表面相结结构在促进光催化电荷分离中的应用（英文）

二十世纪八十年代以来,特别是近十年,光催化研究在利用可再生能源太阳能的道路上飞速发展.越来越多的研究表明,相结结构的构筑是有效提高半导体光催化剂性能的重要策略.其中,TiO2作为重要的模型光催化剂,其相关研究成果呈现出指数增长的趋势.本综述围绕TiO2模型光催化剂,主要介绍TiO2表面相结的研究成果,包括TiO2表面相的表征、锐钛矿:金红石TiO2相结用于光催化产氢研究、TiO2相结在光催化中作用的最新认识等.在表征方面,通过表面灵敏的紫外拉曼光谱研究了TiO2相变过程中表面相结构的变化,结合可见拉曼以及XRD表征揭示了TiO2独特的相变过程,即相变始于锐钛矿粒子的界面处,小粒子逐渐团聚为大粒子,致其相变从大粒子体相开始最终扩展到整个粒子.使用CO,CO2探针红外光谱,根据锐钛矿和金红石表面吸附物种的差异,进一步证实了锐钛矿:金红石表面相结结构,为紫外拉曼光谱的表面表征特性提供坚实证据.同时,利用发光光谱观察到锐钛矿晶相的可见发光带和金红石晶相的近红外发光带,并基于此给出了TiO2材料表面相结结构的荧光表征新方法.此外荧光光谱还提供了锐钛矿、金红石相中载流子动力学信息,揭示了束缚态在光催化中的作用.在光催化应用方面,观察到混相结构TiO2较单独锐钛矿及金红石相具有更高的光催化产氢活性,通过在较大金红石颗粒上担载纳米锐钛矿粒子,证明了相结结构在提高光催化活性中的核心作用,并首次提出了锐钛矿:金红石表面异相结结构概念,推断其对电荷分离的促进作用是最终提高反应活性的原因.之后将此概念应用到改善商品TiO2(P25)光催化活性中,通过可控热处理精细调控P25的表面相结构,在光催化重整生物质衍生物产氢实验中,成功将P25光催化产氢活性提高3-5倍.之后发展了新的TiO2表面控制方法,通过加入Na2SO4等相变控制剂,延缓了TiO2从锐钛矿向金红石的相变过程,在较高温度下实现TiO2相结结构的调控,最终可将P25光催化重整甲醇制氢的活性提高6倍,同时通过高分辨电镜清晰观察到锐钛矿:金红石相结的原子层生长接触.在相结作用机理方面,多种时间分辨光谱技术以及理论计算被用作探索锐钛矿:金红石相结处的电子转移机理.通过时间分辨红外光谱对TiO2表面相结结构作用的研究,特别是利用锐钛矿、金红石不同的瞬态吸收光谱特征,证明了锐钛矿:金红石相结处的载流子转移过程,存在锐钛矿向金红石的电子转移过程.模型光催化剂TiO2相结的研究成果,加深了对光催化机理的认识,促进新型高效光催化体系的设计合成.     

