。并且以甲基橙溶液为目标降解物,系统地研究了煅烧温度、稀土Dy掺量、煅烧时间等因素对纳米Dy/TiO_2粉体光催化性能的具体影响。通过SEM、XRD、UV-vis-DRS等表征手段对样品进行了分析。结果表明:在550℃下将稀土Dy掺量为1.3%的纳米TiO_2粉体煅烧4 h,降解效率就达到90%以上。稀土掺杂后不仅仅使得纳米TiO_2颗粒尺寸减小,带隙减小,吸收波长红移约30 nm,还能有效的抑制光生电子-空穴的复合。     

二氧化钛/羟基磷灰石纳米颗粒的制备及其性能研究

室内空气中的挥发性有机污染物(VOCs)会严重危害人类的身体健康。采用水热法制备了二氧化钛/羟基磷灰石(TiO_2/HAP)纳米复合颗粒,其粒径分布在20 nm左右。掺杂HAP不仅显著减小TiO_2纳米晶的晶粒尺寸,增大比表面积,并提高催化剂表面的吸附氧含量。结果表明:TiO_2/HAP纳米颗粒对甲苯具有良好的吸附性能和光催化降解性能,它的光催化降解效率为87.14%高于纯TiO_2纳米颗粒。因此TiO_2/HAP纳米颗粒在去除VOCs中具有广阔的应用前景。     

N/Si共掺杂的TiO_2 NRs光电化学性质研究的新视点

元素掺杂是抑制电荷重组和改变TiO_2带隙的有效手段,因此提高了其光催化活性。在这里,我们首先报告了N/Si共掺杂单晶金红石TiO_2纳米线通过一步水热法诱导的共掺杂制备的,用于改善在FTO电基底上生长的TiO_2纳米线的光电化学性能。这项工作报告了,用传统的电化学法研究在1.23 V时表现出2.17 m A cm-2的光电流,优异的光电化学性能可归因于N和Si共掺杂剂改变TiO_2带隙,增强对紫外和可见光区中的入射光子吸收的,并提高了光电转换效率。然后结合原位、实时的UV-vis/SECM技术研究了改善的光电阳极/电解液界面间的光诱导电子转移(PET)行为。发现N/Si共掺杂TiO_2纳米线的keff最大,说明N/Si共掺杂的协同作用共同抑制电荷重组,提高了量子效率,引起微区PET动力学增加。     

Fe、N掺杂纳米TiO_2薄膜的光催化性能

为了得到具有良好光催化性能,且易于成膜的纳米TiO_2,采用胶溶法制备透明TiO_2溶胶,以浸渍提拉方式涂膜,通过元素掺杂来提高纳米TiO_2的光催化性能,由实验结果可知,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜的各项性能优于N掺杂、Fe掺杂,不论是单掺杂还是共掺杂其掺杂后的性能都比未掺杂的TiO_2光催化性能要好,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜在180 min时对8 mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率达到99%,接触角测试可知60 min紫外光光照时薄膜样品的接触角都下降到0°,且XRD分析可知制备的样品主要是锐钛矿相,SEM观察发现,制备的薄膜表面均匀致密,晶粒尺寸约为10 nm左右。     

硅藻土负载La~(3+)/TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/硅藻土负载型光催化剂。以硝酸镧为镧源,采用等体积浸渍-焙烧法制备La~(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂。通过XRD和SEM对制备的催化剂进行表征,以亚甲基蓝溶液模拟有机废水,考察n(Ti)∶n(Si)及La3+掺杂量对催化剂光催化性能的影响,结果表明,硅藻土可提高TiO_2分散性,降低TiO_2晶粒尺寸,并抑制其由锐钛矿相向金红石相的转变。在n(Ti)∶n(Si)=1∶1、焙烧温度550℃和La3+掺杂质量分数1%条件下,La~(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂的光催化活性较好,紫外光连续照射180 min,亚甲基蓝降解率可达99.9%。     

