纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征(Ⅰ)热重红外联用分析掺铁二氧化钛凝胶的热分解和晶化特性

本文通过热分析、红外联用和X射线衍射分析了不同煅烧温度下的纳米掺铁二氧化钛样品,研究了sol-gel方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的热分解和晶化过程.结果表明,干凝胶有较为明显的两个阶段的热分解.在实验条件下得到的二氧化钛干凝胶粉为无定形,无定形二氧化钛加热晶化过程是一个持续的过程,没有明显的晶化温度.     

水解法制备的掺铁二氧化钛超微粉的热分析、晶粒生长和结构相变

研究了用四氯化钛水解制备的纯二氧化钛和分步沉淀,共沉淀方式制备的掺铁二氧化钛的热分解状况,品化过程。采用Ｘ射线衍射和Ｖｏｉｇｔ单峰分析法计算了这三种样品在各个燃烧温度下的晶体晶粒度。结果表明,四氯化钛水争方法得到的二氧化钛粉为无定形,无定形博物经钛加热晶化过程是一个持续的过程,并没有以往文献中所报道的明显的晶化温度和晶化放热峰。应用非晶物质晶化晶核生长速率方程了晶粒生长活化能并且进行了讨论。     

纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征 (Ⅱ)纳米掺铁二氧化钛的微晶特性与晶体生长

本文结合透电镜分析研究了sol-gel方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的晶化过程,计算了在不同的煅烧温度下二氧化钛微晶的晶胸参数,晶粒度,畸变等参数的变化关系,应用非晶物质晶化晶核生长速率议程计算的昌粒生长活化能表明晶粒生长分为两个阶段,临界点大约为相变温度,纯的和掺铁的二氧化钛在两个阶段的晶粒生长活化能分别约为20．8kJ.mol^-1,70.9kJ.mol^-1和26．6kJ.mol^-1,78.8kJ.mol^-1.这个差别可能是由于相主过程首先发生在小晶粒上,导致小晶粒生长较为困难所致。     

纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征 (Ⅱ)纳米掺铁二氧化钛的微晶特性与晶体生长

本文结合透射电镜分析研究了 sol-gel方法制备的纯二氧化钛和掺铁二氧化钛干凝胶的晶化过程。计算了在不同的煅烧温度下二氧化钛微晶的晶胞参数,晶粒度,畸变等参数的变化关系。应用非晶物质晶化晶核生长速率方程计算的晶粒生长活化能表明晶粒生长分为两个阶段,临界点大约为相变温度。纯的和掺铁的二氧化钛在两个阶段的晶粒生长活化能分别约为 20.8kJ· mol-1,70.9kJ· mol-1和 26.6kJ· mol-1,78.8kJ· mol-1。这个差别可能是由于相变过程首先发生在小晶粒上,导致小晶粒生长较为困难所致。     

二氧化钛干凝胶热分解及热处理对表面有机官能团变化的影响

利用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术手段研究了溶胶-凝胶(sol-gel)法制备的二氧化钛干凝胶粉末在不同温度下煅烧后表面成分和结构变化,并对不同煅烧温度的粉末样品表面有机官能团的种类及所占的比例进行了探讨。结果表明:二氧化钛干凝胶粉末随着煅烧温度的提高,O-Ti-O结构逐步由复杂的无序网链状结构向有序的晶体结构转变,粉末表面的有机官能团中羧基通过反应产生的螯合物影响二氧化钛晶化;在200~300℃温度范围二氧化钛表面存在大量羟基;300℃左右羧基螯合物分解,在350℃时,憎水碳链官能团已基本除去,在300~350℃,有机官能团加速减少。     