碳和钇共掺杂对混相TiO2光催化性能的影响

TiO2因其毒性低、稳定性高、制备成本低廉而获得广泛应用,特别是作为光催化剂在降解环境污染物方面受到了广泛关注;然而,纯TiO2较大的光生载流子复合率和较宽的带隙限制了其应用.元素掺杂作为一种拓宽光催化剂光吸收能力的方法广泛应用于各种光催化剂的修饰改性,而两种具有光催化性能的TiO2相共存则能有效抑制光生载流子的复合,因此采取合适的方法有效利用这两种TiO2改性的方法制备得到更具实际应用潜质的光催化剂具有一定的可行性.本文通过简单的溶胶-凝胶过程向锐钛矿相与金红石相组成的混相TiO2中共掺杂碳和钇得到了一种活性较高的可见光响应光催化剂.采用粉末X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和透射电镜等表征手段研究了碳和钇掺杂对TiO2结构的影响,发现碳掺杂有利于金红石相的形成且材料具有更大的晶粒尺寸,钇掺杂则有利于锐钛矿相的形成且能细化材料的晶粒尺寸,提高材料的比表面积,导致材料更好的光催化活性.材料在30 W荧光灯光照条件下的光催化降解亚甲基蓝(MB)性能的研究显示,C-Y-TiO2样品具有比单掺杂和未掺杂样品更高的光催化活性,其顺序为C-Y-TiO2>Y-TiO2>C-TiO2>TiO2≈P25.此外,降解反应动力学研究表明C-Y-TiO2样品光降解MB的速率是未掺杂样品在相同条件下降解速率的3.5倍.不同钇掺杂含量样品的结构和光催化降解MB的研究结果表明,钇掺杂显著促进了锐钛矿相TiO2的形成.这说明钇可能仅掺杂进入锐钛矿相,因此合适的钇掺杂量才能有效形成最优化的光催化性能的混相TiO2.不同热处理温度下获得的样品的光降解MB特性也表明,一定的热处理温度有利于合适的锐钛矿相和金红石相的组成,从而有利于相间的协同效应.紫外-可见光谱和荧光光谱表征分析表明,碳和钇的掺杂都拓展了其吸收光谱到可见光区域,且抑制了光生电子和空穴对的复合,进而提高了材料的光催化活性.碳和钇共掺杂的混相TiO2具有较高可见光光催化活性的主要原因有两个方面:一是元素掺杂减小了TiO2的带隙使得材料具有可见光响应;二是金属和非金属元素在锐钛矿相与金红石相TiO2中不同的掺杂特性形成的协同效应,抑制了光生电子和空穴的复合.     

硝酸根接枝诱导组装金红石相TiO2纳米束以增强光催化产氢（英文）

化石燃料的快速消耗加速了全球能源危机和环境污染等问题.光催化产氢直接利用清洁和可持续的太阳能实现向化学燃料的转化,因而成为一种有前景的技术.众多半导体光催化剂中,二氧化钛因其高光催化活性、稳定的化学性质、低成本和无毒等优势而被广泛用作分解水产氢的光催化剂.最近,金红石相TiO2纳米晶体在某些情况下被证明具有光催化的潜力,然而其光生电子-空穴对的快速复合显著抑制了光催化效率.表面修饰、构建异质结和负载助催化剂等策略被用来提高光生载流子的分离效率以减少复合损失,从而提升光催化活性.由于光催化反应通常发生在光催化剂的表面活性位点上,因此通过改善表面性质改变电荷转移途径对光催化活性具有重要影响.磷酸、硫酸、硼酸和盐酸等无机酸的修饰可以改变光催化剂的表面基团,分别通过促进表面羟基的形成和氧气的吸附以及改变表面电荷性质更有效地捕获空穴,实现光生电子和空穴的分离,有助于光催化降解有机污染物.然而,这种影响机制显然不适用于光催化产氢体系,目前对无机酸修饰用于分解水产氢的研究鲜有报道.因此,通过酸改性策略制备高效产氢的光催化剂仍然是一个相当大的挑战.本文利用硝酸诱导策略合成纺锤状金红石相二氧化钛纳米束(R-TiO2).首先,制备层状质子化钛酸盐(LPT)作为TiO2的前体,随后,加入浓硝酸以诱导向金红石相TiO2的转变,并组装形成纺锤状纳米束.对照实验显示,硝酸的酸化可以诱导LPT向金红石相TiO2的转变,而相同条件下浓硝酸后处理不会引起晶相的转变.纺锤形纳米束的形成源于,硝酸诱导R-TiO2沿(110)方向生长并彼此粘附,硝酸诱导组装过程成功在TiO2表面修饰上硝酸根,同时扩大了光吸收范围,有效减少了电荷复合损失.光催化产氢测试证明了R-TiO2光催化剂具有高效的产氢性能,产氢速率为402.4μmol h-1,是Degussa P25的3.1倍,并且显著高于未经浓硝酸处理的锐钛矿(52.0μmol h^-1)或金红石相(110.8μmol h^-1)光催化剂.为了说明表面硝酸根的影响,分别从晶体和化学结构、形态以及表面电荷性质方面比较了光催化反应前后的变化,结果表明,R-TiO2增强的光催化效率可归因于硝酸根基团的负场效应,有利于在表面上捕获带正电的质子以促进载流子分离,提高光催化产氢的效率.总之,本工作不仅对于发展表面修饰策略制备高效产氢光催化剂的研究具有重要意义,而且提出了一种不同于文献报道的无机酸影响机制.     