改性TiO2纳米管的制备及其对盐酸多西环素的降解

利用商业TiO_2粉末,采用水热法制备出不同摩尔分数的Co~(2+)掺杂改性TiO_2纳米管,以盐酸多西环素为降解目标,研究了样品的光催化性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、投射电子显微镜(TEM)、比表面积仪(BET)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度法(UV/Vis)等技术对样品进行了表征。结果表明,TiO_2纳米管管径均一、管壁多层,具有两端开口的中空孔径结构;Co~(2+)掺杂不会对纳米管的形貌产生影响,但能够增大纳米管的比表面积;Co~(2+)以离子形式存在于TiO_2纳米管的晶格内部;随着Co~(2+)掺杂量的增加,掺杂样品的吸收边出现了持续的红移。盐酸多西环素的光催化降解实验表明,相比TiO_2粉末, TiO_2纳米管具有较好的光催化活性,并且Co~(2+)掺杂改性提高了材料的光催化活性。其中,摩尔分数为1%的Co~(2+)掺杂改性的样品对盐酸多西环素的光催化降解效果最好,在氙灯照射下反应120 min,降解率为81.1%。     

Si-Ce/TiO_2的制备及其光催化降解甲基橙的研究

采用水热合成法分别制备了TiO_2、Si-TiO_2、Ce-TiO_2以及Ce和Si共掺杂TiO_2(Ce0.010Si0.10TiO_2)光催化剂,利用XRD和TEM对制备的样品进行了晶型和形貌的表征,并在可见光照射下用其催化降解甲基橙水溶液,考察了催化剂的可见光催化活性。结果表明,对于Si和Ce共掺杂TiO_2,Si的引入可显著提高TiO_2颗粒的分散性,提高其比表面积,而Ce的引入可提高其可见光催化活性;Ce0.010Si0.10TiO_2具有较好的催化活性,其在可见光条件下对模拟废水中甲基橙的降解率达到了95.3%。     

Si3N4/TiC纳米复合陶瓷刀具材料氧化行为

在微米Si3N4基体中加入纳米Si3N4及TiC颗粒,以Al2O3和Y2O3作为助烧结剂,通过热压烧结制备了Si3N4/TiC纳米复合陶瓷刀具材料,研究了该材料在800～1 250℃时的氧化行为.结果表明:该类材料的氧化特性符合抛物线规律;随TiC含量的增加,材料的抗氧化性能降低.由氧化后样品的X射线衍射谱分析可知:氧化表面生成SiO2和TiO2,表面仅余微量的Si3N4和TiC成分,表明经1 250℃,100h氧化后,样品表面几乎被氧化物覆盖.Si3N4/TiC(含有10%纳米Si3N4和15%TiC,质量分数)纳米复合材料在经过900℃,100h氧化后,其强度无明显下降;但经过1000℃,100h的氧化后,材料的强度已经降至氧化前的41%.扫描电镜观察表明裂纹的生成及扩展是引起强度降低的主要原因.     

Zn、S共掺杂对TiO_2纳米颗粒结构和光解甘油水溶液制氢性能的影响

以钛酸丁酯、硝酸锌和硫脲为原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同n(Zn)/n(Ti)的Zn、S共掺杂的TiO_2光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(FT-Raman)、紫外-可见漫反射(UV/vis DRS)等对催化剂的结构和光吸收性能进行了表征。结果显示,Zn和S在TiO_2纳米颗粒中均匀分布,Zn以ZnO形式存在,而S以SO2-4形式存在,共掺杂未改变TiO_2的锐钛矿结构。Zn和S共掺杂后,TiO_2纳米颗粒的晶粒变小。由于Zn的掺杂,在TiO_2禁带中产生了杂质能级,降低了纳米材料的禁带宽度,抑制了光生电子和空穴的复合,从而提高了光吸收效率。而S的掺杂,增加了催化剂表面的酸性位,有利于光催化活性的提高。掺杂了Zn、S的TiO_2光催化甘油水溶液制氢的效率远高于纯TiO_2。在氙灯照射下,3%Zn、S共掺杂催化剂的产氢速率可达到150.5μmol/(h·g)。     

氮硫改性纳米TiO_2的制备及对甲醛的降解效果研究

以钛酸四丁酯为钛源,氨水作氮源,硫脲为硫源,用水热合成法成功合成了氮掺杂、氮硫共掺杂的纳米TiO_2,并对合成的样品进行了XRD、XPS及SEM的测试。通过测试甲醛浓度的降解率,发现随着N、S含量的不断增加,催化剂降解率最高达97.2%,且氮硫共掺杂TiO_2的光催化活性明显要高于氮掺杂TiO_2。     