掺磷二氧化钛的制备及其光催化性能研究

以TiCl4为原料,在低温下分别制备了纯二氧化钛和掺磷二氧化钛水溶胶,通过XRD、TEM、FT-IR、UV-vis等进行了表征。结果表明,两类样品中的TiO2颗粒均呈锐钛矿型晶相结构,粒径小于10nm,但是掺磷二氧化钛比纯二氧化钛的结晶度更高,颗粒分散更均匀,且禁带宽度和吸光度也有一定的增大,同时掺磷二氧化钛中的磷有效地溶入二氧化钛晶格中。通过对亚甲基兰的光催化降解表明,掺磷二氧化钛水溶胶的光催化性能比纯二氧化钛水溶胶大约提高了2倍。     

几种制备方法的掺铁二氧化钛光催化特性

二氧化钛作为一种半导体光催化剂 ,在太阳能转换和储存 ,二氧化碳还原 ,有害复杂有机物降解等方面都引起了广泛的研究兴趣 .然而 ,二氧化钛悬浮降解体系的光催化活性却受到诸多因素的影响和制约 .有不少研究者从体系的晶体结构和表面物化性质 ,如晶相（锐钛矿 ,金红石 ,无定形）、比表面积、晶粒尺寸和表面羟基的角度讨论光催化活性 [1,2].近来有很多人希望通过掺杂方法来提高二氧化钛的光催化活性或者通过表面修饰的手法延伸光响应范围 .Kakuta、 Anderson、 Papp[3,4]等研究了复合氧化物如 TiO_2/Al2O3、 TiO_2/SiO2、 TiO_2/ZrO2、…     

掺铁TiO2气相光催化降解正己烷的研究

利用钛酸丁酯水解浸渍、共沉淀、水热等方法制备了掺铁TiO2纳米复合粉体材料并通过XRD、BET、TEM等手段作了表征，研究了掺铁TiO2对气相光催化降解正己烷反应的活性并和商品TiO2 Degussa P-25作了比较，考察了制法、掺铁量、焙烧温度等的影响。结果表明，和大多数液相反应不同，铁的掺入抑制了TiO2对正己烷的气相光催化降解。水热处理能较大程度地改善掺铁和未掺铁TiO2的光催化性能。P-25对正己烷的气相光催化活性则明显小于未掺铁TiO2样品，也小于某些掺铁样品。     

低温水热法制备高活性纳米金红石相二氧化钛

采用低温水热法由TiC l3溶液直接制备了纳米二氧化钛,并研究了TiC l3溶液浓度、反应温度以及陈化时间对产物晶相、晶化程度、形貌以及尺寸的影响。结果表明:TiC l3溶液浓度对晶相有较大影响,高浓度下易获得混晶,低浓度下得到纯金红石相。反应温度和陈化时间主要影响产物的晶化程度和晶体的形貌、尺寸,对生成的晶相也有一些影响。在给定的反应条件下,获得了形状规整、尺寸约为15×80nm、晶化程度高的金红石相二氧化钛纳米棒。对甲基橙的光催化降解实验表明,这种金红石纳米颗粒的催化活性与市售纳米锐钛矿相二氧化钛相近。     

负载金的掺氮二氧化钛的制备及其可见光催化性能

以纳米管钛酸为前驱体,采用水热法先制备得到新型N掺杂二氧化钛,然后用沉积沉淀法在N掺杂二氧化钛表面负载微量贵金属Au,制备得到负载Au的掺N二氧化钛.利用TEM、XRD、XPS、ESR和DRS等手段研究了样品的形貌、晶体结构、元素化学态和光谱吸收性质.样品光催化活性通过可见光催化降解丙烯进行评价,结果表明,样品N-TiO₂和Au/N-TiO₂具有明显的可见光(λ≥420 nm)催化活性.ESR结果表明,掺氮过程中生成的束缚单电子的氧空位是样品具有可见光响应的原因.     

