负载型混晶纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备及其光催化性能

选用市售硅藻土作为载体,采用液相沉积法制备了负载型混晶纳米TiO2/硅藻土复合材料;采用扫描电镜、X射线衍射仪及红外光谱仪分析了复合材料的表面形貌和晶体结构;基于甲醛光催化降解实验考察了不同组成的负载型TiO2/硅藻土复合材料的光催化性能.结果表明,TiO2负载量为33.3%(TiO2与硅藻土的质量比为1∶2)的复合材料对甲醛光催化降解具有最佳催化活性.     

双晶型TiO2薄膜的低温制备及表征

采用溶胶-凝胶法低温制备了具有锐钛矿、板钛矿双晶型的TiO2薄膜. 分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、UV-Vis透光率曲线和原子力显微镜(AFM)等手段对所得TiO2溶胶和薄膜进行了性能表征. 采用光催化降解罗丹明B水溶液评价TiO2薄膜的光催化活性. 结果发现, 所得TiO2薄膜具有较高的透明度和光催化活性. 同时, 考察了溶胶回流温度对所制备TiO2薄膜性能的影响, 发现升高溶胶回流温度可以完善薄膜的晶型, 增大薄膜的粗糙度, 从而提高薄膜的光催化活性. 溶胶回流温度为100 ℃时所制备的TiO2薄膜具有最高的光催化活性.     

低温静电自组装法制备贵金属修饰TiO_2纳米结构薄膜及其增强的光催化性能(英文)

以碱-水热法在金属Ti片上原位生长了TiO2纳米结构(纳米花和纳米线)薄膜,并采用低温静电自组装方法将超细贵金属(金、铂、钯)纳米颗粒均匀沉积于多孔TiO2薄膜上.负载于Ti片上的贵金属/TiO2纳米结构薄膜具有一体化结构、多孔架构和高光催化活性.超高分辨率场发射扫描电子显微镜(FESEM)直接观察表明贵金属纳米颗粒在TiO2表面分布均匀,且颗粒之间相互分离,金、铂、钯纳米颗粒的平均粒径分别约为4.0、2.0和10.0nm.俄歇电子能谱(AES)纵深成分分析表明贵金属不仅沉积于薄膜表面,且大量分布于TiO2纳米结构薄膜内部,其深度超过580 nm.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,经300°C下在空气中热处理后,纳米金仍保持金属态,纳米铂部分被氧化成PtOabs,而钯粒子则完全被氧化成氧化钯(PdO).以低温静电自组装法沉积贵金属,贵金属负载量可通过调节组装时间与溶胶pH值来控制.光催化降解甲基橙的结果表明,沉积的纳米金和铂能显著增加TiO2纳米结构薄膜的光催化活性,说明金和铂粒子可促进光生载流子的分离;但负载的PdO对TiO2薄膜的光催化性能增强几乎无作用.     

CdS/TiO2纳米管复合结构的制备与光电性能研究

利用阳极氧化法在钛金属基底表面制备一层TiO2纳米管阵列薄膜,然后通过水热反应在TiO2纳米管上负载CdS纳米粒子,形成CdS/TiO2纳米管的复合结构。利用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等手段对其形貌和结构进行表征。进一步考察了CdS/TiO2纳米管的光电性能和光催化活性,结果表明,相比于TiO2纳米管,CdS/TiO2纳米管复合结构在紫外光和可见光下都具有更好的光催化活性及光电性能。     

后处理对TiO2纳米薄膜的表面结构和光催化活性的影响

半导体TiO2光催化材料对环境中各种污染物的明显去除效果已引起人们的广泛关注[1～6].在普通钠钙玻璃表面涂制高光催化活性的TiO2纳米薄膜,制成环保建筑材料,不仅可以自洁玻璃表面,而且可以用于净化空气、处理废水等.     

