TiO2/SiO2/CeO2复合纳米薄膜超亲水性能的研究

采用溶胶凝胶法在载玻片表面制备了均匀透明的TiO2-SiO2-CeO2超亲水性薄膜，并用X射线衍射、傅立叶红外光谱、紫外-可见分光光度计研究了SiO2及稀土铈添加对TiO2薄膜表面特征及超亲水性能的影响。结果表明，Ti02-SiO2-CeO2薄膜亲水性能及亲水持续效应显著提高。实验中掺杂的铈是以三价离子态引入的，由于Ce^3 在高温下很容易氧化，故在薄膜中铈主要以四价态形式存在。Ce^4 在光激发下很容易捕获光生电子生成Ce^3 离子，光生空穴则与表面氧离子反应形成氧空位，而氧空位对亲水性的提高具有关键作用。添加SiO2后，薄膜表面的羟基含量增加，这主要是由于TiO2与SiO2复合在表面形成Lewis酸所致。表面稳定的羟基可使亲水性在暗中保持较长时间，因而亲水持续效应提高。添加SiO2及稀土铈后，薄膜中TiO2晶粒尺寸变小，量子效应增强，这也导致亲水性提高。因此添加稀土铈及SiO2后，薄膜表面的氧空穴增多，薄膜的超亲水性及亲水持续效应提高。     

吸附相反应技术用于不同载体表面纳米TiO2的制备

研究了不同载体对吸附相反应技术制备TiO2粒子的影响, 设计了两种不同表面形貌载体的温度实验(A型SiO2: 粒径20 nm, 比表面积640 m2·g-1; B型SiO2: 粒径12 nm, 比表面积200 m2·g-1), 并用电子能谱仪测定了两种载体表面TiO2含量随温度的变化. 结果表明, 两种载体表面Ti含量都随着温度的升高而减少, 且在一定温度范围内存在着突变, 但A载体突变的温度范围是40-60 ℃, 而B载体为30-50 ℃. TEM表征结果则显示, B表面TiO2粒子要比A表面的均匀. XRD得到的晶粒粒径曲线表明, A 载体表面TiO2晶粒粒径随着温度升高而减小并存在着突变, B载体表面粒子粒径则基本不变. 根据硅胶表面的吸附特性, 提出SiO2吸附的共性导致载体表面Ti含量变化曲线存在着共同点, 而载体内外表面的不同形貌则引起其表面吸附层的形貌以及温度敏感性不同, 最终导致两种载体表面Ti含量、晶粒粒径以及形貌上的差别.     

Fe3+-TiO2/SiO2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe3+的TiO2光催化剂(Fe3+-TiO2/SiO2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.结果表明,Fe3+-TiO2/SiO2比TiO2纳米粉有更好的催化活性,Fe3+的最佳掺入量为0.03％.罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理.根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO2在SIO2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因.     

紫外光照下纳米TiO2电极的电化学行为

通过电沉积方法制备了纳米TiO2薄膜电极，应用循环伏安和交流阻抗技术研究了TiO2电极在253.7 nm的紫外光照射下的电化学行为.结果表明, TiO2薄膜电极的循环伏安图在＋0.15 V处出现新的氧化峰,交流阻抗谱的半圆明显减小，电极的开路电位在有光和无光的情况下呈现规律变化.实验证实在紫外光照射下电极表面有新物种Ti3＋生成，但光生Ti3＋不稳定.     

光促甲烷和水合成甲醇和氢催化剂的研究

用表面改性法制备TiO2/SiO2，以等体积浸渍法制备负载型复合半导体催化剂(MoO3,ZnO)-TiO2/SiO2，通过XRD、BET、TPR、IR、UV-Vis DRS和TPD等技术对材料的表面形态结构、吸光特性、化学吸附性能及光催化甲烷和水的反应性能进行了表征和分析。结果表明，MoO3-TiO2/SiO2和ZnO-TiO2/SiO2的表面物种均具有显著的量子尺寸效应，在表面分别形成Mo—O—Ti和Zn—O—Ti复合结构；MoO3和TiO2在载体表面的复合可提高对光能的利用率并可增强对甲烷的化学吸附性能， 结果使得MoO3-TiO2/SiO2的光催化反应性能明显优于ZnO-TiO2/SiO2；在固定床环隙反应器中，150℃MoO3-TiO2/SiO2光催化气相甲烷和水合成了目的产物甲醇和氢，甲醇的选择性达到87.3％。     

射频磁控溅射制备纳米TiO2薄膜的光电化学行为

在室温下采用射频磁控溅射法制备了纳米晶粒的TiO2薄膜,用循环伏安法研究了ITO/TiO2薄膜电极的光电化学行为,并测量了相应TiO2薄膜的亲水性与光催化能力.结果表明,在室温下制备的TiO2薄膜为无定形结构,当退火温度超过400 ℃时转化为锐钛矿结构.在400 ℃下退火的TiO2薄膜具有良好的亲水性和光催化能力. TiO2薄膜电极用254 nm的紫外光照射一定时间后会产生新的氧化峰,且随着光照时间的增加,峰电流也增加.初步认为用紫外光照射一定时间后, TiO2薄膜的循环伏安图的氧化峰属于光生的Ti3＋,而光致亲水性可能与Ti3＋的生成有关.     

