Pr3+掺杂的TiO2纳米粉体的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Pr³⁺掺杂量的TiO₂纳米粉体.以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解为探针反应,评价了它们的光催化活性.利用XRD和BET技术研究了Pr³⁺掺杂量和焙烧温度对TiO₂纳米粉体的相结构、晶粒尺寸和表面织构特性的影响,并用XPS和SPS技术研究了Pr³⁺掺杂的TiO₂纳米粉体的表面组成和表面光伏特性,探讨了Pr³⁺掺杂提高纳米TiO₂的光催化活性的机制.结果表明:适量Pr³⁺掺杂能显著提高纳米TiO₂的光催化活性.当Pr³⁺掺杂量为1.25%(以Pr³⁺/TiO₂质量比计),焙烧温度为600℃时,制得粉体的光催化活性最佳.Pr³⁺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,增大比表面积,增加表面羟基和吸附氧的含量,提高光生电子和空穴的分离效率,改善粉体表面的光吸收性能,上述因素均有利于光催化活性的提高.     

高硫化氢合成气制甲硫醇新型钼基催化剂研究

研究了一系列负载型钼基催化剂催化含高硫化氢合成气制甲硫醇的性能,用XPS和ESR对其进行表征.活性测试显示,钾促进的钼基催化剂催化的反应产物中甲硫醇成为主导产物.几种钼基催化剂合成甲硫醇的活性大小顺序:K₂MoO₄/CoO/SiO₂>K₂MoO₄/SiO₂>MoO₃/K₂CO₃/SiO₂>K₂MoS₄/SiO₂>MoS₂/K₂CO₃/SiO₂.ESR表征显示,反应后的催化剂可以检测到"oxo-Mo(V) "和"thio-Mo(V)"物种.XPS表征显示反应后催化剂中的Mo包含着Mo⁴⁺,Mo⁵⁺和Mo⁶⁺,S包含着S^2-,(S-S)^2-和S⁶⁺三种价态.添加CoO后,"oxo-Mo(V)"含量减少,而"thio-Mo(V)"含量增加,(S-S)^2-物种的生成得到抑制,S^2-物种的量增多.(Mo⁴⁺+Mo⁵⁺)/Mo⁶⁺峰强度比为0.75以及S^2-/(S-S)^2-接近1有利于甲硫醇的生成.本文提出甲硫醇的合成与"Mo-S-K"相关联的反应机理.     

以十二烷基苯磺酸钠为模型反应物的Y2O3/TiO2复合催化剂的制备及光降解催化性能

采用浸渍法制备了Y₂O₃/TiO₂复合氧化物催化剂,并用紫外可见光谱、SEM、BET等手段对其进行了表征.以水相十二烷基苯磺酸钠(DBS)溶液的光催化降解反应为实验模型,考察了TiO₂掺杂Y₂O₃后的光催化氧化活性,并探讨了Y₂O₃掺杂量、吸附性、焙烧温度及时间对Y₂O₃/TiO₂复合氧化物催化剂光催化活性的影响.实验结果表明:复合氧化物催化剂Y₂O₃/TiO₂存在某一最佳组分比值,当两者重量比为1:200时,其催化活性是同样条件下前体催化剂TiO₂的2.4倍.     

TiO2薄膜光催化氧化I-的研究

采用溶胶凝胶法,在玻璃珠表面涂覆均匀透明的TiO₂薄膜并制成光催化反应器,对水溶液中I-的光催化氧化进行了研究.比较了光催化剂的活性,讨论了I^-的起始浓度、试液的酸度、光照时间与I₂产率的关系.实验结果表明:采用锐钛型TiO₂作光催化剂(3L碘化钾溶液所用催化剂量为40g),当[I^-]=0.3mol/L,[H⁺]=3.0mol/L,光照8h时,I₂的产率达到41.26%.     

