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。     

铥、镱共掺可见光响应型纳米TiO_2光催化剂的制备及性能表征

为了解决现有光催化剂对太阳光响应性能不佳且可见光响应型光催化剂制备条件苛刻等问题,研制了以TiO_2同时作为上转换材料基质和半导体光催化剂的光催化材料,并对不同n(Yb~(3+))∶n(Tm~(3+))掺杂下的光催化材料的上转换发光性能进行了研究。首先,设置一系列的n(Yb~(3+))∶n(Tm~(3+))比值,采用溶胶-凝胶法制备相应光催化材料。然后,对材料进行性能表征及降解实验,以亚甲基蓝为目标污染物,测试材料的实际催化降解效果。最后,通过分析材料的发光性能及降解性能,确定最优的n(Yb~(3+))∶n(Tm~(3+))比值。实验结果表明:当n(Yb~(3+))∶n(Tm~(3+))=4时,材料的发光性能最好,上转换现象最明显,可见光照射条件下的光催化降解效率最高,目标污染物降解率可达72.87%。所制备材料集上转换材料及光催化剂为一体,简化了制备程序,提高了能量利用效率。研制出的TiO_2∶1%Tm,4%Yb光催化材料最为理想,光谱响应范围向可见光区拓展,降解效果良好,能够实现对太阳光能量的高效利用。     

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     

TiO_2与金属氧化物复合气凝胶能带结构和光催化性质的研究

本文采用溶胶法制备TiO_2以及PdO、NiO、SnO_2和SiO_2分别与TiO_2复合的溶胶,利用浸渍提拉法制备TiO_2、PdO/TiO_2、SnO_2/TiO_2、NiO/TiO_2和SnO_2/SiO_2/TiO_2复合气凝胶,并通过薄膜对亚甲基蓝的光降解效率研究添加不同能带结构类型的金属氧化物(MO_x)对TiO_2光催化性能的影响,探索金属氧化物与TiO_2的能带结构.实验结果表明:TiO_2复合气凝胶中金属氧化物的价带和导带电位都应高于TiO_2的价带和导带电位,使TiO_2的价带电子易被激发迁移到金属氧化物的导带上,空穴则留在TiO_2的价带上,这样的能带结构匹配才能够实现电子和空穴的更有效分离,降低复合几率,从而能够较大程度地提高复合气凝胶的光催化效率.     

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...     

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.     

微波场辅助银掺杂TiO2薄膜光催化降解甲基橙溶液的实验研究

用紫外-可见吸收光谱仪和原子力显微镜(AFM)表征了制备的TiO2和Ag/TiO2薄膜的光谱特性和表面形貌,研究了掺杂改性、微波场辅助作用以及两者相结合的光催化降解方法的薄膜催化活性.结果表明:催化剂的掺杂改性与微波场辅助作用相结合的光催化降解效果优于微波场辅助光催化方法和银掺杂光催化方法.     

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%。     

金红石型TiO_2/ZnTiO_3复合材料的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了金红石型TiO_2/ZnTiO_3复合光催化剂,对其进行650℃保温1 h的热处理;通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)对样品进行表征,并以亚甲基蓝(MB)溶液为目标污染物,研究了样品的光催化性能。结果表明,TiO_2为金红石结构,随着Zn/Ti量比增加,TiO_2晶粒尺寸减小;当Zn/Ti的量比达到2%时,有新相ZnTiO_3生成。TiO_2/ZnTiO_3(Zn/Ti=8%)展现出最高的光催化活性,这归因于表面羟基含量增加以及形成的TiO_2/ZnTiO_3半导体复合结构加快了光生电子与空穴的转移。反应进行90 min后,对MB的降解率达到68.3%,反应速率常数k为0.012 min~(-1),分别为纯TiO_2的1.85倍和3倍。     

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。     

Dielectric and magnetic properties of(Zn,Co) co-doped SnO_2 nanoparticles

Polycrystalline samples of(Zn, Co) co-doped SnO2 nanoparticles were prepared using a co-precipitation method. The influence of(Zn, Co) co-doping on electrical, dielectric, and magnetic properties was studied. All of the(Zn, Co) co-doped SnO2 powder samples have the same tetragonal structure of SnO2. A decrease in the dielectric constant was observed with the increase of Co doping concentration. It was found that the dielectric constant and dielectric loss values decrease, while AC electrical conductivity increases with doping concentration and frequency. Magnetization measurements revealed that the Co doping SnO2 samples exhibits room temperature ferromagnetism. Our results illustrate that(Zn, Co) co-doped SnO2 nanoparticles have an excellent dielectric, magnetic properties, and high electrical conductivity than those reported previously, indicating that these(Zn, Co) co-doped SnO2 materials can be used in the field of the ultrahigh dielectric material, high frequency device, and spintronics.     