控制胶体合成法制备掺铁TiO_2粉末及光催化降解甲基橙

分别采用控制胶体合成法和溶胶-凝胶法制备了2种不同掺铁方式的TiO2粉末,并用XRD、TEM、BET、UV-Vis、FS等技术对样品进行了表征。在紫外光照射下,以甲基橙溶液的光催化降解反应为探针,研究了掺Fe离子浓度、包覆的次数、不同掺杂方式对样品光催化活性的影响。结果表明,以均匀掺铁TiO2(铁含量大于0.02mol%)干凝胶粉末为载体,采用控制胶体合成法制备了具有P-N结型结构的非均匀掺铁TiO2粉末,其光催化活性较均匀掺杂TiO2粉末明显提高,并且随着包覆次数(≤3次)的增加而增强,以0.04mol%掺铁TiO2粉末包覆3次后制备的样品具有最佳光催化活性,其表观速率常数是未掺杂的TiO2粉末的5.32倍,是具有相同Fe含量的均匀掺杂TiO2粉末的4.58倍。     

太阳光活性的铁酸铝-二氧化钛纳米复合光催化剂

以共沉淀法制备的铁酸铝和溶胶-凝胶法制备的二氧化钛粉体作为前驱体, 合成了铁酸铝-二氧化钛纳米复合材料, 通过曙红染料和甲基橙的光催化降解来评价该纳米复合材料的光催化活性, 并与单一二氧化钛的光催化性能进行了比较. 实验结果表明: 无论是紫外光还是太阳光的激发下, 铁酸铝-二氧化钛纳米复合材料的光催化活性均优于同样条件下所制备的单一二氧化钛纳米材料, 理想的铁酸铝掺杂浓度分别是1.0%(紫外光)和9.0%(太阳光). 由于在二氧化钛基体中掺入铁酸铝纳米粒子, 既可以促进光生载流子的电荷分离, 又可以使二氧化钛的光响应波长向可见光区域拓展, 提高了太阳能利用率, 从而使其在太阳光下具有更优越的光催化活性.     

纳米二氧化钛的电化学合成

以二氧化钛为前驱体,用电化学合成方法制备纳米晶二氧化钛粉体,探讨了TiCl4的水解反应及在电解过程中的电极反应,试验研究了二氧化钛溶胶的制取和粉体的获得,结果表明在实验条件下可获得易于分散的纳米级二氧化钛粉体.     

高光活性纳晶二氧化钛粉末的溶剂蒸发诱导结晶方法制备与表征

高光活性双相纳晶二氧化钛光催化剂通过溶剂蒸发诱导结晶方法制备, 然后在不同温度下对其进行热处理. 用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和BET比表面分析对二氧化钛光催化剂的结构进行了表征. 通过空气中丙酮的光催化降解对二氧化钛的光催化活性进行了表征. 结果显示: 溶剂蒸发能够促进二氧化钛在100℃晶化和相变. 当煅烧温度小于600℃, 二氧化钛粉末的孔径大小分布为双峰分布, 在700℃, 由于团聚体颗粒内的孔的坍塌, 其孔径大小分布为单峰分布, 它对应于团聚体颗粒间的孔. 所获得的二氧化钛光催化剂在100℃显示出高的光催化活性, 在400℃, 其光催化活性超过Degussa P25的光催化活性. 这可能是由于该方法所制备的二氧化钛光催化剂具有高的比表面积、小的晶粒尺寸和双峰孔径大小分布引起的.     

结晶二氧化钛多孔球的常压液相制备

利用沸水处理有机钛前驱体球较为便捷地制备出结晶二氧化钛多孔球,采用XRD、SEM和TEM对二氧化钛球进行表征,并探讨了二氧化钛球锐钛矿纳米晶形成以及形貌变化的机理。结果表明：延长沸水处理时间有利于多孔结构的形成和纳米粒子的晶化,随处理时间的增加,前驱体球表面变得越来越粗糙,二氧化钛结晶度也逐渐增强。其形成机理主要归因于沸水处理过程中有机钛前驱体球原位发生的完全水解和聚合。     

