纳米TiO_2-活性炭的制备及光催化脱汞初探

采用溶胶凝胶法以活性炭(AC)为载体,制备纳米TiO_(2-)活性炭复合物(TiO_(2-)AC).采用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜结合X射线能谱分析仪(FSEM-EDX)对TiO_(2-)AC复合物进行表征。在波长为253.7 nm的紫外光照射下进行TiO_(2-)AC光催化氧化脱除单质汞试验。结果表明,复合物表面TiO_2纳米粒子尺寸可控制在30 nm左右;热处理温度的升高促进TiO_2晶粒的生长及相变,复合物中TiO_2锐钛矿相向金红石相转变的温度在500～700℃之间;负载锐钛矿型TiO_2的复合物较金红石型复合物显示出更强的光催化脱汞效果。TiO_(2-)AC能够达到预期的结合TiO_2光催化氧化性能与活性炭强吸附能力的效果,脱汞性能显著,具有广阔的应用前景。     

静电纺Ag/WO3复合纳米纤维及其光催化性能

为了研究氧化钨(WO_3)和银/氧化钨(Ag/WO_3)纳米纤维光催化性能,利用静电纺丝技术制备了WO_3和Ag/WO_3复合纳米纤维。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis),对样品的物相结构、形貌大小和紫外-可见漫反射光谱等进行了表征。在可见光照射下,比较WO_3和Ag/WO_3纳米纤维光催化降解亚甲基蓝(MB)的性能,结果表明,在90 min时,Ag/WO_3复合纤维光催化降解MB效率比WO_3纤维高1.3倍,从能带结构角度分析了Ag/WO_3复合纤维光催化效率增强的原理。     

金红石相含量对TiO_2纳米纤维光催化的影响

本文采用静电纺丝法制备出不同前驱条件下的TiO_2纳米纤维。用扫描电镜对样品的形貌进行表征,结果表明纤维直径约为100nm且表面粗糙;X-射线衍射和拉曼结果显示不同前驱条件制备的样品中锐钛矿相与金红石相的比例不同;利用紫外可见分光光度计测试TiO_2纳米纤维对亚甲基蓝的光催化活性分析所制样品的光催化活性,结果表明加热条件下样品的活性更高;原因是加热条件下金红石相的含量更多,两相混合为电子跃迁提供更多的跃迁能级,增加了光生电子和空穴的寿命,从而减少两者的复合几率,提高TiO_2纳米纤维的光催化活性。     

C自掺杂TiO2纳米棒的制备与光催化性能研究

本文以TiC为前驱体和掺杂源,采用一步水热法合成了具有可见光吸收的C自掺杂金红石相TiO_2纳米棒.样品的结构、形貌、化学态和光学性质等可通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)以及紫外可见分光光度计(UV-vis)来表征.所合成的样品具有较强的光催化活性,可通过在可见光照射下降解有机染料罗丹明B(RhB)来验证.C自掺杂TiO_2所呈现的较强光催化活性是由于其具有小的能带间隙(2.74 eV)、大的比表面积和高的电子-空穴对分离率.     

NiO/TiO2复合纳米管的水热制备及光催化性能

采用水热法,制得了管径约为10～15nm、管长约为10～300nm、管壁上附着NiO纳米颗粒的TiO_2纳米管复合光催化剂(NiO/TiO_2).采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电镜、X射线光电子能谱及紫外-可见漫反射光谱等技术对催化剂进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,评价了纳米管的光催化活性.结果表明:NiO晶粒与TiO_2晶粒结合形成p-n异质结,有效地促进了光生电子和空穴的分离;NiO对可见光有强烈的吸收,使复合TiO_2纳米管在整个可见光区域均有很好的光吸收;以上两点使NiO/TiO_2纳米管可见光下的光催化活性大幅提升,500℃煅烧后纳米管对甲基橙1h分解比由纯TiO_2纳米管的7.0%提升至NiO/TiO_2纳米管的95.6%.     