SnO2TiO2 复合半导体纳米薄膜的研究进展*

本文概述了SnO₂TiO₂ 复合半导体纳米薄膜的发展历史和研究现状,对比分析了“混合”、“核壳”和“叠层”3 种复合薄膜的结构和性能特点,着重论述了叠层结构的SnO₂ /TiO₂复合薄膜的光电化学和光催化特性。结合作者的研究工作,探讨了SnO₂ /TiO₂双层复合薄膜上下层厚度对其光催化活性的影响,指出复合薄膜光催化活性的提高可归因于电子从TiO₂ 向SnO₂ 的迁移。最后对SnO₂ /TiO₂复合薄膜的局限性和发展潜势做一简要分析,强调了该复合薄膜本身的应用特点。     

多晶二氧化钛表面浸润性转变的机械化学处理方法

TiO₂薄膜具有光致超亲水性 ,在黑暗中放置一段时间后转变为疏水性 .本文报道了一种可以在几分钟内实现多晶锐钛矿薄膜表面的亲水性向疏水性转变的机械化学方法.     

吸收光谱法研究新型双钼配合物{Mo[S2CN(C2H5)2 4}{MOCl6)}的结构

双钼配合物〔Mo(DTC)₄〕〔MoCl₆〕(其中DTC=S₂CN(C₂H₅)₂)由于它在一个分子中同时包含两个处于不同配位环境中的、表观氧化态都是正五价的钼,即:一个Mo⁵⁺与四个DTC配体构成配位阳离子〔Mo(DTC)₄〕⁺;另一个Mo⁵⁺与氯离子配体构成配位阴离子〔MoCl₆〕^-而独具特色。本文首次发表了它的红外和紫外-可见吸收光谱数据,并通过初步的光谱分析,确定了上述配合物的结构特征。     

氧化铝负载氮化镍钼的制备及其加氢精制性能研究

采用程序升温还原法制备氧化铝载体负载的氮化镍钼。采用XRD、BET、H₂-TPR和XPS等表征方法对氮化物的理化性质进行研究;并以噻吩和四氢萘的环己烷溶液为原料,考察氮化物作为加氢催化剂的加氢精制性能。实验结果表明,制备的负载型氮化镍钼中氮化物的晶型为Ni₂Mo₃N;H₂-TPR表明,氮化镍钼表面钝化层的还原温度为200℃~400℃;氮化物表面Mo离子存在Mo⁶⁺、Mo⁴⁺、Mo^δ+离子,Mo^δ+离子占多数。氧化铝负载氮化镍钼具有较好的加氢脱硫初始活性和稳定性;原料中不含硫时,催化剂的加氢脱芳初始活性较好,但加氢脱芳稳定性差,原料中硫的引入加速了催化剂加氢脱芳活性的失活。     

阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备与掺杂*

近年来,TiO₂纳米管阵列的制备与应用得到了广泛的研究。阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列具有工艺简单、成本低廉、易于放大等优点,引起了极大关注。本文综述了阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列的研究现状,基于TiO₂纳米管阵列在阳极氧化过程中的生长机理,讨论了决定阳极氧化TiO₂纳米管阵列形成的主要因素。结合本组的研究工作,总结了如何通过改变电压、升压速率、电解液、温度和氧化时间,实现纳米管管径、管壁厚度、管长的有效控制,提高TiO₂纳米管阵列的表面形貌质量。最后介绍了TiO₂纳米管阵列掺杂改性方面的研究进展。     

用表面处理法降低TiO2粉末光活性问题的研究

本工作采用了两种简便的方法即用不同金属盐和金属氧化物对两种晶型(锐钛矿型和金虹石型)TiO₂粉末进行表面处理来降低TiO₂的光活性并对两种表面处理方法的优缺点作了比较,在评价TiO₂光活性时采用异丙醇光氧化反应的方法。实验证明,用金属盐表面处理TiO₂,其光活性有明显降低。用金属氧化物对TiO₂进行表面处理,在氧化物/TiO₂比例适当时也可以得到与金属盐表面处理TiO₂的同样效果。此外,我们还对TiO₂表面处理后能降低其光活性的作用机制问题进行了讨论。     