溶胶凝胶法合成聚酰亚胺二氧化钛杂化膜

溶胶凝胶法制备了负载型聚酰亚胺 二氧化钛杂化膜 ,采用扫描电镜、红外光谱、TG DTA、压汞法和气体渗透性能测试装置对膜材料的表面形貌、表面结构、热性能、孔径分布和气体渗透性能进行了表征 .结果表明 ,杂化膜材料形成了有机相包裹无机相的交联结构 ;聚酰亚胺与二氧化钛粒子形成了新型键联结构 ;其热分解温度随二氧化钛含量的增加而降低 ,在 4 5 0℃以下热稳定性优于聚酰亚胺膜材料 ;平均孔径随二氧化钛含量增大而增大 ,孔径分布趋于弥散 ;N2 、H2 和CO2 在膜内渗透由Knudsen扩散控制 ,H2 O N2 分离因子均大于Knudsen扩散值 ,表现出良好的亲水性 .     

铁酸锌掺杂对二氧化钛结构相变及光催化性能的影响

分别采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备铁酸锌和二氧化钛纳米粉体,较系统地研究了铁酸锌纳米掺杂对二氧化钛“锐钛矿→金红石”的结构相变及光催化性能的影响.结果表明,适量铁酸锌的掺杂可促进二氧化钛的结构相变,显著提高其光催化活性,在最佳掺杂浓度时,其光催化降解苯酚的效率可以提高2～3倍.     

镁铁双羟基复合金属氧化物的可控合成及晶面生长特征研究

采用成核/晶化隔离法合成镁铁双羟基复合金属氧化物MgFe-LDH,考察了Mg ∶ Fe摩尔比对MgFe-LDH晶形的影响,探讨了晶化温度及晶化时间对晶面生长选择性及晶粒尺寸的影响规律.结果表明,随Mg ∶ Fe摩尔比增大,层板阳离子排列更为规整.晶化温度对晶粒尺寸的影响显著大于晶化时间的影响.晶化温度相同,随晶化时间延长, MgFe-LDH的晶体结构趋于完整,晶粒尺寸变化不大;晶化时间相同,随晶化温度升高,晶体结构趋于完整,晶粒尺寸明显增大.所得到的MgFe-LDH沿a轴方向的晶粒尺寸对晶化温度变化的敏感程度远大于对晶化时间变化的敏感程度,但总是沿a轴方向的晶粒尺寸大于沿c轴方向的尺寸,即[110]晶面的生长速率比[002]晶面的生长速率快.     

液相沉积法制备光催化活性掺铁TiO2薄膜

 通过在氟钛酸铵－氟铁酸混合溶液中加入硼酸溶液，应用液相沉积法制备了具有高光催化活性的掺铁TiO2薄膜．用ICP－AES测定了掺铁TiO2薄膜中Fe3＋的浓度，用XRD，AFM，UV－Vis和阶梯仪等对TiO2薄膜的沉积条件、结构、膜厚和性能进行了表征，并以亚甲蓝降解反应评价了掺铁TiO2薄膜的光催化活性．结果表明，在硼酸／六氟钛酸铵摩尔比为2～4时，掺铁TiO2薄膜中含有锐钛矿相TiO2．当掺Fe3＋浓度为0．05％，热处理温度为300℃时，掺铁TiO2薄膜具有最高的光催化活性，其光催化活性是未经热处理时的3．9倍，是经300℃热处理但未掺铁TiO2薄膜的1．4倍．     

二氧化钛薄膜的液相沉积法制备研究

常温下,采用锐钛矿型二氧化钛纳米晶为诱导剂,采用液相沉积法制备了二氧化钛薄膜,采用XRD、SEM、AFM对其晶型、平均晶粒尺寸和形貌进行表征。结果表明,室温所制的二氧化钛薄膜为锐钛矿型,平均粒径为5．8nm,二次粒子平均粒径为10nm,薄膜上观察不到明显的孔洞和裂纹,表面均匀平整,以苯酚的光催化氧化作为目标反应,评价了二氧化钛薄膜的光催化活性。