固体酸催化剂SO2-4/SiO2-TiO2的制备及其催化酯化性能

 分别以机械混合法和浸渍法制备了SO2-4/SiO2-TiO2固体酸催化剂,以乙醇和乙酸的酯化反应为模型反应考察了不同SiO2含量及不同温度焙烧的催化剂的活性. 结果表明,机械混合法制备的400 ℃焙烧的SO2-4/40%SiO2-TiO2催化剂活性最高,部分回流时,乙酸几乎全部转化,全回流反应100 min时,其乙酸转化率达到84%. X射线衍射分析表明, SiO2抑制了硫酸氧钛的形成; 催化剂的活性组分包括一定量的四方晶锐钛矿型TiO2、 正交晶硫酸氧钛、少量立方晶金属钛和高比表面积的SiO2. 红外光谱分析表明,添加SiO2后催化剂形成 Ti-O-Si 键,进而使SO2-4与样品表面产生强相互作用; 结合的SO2-4主要以无机螯合状双配位和有机硫酸酯两种结构形式存在. 热重-示差扫描量热分析表明, SiO2的添加使SO2-4不易脱除,同时使锐钛矿TiO2向金红石相的转变温度降低.     

甲基三乙氧基硅烷修饰的Ti3+/SiO2复合薄膜的发光性能

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法, 以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为先驱物, 盐酸为催化剂, 用二步水解法制备了Ti3+/SiO2薄膜和甲基三乙氧基硅烷修饰的Ti3+/SiO2复合薄膜. 采用红外光谱仪、X射线衍射仪、椭偏仪、荧光光谱仪等对膜层性质进行了分析. 结果表明, 掺杂Ti3+的SiO2薄膜分别在250 nm附近有一弱的激发峰, 294 nm附近有一强的激发峰, 在393 nm附近出现一强的发射峰. IR光谱发现, MTES修饰的Ti3+/SiO2复合薄膜的Si—OH的吸收峰强度比Ti3+/SiO2薄膜的略减小, Si—O—Si的吸收峰明显增强, 表明复合薄膜硅氧网络结构更规则, 有利于Ti3+的均匀分散. Ti3+/SiO2薄膜与复合薄膜的孔隙率分别为13.64%和6.66%, 表明MTES的加入使薄膜更致密. 在空气中陈放30 d后, Ti3+/SiO2薄膜已经检测不到荧光发射峰, 而MTES修饰的Ti3+/SiO2复合薄膜荧光强度只下降了18%. 在氮气中陈放30 d后, 普通薄膜与复合薄膜的荧光强度均仅下降了10%. 表明Ti3+的荧光猝灭的主要原因是由于Ti3+被氧化造成的. 溶胶中加入MTES后, 薄膜表面结构得到改善, 有效地防止了Ti3+的氧化, 荧光强度更稳定.     

固体酸催化剂SO4^2-／SiO2-TiO2的制备及其催化酯化性能

分别以机械混合法和浸渍法制备了SO42-/SiO2-TiO2固体酸催化剂,以乙醇和乙酸的酯化反应为模型反应考察了不同SiO2含量及不同温度焙烧的催化剂的活性.结果表明,机械混合法制备的400℃焙烧的SO42-/40%SiO2-TiO2催化剂活性最高,部分回流时,乙酸几乎全部转化,全回流反应100min时,其乙酸转化率达到84%.X射线衍射分析表明,SiO2抑制了硫酸氧钛的形成;催化剂的活性组分包括一定量的四方晶锐钛矿型TiO2、正交晶硫酸氧钛、少量立方晶金属钛和高比表面积的SiO2.红外光谱分析表明,添加SiO2后催化剂形成Ti-O-Si键,进而使SO42-与样品表面产生强相互作用;结合的SO42-主要以无机螯合状双配位和有机硫酸酯两种结构形式存在.热重-示差扫描量热分析表明,SiO2的添加使SO42-不易脱除,同时使锐钛矿TiO2向金红石相的转变温度降低.     

Au/TiO2薄膜的制备及其光催化氧化对硝基苯酚的性能

 采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Au的TiO2薄膜,考察了其光催化氧化对硝基苯酚的活性,并采用原子力显微镜、 X射线光电子能谱、热重-差示量热扫描和X射线衍射技术对薄膜进行了表征. 结果表明, Au/TiO2薄膜主要含有Ti, O, Au和C元素,其中Au主要以0价形式存在. 经高温焙烧后薄膜中的Au向表面聚集,随着焙烧温度的升高,薄膜表面逐渐变得粗糙,颗粒逐渐变大,薄膜的光催化活性下降. 与纯TiO2薄膜相比,掺杂Au的TiO2薄膜的光催化活性有所提高, 在673 K下焙烧的Au/TiO2薄膜的光催化活性较好,反应1 h后对硝基苯酚的降解率可以达到51.4%.     

