电场热处理条件下TiO2薄膜的晶化行为研究

利用溶胶-凝胶法和电场热处理工艺在玻璃表面制备出一层TiO2薄膜,采用DTA,Raman光谱,XRD和AFM等测试手段分析了TiO2薄膜在电场热处理过程中的晶化行为.然后在理论上分析了外电场对TiO2薄膜热处理过程的影响,提出了通过引入外电场促进TiO2薄膜从无定形到锐钛矿的相转变的方法.通过甲基橙水溶液的光催化降解实验表明:在520℃电场热处理条件下的TiO2薄膜的光催化效率高于未引入电场热处理的TiO2薄膜.     

超声喷雾热解法制备氮掺杂纳米TiO_2薄膜及其光催化特性研究

利用超声喷雾热解法在玻璃衬底上制备了不同沉积温度下的氮掺杂纳米TiO2薄膜,并525℃的退火处理.通过SEM,XRD和UV-Vis透过光谱等表征手段研究了TiO2薄膜表面形貌、结构特性和光催化特性,并探讨了掺杂作用机理.SEM结果表明,在400℃温度下掺N(原子数分数4%)的TiO2薄膜表面比较均匀,致密性好;XRD分析得出,该薄膜是多晶锐钛矿结构;UV-Vis透过光谱分析得出,该薄膜在可见光区的平均透过率为82%,吸收边红移77 nm,计算得知其禁带宽度变小.在紫外光的照射下,氮掺TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液具有良好的光催化降解作用,降解率可达46.6%.     

Zr掺杂TiO_2薄膜的光学性能和光催化性能

为了研究TiO2禁带宽度和光吸收系数对其光催化性能的影响,利用电子束沉积方法在玻璃基底上制备了TiO2薄膜及Zr掺杂TiO2薄膜。采用拉曼光谱仪和分光光度计对膜的结构和吸收光谱进行了表征。研究结果表明:当退火温度为773K时,沉积得到的TiO2薄膜为锐钛矿结构薄膜;掺杂使TiO2禁带宽度变窄,吸收波长红移,在350~450nm附近光吸收系数增大,增强了TiO2的光催化活性。     

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。     

Cu掺杂SnO_2/TiO_2复合薄膜的制备及性能研究

制备Cu掺杂的纳米Sn O2/Ti O2溶胶,采用旋涂法在载玻片上镀膜,经干燥、煅烧制得Cu掺杂的Sn O2/Ti O2薄膜,通过对比实验探讨掺杂比例、条件、复合形式等对结构和性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、UVVis等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为探针考察了其光催化降解性能。XRD测试结果显示薄膜的晶型为锐钛矿型,结晶度较高。SEM谱图显示薄膜表面无明显开裂,粒子分布均匀,粒径约为20 nm。EDS测试结果表明薄膜材料中含有Cu元素,谱形一致。UV-Vis吸收光谱表明Cu掺杂以及Sn O2/Ti O2的复合使得在近紫外区的光吸收比纯Ti O2明显增强。光催化实验表明Cu掺杂后使得Sn O2/Ti O2复合薄膜对甲基橙的光催化降解效率进一步提高,Sn O2/Ti O2复合薄膜的光催化活性在10%Cu掺杂时达到最高。     

铂颗粒粒径效应:负载铂纳米颗粒的TiO2薄膜性质研究

制备了负载不同大小Pt纳米颗粒的TiO薄膜。利用TEM测定了Pt粒子的大小,XRD,UV—Vis和测量光电流等方法对TiO2复合膜进行了表征,以亚甲基蓝降解反应评价了Pt／TiO2薄膜的光催化活性。结果表明,在负载相同物质的量的Pt情况下,Pt颗粒的大小直接影响TiO2薄膜的性能,显示较强的粒径效应,当负载平均粒径约5nm的Pt粒子后,薄膜具有最高的光电流和光催化活性。     

TiO2薄膜的制备及甲醛的光催化降解

以钛酸四丁酯为前驱体，采用溶胶一凝胶一超声波法制备得到了纳米TiO2溶胶，在单面抛光的硅片上采用旋转涂膜法涂上TiO2溶胶，快速烘干，再经烧结得到TiO2薄膜，并利用XRD，XPS与AFM对其结构性能进行表征，结果表明，膜厚度大约可控在3-5nm，膜表面颗粒大小约20nM，膜的组成主要为锐钛矿型TiO2和少量有机碳化物。在制备TiO2薄膜时，发现膜层随着镀膜次数变化显示不同的颜色差异，并有着良好的对应关系。以此现象入手研究不同颜色的TiO2薄膜在同一光催化条件下甲醛的降解分析，实验结果发现呈蓝色光的TiO2薄膜表现良好的光催化效果，其原因可能是蓝色光对光的吸收较好。     

