Zn2+离子掺杂对负载TiO2薄膜光催化活性的影响

以钛酸丁酯和ZnSO₄·7H₂O为原料，采用溶胶-凝胶法在钛片、玻璃、釉面瓷砖、陶瓷、不锈钢和铝片六种载体上制备了Zn²⁺掺杂TiO₂薄膜，讨论了不同Zn²⁺掺杂浓度下不同载体表面上制备的TiO₂薄膜对甲基橙脱色率的影响。结果表明，Zn²⁺对TiO₂薄膜的掺杂效果与载体的类型密切相关，并且不同载体其Zn²⁺掺杂的最佳浓度也不同。Zn²⁺掺杂后，TiO₂薄膜光催化活性提高最大的是釉面瓷砖，其次是钛片、玻璃、陶瓷。不锈钢和铝片上TiO₂薄膜的光催化活性不但没有升高，反而降低了。     

钨离子掺杂对钛片表面TiO2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了负载在钛片上掺杂W⁶⁺的TiO₂薄膜光催化剂。研究结果表明,焙烧温度为520 ℃,TiO₂薄膜光催化剂活性最好;W⁶⁺的掺杂提高了TiO₂薄膜的光催化活性。当W⁶⁺掺杂浓度为6.04×10¹⁶个·cm^-3时,W⁶⁺-TiO₂薄膜光催化剂光催化活性最高,XRD结果表明,掺杂W⁶⁺前后TiO₂均为锐钛矿相,并未检测出任何钨的氧化物。     

不同金属离子掺杂TiO2薄膜的制备及光催化活性的研究

以溶胶-凝胶法制备了分别用Ag^+、Cu²⁺、Fe³⁺、La³⁺、Ce³⁺和Eu³⁺等离子掺杂的纳米TiO₂薄膜，经XRD和UV-Vis对薄膜样品进行表征并研究了其光催化活性。XRD结果证明，掺镧TiO₂薄膜与未掺杂薄膜的X射线衍射图基本一致，实验条件下主要为锐钛矿型，且掺入La^3+离子使得TiO₂薄膜的晶粒变小。UV-Vis吸收光谱说明当λ＞380 nm时，其吸光度低于0.15。薄膜光催化降解亚甲基蓝的实验表明,La³⁺或Fe^3+掺杂薄膜的光催化降解率远高于未掺杂TiO₂薄膜，而Ce^3+或Cu^2+离子掺杂薄膜与未掺杂薄膜的光催化活性相似，掺Ag⁺或Eu³⁺离子则降低了活性。当最佳掺杂量La³⁺为0.6%或Fe³⁺为1.5%时，光催化降解率分别高达92%和82%。     

TiO2薄膜的制备、改性及光催化性能的研究

以铝片为基底,采用阳极氧化法制备氧化铝薄膜作为TiO₂的固定载体。用溶胶-凝胶法制备TiO₂溶胶,通过在氧化铝薄膜载体上浸渍提拉得到TiO₂膜。通过交流电沉积的方法对其掺杂贵金属改性,得到M/TiO₂复合膜。利用紫外-可见光谱法对复合膜进行表征。实验结果表明,利用Al₂O₃可以很好的负载TiO₂溶胶,500 ℃焙烧有利于形成催化能力较好的锐钛矿型TiO₂,掺杂贵金属Ag和Au的TiO₂试样对甲基橙的光催化效果明显优于未掺杂金属的TiO₂试样。     

掺杂铁纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

分别采用水热法和溶胶-凝胶法制备了纳米级TiO₂和不同掺铁量的TiO₂纳米粒子。通过纯TiO₂和掺铁TiO₂分别作光催化剂时甲基橙溶液在紫外光下的光催化降解试验发现，溶胶-凝胶法掺杂铁离子可以有效地提高TiO₂光催化活性，而水热法掺杂铁使TiO₂的光催化活性明显降低。Fe/TiO₂摩尔比为0.01％～0.1％，随掺杂量的增大,TiO₂光催化活性逐渐降低。     

过渡金属离子掺杂纳米TiO2的相变与光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Mo⁶⁺、Cr³⁺、Fe³⁺的改性纳米TiO₂光催化剂，并分别在550℃和580℃下对其进行了热处理，考察了热处理温度对掺杂纳米TiO₂相变和光催化活性的影响.通过光催化降解染料罗丹明B实验，对在不同热处理温度下Mo⁶⁺、Cr³⁺、Fe³⁺改性以及不同Mo⁶⁺掺杂量的TiO₂光催化活性进行了评价，发现掺杂离子对TiO₂光催化活性的影响与其对TiO₂相转变的作用是一致的，即抑制相转变的同时也提高了光催化活性.实验结果也进一步表明，Mo⁶⁺掺杂量为0.05％（摩尔分数）时的TiO₂具有最佳光催化活性.     

