Zn、Cu共掺杂TiO_2∶SiO_2薄膜材料的光学性能研究

用溶胶-凝胶法制得Zn、Cu共掺杂的TiO_2∶SiO_2凝胶,旋转法于玻璃基底涂膜,制得Zn、Cu共掺杂的TiO_2∶SiO_2薄膜,探讨了煅烧温度、煅烧时间及掺杂比例对其结构、形貌和性能的影响。采用XRD、FESEM、FTIR等测试技术对薄膜进行表征,并考察了其对甲基橙的光催化降解性能。XRD测试结果显示:薄膜样品的晶型为锐钛矿型,结晶良好。SEM谱图显示:薄膜微粒粒径小,分布均匀,表面平整、致密且无明显裂痕;紫外-可见光谱(UV-Vis)表明:Zn、Cu共掺杂的TiO_2∶SiO_2薄膜在紫外区和可见光区的吸光度明显增加,提高了对光的利用率;光催化性能测试表明:与纯相TiO_2对比,Zn、Cu共掺杂的TiO_2∶SiO_2薄膜对甲基橙的光催化降解率有较大提高,在600℃下焙烧2h的掺杂的量比为n(Ti)∶n(Si)∶n(Zn)∶n(Cu)=3∶2∶1.5∶4的薄膜样品光催化降解率最高。     

Zn,Cu共掺杂的TiO_2:SnO_2薄膜的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制得Zn,Cu共掺杂的TiO_2∶SnO_2凝胶,旋转法于玻璃基底镀膜,制备出Zn,Cu共掺杂的TiO_2∶SnO_2薄膜,探讨了掺杂比例、煅烧温度对其结构、形貌和性能的影响。采用XRD、FTIR、FESEM、PL等测试技术对薄膜进行表征,并考察了其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:600℃时,薄膜粒子的结晶度较高,粒径小,分布均匀,表面平整且无明显裂痕;紫外-可见光谱(UV-Vis)表明:该薄膜在可见光区和紫外区都有很强的吸收;光催化性能测试表明:与纯相TiO_2对比,该样品对甲基橙的光催化降解率有较大提高,在最佳掺杂量比为n(Ti)∶n(Sn)∶n(Zn)∶n(Cu)=10∶3∶1∶1时,光催化降解率最高。     

Ni/SnO_2复合薄膜的制备与光电性能

采用旋涂法将溶胶-凝胶法制备的Ni/Sn O2凝胶在玻璃基底上镀膜,得到了Ni/Sn O2复合薄膜,探讨了镍掺杂量、煅烧温度对薄膜结构和形貌的影响。通过X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜等测试手段对Ni/Sn O2复合膜的结构和形貌进行表征。结果显示,500℃下煅烧的薄膜样品的结晶度较高,粒径小,颗粒分布均匀。用紫外-可见分光光度计和四探针电阻仪对其进行光学、电学性能测试,结果显示:适量的Ni掺杂可以提高Sn O2薄膜在近紫外光区的吸收,Ni/Sn O2薄膜在近紫外光区的吸收随着Ni2+掺杂摩尔分数从5%增加到10%而逐渐减小。当Ni2+掺杂摩尔分数为6%时,Ni/Sn O2复合薄膜的导电性能最好。     

硫和银共掺杂介孔TiO2的制备、表征及其对染料的光催化降解活性

以P123为模板,以钛酸四正丁酯、硝酸银和硫脲为原料采用模板法制备了一系列硫和银共掺杂介孔TiO₂光催化材料．利用SEM、XRD、BET和紫外-可见光谱等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征．以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应,考察了不同掺杂量的样品在紫外和可见光下的光催化性能．结果表明,用模板法制备的共掺杂介孔TiO₂光催化材料在紫外和可见光条件下较纯介孔TiO₂和单掺杂介孔TiO₂对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果, 且硫和银的掺杂量及样品焙烧温度显著影响该材料的催化性能．当硫掺杂量为2mol%和银掺杂量为1mol%,在500 oC 焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳,4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在87.5%以上     