铁铈共掺TiO_2/复合白土光催化剂的合成及工业废水处理活性

以钛酸四正丁酯为原料,采用溶胶-微波法(Sol-microwave method)合成了铁和铈共掺型纳米TiO_2粉体(Fe-Ce-TiO_2),借助XRD、XPS和UV-vis等测试手段对其进行了表征,并以甲基橙为模型污染物考察了掺杂量对样品光催化活性的影响规律.XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO_2,且过渡金属铁和元素稀土铈掺杂后纳米TiO_2特征衍射峰宽化,强度降低;XPS分析表明,镧和铈掺杂后样品表面存在大量的氧缺位;UV-vis吸收光谱表明,所得粉体在400 nm以下均有连续宽化的吸收带,且Fe和Ce掺杂后样品对光的吸收显著增强,这是由于Ce(Ⅳ) f →d 跃迁和Ce(Ⅳ)-O荷移跃迁所致;光催化实验表明,Fe和Ce共掺杂能显著提高纳米TiO_2的光催化活性,其中当Fe(Ⅲ)和Ce(Ⅳ)掺杂量分别为0.1%和0.04%时,纳米TiO_2 光催化剂具有较高的催化活性,自然光照下光催化氧化处理卷烟厂蒸叶车间废水,效果较好,废水COD去除率达到89.8%.且催化剂易沉降分离、重复使用性能稳定.     

纳米SiO_2对Sr_(0.98)BaSiO_4:0.02Eu绿色荧光粉性能的影响

以纳米和微米Si O_2为原料,采用高温固相法合成了Sr_(0.98)Ba Si_xSi-(1-x)O_4:0.02Eu(其中,x表示纳米Si O_2的含量,x=0-1.0)一系列绿色荧光粉。结果表明:原料中掺入纳米Si O_2后,可以有效改善荧光粉的发光强度、晶体形貌和尺寸,增强粉体稳定性,降低用粉量等。值得注意的是,当纳米Si O_2的掺杂比例为0.6时,所得粉体质量较佳。本研究为后期进一步改进绿色荧光粉的性能奠定了一定的实验基础。     

氧化石墨烯–镝掺杂二氧化钛复合光催化材料的制备及光催化性能（英文）

以氧化石墨烯(GO)、钛酸四丁酯和硝酸镝为原料,用柠檬酸络合溶胶–凝胶法原位合成氧化石墨烯–镝掺杂二氧化钛(GO/Dy~(3+)–TiO_2),再经硼氢化钠还原得到还原氧化石墨烯–镝掺杂二氧化钛(r GO/Dy~(3+)–TiO_2)复合光催化剂。利用X射线衍射、透射电子显微镜、Raman光谱、荧光光谱对r GO/Dy~(3+)–TiO_2样品进行分析表征。研究了GO的引入对TiO_2晶体结构、形貌、光生载流子寿命和光催化活性的影响。结果表明:锐钛矿相Dy~(3+)–TiO_2呈纳米颗粒状均匀分布在r GO表面;GO的引入可抑制TiO_2晶粒长大及从锐钛矿向金红石的转变;r GO/Dy~(3+)–TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显高于Dy~(3+)–TiO_2。     

煅烧及干燥工艺对Yb-La/TiO_2光催化剂性能的影响

采用溶胶凝胶法制备镱镧共掺杂二氧化钛光催化剂Yb-La/TiO_2,并通过XRD、IR和BET手段对样品进行表征。在紫外光照射下,以罗丹明B作为目标降解染料,考察了催化剂的光催化性能。结果表明,制备Yb-La/TiO_2光催化剂煅烧及干燥工艺为:煅烧550℃,2h,干燥150℃,24h;此条件下制备出的Yb-La/TiO_2能使罗丹明B的降解率达到93.37%结构表征结果显示:Yb-La/TiO_2催化剂使粒径降低,比表面积增加,催化活性增加,镧镱共掺杂TiO_2产生了协同效应。     

钙钛矿太阳能电池中TiO_2电荷传输性能调控的研究

采用水热/溶剂热法制备了3种锐钛矿TiO_2(纳米颗粒、纳米棒和纳米片),分别主要暴露(101)、(010)、(001)晶面。电化学阻抗谱和荧光光谱分析表明,3种TiO_2的电荷传输性能顺序为:TiO_2纳米颗粒TiO_2纳米棒TiO_2纳米片。将其作为电荷传输层分别应用于钙钛矿太阳能电池(FTO/致密层TiO_2/介孔层TiO_2/CH_3NH_3PbI3/Spiro-OMe TAD/Ag)中,发现电池的光电转化效率与TiO_2的电荷传输性能成正相关,即暴露(101)晶面的锐钛矿TiO_2纳米颗粒基钙钛矿太阳能电池的光电转化效率最高,可达13. 53%。