纳米TiO2光催化材料离子掺杂的正电子湮没研究

采用正电子湮没技术研究了13种金属离子掺杂对纳米TiO₂光催化材料缺陷的影响,并讨论了离子掺杂对TiO₂光催化材料平均电子密度和光催化活性的影响。结果表明,纳米TiO₂光催化材料的缺陷主要是氧空位、孪晶界、位错和金属空位等。正电子湮没谱的分析表明,Fe³⁺、W⁶⁺和La³⁺高价态离子的掺杂降低纳米TiO₂的平均电子密度,低价态的Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Co²⁺和Ag⁺掺杂增大了纳米TiO₂的平均电子密度,Al³⁺、V⁵⁺、Ni²⁺和Cr³⁺的掺杂对纳米TiO₂平均电子密度没有影响。纳米TiO₂的离子掺杂寿命谱与光催化活性之间关系分析表明,Pb²⁺、La³⁺、Cr³⁺和Co²⁺掺杂时,材料中自由体积缺陷的形成不利于TiO₂光催化活性的提高,而Fe³⁺、W⁶⁺、La³⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ag⁺、Al³⁺、V⁵⁺和Ni²⁺掺杂时,则有利于TiO₂光催化活性的提高。     

Mn2+-SiO2-TiO2纳米薄膜光催化性能的研究

在溶胶-凝胶法制备Mn²⁺掺杂TiO₂催化剂的基础上，掺入SiO₂纳米粉体，制备了一种新的Mn²⁺SiO₂TiO₂纳米薄膜。以甲醛为降解对象，探讨该种新薄膜的光催化性能，并与单纯TiO₂薄膜、Mn²⁺-TiO₂薄膜和SiO₂-TiO₂薄膜进行比较。结果表明，500 ℃焙烧，掺杂m(Mn²⁺)∶m(SiO₂)∶m(TiO₂)＝1.0∶12∶100 时，Mn²⁺-SiO₂-TiO₂纳米薄膜的光催化活性最高，150 min后甲醛降解率达88%，是单纯 TiO₂薄膜的1.8倍。该薄膜稳定性较好，经重复7次使用,最大降解率只下降7%，表明其稳定性较好。     

TiO2薄膜光催化剂的性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃管上制备了透明的TiO₂薄膜，并利用XRD、Raman、UV-Vis和XPS技术对薄膜进行了表征。结果表明,在773 K焙烧的TiO₂样品在290～330 nm处的吸收明显强于573 K焙烧的样品。在573 K焙烧的情况下，薄膜基本为非晶态，但却表现出良好的光催化活性，并随着负载层数的增加，薄膜的光催化活性逐渐增加。在573 K以上，随焙烧温度的升高，TiO₂薄膜的光催化活性逐渐降低。     

Gd3+掺杂TiO2纳米粉体的晶粒尺寸、表面特性和光催化活性

利用酸催化的溶胶-凝胶法制备了纯的和不同Gd³⁺掺杂量的TiO₂纳米粉体，并用XRD、BET、XPS、SPS等技术对样品进行了表征.研究了Gd³⁺掺杂量和焙烧温度对样品光催化降解亚甲基蓝的活性、相结构、晶粒尺寸和表面织构特性的影响，并结合表面光电特性和表面组成等探讨了Gd³⁺掺杂对纳米TiO₂的光催化活性的影响机制.结果表明：与纯TiO₂相比，适量掺杂Gd³⁺可以显著提高其光催化活性.当Gd³⁺掺杂量为0.5%（质量），焙烧温度为500 ℃时，TiO₂复合纳米粉体的光催化活性最佳，其锐钛矿含量为100%，平均晶粒粒径为15.55 nm，比表面积为12.81 m²·g^-1.Gd³⁺掺杂强烈地抑制TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变，减小晶粒尺寸，提高光响应阈值，这三方面均有利于提高光催化活性.XPS分析表明，Gd³⁺掺杂导致TiO₂纳米粉体的表面羟基含量降低.     