掺Fe~(3+)对载Ag纳米TiO_2光催化性能的改良

为研究掺杂不同mol分数的Ag+,Fe3+对TiO2薄膜光催化性能的影响,采用溶胶-凝胶法分别制备了掺杂不同质量分数的Ag+,Fe3+及其共掺杂的纳米TiO2光催化杀菌膜。以大肠杆菌为光催化抗菌的反应模型,对TiO2薄膜光催化性能进行了评价。进而采用XRD,Uv-Vis对复合掺杂薄膜的特性进行了测试,以分析Ag+,Fe3+对影响TiO2薄膜的光催化杀菌性能的内在机理。结果表明:在荧光灯照射下,以Ag+,Fe3+各自最佳掺杂量Ag/Ti+=0.05%,Fe/Ti=0.1%,共同掺入TiO2中时,共掺杂杀菌率最高,并且共掺杂有良好的光催化分解能力。所得TiO2晶型基本为锐钛矿型,通过Uv-Vis可以看出共掺杂在可见光区具有良好的吸收性能。Fe3+是由于拓展了TiO2的吸收范围,而Ag+是由于正离子有效地抑制光生电子空穴的复合,它们二者共同合作从而提高了TiO2薄膜的光催化性能。共掺杂相对于单掺杂有着更优异的性能,是进一步的研究方向。     

Cu-Fe-TiO2/膨润土复合光催化剂的表征及性能

以膨润土为载体,用溶胶-凝胶法制备了不同焙烧温度的Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、TG-DSC和N2吸附技术对其结构进行了表征,通过光催化降解直接天蓝染料废水,考察了焙烧温度对催化剂光催化性能的影响.结果表明,当焙烧温度高于300℃时,催化剂中出现了锐钛矿型TiO2,掺杂的Cu2+、Fe3+可能进入了TiO2晶格取代了部分Ti4+,使其晶格产生了一定程度的畸变,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,并且Cu2+、Fe3+掺杂的TiO2复合半导体进入了蒙脱石层间,与膨润土成功复合,增大了催化剂的比表面积并改善了催化剂的孔体积,提高了光催化剂活性和再生性.     

TiO2/SnO2复合光催化剂的制备及性能

采用特殊液相沉淀法制备纳米级的TiO2/SnO2复合粒子,对制备的纳米TiO2/SnO2采用XRD、TEM等手段进行了表征。用它做催化剂在日光下对甲基橙溶液进行了光催化实验。结果表明,纳米级TiO2/SnO2复合催化剂比纯TiO2的催化活性好,当SnO2摩尔百分数为20%时效果最佳,在60min内对10mg/L的甲基橙水溶液的降解率高达90.2%,具有较好的光催化活性。     

铁和镧共掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备、表征及其光催化活性

以葡聚糖为模板,钛酸四正丁酯、硝酸铁和硝酸镧为前驱体采用模板法制备了一系列铁、镧单掺杂及共掺杂纳米TiO₂光催化剂. 利用SEM、XRD、BET比表面积测定和UV-Vis等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应,考察了不同掺杂的样品在紫外和可见光下的光催化性能. TiO₂材料具有较大的比表面积(约150 m²/g),铁和镧共掺杂纳米TiO₂在可见光区域有较强的吸收,在紫外和可见光条件下较纯TiO₂和单掺杂TiO₂对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果,且铁和镧的掺杂量显著影响该材料的催化性能. 当铁掺杂量为0.5mol%、镧掺杂量为0.3mol%,在500 ℃焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳,焙烧4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,且该复合材料有较高的循环回收利用率,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在88%以上.     

镍锰共掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶的方法,镍、锰离子在钛酸丁酯[Ti(OBu)4]水解的条件下掺杂到TiO2中,合成了不同摩尔比的镍、锰离子共掺杂的TiO2光催化剂.通过光催化降解甲基橙实验,对所制备光催化剂的光催化活性进行了考察.结果表明掺杂后的TiO2光催化剂在可见光下对甲基橙能有效地降解,表现出了较好的光催化活性,当镍、锰离子掺杂量...     

TiO2/SiO2复合材料的制备及光催化性能

通过TiCl4水解与超细石英粉制备TiO2/SiO2复合材料,红外光谱表明TiO2与SiO2发生键合作用,形成了Si-O-Ti的网络结构,XRD结果表明TiO2/SiO2复合材料为锐钛矿晶型结构,透射电镜结果表明复合粒子之间有团聚现象.以TiO2/SiO2复合材料对甲基橙进行降解,光催化120min可达到69％的降解率...     