掺铁TiO2纳米薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶提拉法制备了掺铁改性TiO2纳米材料镀膜玻璃,研究了掺铁、PEG用量、镀膜层数等因素对TiO2纳米膜透光率和光催化降解性的影响,并对相关机理进行了探讨。研究发现,掺铁能提升TiO2纳米膜的光催化活性,催化降解速率为不掺铁时的1．38倍;溶胶前驱体中PEG用量为0．1g（0．13wt％）时制取的薄膜具有最佳的光催化活性和较好的透光率,低于或超过这个值,催化降解效果都不理想;镀膜层数为2～5层时,均有较高的透光率,光催化活性依次递增,其中综合效果最佳的为2层镀膜。纳米TiO2镀膜玻璃是一种性能优异的新型自净节能环保材料,在高楼建筑、灯具制造、城市照明系统等领域具有潜在的广泛用途。     

掺铈氧化钛薄膜光吸收性能的研究

利用射频磁控溅射法制备出TiO2 薄膜及不同掺 Ce 比的 TiO2 薄膜.用紫外-可见分光光度计对薄膜的透过率做了测定,结果显示在一定掺杂范围内随着掺Ce 量的增加,薄膜的光学吸收边出现红移.计算发现通过CeO2 的掺杂,氧化钛薄膜禁带宽度 Eg 由 3.40 eV 减小至2.73 eV,从而使吸收边由366 nm 红移至455 nm 处,增强了对可见光的吸收,这与CeO2 在TiO2 导带与价带间引入杂质能级有关.     

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。     

纳米TiO_2薄膜的带宽研究(英文)

利用磁控溅射方法制备了纳米TiO2 薄膜,通过Raman光谱和UV Vis光谱讨论了TiO2 薄膜的带宽随着厚度变化的规律。随着薄膜厚度的增加,TiO2 薄膜的带宽变窄,这是由于纳米薄膜的纳米效应所致     

FTIR-ATR技术考察TiO2膜对油酸的光催化氧化性能

采用Sol-Gel和PVD法在玻璃、陶瓷、铝片表面制备出TiO2膜,直接将食用油中的主成分油酸用溶剂稀释后均匀涂在膜表面,采用FTIR-ATR技术实现了对膜样品光催化自清洁性能的快速准确评价,并通过测量水的接触角评价了膜的亲水性。结果表明,Sol-Gel法和PVD法制备的TiO2/玻璃膜都具有较好的光致亲水性和光催化降解油酸性能,两者的亲水性没有明显差别,但前者的光催化活性稍优于后者。比较Sol-Gel法制备的TiO2/玻璃、TiO2/陶瓷和TiO2/铝片膜对油酸的光催化降解性能发现,光照3·5h后3个样品的降解率分别为92%,85%和46%,表明基底材料性质对TiO2膜的光催化活性有明显影响,镀在非导电性玻璃和陶瓷表面的TiO2膜比镀在导电性金属铝表面的TiO2膜对油酸有更高的光催化降解能力。     

二氧化钛多孔膜的UV-Vis光谱与光催化性能研究

以钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)、乙醇胺(MEA)、聚乙二醇(PEG)和无水乙醇为反应体系,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶并通过浸渍提拉法制得了TiO2多孔膜,用UV-Vis,XRD和AFM对制得的多孔膜进行了表征,讨论了薄膜的紫外-可见透过光谱随着薄膜层数的变化规律以及其与膜厚的关系,结果表明在本实验条件下薄膜转移得很均匀,每层膜厚度约为60nm。多孔膜的光催化测试结果表明,随着薄膜层数的增加,光催化活性也逐渐增强,10层多孔膜的光催化活性最高。     

TiO2膜消光系数的确定及制备参量的影响

基于窄带干涉滤光片的峰值透射率测量可以直接反演出薄膜的消光系数,从而得到了一种简易而又精确的评价薄膜微弱损耗的新方法。阐述了确定弱吸收薄膜消光系数的基本原理,并分析了这种评价方法的基本精度。讨论了离子束溅射TiO2薄膜的制备参量对薄膜消光系数的影响。发现溅射速率和氧分压是影响TiO2薄膜损耗的灵敏因素。在保持其它参量不变的条件下,溅射速率从0.35nm/s下降到0.23nm/s,TiO2薄膜的消光系数从3.9×10-5下降到2.1×10-5;辅助离子源的Ar∶O比从1∶2变化为1∶4,对应的消光系数从5.6×10-5下降到2.3×10-5。此外,随着基板温度的提高,损耗也会有所增加。TiO2薄膜消光系数评价的合理性表明由窄带滤光片的峰值透射率来反演薄膜的消光系数是可行的。     

溅射的Ti薄膜热氧化形成的TiO2薄膜与p+-Si形成的异质结的电致发光

利用磁控溅射法以不同条件在重掺硼硅片(p+-Si)上制备Ti薄膜,经过一定条件下的热氧化转化为TiO2薄膜,从而形成TiO2/p+-Si异质结.研究表明:要使TiO2/p+-Si异质结产生显著的电致发光,其中的TiO2薄膜必须呈现单一的锐钛矿相,这就要求在较低的功率下溅射获得晶粒尺寸较小的Ti薄膜.此外,TiO2的薄膜...     