锐钛矿/金红石TiO_2相结界面电荷分离的时间分辨发光光谱研究（英文）

"结"的构筑,被证实是提高电荷分离效率的重要策略,在太阳电池、光催化等领域有广泛应用.跟踪研究异质结、异相结处的电荷转移动力学,可深入认识结的作用,进一步指导新材料、新结构的设计合成.锐钛矿/金红石Ti O_2异相结,可大大提高Ti O_2光催化重整生物质制氢的产氢性能.锐钛矿/金红石异相结处的电荷分离、复合等动力学行为还亟需进一步深入研究,我们使用时间分辨发光光谱技术,重点研究了锐钛矿和金红石界面处的电荷转移过程及其对电荷复合过程的影响机制.我们制备了一系列具有不同晶相组成的Ti O_2催化剂,使用XRD和表面灵敏的紫外拉曼光谱表征确定了样品的表面和体相组成,研究其光致发光性质并与其晶相组成相关联.发现,Ti O_2的发光行为与其晶相结构直接相关,特别是与其表面晶相结构存在密切关系.其中,500 nm的可见发光带与锐钛矿晶相相关,而835 nm的近红外发光带与金红石晶相相关.分析可见发光带强度随Ti O_2晶相组成的变化,发现Ti O_2粒子中存在少量金红石成分时,可见发光带强度不仅未猝灭,反而有一个明显的增强效应,同时,近红外发光峰的出现也存在一定的延后现象.这些结果表明锐钛矿/金红石异相结处存在金红石向锐钛矿的电荷转移过程.进一步,使用时间分辨发光光谱研究可见发光带和近红外发光带的衰减动力学,从而分析揭示锐钛矿/金红石相结对锐钛矿和金红石的载流子动力学的影响机制.对于可见发光带来说,锐钛矿/金红石异相结的存在使可见发光带的衰减速率在微秒时间尺度减慢,而在毫秒时间尺度反而衰减变快.在金红石为主要晶相的混相氧化钛中(如Ti O_2-800),还观测到了一个新的约0.43ms的快衰减成分,表明锐钛矿向金红石的载流子转移过程.对于近红外发光带来说,与可见发光带类似,在微秒时间尺度的衰减也明显变慢,寿命可增长一倍以上,而在毫秒时间尺度的衰减速率没有明显变化.特别是,在锐钛矿/金红石异相结存在条件下,除长于40ms的微秒衰减成分外,基本所有混相Ti O_2样品都显示出~2ms的快衰减成分,且此快衰减成分的比例受样品晶相组成、制备方法等影响,可达到22%左右.这一快衰减成分的出现,证明了锐钛矿/金红石异相结处存在金红石向锐钛矿的载流子转移过程.我们通过发光光谱技术研究了锐钛矿/金红石异相结在电荷分离复合过程中的作用.研究发现,锐钛矿/金红石相结存在条件下,可见和近红外发光带都出现了一个新的快衰减成分,证明相结处存在快速的电荷分离过程.由于相结促进电荷分离,在微秒时间尺度抑制了电荷复合,从而使发光衰减明显变慢.而在毫秒时间尺度,电荷复合速率并没有抑制效果.因此,我们提出锐钛矿/金红石相结对光催化活性的促进作用,主要是因为微秒时间尺度促进电荷的有效分离,从而使微秒时间尺度存在更大量的光生电荷参与光催化过程.     

Eu2O3修饰对纳米TiO2热稳定性及光催化活性的影响

通过浸渍过程实现了Eu2O3对溶胶水热法合成的锐钛矿相TiO2纳米粒子的表面修饰改性.重点研究了表面修饰对纳米锐钛矿相热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,Eu2O3表面修饰抑制了锐钛矿相向金红石相的转变,相变温度由550℃左右升高到700℃左右,提高了纳米锐钛矿相TiO2的热稳定性,这与Eu2O3修饰在表面而阻碍了锐钛矿纳米粒子的直接接触有关.与未修饰的TiO2相比,经过700℃高温热处理的Eu2O3修饰的TiO2样品表现出了较高的光催化活性,这与其结晶度提高而有利于光生电荷分离有关.     