高湿度下紫外光辐射对sol-gelTiO_2薄膜强度、结构和亲水性能的影响

应用sol-gel法制备了TiO_2薄膜，在321 K和高湿度下应用500 W高压汞灯对薄 膜进行辐射处理，应用划痕法测定了薄膜的强度。利用红外光谱（IR）、拉曼光谱 （Raman）和接触角仪研究了光辐射对薄膜和结构和亲水性能的影响，结果表明高 湿度下紫外光辐射可以促使刚制备TiO_2薄膜中的羟基、有机基团脱落和Ti-O-Ti结 构生成，使TiO_2薄膜的强度、晶化程度显著提高和薄膜在可见光区域吸收增加。 刚制备的sol-gel TiO_2薄膜的亲水性能随着光辐射先是下降，然后上升，且各向 亲水同性。通过此方法可以在不耐温的基材上制备致密的高强度的和具有一定光致 亲水性能的初步晶化的TiO_2薄膜。     

不同导电基底对TiO2薄膜光致亲水性的影响

分别在导电铝合金片(Al)和具有阳极氧化铝层的非导电铝片(AAO/Al), 以及铟锡氧化物导电玻璃(ITO/glass)和普通非导电玻璃(glass)表面通过提拉法制备出TiO2/Al和TiO2/AAO/Al, 以及TiO2/ITO/glass和TiO2/glass两组TiO2薄膜样品, 通过测试紫外光照下水滴接触角的变化考察TiO2薄膜的光致亲水性. 结果表明, 相对于TiO2/Al2O3/Al, 基底导电的TiO2/Al表现出较好的光致亲水性能; 而相对于TiO2/glass, 基底导电的TiO2/ITO/glass表现出较差的光致亲水性能. 分析认为, Al和ITO两导电基底和TiO2薄膜间的不同电子转移方向影响TiO2薄膜的光致亲水性能, Al片提供电子给TiO2有助于提高以光生电子为主要初级活性物种的光致亲水性, 而ITO接受TiO2的光生电子, 导致光致亲水性的下降.     

掺杂Sb对纳米TiO2薄膜的超亲水性和微结构的影响

用溶胶-凝胶法将纳米TiO2:Sb薄膜沉积在玻璃基板上.研究了掺杂浓度对薄膜的光致超亲水性、薄膜结构和晶相转变的影响.结果表明,纯TiO2薄膜中， TiO2不仅以无定型态存在，而且还以板钛矿和锐钛矿的形式存在.掺杂Sb提高了TiO2由无定型向板钛矿和锐钛矿转变的速率.掺入适量的Sb后， TiO2薄膜表现出更好的光致超亲水性.由XRD谱可算出薄膜的晶粒大小为13.3～20.0 nm.     

掺杂金属离子改性的TiO2薄膜光催化剂的研制

采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化剂，着重考察了掺杂铈、镧、钨等金属离子改性的TiO2薄膜的光催化活性，研究了其紫外-可见光透过性能，甲基橙水溶液的光催化降解实验表明：掺杂铈、镧、钨三种金属离子后，TiO2薄膜的光催化活性均有不同程度的提高，最佳掺杂浓度分别为3．0％、1．0％、0．5％，其中掺杂铈的TiO2薄膜光催化活性最高。     

金属离子掺杂的TiO2薄膜的制备及其光催化降解甲苯的性能

 采用溶胶-凝胶法制备了负载于铝板上掺杂金属离子的TiO2薄膜光催化剂,并通过空气中甲苯光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,Pt和Fe的掺杂对TiO2薄膜的光催化活性起促进作用,甲苯降解率分别提高了17%和6%; Ag的掺杂引起催化剂失活; Mn的掺杂未对TiO2薄膜的光催化活性起明显促进作用. XRD结果表明,掺杂金属离子前后TiO2均为锐钛矿相; TEM观察到薄膜催化剂微观结构为球形颗粒,粒径分布均匀,平均粒径为19 nm; 紫外漫反射光谱表明,Pt-TiO2薄膜催化剂的反射率几乎为0,表明其对光的吸收能力很强,因而Pt掺杂的TiO2薄膜光催化降解甲苯的活性最高.     