Sonocatalytic degradation of methyl orange in the presence of TiO2 catalysts and catalytic activity comparison of rutile and anatase

Rutile and anatase titanium dioxide (TiO(2)) powders were used as sonocatalysts for the degradation of methyl orange which was used as a model compound. Ultrasound was used as an irradiation source. It was found that the sonocatalytic degradation ratios of methyl orange in the presence of TiO(2) powder were much better than ones without any TiO(2), but the sonocatalytic activity of rutile TiO(2) particles was obviously higher than that of anatase TiO(2) particles. Although there are many factors influencing sonocatalytic degradation of methyl orange, the experimental results show that the best degradation ratio of methyl orange can be obtained when the experimental conditions of the initial methyl orange concentration of 10 mg/l, rutile TiO(2) added amount of 500 mg/l, ultrasonic frequency of 40 kHz, output power of 50 W, pH=3.0 and 40 degrees C within 150 min were adopted. In addition, the catalytic activity of reused rutile TiO(2) catalyst was also studied and found to be better than new rutile TiO(2) catalyst sometimes. All experimental results indicated that the method of the sonocatalytic degradation of organic pollutants in the presence of TiO(2) powder was an advisable choice for treating non- or low-transparent organic wastewaters.     

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...     

金属离子对纳米TiO2悬浊液的光催化性能影响的光谱研究

以钛氧有机物为前驱体,利用微乳液法制备了纳米TiO2微晶。用X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)等测试技术对产物进行了表征,并就纳米TiO2悬浊液中加入金属离子后光催化降解甲基橙溶液进行了初步的研究。光谱分析表明,纳米TiO2悬浊液中加入Bi3 离子后对甲基橙溶液的光催化降解有很大的促进作用,Bi3 与TiO2质量比为1∶8及TiO2的浓度为1.6g·L-1时光催化活性最佳。     

PbSe/TiO2同轴异质结纳米管的制备及光催化性能

通过溶液法合成了PbSe/TiO2复合纳米管,并对其进行了微观形貌、晶体结构等的表征。结果表明,制得的样品是由PbSe和TiO2两种材料构成的复合材料,致密、均匀的TiO2薄膜包覆在PbSe纳米管表面。以氙灯为模拟光源,通过对甲基橙的降解研究了PbSe/TiO2复合纳米管的光催化性能。结果显示,PbSe与TiO2之间形成的异质结使PbSe/TiO2复合纳米管具有较高的光催化性能,比纯PbSe纳米管的催化降解率提高了约4.5倍。另外,对PbSe/TiO2复合纳米管光催化稳定性也进行了研究。     

ZnO/Cu_2O异质结纳米阵列制备及光催化性能

利用湿化学法在FTO玻璃基底上制备了高度规整的ZnO纳米棒阵列(ZnO NRAs),以此为衬底,采用磁控溅射法在ZnO NRAs表面沉积Cu_2O薄膜。分别用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜、光致光谱、紫外可见分光光度计和电化学工作站对样品的物相、形貌、吸收光谱、光电性能进行了表征,用甲基橙(MO)模拟有机物废水研究复合材料的光催化性能。结果表明:ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构,其直径约为80~100 nm,长约2~3μm,棒间距约100~120 nm。立方晶系的Cu_2O颗粒直径约为100~300 nm,形成致密膜层并紧密覆盖在ZnO NRAs表面上,构成ZnO/Cu_2O异质结纳米阵列(ZnO/Cu_2O HNRAs)结构。与纯ZnO NRAs和Cu_2O相比,ZnO/Cu_2O HNRAs在可见光范围内的吸收显著增强,吸收波长向可见光方向偏移。ZnO/Cu_2O HNRAs的载流子传递界面的电荷转移速度快,有效促进了光生电子和空穴的分离。在紫外-可见光照射65 min后,ZnO/Cu_2O HNRAs的降解效率为94%,分别是纯ZnO NRAs和Cu_2O的18倍和1.7倍。