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。     

纳米金红石TiO2光催化剂的水解合成及其性能

采用水解法在323 K制备了比表面积较大的纳米金红石TiO₂光催化剂,并通过X射线衍射（XRD）、BET比表面积测试法、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、红外光谱（IR）和光电化学（PEC）测量对纳米光催化剂进行了表征。以甲基橙为光催化反应的模型化合物,在比表面积相近的条件下,对纳米金红石和锐钛矿TiO₂光催化剂的光催化活性进行了评价。光催化实验结果表明：比表面积为～95 m2·g-1时,比表面积相近的金红石和锐钛矿的紫外光催化活性相当, 但金红石的可见光催化活性明显高于锐钛矿的可见光催化活性。光电化学实验表明: 在紫外光照射下催化剂的光电流密度从弱到强的顺序与其紫外光催化活性从低到高的次序一致。     

镶嵌Pt的二氧化钛纳米管的合成及其光催化性能研究

以金红石相二氧化钛(TiO₂)粉体为原料,采用水热法合成了二氧化钛纳米管(Titania nanotubes,简写为TNTs),然后把H₂PtCl₆的无水乙醇溶液引入到TNTs中,得到镶嵌Pt的二氧化钛纳米管(Pt/TNTs)。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征,并重点研究了Pt/TNTs的光催化性能。结果表明,有直径约为3 nm的 Pt纳米粒子插入到了TNTs中,且Pt粒子以Pt单质的形式存在。Pt/TNTs在可见光区域表现出较强的吸收,并且其起始吸收带边发生明显红移。紫外光催化降解甲基橙实验结果表明,金红石相TiO₂,TNTs和Pt/TNTs对甲基橙溶液的降解率分别达到46.8%, 57.2%和84.6%,Pt/TNTs的光催化活性较金红石相二氧化钛粉体和纯TNTs有显著的提高。     

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。     

多壁碳纳米管负载掺杂Cu/Mn二氧化钛的表征及脱硫性能

本文利用溶胶凝胶法制备多壁碳纳米管负载TiO_2及掺杂Cu/Mn的TiO_2(MWCNTs/TiO_2,MWCNTs/CuTiO_2及MWCNTs/Mn-TiO_2)。利用透射电镜(TEM),X射线衍射仪(XRD),X射线能谱仪(EDX)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对制备的光催化剂进行表征。结果表明Cu/Mn掺杂的光催化剂TiO_2晶相以锐钛矿为主,晶粒尺寸较纯TiO_2降低。DRS图谱表明MWCNTs/TiO_2光吸收边拓展至可见光区域,而10%MWCNTs/Cu-TiO_2及0.5%MWCNTs/Mn-TiO_2在紫外可见光区域都有较强的光吸收强度。用固定床反应器,对光催化剂的脱硫性能进行研究,MWCNTs/TiO_2具有较强的光催化脱硫能力,10%MWCNTs/Cu-TiO_2及0.5%MWCNTs/Mn-TiO_2的光催化脱硫效率分别提高至71%和69%。     