磁控溅射制备W掺杂VO2/FTO复合薄膜及其性能分析

为了获得相变温度低且热致变色性能优越的光学材料, 室温下在F:SnO₂ (FTO)导电玻璃基板表面沉积钨钒金属膜, 再经空气气氛下的热氧化处理, 制备了W掺杂VO₂/FTO复合薄膜, 利用X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电镜对薄膜的结构和表面形貌进行了分析. 结果表明: 高温热氧化处理过程中没有生成W, F, V混合氧化物, W以替换V原子的方式掺杂. 与采用相同工艺和条件制备的纯VO₂/FTO复合薄膜相比, W掺杂VO₂薄膜没有改变晶面取向, 仍具有(110)晶面择优取向, 相变温度下降到35 ℃左右, 热滞回线收窄到4 ℃, 高低温下的近红外光透过率变化量提高到28%. 薄膜的结晶程度明显提高, 表面变得平滑致密, 具有很好的一致性, 对光电薄膜器件的设计开发和工业化生产具有重要意义. 关键词： W掺杂 2')" href="#">VO₂ FTO导电玻璃 磁控溅射     

SnO_2/p~+-Si异质结器件的电致发光:利用TiO_2盖层提高发光强度

通过在重掺硼硅(p+-Si)衬底上溅射SnO2薄膜并在O2气氛下800℃热处理形成SnO2/p+-Si异质结.基于该异质结的器件可在低电压(电流)驱动下电致发光.进一步地,通过在SnO2薄膜上增加TiO2盖层,使器件的电致发光获得显著增强.这是由于TiO2盖层的引入,一方面使SnO2薄膜更加致密,减少了非辐射复合中心;另一方面TiO2较大的折射率和合适的厚度使SnO2薄膜电致发光的出光效率得到提高.     

过渡金属Cu、Cr掺杂TiO2表面氧化性气体NO2光学气敏传感特性

采用密度泛函理论（DFT）体系广义梯度近似（GGA）第一性原理平面波超软赝势方法，分析锐钛矿型TiO₂（101）表面吸附NO₂分子光学气敏传感的微观机理.结果表明：Cu和Cr原子易于掺入TiO₂（101）表面，掺杂表面能稳定地吸附NO₂分子且吸附后光学性质发生显著变化.表面吸附NO₂分子后，Cu掺杂TiO₂（101）表面对分子的吸附能最大，吸附后结构更稳定，分子与表面的距离最短.通过分析差分电荷密度和电荷布居数发现，NO₂分子与基底表面间发生电荷转移，转移电子数目：Cu掺杂表面 > Cr掺杂表面 > 无掺杂表面.对比吸收光谱和反射光谱发现，在Cu掺杂表面吸附分子后，光学性质变化最明显，说明表面与吸附分子间氧化还原能力是决定光学气敏传感性能的核心因素.在过渡金属中，Cu与Cr都有4s价电子结构，其4s电子降低了材料表面氧空位的氧化性，增加了其还原性.对于氧化性气体，可以提升表面与分子的氧化还原作用，而Cu的4s电子更加活泼，从而光学气敏传感特性更加明显.因此，Cu掺杂的TiO₂对氧化性气体是一种较好的光学气敏传感材料.     

不同Sb含量p-SnO2薄膜的制备和特性

采用化学气相沉积方法, 利用Sb₂O₃/SnO作为源材料, 在蓝宝石衬底上制备出不同Sb掺杂量的SnO₂薄膜, 并在此基础上制作出p-SnO₂:Sb/n-SnO₂同质p-n 结器件. 研究表明, 随着Sb含量的增加, 样品表面变得平滑, 晶粒尺寸逐渐增大, 且晶体质量有所改善, 发现少量Sb的掺入可以起到表面活化剂的作用. Hall测量结果证实适量Sb的掺杂可以使SnO₂呈现p型导电特性, 当Sb₂O₃/SnO的质量比为1:5时, 其电学参数为最佳值. 此外, p-SnO₂:Sb/n-SnO₂同质p-n结器件展现出良好的整流特性, 其正向开启电压为3.4 V.     

