TiO2/SnO2复合空心球在染料敏化太阳能电池中的应用

采用模板辅助法制备了SnO2/TiO2复合空心球,样品直径为1.5~4.0μm,比表面积达到了92.9 m^2·g^-1,复合空心球表现出优越的光散射性能.以这种复合空心球作为染料敏化太阳能电池的光阳极,电池的光电转换效率可达到7.72%,高于SnO2微米球(2.70%)和TiO2微米球(6.26%).此外,以锐钛矿型TiO2纳米晶作为底层,SnO2/TiO2复合空心球作为光散射层制备的双层结构光阳极,电池光电转换效率进一步提升至8.43%.     

原位水热合成SrTiO3/TiO2复合纳米纤维及光催化性能

以利用静电纺丝技术制备的TiO2纳米纤维为模板和反应物,原位水热合成了具有异质结构的SrTiO3/TiO2复合纳米纤维.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、高分辨透射电子显微镜( HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品的结构和形貌进行了表征.用罗丹明B(RB)模...     

以花瓣为模板制备TiO2分层介孔纳米片

以月季花花瓣为模板, 经钛盐溶液浸渍后煅烧, 合成了新型TiO2 分层介孔纳米片. 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 环境扫描电子显微镜(ESEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)和氮气吸附-脱附曲线分析等手段对样品进行了表征. 结果表明, 所得样品由厚度约4 nm的具有生物形态结构的锐钛矿型TiO2 纳米片组成. TiO2 薄层表面存在大量介孔, 其孔径集中分布于4 nm左右. 由紫外-可见漫反射吸收光谱可知, 材料的吸收边较纳米TiO2 (P25)红移了约20 nm, 因而具有更高的可见光光催化活性. TiO2 分层介孔纳米片在阳光下表现出较强的光催化活性, 在90 min内对亚甲基蓝的降解率可达98%, 远高于TiO2 纳米粉.     

孔径可控的介孔TiO2纳米球的溶剂热合成

以具有微孔结构的乙二醇钛(TG)为前驱体, 采用无模板法制备了一系列单分散的介孔TiO2纳米球. 通过溶剂热处理, 微孔前驱体TG原位水解直接转化为具有介孔结构的TiO2纳米球. 通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及氮气吸附-脱附等对产物进行了表征. 测试结果表明, 产物具有高结晶性、均一的形貌、可调的孔径和比表面积.     

一步溶剂热法合成C掺杂介孔TiO_2可见光光催化材料

在无模板剂的条件下,以钛酸四丁酯为钛源,采用一步溶剂热法,在乙醇体系中合成出C掺杂TiO2球状介孔可见光光催化材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪、X射线光电子能谱(XPS)、固体漫反射(UV-Vis)以及光降解罗丹明B实验等对其进行了结构表征和性能测试.实验结果表明,合成样品为锐钛矿晶型,材料表现为由纳米粒子堆积而成的大小均一的球形形貌.TiO2材料的结晶度和粒子形貌大小可以通过乙酸加入量来进行调控,这对于实际应用具有重要意义.同时,通过测试证明样品中的C原子进入TiO2晶格内部,取代了O原子的位置,窄化了TiO2内部的能带结构,从而大大提高了材料的可见光光催化活性,结果证明合成材料对污染物具有很好的吸附性能和光降解性能.     