Ti1-xCrxO2±δ体系的相关系、晶体结构和磁性能研究

采用溶胶凝胶法制备了Ti1-xCrxO2±δ体系系列样品.利用扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),粉末X射线衍射分析(XRD)方法研究了Ti1-xCrxO2±δ系列样品的颗粒尺寸、形貌、组分化学态、相关系和固溶区范围;并利用超导量子干涉磁强计对样品的磁性能进行了研究.采用Rietveld结构精修的方法研究了Cr的不同掺杂量对TiO2晶体结构的影响,研究表明,1000℃烧结的样品的固溶区范围是x=0—0.03,为金红石单相;随着Cr掺杂量的增加,金红石相晶胞参数规律性地减小;当x>0.03,为金红石相和CrO2相两相共存.综合XRD和磁性测量结果,500℃烧结的样品的固溶区范围是x=0—0.02,为锐钛矿单相;随着Cr掺杂量的增加,锐钛矿相晶胞参数规律性地减小;当x≥0.04,为锐钛矿相和绿铬矿相(Cr2O3)两相共存.XPS实验结果表明,500℃和1000℃退火的样品中Cr都是以Cr 3和Cr 6两种化学态存在,1000℃烧结的样品中可能有更多的Cr3 转化为Cr6 .根据M-H和M-T曲线的测试结果发现,本文500℃烧结的Ti1-xCrxO2±δ体系样品当x=0—0.02时,为室温铁磁性.当x≥0.04时,由铁磁相和顺磁相所组成,在低温下有较强的铁磁性;室温下主要是顺磁相,铁磁相只占据很小的体积分数.     

一种具有高比表面积的Ag@ZnO微-纳复合结构的合成及其在光催化还原二氧化碳方面的应用

采用简单的水热法制备了比表面积高达7.9801m~2/g的ZnO微米星状结构(ZnO star),利用AgNO_3紫外光照还原反应在其表面附着Ag纳米颗粒,构成Ag@ZnO star微-纳米复合分型结构,其光学吸收波长尺度涵盖从近紫外至近红外的太阳光谱波段.用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等测定了样品的相结构和组成元素.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)确定了所合成样品的形貌和晶面结构并且证实了Ag@ZnO star异质结构的存在.紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR spectrophotometer,UVNS)测试显示样品在近紫外至近红外波段都具有良好的光吸收性能.用Labsolar-6A高气密性自动在线光催化分析系统测量了样品的CO_2光催化还原为CO的性能,结果表明Ag@ZnOstar微-纳复合结构显著地提高了CO_2光催化还原的能力,较商用ZnO粉末提高了4倍,其原因归于两点:一是ZnO的分型结构显著提高了比表面积,二是Ag粒子与ZnO的耦合产生的等离激元增强效应以及使非极性面的活性得到增强.此工作对高效微-纳复合结构CO_2光催化还原剂的构建具有重要的指导意义.     

Cu离子注入单晶TiO_2微结构及光学性质的模拟研究

TiO_2是一种新型的第三代半导体材料,具有重要的应用价值.Cu离子掺杂单晶金红石TiO_2,可以改善TiO_2对光谱的响应范围,提高转化效率.本文利用第一性原理分别研究了Cu离子填隙、Cu替代Ti、氧空位、钛空位以及含有复合缺陷时金红石TiO_2结构及其相应光学性质的变化.结果表明,金红石的价带顶主要由O 2p轨道贡献,导带底主要由Ti 3d轨道贡献;掺杂Cu离子后会在能隙中产生两条新的杂质能级;Ti空位使得晶体费米能量降低,在价带顶产生新能级;O空位使得费米能量升高,在导带底产生新能级,表现出n型半导体性质.通过对含有复合缺陷的晶体电子结构的分析,得到同时含有O空位和Cu填隙时对晶体在可见光范围的吸收影响最大.     