纳米TiO2光催化剂的酸催化水解合成与表征

以TiCl4为钛源,采用酸催化水解法控制TiCl4水解速度,合成了纳米TiO2光催化剂。以苯酚的光催化降解为模型反应,考察了酸催化剂种类、水解温度、煅烧温度对TiO2光催化活性的影响。采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、扫描电镜(SEM)、低温氮物理吸附,分析了TiO2光催化剂的晶相结构、光谱特征以及表面形貌。结果表明,以HCl为催化剂、水解温度98℃、煅烧温度500℃下制得TiO2活性最高。最佳条件下合成的TiO2前驱体为无定型结构,400℃煅烧时几乎完全转化为锐钛矿相,800℃时完全转化为金红石相。随着煅烧温度升高,TiO2光吸收阈值红移,TiO2粒子尺寸增大,比表面积下降,光催化活性降低。     

TiO2纳米粒子包覆聚苯乙烯球的结晶性能与表面光电压特性

TiO2具有很高的光催化活性，同时TiO2纳米粒子具有耐酸碱和耐光化学腐蚀、低成本、无毒等性质，在许多领域引起广泛关注．据报道，TiO2的锐钛矿晶型比金红石晶型具有更好的光催化活性．由于金红石是TiO2的热力学稳定相，而锐钛矿是亚稳相，通常锐钛矿相在550-800℃温度范围内形成金红石相，从而降低其催化活性，限制了其应用．     

基于表面优先型相变过程构建TiO_2(B)/锐钛矿异相结纳米纤维及其光催化性能（英文）

近年来,随着光催化研究的逐渐深入,人们发现有效的电荷分离往往是提高半导体光催化材料活性的关键步骤.其中,在多晶相半导体材料中构建异相结结构是提高其活性的最有效途径之一.在TiO_2四种稳定晶相中,Ti O2(B)是发现最晚且研究较少的,并且目前对它的研究主要集中于锂离子电池方面,而在光催化领域中研究较少.然而,该材料特殊的晶相结构带来的各向异性和较大的比表面积都表明其在光催化领域同样具有潜在应用前景.本文通过三步合成法,包括水热过程、离子交换、退火过程,研究了TiO_2(B)向锐钛矿转变的相变过程,同时构建了具有TiO_2(B)/锐钛矿异相结结构的纳米线.在材料退火过程中,通过X射线衍射(XRD)和表面灵敏的紫外拉曼光谱(UV-Raman)分别监测了样品体相和表面相的晶相结构变化过程.发现了XRD与UV-Raman结果的不同步性.同时,通过对样品扫描电镜和透射电镜的形貌表征可知,TiO_2(B)纳米线在退火过程中部分结构发生坍塌,且逐渐转化成锐钛矿相,而相变过程很可能首先发生在坍塌结构处.高分辨电镜结果表明,纳米线中同时存在着TiO_2(B)结构和锐钛矿结构,并形成很好的异相结.根据相结构变化和形貌观察结果,我们推测TiO_2(B)向锐钛矿转变过程为表面优先型的相变过程,即材料表面相先于体相先发生相变过程,由此得到的材料表面相含有较多的锐钛矿,而体相中含有较多的TiO_2(B).为了验证构建的异相结材料的光催化活性,采用光催化产氢和降解污染物双重反应对样品进行了表征.结果发现,单独的TiO_2(B)材料活性较锐钛矿材料相差较多,但其混相结构能较大幅度地提高光催化活性.其中,通过逐渐退火过程形成的体相为24%的TiO_2(B)、表面为100%的锐钛矿相的催化剂活性最高,其产氢活性可达4.82 mmol/(h?g),降解污染物反应速率常数为0.0402 min~(-1).采用光电流测试、电化学阻抗和荧光光谱表征了材料在光催化过程中的载流子动力学行为.结果表明,最优活性的催化剂中体相的异相结结构对光生电荷的分离、传输都起到良好地促进作用,而表面的锐钛矿相主要负责高活性的表面反应,二者共同对高活性的光催化反应起到推动作用.     