多孔TiO2薄膜自洁净玻璃的亲水性和光催化活性

亲水性多孔TiO₂薄膜自洁净玻璃以含聚乙二醇的钛醇盐溶胶前驱体中通过浸渍提拉法制备;随着前驱物中聚乙二醇加入量的增加,多孔TiO₂薄膜表面的羟基含量也增加,薄膜表面的亲水性增强,水与薄膜表面的接触角下降为0°.该亲水性多孔TiO₂薄膜自洁净玻璃具有明显的自洁净和易清洗功能.紫外-可见光透过光谱分析表明,随着TiO₂薄膜中孔径的增大,光的散射增强,透光率减小.该TiO₂镀膜玻璃对于紫外线具有吸收作用.甲基橙水溶液的光催化降解实验表明,在TiO₂薄膜中引入适当大小的微孔可显著增强薄膜的光催化活性,但当孔径接近400nm时,薄膜的光催化活性减弱.     

Recent advances in heterogeneous TiO2 photocatalysis

Current progress in the area of photocatalysis is presented, particularly regarding technological applications. Highly efficient TiO₂ films on different substrates such as tile and glass have been developed for indoor environmental clean-up. TiO₂ films coated on SiO₂-precoated soda lime glass showed about 80% transparency and high photocatalytic activity towards the decomposition of thin oil films. A novel phenomenon, superhydrophilicity, has been observed on these transparent TiO₂ coatings. In addition, we have made use of a microelectrode system to monitor oxidation and reduction products separately. The mechanistic and kinetic aspects of TiO₂ photocatalysis are discussed.     

Light-excited superhydrophilicity of amorphous TiO2 thin films deposited in an aqueous peroxotitanate solution

We report on the photoinduced superhydrophilicity of the surface of amorphous TiO2. Amorphous TiO2 thin films were prepared on self-assembled monolayers by the peroxotitanate-complex deposition (PCD) and liquid-phase deposition (LPD) methods. The surface morphology and topography were characterized in detail. The contact angles were 34 degrees and 66 degrees for the as-deposited thin films through the PCD and LPD methods, respectively, which slowly increased to about 70 degrees and 73 degrees after being stored in air. After irradiation by UV light, the contact angle vanished and the surface exhibited superhydrophilicity. The superhydrophilicity and hydrophobicity could be switched by alternatively exposing the surface to UV light and drying in an atmosphere filled with organic gases. Although the oxidation of the contamination on the surface has effects on the increase in hydrophilicity, the X-ray photoelectron spectroscopy results suggested that the superhydrophilicity was also related to the transformation of the Ti-OH groups to groups that have dangling bonds. This paper indicates that an amorphous TiO2 thin film does not need to be heated to obtain superhydrophilicity; such a self-cleaning surface can be achieved at room temperature by our newly developed environmentally friendly method.     

TiO2介孔薄膜的制备及紫外光电响应性质

采用蒸发诱导自组装法制备了高度有序的TiO2介孔薄膜. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段对其进行了表征. 结果表明, 所得样品的孔径约为5 nm, 孔道规则, 且骨架为纯锐钛矿结构. 紫外-可见光谱(UV-Vis)的表征结果表明, 制备的TiO2介孔薄膜对波长小于380 nm的紫外线有很强的吸收. 对TiO2介孔薄膜的I-V(电流-电压)特性进行了表征, 发现加光后其I-V曲线由暗态时的肖特基特性转变为欧姆特性, 表明TiO2介孔薄膜对紫外光有很敏感的光电响应.     

纳米TiO2薄膜的热致亲水性与光致亲水性机理

应用真空磁控溅射，溶胶－凝胶方法和电沉积方法分别在玻璃和导电玻璃表面制备了纳米TiO2薄膜，纳米TiO2薄膜的热致亲水性研究表明，这是由于热处理对TiO2薄膜表面的清洁作用除去了吸附的水和有机污染物而产生的。TiO2薄膜的光致亲水性可能也源于紫外光照产生的活性粒子对TiO2薄膜的“光清洁作用”所致。