非钛醇盐溶胶-凝胶法制备高光活性纳米晶TiO2气凝胶

 以TiCl4为前驱体,采用环氧丙烷快速成胶法合成了具有高光催化活性的纳米晶TiO2气凝胶,利用X射线衍射、N2物理吸附和透射电镜等手段考察了H2O/TiCl4摩尔比和热处理等制备参数对TiO2气凝胶织构性质的影响,并以苯酚的光催化降解为模型反应评价了样品的光催化活性. 结果表明, H2O/TiCl4摩尔比为3时体系的成胶过程较为缓慢,制备的纳米晶TiO2气凝胶样品具有最小的晶粒尺寸及最大的比表面积和孔容,并且具有最佳的光催化活性.     

SnO2/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术,以聚乙烯吡咯烷酮和钛酸正丁酯为前驱体,制得锐钛矿相TiO2纳米纤维。以TiO2纳米纤维为模板,通过水热合成法,制备了具有异质结构的SnO2/TiO2复合纳米纤维。利用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散光谱（EDS）、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段对其形貌和结构进行了表征,结果表明,SnO2纳米粒子均匀地生长在TiO2纳米纤维表面,形成了异质结构的SnO2/TiO2复合纳米纤维材料。通过改变反应物浓度,能有效地实现SnO2/TiO2复合纳米纤维的可控合成。以罗丹明B为模拟污染物,考察了SnO2/TiO2复合纳米纤维的光催化性能,与纯TiO2纳米纤维相比光催化活性明显提高,初步探讨了光催化反应机理。     

Cu掺杂TiO_2薄膜的摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃基底上制备了纯TiO2和Cu掺杂的TiO2(Cu-TiO2)纳米结构薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、粉末X射线衍射(XRD)及UMT-3摩擦磨损试验机考察了Cu掺杂量对薄膜组成、结构、表面形貌及摩擦学性能的影响.结果表明,相比于纯TiO2薄膜,Cu掺杂TiO2纳米薄膜平整、均匀,具有较好的耐磨减摩性能.Cu掺杂量的多少直接影响Cu-TiO2薄膜的减摩抗磨性能,当Cu掺杂量为5%(摩尔分数)时,Cu-TiO2膜具有最佳的耐磨寿命和最低的摩擦系数.     

Bi2Ti2O7/TiO2复合纤维：原位水热合成及光催化性能

采用静电纺丝技术制备的TiO2纤维作为模板和反应物,通过原位水热合成了具有异质结构的Bi2Ti2O7/TiO2复合纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、高分辨透射电镜(HRTEM)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。以罗丹明B为模拟有机污染物进行光催化降解实验。结果表明:花状Bi2Ti2O7纳米结构均匀地生长在TiO2纤维上,制备了Bi2Ti2O7与TiO2相复合的光催化材料,其光谱响应范围拓宽至可见光区,与纯TiO2纤维相比可见光催化活性显著提高,且易于分离、回收和循环使用。初步探讨了Bi2Ti2O7/TiO2异质结的生长机制和光催化活性提高机理。     

(Ni-Mo)/TiO2纳米薄膜光催化降解刚果红的性能与机理

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-Mo)/TiO2薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构和光谱特性进行了表征,以刚果红为模拟污染物对薄膜的光催化性能进行了测定,并讨论了刚果红溶液的pH值对薄膜光催化活性的影响.采用循环伏安技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索.结果表明:(Ni-Mo)/TiO2薄膜是由粒径为50-100nmTiO2纳米粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合薄膜.薄膜具有较高的光催化活性,卤钨灯照射80min后,复合薄膜光催化刚果红的降解率是多孔TiO2(DegussaP25)/ITO(氧化铟锡)纳米薄膜的2.43倍.(Ni-Mo)/TiO2薄膜光催化活性的提高主要归因于薄膜层中有效形成的(Ni-Mo)/TiO2异质结和良好的电子通道,以及Ni-Mo纳米晶合金对溶解氧和激发电子还原反应的催化作用.分别给出了在紫外和可见光下薄膜光催化降解刚果红的反应机理.     