TiO2/蒙脱石纳米复合物中TiO2的结构相变

以钛酸丁酯和季铵盐改性有机蒙脱石为原料,采用原位水解法和原位脱羟法制备了TiO2/蒙脱石纳米复合物。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)表征了不同焙烧温度下TiO2/蒙脱石纳米复合物中TiO2的结构相变,并与不同焙烧温度下纯TiO2的结构相变进行对比。结果发现TiO2/蒙脱石纳米复合物中TiO2从锐钛矿相开始转变为金红石的最低温度要比纯TiO2从锐钛矿开始相转变为金红石的最低温度高200℃,且在焙烧温度1 200℃时还存在锐钛矿相,而纯TiO2在焙烧温度800℃时就全部转换为金红石相。TiO2/蒙脱石纳米复合物中TiO2和纯TiO2的平均晶粒度都随焙烧温度升高而增大,但TiO2/蒙脱石纳米复合物中TiO2的平均晶粒度要小于相同温度下焙烧纯TiO2的平均晶粒度。表明蒙脱石结构层的硅氧结构抑制了TiO2晶型由锐钛矿相向金红石相的转变,进而使相变温度升高,同时阻碍了晶体的生长。     

SnO2-TiO2复合光催化剂的制备和性能

采用均匀沉淀法在超细TiO2表面包覆SnO2,制备出SnO2-TiO2复合光催化剂,并用EDS,XRD,TEM和BET比表面积测定等手段进行了表征.以活性艳红X-3B溶液为模拟废水,考察了SnO2-TiO2的光催化活性.结果表明,复合粒子由锐钛矿型TiO2和金红石型SnO2组成;与纯TiO2相比,SnO2-TiO2的光催化活性有较大提高,SnO2最佳包覆量为18.4%.复合光催化剂活性的提高归因于不同能级半导体之间光生载流子的输运和分离.     

UV Raman spectroscopic study on TiO2. I. Phase transformation at the surface and in the bulk

Phase transformation of TiO2 from anatase to rutile is studied by UV Raman spectroscopy excited by 325 and 244 nm lasers, visible Raman spectroscopy excited by 532 nm laser, X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). UV Raman spectroscopy is found to be more sensitive to the surface region of TiO2 than visible Raman spectroscopy and XRD because TiO2 strongly absorbs UV light. The anatase phase is detected by UV Raman spectroscopy for the sample calcined at higher temperatures than when it is detected by visible Raman spectroscopy and XRD. The inconsistency in the results from the above three techniques suggests that the anatase phase of TiO2 at the surface region can remain at relatively higher calcination temperatures than that in the bulk during the phase transformation. The TEM results show that small particles agglomerate into big particles when the TiO2 sample is calcined at elevated temperatures and the agglomeration of the TiO2 particles is along with the phase transformation from anatase to rutile. It is suggested that the rutile phase starts to form at the interfaces between the anatase particles in the agglomerated TiO2 particles; namely, the anatase phase in the inner region of the agglomerated TiO2 particles turns out to change into the rutile phase more easily than that in the outer surface region of the agglomerated TiO2 particles. When the anatase particles of TiO2 are covered with highly dispersed La2O3, the phase transformation in both the bulk and surface regions is significantly retarded, owing to avoiding direct contact of the anatase particles and occupying the surface defect sites of the anatase particles by La2O3.     

Influence of TiCl4 treatment on surface defect photoluminescence in pure and mixed-phase nanocrystalline TiO2

Room-temperature UV-excited photoluminescence spectra are reported for nanocrystalline films of anatase, rutile, and mixed-phase TiO2 (Degussa P25) before and after treatment with TiCl4 solution. The surface defect luminescence of anatase in the visible region is suppressed by TiCl4 treatment, indicating a decrease in surface traps. A similar anatase surface-defect emission is observed in the mixed-phase nanoparticles but is completely quenched following TiCl4 treatment and replaced by emission characteristic of rutile. Our results suggest that TiCl4 treatment of mixed-phase TiO2 may result in a surface layer of rutile and that radiative recombination of electron-hole pairs formed in the bulk anatase region of nanocrystallites occurs after electrons migrate to newly formed rutile surfaces.     

