纳米晶钛酸铅表面态对介电性能的影响

将醋酸铅、钛酸四丁酯和硬脂酸在熔融状态下混合均匀后置于冷水浴中，使其凝固成凝胶，经不同温度焙烧，制成纳米晶PbTiO3.用X射线衍射光谱、红外光谱对产物进行表征.采用X射线光电子能谱和表面光电压谱对纳米晶PbTiO3表面状态分析,发现材料表面的不完整性主要是由氧空位造成.暴露在粒子表面的主要是金属离子.随着晶粒尺寸的减小，材料表面氧空位缺陷浓度增加，表面光伏效应增强，谱带变宽.纳米晶PbTiO3材料的表面状态对其极化性质有着重要的影响，使其静态介电常数远大于常规材料的静态介电常数.     

低温水热合成异形TiO2纳米晶及其表征

70 ℃下在钛酸四丁酯(TBOT)水热合成TiO2过程中, 加入油酸, 控制TiO2颗粒的生长方向, 无需热处理, 直接得到针状和纺锤形锐钛矿TiO2纳米晶. 应用透射电子显微镜、X 射线衍射仪对TiO2纳米晶进行了形貌观察和晶体结构的测定. 红外光谱分析表明, 油酸分子以静电作用吸附于针状TiO2纳米晶的表面. 根据UV-Vis吸收峰, 计算了TiO2纳米晶的禁带宽度. 纺锤形TiO2纳米晶具有较高的光催化活性, 60 min内催化降解了90%的罗丹明B.     

Ag修饰的Fe_3O_4/TiO_2复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能

通过静电纺丝法制备了含有Fe3O4纳米粒子的TiO2纳米纤维,采用水热法对该纤维表面进行纳米Ag修饰,制备出具有较强磁性和较好光催化性能的复合纤维.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对样品的结构和形貌进行表征,并以罗丹明B(Rh B)水溶液降解为模型反应,考察样品在紫外光照射下的光催化性能.结果表明,所制备的TiO2为锐钛矿结构,Fe3O4纳米粒子均匀分布在TiO2纤维中,Ag纳米颗粒比较均匀地分散在磁性TiO2纤维表面.经过纳米Ag修饰后,材料的光吸收能力大为增强,吸收带红移并扩展到可见光区.在紫外光照射40 min后,合成样品对Rh B的降解率达到99.5%.此外,Fe3O4纳米粒子的存在使该材料具有较强的磁性,可通过外加磁场将其分离回收.     

WC/TiO2纳米复合材料的制备及其电催化性能

以TiCl4为原料, 采用溶胶水解法合成了金红石型纳米TiO2颗粒, 并以其为载体制备了WC/TiO2纳米复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)等手段分析了WC/TiO2纳米复合材料的晶相组成和表面形貌. 结果显示样品是由WC, TiO2和W组成, 纳米WC颗粒均匀地包覆在TiO2的表面, 并与TiO2构成了WC/TiO2纳米复合材料. 采用循环伏安法和计时电流法研究了WC/TiO2纳米复合材料对硝基苯的电催化性能. 结果表明, WC/TiO2纳米复合材料对硝基苯的电催化活性和电化学稳定性均优于介孔结构碳化钨(meso-WC)和纳米WC颗粒(part-WC).     

纳米晶钛酸钡的介电性能

采用硬脂酸凝胶法制备了纳米晶BaTiO3,用差热热重分析、红外光谱分析、X射线衍射分析等手段对产物的形成过程、晶型、粒径进行了分析.通过对材料介电性能的研究发现,纳米材料的静态介电常数远大于常规材料的介电常数,随着粒径的减小,纳米材料的介电常数先增大而后有所降低.随着环境湿度的升高,纳米晶材料的介电常数逐渐增大,在高湿度条件下,其介电常数与湿度成线性关系.     

稀土掺杂的纳米TiO2分散性及光学性能研究

采用溶胶凝胶法在同一条件下制备REa+:Ti4+=0.02和0.10的稀土掺杂的纳米TiO2材料,其中REn+为Nd3+,Ce4+,La3+,Er3+四种稀土元素.通过TG-DTG,XRD,TEM,UV-Vis等测试方法对所制备的纳米TiO2进行焙烧温度、晶胞尺寸、晶粒形貌、谱学特性等方面的研究.研究表明,稀土掺杂的纳米TiO2径粒尺寸均在20 nm左右,少量稀土掺杂不但有利于TiO2颗粒的分散,而且有利于TiO2向金红石相转变.同时,由于表面修饰作用和晶场效应的影响,掺杂使纳米材料在可见光范围内有不同程度的"红移"现象,Ce4+掺杂的纳米TiO2在可见光的"红移"程度最强.稀土掺杂的纳米TiO2在农用膜和节能材料上可广泛运用.     