具有光催化性能的TiO_2-SiO_2/TiO_2两层增透膜的设计与制备

采用膜层设计理论设计了以TiO2为内层膜,TiO2-SiO2复合膜为外层膜的两层增透膜,以钛酸丁酯(TBOT)和正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶以及SiO2溶胶,将两种溶胶按比例混合得到了TiO2-SiO2复合溶胶,在高硼硅玻璃上镀膜测试。透过率测试结果表明,在波长为550 nm处的透过率最高能达到99.4%。在光催化实验中,采用罗丹明B模拟有机污染物,考察了TiO2对光催化反应的影响。结果表明,在TiO2存在的情况下,罗丹明B的降解速度大大提高,光催化效率显著增加。     

具有光催化性能的TiO2-SiO2/TiO2两层增透膜的设计与制备

采用膜层设计理论设计了以TiO₂为内层膜,TiO₂-SiO₂复合膜为外层膜的两层增透膜,以钛酸丁酯（TBOT）和正硅酸乙酯（TEOS）作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂溶胶以及SiO₂溶胶,将两种溶胶按比例混合得到了TiO₂-SiO₂复合溶胶,在高硼硅玻璃上镀膜测试。透过率测试结果表明,在波长为550nm处的透过率最高能达到99.4%。在光催化实验中,采用罗丹明B模拟有机污染物,考察了TiO₂对光催化反应的影响。结果表明,在TiO₂存在的情况下,罗丹明B的降解速度大大提高,光催化效率显著增加。     

钛金属有机物热解制备TiO2-SiO2复合膜及其光催化活性研究

混有一定量SiO_2溶胶的钛金属有机化合物膜液通过旋液成膜法制备前驱物膜 ，经热解得到TiO_2-SiO_2复合膜。于610 ℃焙烧15min所得复合膜(Ti:Si=9:1)经 SEM，XRD，UV-vis和XPS研究表明，膜面由30 nm * 200 nm大小的晶体粒子组成， 结构致密，膜厚约200 nm，其可见光透过率为玻璃基质的80%，膜表面Ti~(3+)OH~- 的比值为1.06。对不同SiO_2含量的膜液凝胶进行DSC分析显示，少量的SiO_2就能 显著提高TiO_2锐钛矿型晶相的形成温度。膜的光催化活性研究表明一定量的Fe~ (3+)有利于提高膜的光催化活性，但是如果以氯化物的形式加入则对光催化反应不 利，铬的氯化物同样如此。另外，在钛金属有机物热解制备TiO_2-SiO_2复合膜中 ，溶胶SiO_2不利于光催化反应，但是它可以改善膜的耐磨性。     

尿素为氮源N-TiO2的制备、表征及光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了不同N含量的TiO2光催化剂(N-TiO2).通过X-射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、分子荧光光谱(PL)、X-射线光电子能谱(XPS)等检测手段对其结构和物理性能进行了表征.结果表明,N的掺杂能抑制锐钛矿相TiO2向金红石相的转化,能将TiO2的吸收边波长拓宽到可见光区域,能加速光生电子-空穴对的分离,提高光催化活性.在以可见光为光源进行重铬酸钾的光催化还原和苯酚的光催化氧化反应中,9%N-TiO2-500表现出了最强的光催化活性,且在光催化活性的稳定性实验中,表现出良好的光催化活性的稳定性,能多次重复使用.     

吸附相反应技术制备TiO2的结晶过程以及光降解气相甲苯

研究了吸附相反应技术制备纳米TiO2的结晶过程, 并探讨了该过程对TiO2光催化活性的影响. 利用XRD测定了不同温度和时间焙烧后TiO2的晶型以及晶粒粒径的变化, 发现即使焙烧温度高达900 ℃, TiO2仍维持纯锐钛矿晶型. 随着焙烧温度的增加, TiO2的晶粒粒径变化不大, 均在7 nm以下, 在焙烧温度高于700 ℃时, 锐钛矿结晶峰的峰面积随温度增加, 峰面积保持不变. 改变焙烧时间基本不影响TiO2的晶型和晶粒粒径, 因而其光催化活性变化也较小. 光降解气相甲苯实验表明, 700 ℃焙烧后样品的催化活性最高, 且优于商用P25光催化剂.     