Gold nanoparticles located at the interface of anatase/rutile TiO2 particles as active plasmonic photocatalysts for aerobic oxidation

Visible-light irradiation (λ > 450 nm) of gold nanoparticles loaded on a mixture of anatase/rutile TiO(2) particles (Degussa, P25) promotes efficient aerobic oxidation at room temperature. The photocatalytic activity critically depends on the catalyst architecture: Au particles with <5 nm diameter located at the interface of anatase/rutile TiO(2) particles behave as the active sites for reaction. This photocatalysis is promoted via plasmon activation of the Au particles by visible light followed by consecutive electron transfer in the Au/rutile/anatase contact site. The activated Au particles transfer their conduction electrons to rutile and then to adjacent anatase TiO(2). This catalyzes the oxidation of substrates by the positively charged Au particles along with reduction of O(2) by the conduction band electrons on the surface of anatase TiO(2). This plasmonic photocatalysis is successfully promoted by sunlight exposure and enables efficient and selective aerobic oxidation of alcohols at ambient temperature.     

Correlation of the heterogeneous discoloration efficiency of aqueous Rhodamine-B solutions and charge separation enhancement of mixed-phase nanocrystalline titania

Heterogeneous photocatalytic removal of Rhodamine-B (RhB) dye from liquid phase was done using mixed-phase nanocrystalline TiO₂ for enhancement of charge separation and UV-visible-light-driven photocatalysis capabilities. The mixed-phase nanocrystalline TiO₂ was characterized using various analytical techniques including XRD, TEM, UV-vis DRS and PL to investigate its phase composition and structure, nanocrystalline size distribution, band gap energy, and photoluminescence properties. The photocatalytic discoloration efficiency of mixed-phase nanocrystalline titania was explored by monitoring the decomposition of RhB dye in an aqueous solution. The results showed that the as-prepared mixed-phase nanocrystalline TiO₂ was excellent for degradation of RhB molecule, and the combination of crystal phase of anatase and rutile has great effect on decomposition of RhB. The kinetic studies demonstrate that the photocatalytic oxidation reaction followed a pseudo-first-order expression due to the evidence of linear correlation between ln(c/c ₀) vs. reaction time t. Moreover, the aqueous RhB dye decomposition over the as-prepared mixed-phase nanocrystalline TiO₂ catalyst is controlled by RhB pre-adsorption.     

The role of crystal phase in determining photocatalytic activity of nitrogen doped TiO2

Two series of nitrogen doped TiO(2) samples with different ratios of anatase to rutile phases were prepared by milling the mixture of P25 TiO(2) and C(6)H(12)N(4) in air and gaseous NH(3) atmosphere, respectively. Compared to air, NH(3) atmosphere plays an important role in delaying the crystallite transformation from anatase to rutile in the mechanochemical reaction of TiO(2) and C(6)H(12)N(4). In contrast to the previously reported results for pure TiO(2), it is found that nitrogen doped TiO(2) with higher content of rutile phase demonstrates higher photocatalytic activity in photodegrading pollutant Rhodamine B under both UV light and visible light irradiation (lambda>420 nm), and the amount of the surface-adsorbed water and hydroxyl groups on nitrogen doped TiO(2) have little correlations with their crystallite phases (anatase or rutile) and photocatalytic activity. The more abundant surface states characterized by photoluminescence spectroscopy together with the lowered valence band maximum of rutile TiO(2) by nitrogen doping are considered as the key factors for the higher activity of nitrogen doped TiO(2) with higher content of rutile phase.     