高活性Ag修饰TiO2空心八面体光催化剂的简易模板诱导合成

贵金属修饰的TiO2空心纳米光催化材料由于具有大的比表面积、低的质量密度、良好的表面渗透性、强的光吸收能力以及界面电荷的快速转移,因而表现出优异的光催化性能.为了制备结构可控且精良的贵金属修饰TiO2空心纳米光催化材料,人们先后采用湿化学法、高温固相法、声化学法及光化学沉积法等.由于在制备过程中涉及多种异相材料的合成和结构控制,因此上述合成方法通常需要复杂且多步过程(有些过程甚至很容易导致结构破坏),从而限制了其在光催化领域的实际应用.本文开发了一种简单的模板诱导法,成功制备了Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂.合成过程包括模板指导沉积和原位模板溶解.以Ag2O八面体为模板, TiF4水溶液为前驱体,首先通过TiF4水解形成TiO2纳米粒子沉积在Ag2O模板表面,而TiF4水解产生的酸性HF水溶液可原位溶解碱性的Ag2O模板,从而一步制得TiO2空心八面体.同时,利用Ag2O以及Ag+离子的光敏特性,在光照条件下使Ag2O和Ag+离子生成Ag纳米颗粒,直接沉积在TiO2空心八面体的内外表面,得到Ag/TiO2光催化剂.由此可见,该合成方法具有明显的步骤少的优点.扫描电镜、透射电镜、能量散射和紫外-可见光谱等表征结果表明成功制得内外Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂,其中TiO2空心八面体的壁厚约为25 nm,边长约为1μm,而修饰在其表面的Ag纳米粒子尺寸仅为5–10 nm.此外,通过控制TiF4前驱体浓度,还可制备核壳结构的Ag2O@TiO2八面体以及不同壁厚Ag修饰的TiO2空心八面体,表明该方法在Ag/TiO2形貌合成上的多样性和可控性.为了获得良好的光催化活性,对制备的Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂进行了不同温度的热处理. X射线衍射结果表明,即使在600 oC高温下,制备的Ag/TiO2空心八面体光催化剂依然能够保持原有的特殊形貌和锐钛矿TiO2晶型.该温度明显高于TiO2从锐钛矿向金红石转变的温度.这说明合成的Ag/TiO2能在保持高活性锐钛矿相的同时获得更好的结晶性.这可能是由于分散在TiO2原始晶粒周围的Ag纳米粒子能阻止其进一步长大,从而抑制了其晶型转变.不同样品光催化降解甲基橙的结果表明,经600oC高温热处理的样品表现出最高的光催化活性,相应的反应速率常数为0.11 min？1.这应得益于该光催化剂具有以下三个特点：(1) TiO2空心八面体的薄壁结构能够缩短光照条件下光生电子和空穴从内部扩散到表面的距离;(2)由于贵金属Ag纳米粒子沉积在TiO2薄壁的内外两个表面以及TiO2和Ag形成肖脱基势垒,因此在它们接触的界面上能够发生更快的界面电荷转移;(3)高温处理导致TiO2良好的晶化以及高活性锐钛矿TiO2晶型的保持.     

纳米TiO_2对PCR体系中DNA合成的影响及其机理研究

研究纳米TiO2对PCR体系中DNA合成的影响及其作用的分子机制.方法是把不同浓度的纳米TiO2直接加入PCR体系中,观察其对DNA合成量的影响;把与纳米TiO2预先混合的聚合酶、引物或模板的上层清液及沉淀分别加入到PCR体系中,观察预先相互作用对DNA合成量的影响;并用聚丙烯酰胺凝胶电泳和紫外可见光谱方法分析其作用的分子机制.结果表明锐钛矿型纳米TiO2对PCR体系中的DNA合成有浓度依赖性的抑制作用,且抑制作用强于微米级;聚合酶的上层清液、引物的沉淀、模板的上层清液与沉淀均有DNA的合成,但合成量均小于纳米TiO2直接加入PCR时的DNA的合成量;综合紫外可见光谱和电泳实验,认为避光条件下,锐钛矿型纳米TiO2抑制DNA合成的主要原因是对聚合酶、引物和模板的吸附作用,其中包括化学吸附和物理吸附,作用强度以引物最强,模板居中,聚合酶最弱,为进一步研究纳米TiO2对DNA的损伤及其生物毒性提供了理论基础.     

TiO_2纳米粒子的表面修饰研究

利用表面修饰法合成了油酸 (OA)修饰的TiO2 纳米粒子 ,采用红外光谱 (IR)、透射电子显微镜 (TEM)和X射线光电子能谱 (XPS)对表面修饰的TiO2 纳米粒子进行了结构表征 ,并研究了油酸浓度对TiO2 表面覆盖量及在油中分散性能的影响 .研究结果表明通过油酸表面修饰 ,成功合成了具有油分散性能的纳米TiO2 ,并且获得了油酸修饰量与TiO2 的最佳配比 .     

新型氧化铝空心球的制备及表征

以胶体碳球为模板, 廉价的硝酸铝为铝源, 成功制备出了新型的大小可控的氧化铝空心球. 通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量扩散X射线(EDX)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对合成产品进行了表征, 并考察了不同合成条件对空心球形貌的影响. 实验结果表明, 合成的氧化铝空心球大小均一, 粒径及壁厚均可调节. 在该实验条件下, 硝酸铝浓度及吸附时间的改变对产品结果没有明显的影响, 而吸附温度的改变引起了产品表面光滑度及壁厚的改变.     