基于电子顺磁共振的锌卟啉敏化TiO2光催化性机理的研究

为了研究锌卟啉/TiO₂复合光催化剂的光催化效率及电子转移问题, 本文采用溶胶凝胶法制备了锌卟啉/TiO₂的混合光催化材料, 并利用紫外可见光谱、电子顺磁共振谱对锌卟啉/TiO₂复合光催化剂进行了表征与分析. 采用溶胶凝胶法制备了锌卟啉-TiO₂的混合光催化材料, 通过比较纯P25型TiO₂和掺入质量比分别为0.2%, 0.5%, 0.9%锌卟啉敏化剂的锌卟啉/TiO₂混合光催化材料的紫外可见光谱图可知, 加入适量锌卟啉敏化剂可提高TiO₂对甲基橙溶液的降解效率, 过多的掺入锌卟啉敏化剂会导致TiO₂表面被敏化剂覆盖, 从而影响了其对光子的吸收, 降低TiO₂的光催化效率, 降低TiO₂的光降解率, 甚至低于纯TiO₂的光降解率. 应用电子顺磁共振技术对锌卟啉敏化TiO₂光催化剂的光催化机理进行了合理的解释, 当使用紫外可见光源对粉末样品进行辐照时, 锌卟啉受光辐照产生的激发态电子促进具有强氧化性的Ti³⁺和超氧根自由基的生成, 从而有效的促进了光生空穴-电子对的分离, 提高了TiO₂的光催化性能.     

纳米ZnO-SiO2自清洁增透薄膜的制备及其性能

以乙酸锌醇热法ZnO纳米粒子为基料, 通过溶胶-凝胶浸渍提拉法制备纳米ZnO-SiO₂自清洁增透薄膜. 采用透射电镜, 光谱椭偏仪, 扫描电镜, X-射线衍射, 差热分析仪和UV-vis等技术对样品进行表征, 以亚甲基蓝的光催化降解为目标反应, 评价其光催化活性. 结果表明, ZnO纳米粒子为球粒状结构, 直径约12-20 nm, 特征紫外吸收波长位于375 nm 处; 与未涂覆纳米ZnO-SiO₂自清洁增透薄膜的石英玻璃基底相比, 涂覆后石英玻璃在400-800 nm波长范围内平均透光率提升达4.17%, 具有良好的宽光谱增透行为; 且在紫外光激发下对亚甲基蓝染料具有光催化降解特性, 进而具备良好的自清洁性能.     

Structural, optical and electrical studies on pulse electrodeposited CdIn2S4 thin films

CdIn₂S₄ thin films were prepared by pulse electrodeposition technique over F:SnO₂ glass and stainless steel substrates in galvanostatic mode from an aqueous acidic bath containing CdSO₄, InCl₃ and Na₂S₂O₃. The growth kinetics of the film has been studied and the deposition parameters such as electrolyte bath concentration, bath temperature, time of deposition, deposition current and pH of the bath are optimized. X-ray diffraction (XRD) analysis of the as deposited and annealed films shows polycrystalline nature. Energy dispersive analysis by X-ray (EDAX) confirms nearly stoichiometric CdIn₂S₄ nature of the film. Scanning electron microscope (SEM) studies show that, the deposited films are well adherent and grains are uniformly distributed over the surface of the substrate. The optical transmission spectra show a direct band gap of 2.16 eV. Conductivity measurements have been carried out at different temperatures and electrical parameters such as activation energy, trapped energy state and barrier heights etc. have been determined.     

Preparation of S-TiO2 photocatalyst and photodegradation of L-acid under visible light

S-doped TiO₂ (S-TiO₂) photocatalyst was synthesized by sol–gel method with tetrabutyl titanate and thiourea as precursor. S-TiO₂ was characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV–vis absorption spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM) and the photocatalytic activity was evaluated by 1-naphthol-5-sulfonic acid (L-acid) under UV, visible light and solar light radiation. The results showed that doped S could improve photoabsorption property of TiO₂ in the visible region, leading the increase in the photocatalytical activity of TiO₂.

The average particle size of the S-TiO₂ photocatalyst is about 10 nm. The S-TiO₂-4 photocatalyst contains 100% anatase crystalline phase of TiO₂. In the S-TiO₂-4 photocatalyst, S does not exist independently, but is incorporated into the crystal lattice of TiO₂. In the inner crystal lattice of the S-TiO₂-4 photocatalyst, S as S²⁻ replaces O in TiO₂, while on the surface of crystal lattice, S exists as S⁴⁺ and S⁶⁺.

The photocatalytical activity of S-TiO₂-4 photocatalyst for the photodegradation of L-acid is better than that of pure TiO₂. Under the same conditions, the photodegradation efficiency of L-acid for the S-TiO₂-4 photocatalyst and the solar light irradiation is 85.1%, while it is only 26.4% for pure TiO₂. In addition, the final products of the photocatalysis of L-acid using the S-TiO₂-4 photocatalyst are not organic compounds with low molecular weight, but the inorganic compounds.