竹材的纳米TiO_2改性及抗菌防霉性能研究

竹材是一种重要的森林资源,但容易腐朽霉变,在户外使用受到限制。可采用溶胶-凝胶法,在低温条件下制备了TiO2溶胶,并通过浸渍提拉的方式,完成了竹材的纳米TiO2改性。同时利用电子核磁共振波谱仪(NMR)、场发射环境扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDAX)对TiO2进行形态和结构表征,重点研究了温度对TiO2薄膜形态、晶型及抗菌防霉性能的影响。研究结果表明,3种温度(20,60,105℃)处理的TiO2改性竹材不仅完全保持了竹材的天然颜色、纹理、结构,而且抗菌性能由不具抗菌性变为对大肠杆菌的杀菌率超过99%,防霉性能提高了10倍以上。这种方法有望成为竹材功能性改良的新手段,并对包括木材在内的其他天然生物质材料保护和改良也具有借鉴意义。     

Pr掺杂TiO2光催化剂的制备及其对酸性品红降解反应的催化性能

以钛酸四丁酯为前躯物,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同含量Pr的TiO2光催化剂,利用XRD,TG-DTA,AFM,UV-Vis,FTIR等手段对催化剂进行了表征。并通过酸性品红光催化降解实验对其光催化性能进行了评价,考查了实验条件,如催化剂用量,烧结温度,掺杂量等对催化剂催化活性的影响。Pr2O3的掺杂阻碍了TiO2晶相由锐钛矿型向金红石型的转变,使TiO2的粒径减小,比表面积增大,催化活性增强。当Pr掺杂量为0.8%,催化剂用量为0.03g,烧结温度为500℃时,酸性品红的降解率达到97%以上,酸性品红的降解反应为准一级反应。     

Influence of the OH groups on the photocatalytic activity and photoinduced hydrophilicity of microwave assisted sol-gel TiO2 film

In the present work the influence of the OH groups on the photocatalytic activity and the photoinduced hydrophilicity of microwave assisted sol-gel TiO₂ films was investigated. The prepared TiO₂ films were characterized using XRD and AFM. Furthermore, the surface of the TiO₂ films was examined by help of XPS in order to determine the amount of OH groups before and after UV irradiation at different humidities. The activity of the TiO₂ films was determined using stearic acid as a model compound and the photoinduced superhydrophilicity was investigated through contact angle measurements.The results of this investigation showed that the microwave assisted sol-gel technique produces highly homogeneous and efficient TiO₂ films without the need for heat treatment for crystallization. Based on the conducted experiments it is suggested that the amount of OH groups on the TiO₂ surface highly influence the photocatalytic activity and the photoinduced superhydrophilicity and that the two mechanisms may be closely related. It is suggested that the superhydrophilicity is obtained through a combination of photocatalytic degradation of organic contaminants and surface structural changes in form of an increased amount of OH-groups.     

Photocatalytic and superhydrophilicity properties of N-doped TiO2 nanothin films

Pure TiO₂ and nitrogen doped titanium dioxide (N-TiO₂) thin films were prepared by sol-gel method through spin coating on soda lime glass substrates. TiCl₄ and urea were used as Ti and N sources in the sol. XRD results showed nitrogen doping has retarded anatase to rutile phase transformation. The doping also leads to a decrease in roughness of the samples from 4 nm (TiO₂) to 1 nm (N-TiO₂). However, surface analysis by statistical methods reveals that both surfaces have self-affine structure. Optical band gap of thin films was shifted from 3.65 eV (TiO₂) to 3.47 eV (N-TiO₂). Hydrophilic conversion and photocatalytic degradation properties of thin films were investigated and exhibited that N-TiO₂ thin film has more preferable hydrophilicity and photocatalytic properties under UV illumination.     

Photocatalytic degradation of methyl orange by nano-TiO_2 thin films prepared by RF magnetron sputtering

Nano-TiO2 thin films are deposited by radio frequency （RF） magnetron sputtering using TiO2 ceramic target and characterized by X-ray diffractometer, atomic force microscope, and ultraviolet-visible spectrophotometer. The photocatalytic activity is evaluated by light-induced degradation of methyl orange solutions （5, 10, and 20 ppm） using a high pressure mercury lamp as the light source. The film is amorphous, and its energy gap is 3.02 eV. The photocatalytic degradation of methyl orange solution is the first-order reaction and the apparent reaction rate constants are 0.00369, 0.0024, and 0.00151 for the methyl orange solution concentrations of 5, 10, and 20 ppm, respectively.