界面聚合法制备PANI/TiO2纳米复合纤维材料

采用界面自组装聚合的方法, 成功地制备出PANI/TiO2纳米复合纤维材料, 采用TEM, FTIR, XRD及TG等技术对其形貌、结构及热稳定性能进行了表征, 并考察了苯胺单体浓度、TiO2的活化与否对复合材料形貌的影响. 结果表明, TiO2的活化处理是影响该复合材料形貌的主要因素, 活化处理后的TiO2能进入PANI纳米纤维的内部, 且分散得更加均匀; PANI/TiO2纳米复合纤维的直径随着苯胺单体浓度的增加而增加. 同时, TiO2的加入改善了PANI的耐热性能. 采用该法合成的纳米复合材料具有合成条件温和、易于控制、纯化简单、省去了使用模板/消除模板的过程及能够一步得到大量产品等许多优点.     

Novel and facile method for the preparation of monodispersed titania hollow spheres

The fabrication of monodispersed hollow spheres in varying sizes and shapes is very interesting and has a lot of potential applications. This paper provides a very simple route to preparing hollow titania spheres using polystyrene (PS) as a template. In this approach, the titania shells were first formed and the PS cores were dissolved subsequently, even synchronously, in the same medium; neither an additional dissolution nor a calcination process was needed to remove the PS cores. Transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, and Barret-Emmet-Teller measurements were used to characterize the monodispersed hollow titania spheres. A possible formation mechanism of the hollow spheres was proposed.     

模板法制备复合中空微球

本文报道以一种商品化的聚苯乙烯中空球为模板, 采用溶胀聚合技术合成了具有IPN(Inter-Penetrating Network)结构的复合中空球; 对其中的一种高分子网络进行化学改性引入所需官能团, 制得带有羧基的聚合物凝胶中空球; 利用凝胶诱导生长特性, 成功制得聚合物复合中空球. 此方法无需去除模板就可批量制备各种复合功能中空球.     

Degradation of methylene blue in aqueous dispersion of hollow titania photocatalyst: optimization of reaction by peroxydisulfate electron scavenger

The submicrometer-sized titania hollow spheres have been synthesized by employing sulfonated polystyrene latex particles as a template in sol-gel method. Photocatalytic activity of the hollow spheres was investigated by focusing on the effect of electron scavengers in the photocatalytic decomposition of methylene blue (MB). Photocatalytic activities of titania hollow spheres were significantly enhanced by the addition of peroxydisulfate as an electron scavenger. The rate constant for photodecomposition of MB was increased more than two times by the addition of peroxydisulfate. The significant increase in the photodecomposition rate seems to be related to electrons scavenging as well as production of additional oxidizing species. It was found that the optimum concentration of peroxydisulfate was 10 mM. Further increase in the concentration of peroxydisulfate is not recommended due to the saturation of reaction rate by the excess amount of SO(4)(2-) species.     

In2O3/ZrO2-TiO2空心球复合材料的制备与光解水制氢性能

以聚苯乙烯(PS)胶球为模板, 通过一步法结合煅烧后处理制备了空心球复合材料In₂O₃/ZrO₂-TiO₂. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附等测试手段对复合材料的结构、 组成和形貌进行了表征. 结果表明, In₂O₃/ZrO₂-TiO₂复合材料的晶型结构以锐钛矿型TiO₂为主, 同时存在少量含有Ti—O—Zr键的混合氧化物. 该复合材料经聚苯乙烯模板处理后呈现空心球状结构, 球壁由纳米粒子堆积而成. In₂O₃/ZrO₂-TiO₂空心球复合材料的比表面积较大(66.92 m²/g), 且In₂O₃与ZrO₂-TiO₂复合后光吸收发生了红移. 对该复合材料光解水制氢性能的研究结果表明, 空心球状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂具有较好的产氢效果(56.7 μmol/g, 8 h), 明显高于P25、 ZrO₂、 空心球状ZrO₂-TiO₂及粉末状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂.     

大孔及中空二氧化钛结构材料研究进展

大孔及中空二氧化钛材料,由于具有独特的性能如高比表面积、高阻尼容量、低热导率和低介电常数等,使其在很多领域如轻质结构材料、催化剂载体、隔热隔音材料以及光电材料等方面有着潜在的应用,成为一个很有吸引力的研究领域.本文结合自己的研究工作和已报道的最新研究成果,对具有特殊微观结构(大孔、中空)二氧化钛材料的制备研究进行了综述,着重介绍了模板法在制备反蛋白石结构二氧化钛晶体、以及大孔和介孔二氧化钛材料方面的应用;同时结合相关报道,对二氧化钛中空微胶囊和纳米管的制备也进行了介绍.     