离子液体介质中微波辅助制备铁掺杂纳米TiO_2及光催化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体中,用微波干燥的方法制备了铁掺杂的纳米TiO2-Fe光催化剂,并以甲基橙为模拟污染物,紫外灯为光源,考察了离子液体加入量、铁掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、煅烧温度、煅烧时间等因素对TiO2-Fe光催化活性的影响.结果表明:在离子液体加入量为5.6 mL,掺杂物质硝酸铁与钛酸丁酯的物质的量百分比为0.005%,于家用微波炉中在210 W功率下干燥17.5 min,再在高温箱式电阻炉中于540℃煅烧处理1.5 h后所制得的TiO2-Fe光催化剂,分别用紫外光照90 min及太阳光照射3 h后,甲基橙都几乎达到完全降解,其活性明显优于未掺杂纯TiO2的光催化活性.     

水热合成Bi2WO6/SC光催化剂及其光催化脱硝性能研究

以活性半焦(SC)为载体,采用水热法合成新型可见光催化剂Bi₂WO₆ /SC, 利用SEM、BET、XRD、FT-IR和紫外可见漫反射(UV-vis)光谱等系列手段对所制备的样品进行了表征,并以可见光(λ＞ 400 nm)为光源,模拟烟气中的NO为氧化脱除对象,进行光催化活性测试。 结果表明,通过水热法合成的Bi₂WO₆具有微米花形状,且光响应波长已扩展到400 nm以上的可见光区, Bi₂WO₆/SC光催化脱硝剂性能最好,反应4 h后脱硝率仍高于70%。     

Thin Coatings with Photo-Catalytic Activity Based on Inorganic-Organic Hybrid Polymers Modified with Anatase Nanoparticles

Summary: Inorganic-organic hybrid polymer sols where modified with differently prepared as well as commercial titania nanoparticles, to obtain coatings exhibiting a photo-catalytic activity for the development of self-cleaning textiles. The particles synthesized using a sol-gel-approach where, amongst others, investigated by XRD to prove the existence of titania crystallized in the anatase structure. The photo-catalytic activity of the different particles as well of the coatings was compared by the decomposition of astrazone red induced by an irradiation with artificial and solar UV-radiation. With respect to the underlying aim of the investigation the durability of the effect against washing was tested by standardized washing experiments, showing promising results.     

纳米Fe2O3/膨润土复合催化剂的制备及光催化活性

Using the surfactant（PVA）in the preparation process,the nano-iron oxide / Bentonites were prepared through a reaction between a solution of iron salt and a dispersion of Bentonite clay. The X-ray diffraction（XRD）results reveal that the catalysts mainly consist of α-Fe2O3 . The photo-catalytic activity of iron oxide / Bentonites was examined in the photo-assisted degradation of an organic azo-dye Orange Ⅱ. It is found that the photo-catalytic activity of the catalysts is much higher than that of α-Fe2O3 . The experimental results（using the different catalysts in which the quantities of Fe2O3 are equal）demonstrate that the photo-catalytic activity of catalysts is as follows:Fe-A > Fe-B > Fe-C > Fe-D. In addition,the research shows that Orange Ⅱ degradation ratio of heterogeneous photo-Fenton process is higher than that of homogeneous one.     

The effect of Sn dopant on crystal structure and photocatalytic behavior of nanostructured titania thin films

In this study, preparation of Sn doped (0–30 mol % Sn) TiO₂ dip-coated thin films on glazed porcelain substrates via sol–gel process have been investigated. The effects of Sn content on the structural, optical, and photo-catalytic properties of applied thin films have been studied by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), field emission SEM (FE-SEM), and high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM). Surface topography and surface chemical state of thin films were examined by atomic force microscope (AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XRD patterns showed an increase in peak intensities of the rutile crystalline phase by increasing the Sn dopant. The prepared Sn-doped TiO₂ photo-catalyst films showed optical absorption edge in the visible light area and exhibited excellent photo-catalytic ability for degradation of methylene blue solution under UV irradiation. The result shows that doping an appropriate amount of Sn can effectively improve the photo-catalytic activity of TiO₂ thin films, and the optimum dopant amount is found to be 15 mol%. The Sn⁴⁺ dopants substituted Ti⁴⁺ in the lattice of TiO₂ and increased surface oxygen vacancies and the surface hydroxyl groups. TEM results showed small increase in planar spacing (was detected by HR-TEM caused by Sn dopants in titania based crystals).