可见光响应SO_4~(2-)/Ce-TiO_2的光谱特征及催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Ce掺杂TiO_2,经H_2SO_4处理得到酸化Ce掺杂TiO_2。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis)及X射线光电子能谱(XPS)技术对样品的性质进行了表征,以罗丹明B(RhB)在样品上的可见光催化降解为模型反应,评价了所制备样品的光催化性能。XRD测试结果表明,铈掺杂使TiO_2产生晶格缺陷、粒径减小,有利于光生电荷的转移,继而提高催化剂的活性;FTIR谱图说明SO_4~(2-)以桥式双齿配位吸附形式存在;PyFTIR谱图显示,酸化铈掺杂TiO_2样品表面同时存在Brnsted和Lewis酸位,但以Lewis酸为主。Lewis酸中心的缺电子性质有利于样品表面的光生电子与光生空穴分离,从而改善催化剂的活性;UV-Vis结果表明,Ce掺杂减小了TiO_2的带隙能,引入的杂能级能够捕获导带上的光生电子和价带上的光生空穴,降低光生电子-空穴对的复合几率;同时还可以使能量较小的光子激发杂能级上捕获的电子,拓宽光响应范围;XPS分析表明SO2-4/Ce-TiO_2样品上同时存在Ce3+/Ce4+的混合价态,Ce~(3+)/Ce~(4+)氧化-还原转换有助于TiO_2受光激发后产生的光生电子和空穴的分离,从而提高光量子效率。酸化Ce掺杂TiO_2对RhB的可见光催化降解反应有很好的活性,实验结果证明,H_2SO_4酸化和Ce掺杂的协同作用改善了样品的可见光响应,促进了其可见光催化反应活性。     

铕掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液的制备及光催化性能研究

本文采用常温络合—控制水解法,以TiCl_4,有机羧酸,氨水,硝酸铕,D-山梨醇等为主要实验药品,制备了Eu掺杂纳米TiO_2光触媒乳液。以酸性红3R染料为待降解物,分别考察了不同条件下制备的TiO_2光触媒乳液在太阳光模拟器生成光照射下的光催化性能。此外,还考察了Eu掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液对于不同浓度染料的光催化性能。通过酸性红3R染料的降解实验,研究了影响Eu掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液光催化活性的因素。通过X射线衍射仪(XRD)、纳米激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等对样品进行表征。结果表明:样品的平均粒度为4.1 nm左右,晶型为锐钛矿,样品的吸收光谱可拓宽至可见光区。当Eu掺杂量为0.3%,pH值为6,回流时间是15 min时,制备的Eu掺杂纳米二氧化钛光触媒乳液的光催化性能最佳。该光触媒乳液经太阳光照射1 h之后,对浓度为25 mg/L的酸性红3R模型反应物的降解效率最高,达到97%以上。     

SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2光催化材料的制备与光谱表征（英文）

采用溶胶-凝胶法结合硫酸浸渍法制备了SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2复合氧化物。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱价带谱(VB-XPS)及荧光光谱(PL)技术对样品的结构、性质进行了表征,以光催化分解水制氢为模型反应,评价了样品的光催化性能。XRD,FTIR结合PL结果表明CeO_2与TiO_2的复合形成了异质结构,有利于提高光生电子与光生空穴的分离效率,对催化剂活性的提高有促进作用;Py-FTIR谱图证明SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2复合氧化物在表面具有Lewis酸性,Lewis酸性位的产生是由于S_4O~(2-)在样品表面的配位吸附所致,S=O的诱导效应增强了表面金属得电子能力,从而进一步提升光生载流子的分离效率;UV-Vis及XPS价带谱分析说明,半导体氧化物复合能够缩减带隙,拓宽光响应范围,Lewis酸性影响复合氧化物的能带结构,使其导带底位置向负向移动,利于光催化还原能力的提高,进而促进其光催化制氢活性。光催化分解水制氢实验结果表明,SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2复合氧化物具有优于纯氧化物CeO2,TiO2及未经硫酸浸渍的CeO_2-TiO_2复合氧化物的催化活性,5h的产氢速率为1 934.1μmol·g~(-1)·h~(-1)。光谱分析结果结合光催化制氢活性评价结果表明,SO_4~(2-)/CeO_2-TiO_2复合氧化物的异质结构与酸浸渍是影响样品光催化性能的主要因素。     