Opal Gels Templated Synthesis of Structured Titania Materials

Summary: Core/shell opal gels of sulfonated polystyrene were used as templates to synthesize structured crystalline titania materials. Under acidic conditions, opal materials with hollow spheres of controllable shell thickness and cavity size were prepared. Under neutral conditions, inverse opal inorganic materials with a tunable pore size were prepared. It is crucial that proton ions induce a preferential sol/gel process, forming titania in the gel.

Scanning electron micrograph of the interior region of a structured titania material derived from the G1 template used here. The inset shows broken spheres in which the internal cavity can be observed.     

空心球形In2O3/ZrO2-TiO2纳米复合材料多模式光催化

本文以聚苯乙烯(PS)胶球为模板,通过一步水浴法结合煅烧后处理制备了不同比例的In_2O_3/ZrO_2-TiO_2空心球状复合材料(简写为In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H)。通过X-射线衍射、扫描电镜、X-射线光电子能谱、紫外-可见漫反射吸收光谱和氮气吸附-脱附等测试手段对该系列复合材料的结构、组成和形貌进行了表征。结果表明,In_2O_3/ZrO_2-TiO_2复合材料经PS模板处理后呈现空心球状结构,球壁由纳米粒子堆积而成。将In_2O_3与ZrO_2-TiO_2复合后其光吸收性能呈现了一定的红移现象,且In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H(1∶4)的比表面积较大(66.92m~2·g~(-1))。同时,为了考察该复合材料的光催化性能,在多模式光催化条件下对甲基橙的降解情况进行了研究。结果表明,In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H(1∶4)表现出较好的光催化性能,其光催化活性高于P25、ZrO_2、In_2O_3/ZrO_2-TiO_2及其他体积比的In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H。     

Preparation and characterization of silver/TiO2 composite hollow spheres

Silver-coated poly(methyl acrylic acid) (PSA) core-shell colloid particles were prepared by an in situ chemical reduction method. Crystalline silver/titania composite hollow spheres were obtained by coating the as-prepared PSA/silver particles with an amorphous titania layer and subsequently calcining in Ar atmosphere. SEM and TEM investigation indicated that the size of the as-prepared PSA/silver and PSA/silver/TiO(2) core-shell particles and silver/titania composite hollow particles was fairly uniform and the wall thickness of the hollow spheres was in the range of 40-80 nm. UV-vis absorption spectra were recorded to investigate their optical properties.     

Fabrication of sub-micrometer-sized jingle bell-shaped hollow spheres from multilayered core-shell particles

Jingle bell-shaped hollow spheres were fabricated starting from multilayered particles composed of a silica core, a polystyrene inner shell, and a titania outer shell. Composite particles of silica core-polystyrene shell, synthesized by coating a 339-nm-sized silica core with a polystyrene shell of thickness 238 nm in emulsion polymerization, were used as core particles for a succeeding titania-coating. A sol-gel method was employed to form the titania outer shell with a thickness of 37 nm. The inner polystyrene shell in the multilayered particles was removed by immersing them in tetrahydrofuran. These successive procedures could produce jingle bell-shaped hollow spheres that contained a silica core in the titania shell.     

Low‐Temperature Facile Template Synthesis of Crystalline Inorganic Composite Hollow Spheres

This report presents a facile approach for the low‐temperature synthesis of crystalline inorganic‐oxide composite hollow spheres by employing the bulk controlled synthesis of inorganic‐oxide nanocrystals with polymer spheres as templates. The sulfonated polystyrene gel layer can adsorb the target precursor and induce inorganic nanocrystals to grow on the template in situ. The crystalline phase and morphology of the composite shell is tunable. By simply adjusting the acidity of the titania sol, crystalline titania composite hollow spheres with tunable crystalline phases of anatase, rutile, or a mixture of both were achieved. The approach is general and has been extended to synthesize the representative perovskite oxide (barium and strontium titanate) composite hollow spheres. The traditional thermal treatment for crystallite transformation is not required, thus intact shells can be guaranteed. The combination of oxide properties such as high refractive index, high dielectric constant, and catalytic ability with the cavity of the hollow spheres is promising for applications such as opacifiers, photonic crystals, high‐κ‐gate dielectrics, and photocatalysis.