掺Cu对MoO3-TiO2/SiO2上光促甲烷和水表面反应的影响

 在固定床环隙反应器中,借助紫外光的激发,气相甲烷和水在MoO3-TiO2/SiO2催化剂表面生成了甲醇和氢气,当在催化剂中掺杂Cu2+后,光催化剂的活性明显提高. XRD,IR,UVDRS和TPD的研究结果表明,在催化剂表面形成了具有Mo-O-Ti和Mo-O-Cu基元的高度分散物种,不但使得吸光带边明显蓝移,而且扩展了催化剂的光响应范围. 所形成的复合结构还可以优化单组分的吸光性能并促进对反应物分子的吸附活化,同时可以有效地转移光生电子和空穴. 掺杂Cu2+能够进一步延长光生电子-空穴对的寿命,进而提高反应的量子产率.     

PbF_2·SiO_2基玻璃陶瓷的溶胶-凝胶法制备及结构转变研究

采用溶胶-凝胶法制备了 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷块体;利用 TG-DSC 和 IR 技术分析了干凝胶在热处理过程中有机基团的分解及内部原子键合方式的演变;结合 XRD 和 TEM 研究了凝胶玻璃中 PbF2纳米晶粒的长大过程,并分析了 Er3+掺杂的影响。结果表明,采用此方法制备的 PbF2?SiO2纳米晶玻璃陶瓷具有较好的成形性,晶化温度在 320℃左右;经 480℃热处理,镶嵌在玻璃基体中的 PbF2晶粒尺度约为 10～25nm,材料透明性良好。在 PbF2?SiO2系统中掺入少量的 Er3+,将提高 PbF2的晶化温度,降低玻璃陶瓷的显微硬度;掺杂可能对 PbF2晶粒表面原子的活性起抑制作用,阻碍晶粒的表面迁移,使晶粒的生长速度明显降低。     

Fe2O3-TiO2磁性复合材料的制备及可见光催化性能

以FeCl₃和Ti(C₄H₉O)₄为前驱体, 通过复合溶胶法制备了Fe₂O₃-TiO₂磁性复合光催化剂, 并用 XPS, XRD, SEM, EDS及BET进行了表征. 对亚甲基蓝的降解实验证明, Fe₂O₃的引入将复合材料的光响应范围扩展至可见光区, 且掺杂的Fe₂O₃摩尔分数为1.0%时, 样品可见光催化性能最高. 磁强计的测试结果显示, 复合光催化剂具有一定的磁性, 可在反应结束后利用磁场从体系分离, 使催化剂得到回收再利用.     

TiO2/SiO2纳米薄膜的光催化活性和亲水性

通过sol gel工艺在钠钙玻璃表面制备了均匀透明的TiO2/SiO2复合纳米薄膜.实验结 果表明: 当SiO2添加量较高时, TiO2/SiO2复合纳米薄膜的光催化活性明显降低;当SiO2添加 量较低时,TiO2/SiO2复合薄膜的光催化活性无明显变化.在TiO2薄膜中添加SiO2,可以抑制薄 膜中TiO2晶粒的长大,同时薄膜表面的羟基含量增加, 水在复合薄膜表面的润湿角下降, 亲 水能力增强.当SiO2含量为10％－20％（摩尔分数）时获得了润湿角为0°的超亲水性薄膜.     

Fe3+-TiO2/SiO2光催化降解罗丹明B的研究

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的Fe3+-TiO2/SiO2光催化剂,并采用SEM,Raman和DRS等手段对其进行了分析和表征.以氙灯为光源,通过对可溶性染料罗丹明B的降解反应,考察了Fe3+-TiO2/SiO2催化剂的光催化活性,探讨了光催化反应中溶液pH值和起始浓度对催化反应的影响.     

类钙钛矿新铌酸盐Ba3La2Ti2Nb2O15的合成、结构与介电特性

为满足现代通信技术的小型化、集成化与高可靠性的迫切要求,探索具有高介电常数、低介电损耗与低温度系数的微波介电材料引起了材料科学、化学、物理和电子学等领域科学工作者的广泛关注,并已开发出复合钙钛矿结构[Ba(Zn1/3Ta2/3)O3]和钨青铜结构[Ba6-3xLn8+2xTi18O54]等实用化的高性.     

Crystallization Behavior of SiO2-TiO2 Ceramics Derived from Titanosiloxanes on Pyrolysis

The crystallization behavior of SiO2-TiO2 ceramics derived from titanosiloxanes was investigated in relation to the structure of the precursor and the pyrolysis temperature. The titanosiloxanes, [Si(OBut)2OTi(acac) 2O]2, [(ButO)3SiO] 2Ti (OPri)2, and [(ButO)3SiO] 3Ti(OPri), were pyrolyzed in an air atmosphere to form SiO2-TiO2 ceramics which crystallized to anatase at 600–650°C, 700–750°C, and 800–850°C, respectively. The crystallization temperature decreased with increased titanium content of the precursor. The average crystallite size of anatase increased with increased pyrolysis temperature and the titanium content. The crystallization temperature and the crystallite size for SiO2-TiO2 ceramics is controlled by the precursor structure, which may enable control of the physical properties of the ceramic materials.