Ti_(1-x)Fe_xO_2纳米粉末的制备及性质研究

采用溶胶-凝胶法制备Ti1-xFexO2胶体,然后放入高压反应釜中进行热处理,得到了一组Ti1-xFexO2纳米粉末样品。利用X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对样品的结构进行表征。利用振动样品磁强计(VSM)对样品的磁性进行研究。利用紫外-可见光谱(UV-Vis)以罗丹明B溶液为目标降解物,考察了样品的光催化性能。研究发现,不同掺杂浓度的Ti1-xFexO2样品均为锐钛矿结构。Fe掺杂的样品表现出室温铁磁性,并且铁磁性来源于半导体本征磁性而不是来源于第二相。当掺杂浓度从0.0%增加到0.2%时,光催化活性增强。当掺杂浓度从0.2%增加到0.8%时,光催化活性下降。掺杂浓度为0.2%时光催化活性最好。     

(Fe,N)共掺杂TiO_2红外光谱的电负性原理研究（英文）

采用电负性原理,构建合理的红外光谱模型,对TiO_2红外光谱的振动频率与元素电负性之间的各种经验关系进行探究。采用溶胶-凝胶法制备(Fe,N)共掺杂TiO_2,利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)对样品的物相和红外光谱进行了表征。XRD物相分析表明当煅烧温度为600℃时,TiO_2样品中的无定形结构己基本转化为锐钛矿型结构。随着煅烧温度升高,TiO_2的X射线衍射峰逐渐由宽变窄,衍射强度由弱变强。当煅烧温度为700℃时,锐钛矿型的衍射峰基本消失,取而代之的是金红石相的衍射峰,但TiO_2的主晶相并没有发生改变。红外光谱分析表明(Fe,N)共掺杂TiO_2在650~500cm-1区间有一个较宽的吸收峰。电负性模拟计算了(Fe,N)共掺杂TiO_2红外光谱的伸缩振动频率,获得了Fe、N掺杂的位置、分子结构和键价特征:首先计算出约化质量μ,然后按照经典力学伸缩力常数k与频率ν之间满足的关系,结合力常数与电负性关系、键级的计算方法,计算了基本单元都是氧八面体的掺杂金红石、锐钛矿TiO_2的分子振动频率。结果表明:通过电负性理论计算的(Fe,N)共掺杂的TiO_2的红外光谱与实验测量的红外光谱的伸缩振动频率比较吻合。     

添加元素Ti、In对Nb管富Sn法Nb_3Sn生长特性和超导性能的影响

采用Nb管和高Sn含量的Cu-Sn,Cu-Sn-Ti,Cu-Sn-In合金之间的内扩散法制备了Nb_3Sn多芯超导复合线,研究了Nb_3Sn反应扩散热处理条件和添加元素Ti、In对Nb_3Sn反应层生长动力学、组织结构和超导性能的影响。结果表明:母材中添加适量的第三元素Ti或In均提高Nb_3Sn反应层生长速率,与In相比,Ti的效果更为显著.添Ti样品的T_c值在母材添Ti量为0.4w/o处出现峰值,比末添Ti样品的T_c值升高0.3K.添Ti样品的H_(c2)(o)值随母材添Ti量增加单调提高,当母材添Ti量为0.76w/o时,其H_(c2)(o)值由未添Ti样品的21T提高到大约29T.在4.2K和15T脉冲背景磁场(脉冲上升时间t_m=10ms)下,添Ti和添In样品的J_c(non Cu)值分别可达6×10~4Acm~(-2)和2.5×10~4Acm~(-2).     

Nb掺杂对还原性烧结的TiO2-δ陶瓷的晶体结构及热电性能的影响

利用传统的固相反应法在还原性气氛1200 ℃下分别制备出不同Nb掺杂量的Ti_1-xNb_xO_2-δ陶瓷样品.样品的粉末X射线衍射(XRD)结果显示:Nb掺杂量x较低时样品为多相混合,当Nb掺杂量x>0.02时样品为单一的四方相金红石型结构.在室温到900 K的测试温区,测试了单相样品(x=0.02,0.03,0.04)的电导率、Seebeck系数和热导率.测试 关键词： 氧化钛陶瓷 热电性能 氧空位