Synthesis, characterization, and visible light activity of new nanoparticle photocatalysts based on silver, carbon, and sulfur-doped TiO2

New nanoparticle photocatalysts based on silver, carbon, and sulfur-doped TiO2 having only the homogeneous anatase crystalline phase and high surface area were successfully synthesized by a modified sol-gel route. The catalysts were characterized by EDX, XRD, BET, UV-vis, IR, and Raman spectroscopy. The effects of the experimental parameters on the visible light reactivity of the catalysts were evaluated for the photodegradation of gaseous acetaldehyde as a model indoor pollutant. The activity results show that the silver(I) ion, Ag(+), doping significantly promotes the visible light reactivities of carbon and sulfur-doped TiO2 catalysts without any phase transformation from anatase to rutile. Moreover, Ag/(C, S)-TiO2 photocatalysts degrade acetaldehyde 10 times faster in visible light and 3 times faster in UV light illuminations than the accredited photocatalyst P25-TiO2. The commendable visible photoactivities of Ag/(C, S)-TiO2 new nanoparticle photocatalysts are predominantly attributable to an improvement in anatase crystallinity, high surface area, low band gap and nature of precursor materials used.     

锐钛矿、金红石和板钛矿降解罗丹明B光催化活性的比较

详细考察并比较了采用低温制备的锐钛矿、金红石和板钛矿氧化钛降解罗丹明B的光催化活性.与传统高温焙烧制备的金红石相比,低温制备的金红石粒径小,比表面积大,表面羟基数目多,因此光催化效率明显增加.更重要的是,当锐钛矿和金红石具有相似粒径和比表面积时,金红石具有较高的光降解罗丹明B活性.对于板钛矿氧化钛而言,虽然其表观光催化...     

Effect of the rutile content on the photovoltaic performance of the dye-sensitized solar cells composed of mixed-phase TiO2 photoelectrodes

The effect of the rutile content on the photovoltaic performance of dye-sensitized solar cells (DSSCs) composed of mixed-phase TiO(2) photoelectrode has been investigated. The mixed-phase TiO(2) particles with varied amounts of rutile, relative to anatase phase, are synthesized by an in situ method where the concentration of sulfate ion is used as a phase-controlling parameter in the formation of TiO(2) using TiCl(4) hydrolysis. The surface area (S(BET)) varies from 33 (pure rutile) to 165 (pure anatase) m(2) g(-1). Generally, both the current density (J(sc)) and photo-conversion efficiency (η) decrease as the rutile content increases. The incorporation of rod-shaped rutile particles causes low uptake of dye due to the reduced surface area, as well as slow electron transport in less efficiently-stacked structure. However, maximum J(sc) (14.63 mA cm(-2)) and η (8.69%) appear when relatively low rutile content (16%) is employed. The reported synergistic effect by the efficient interparticle electron transport from rutile to anatase seems to overbalance the decrease of surface area when small amount of rutile particles is incorporated.     

铽负载介孔二氧化钛的制备、表征和协同效应

以嵌段共聚物P123为模板剂,采用蒸发诱导自组装法制备了铽负载介孔TiO2光催化剂,并利用XRD、N2吸附解吸和UV-Vis吸收光谱等技术手段对样品进行了表征。 制备的样品为锐钛矿和金红石混合晶相,以罗丹明B为模拟有机降解物,样品显示了良好的可见光催化活性。 研究发现0.7%的铽负载和380 ℃的煅烧温度是较佳的制备条件。 介孔结构所具有的高的比表面积、小的晶粒尺寸、铽负载诱导的电荷分离和可见光吸收增强协同提高了光催化活性。 同时,提出了铽负载二氧化钛诱导增强光催化作用的机理。     

纳米管钛酸CO处理产物的结构及光催化活性

研究了在CO气流中,处理温度对纳米管钛酸(NTA)脱水产物TiO₂的结构及C₃H₆光催化氧化反应活性的影响.结果表明:NTA经CO高温处理后,样品未发生C掺杂,只有碳沉积发生;随着处理温度的升高,样品的比表面积大幅下降,与NTA在空气中焙烧处理相比,由锐钛矿向金红石TiO₂转变的温度提前;CO处理后产物对C₃H₆均未表现出可见光催化性能,但具有紫外光催化活性,随着在CO气氛中处理温度的升高,紫外光催化活性降低.