La3+、Cu2+、Fe3+/TiO2对金属-半导体表面肖特基势垒的影响

分析了金属-半导体表面的接触机理及肖特基势垒的形成，探讨了离子掺杂行为对势垒的影响机理，研究了光生载流子的迁移对TiO2半导体复合材料光催化活性的影响。结果表明,不同金属基体材料对表面势垒高度的影响程度不同，同掺杂离子的表面态对金属-半导体接触的影响也有差别,离子可以改变半导体功函数, La³⁺、Cu²⁺和Fe³⁺在同一浓度掺杂，对半导体的功函数影响不同，使载体和离子对电子和空穴捕获能力有所差异。     

Zn2+/ZnO掺杂TiO2光催化膜的制备及超亲水改性

为了提高TiO2光催化薄膜的利用效率,实验分别采用金属离子Zn2+和其氧化物ZnO掺杂TiO2的方法,制备以TiO2为基体的复合光催化薄膜。利用简单易行的溶胶凝胶法,一种是将Zn2+、ZnO掺杂于TiO2溶胶中,分别制备金属、半导体氧化物掺杂的混合溶胶,采用浸渍提拉的方法以玻璃片为载体涂膜,然后用马弗炉进行热处理制得样品。另一种是利用S iO2对2种掺杂的复合TiO2薄膜进行表面处理改性后,热处理得样品。将所得样品进行接触角、紫外-可见分光光度计、红外、AFM测试,对其性能进行表征。结果表明:Zn2+的掺杂量为0.1 g时,测试结果比较理想;经过S iO2表面处理过的Zn2+/TiO2复合光催化膜的超亲水性最好,水滴刚滴上,静态接触角几乎为0;°ZnO/TiO2复合光催化膜的吸光性能最高,但透过率较低,透明性比较差。     

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。     

过渡金属掺杂二氧化钛光催化性能的研究

采用浸渍法制备了过渡金属掺杂的光催化剂MOx/TiO2(M=Cr、Mn、Fe、CO、Ni、Cu)．以乙酸的光催化氧化降解反应为探针，研究了催化剂的光催化性能．研究结果表明，经过渡金属掺杂改性的二氧化钛，光催化性能都有所提高．掺杂量有一个最佳值，在最佳掺杂量时，催化剂光催化性能的提高程度与对应金属氧化物的生成焓有很好的一致性，还发现光催化性能与过渡金属离子稳定氧化态的电子亲和势与离子半径的比值间呈现火山型关系曲线．     

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。     

TiO2薄膜光电极能带结构和催化活性的初探

以阳极氧化法制得的TiO2薄膜光电极为工作电极，铂环为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，组成光电催化降解苯酚体系．运用电化学阻抗图谱(EIS)，测得光电催化过程中TiO2薄膜光电极的空间电荷层电容，计算出半导体能带结构参数——空间电荷层宽度W．结果证明：当空间电荷层宽度W随阳极偏压增加而增大时，TiO2薄膜电极光催化活性提高；当其等于薄膜厚度时，光催化活性最好，此时出现最佳偏压值；继续增加偏压，活性反而有所下降。     

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.     

在可见光照射下金属离子改性二氧化钛水溶胶对甲基橙的降解

以钛酸四丁酯为前驱物,采用沉淀胶化法制备了TiO2水溶胶,比较了制备方法对TiO2水溶胶性能的影响,并用TiO2水溶胶制备薄膜.采用金属离子Fe3+[1]、Co2+和Ni2+对TiO2水溶胶进行改性,分析离子改性TiO2水溶胶的光吸收性能,发现金属离子与TiO2水溶胶形成了配位化合物.研究了金属离子改性对TiO2水溶胶...     

改性TiO_2纳米薄膜及其可见光降解甲醛研究

以无机盐TiOSO4为主要原料,采用低温回流技术,于130℃下在玻璃基底上制备了TiO2纳米薄膜,研究了单离子掺杂和双离子掺杂对材料结构特性和可见光催化降解甲醛特性的影响。结果表明,选取La3+和Fe3+分别掺杂以及以2种离子共同掺杂,在可见光下对甲醛气体的降解试验中,TiO2基薄膜均表现出较高的光催化活性,尤其是在2种离子双掺杂的情况,在6 h可见光照射下,对甲醛的降解率达到90%。纳米尺度的锐钛矿结构以及离子掺杂改变TiO2材料带隙结构是该薄膜材料具有可见光催化活性的根本原因。     

Ag+修饰改性TiO2薄膜的制备、表征及日光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,制备了Ag^＋/TiO2薄膜.利用XRD、SEM等测试手段进行了样品的表征分析,以降解罗丹明B为反应模型,研究了薄膜的日光催化活性和薄膜的重复使用效果.结果表明,Ag掺杂以后可以明显地提高TiO2薄膜的催化活性,薄膜的使用次数可达到5次以上,且仍有明显的降解效果.