紫外光照处理对TiO2膜光伏性能的影响

近年来人们利用纳米晶TiO2电极取代普通的TiO2电极[1],使其太阳能电池的光电转换效率得到很大提高.纳米晶TiO2电极具有大量表面态,在化学上表现为Ti3+或Ti—OH,对于光生电荷的分离过程和迁移过程有重要影响.这些表面化学结构的变化可能会导致TiO2的光伏性能的变化.1997年Fujishima等[2]用紫外光照射TiO2膜使它具有超亲水的性质,结构分析表明,超亲水的原因在于光照使TiO2膜的表面形成Ti—OH[3].因此,在光照处理的同时可能会导致TiO2的光伏性的变化.本文对紫外光照处理TiO2膜的光伏性能进行了研究,并结合光诱导TiO2的亲水性变化对光伏性能变化的原因进行了讨论.     

染料敏化太阳能电池用TiO2薄膜电极的改性制备及光电化学性能

以钛酸四异丙酯为钛源, 用水热法合成制备了具有典型锐钛矿晶型的TiO2纳米材料. 采用金属镍掺杂和表面包覆一层氧化钕, 对TiO2薄膜电极进行改性研究. 实验结果表明, 所制备纳米TiO2颗粒较均匀, 粒径约为17~18 nm. 经镍掺杂后, 颗粒团聚粒径明显增大, 但是仍保持均匀状态和多孔结构. 与改性前的TiO2薄膜电极相比, 金属掺杂和表面包覆有助于光生电子和空穴有效地分离, 电池的短路光电流提高了16%, 光电转换效率提高了17%.     

高活性Ag修饰TiO2空心八面体光催化剂的简易模板诱导合成

贵金属修饰的TiO2空心纳米光催化材料由于具有大的比表面积、低的质量密度、良好的表面渗透性、强的光吸收能力以及界面电荷的快速转移,因而表现出优异的光催化性能.为了制备结构可控且精良的贵金属修饰TiO2空心纳米光催化材料,人们先后采用湿化学法、高温固相法、声化学法及光化学沉积法等.由于在制备过程中涉及多种异相材料的合成和结构控制,因此上述合成方法通常需要复杂且多步过程(有些过程甚至很容易导致结构破坏),从而限制了其在光催化领域的实际应用.本文开发了一种简单的模板诱导法,成功制备了Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂.合成过程包括模板指导沉积和原位模板溶解.以Ag2O八面体为模板, TiF4水溶液为前驱体,首先通过TiF4水解形成TiO2纳米粒子沉积在Ag2O模板表面,而TiF4水解产生的酸性HF水溶液可原位溶解碱性的Ag2O模板,从而一步制得TiO2空心八面体.同时,利用Ag2O以及Ag+离子的光敏特性,在光照条件下使Ag2O和Ag+离子生成Ag纳米颗粒,直接沉积在TiO2空心八面体的内外表面,得到Ag/TiO2光催化剂.由此可见,该合成方法具有明显的步骤少的优点.扫描电镜、透射电镜、能量散射和紫外-可见光谱等表征结果表明成功制得内外Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂,其中TiO2空心八面体的壁厚约为25 nm,边长约为1μm,而修饰在其表面的Ag纳米粒子尺寸仅为5–10 nm.此外,通过控制TiF4前驱体浓度,还可制备核壳结构的Ag2O@TiO2八面体以及不同壁厚Ag修饰的TiO2空心八面体,表明该方法在Ag/TiO2形貌合成上的多样性和可控性.为了获得良好的光催化活性,对制备的Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂进行了不同温度的热处理. X射线衍射结果表明,即使在600 oC高温下,制备的Ag/TiO2空心八面体光催化剂依然能够保持原有的特殊形貌和锐钛矿TiO2晶型.该温度明显高于TiO2从锐钛矿向金红石转变的温度.这说明合成的Ag/TiO2能在保持高活性锐钛矿相的同时获得更好的结晶性.这可能是由于分散在TiO2原始晶粒周围的Ag纳米粒子能阻止其进一步长大,从而抑制了其晶型转变.不同样品光催化降解甲基橙的结果表明,经600oC高温热处理的样品表现出最高的光催化活性,相应的反应速率常数为0.11 min？1.这应得益于该光催化剂具有以下三个特点：(1) TiO2空心八面体的薄壁结构能够缩短光照条件下光生电子和空穴从内部扩散到表面的距离;(2)由于贵金属Ag纳米粒子沉积在TiO2薄壁的内外两个表面以及TiO2和Ag形成肖脱基势垒,因此在它们接触的界面上能够发生更快的界面电荷转移;(3)高温处理导致TiO2良好的晶化以及高活性锐钛矿TiO2晶型的保持.     

Au/ZnO/TiO_2复合薄膜的制备及光电转换性质

以含有Au和ZnO纳米颗粒的氢氧化钛溶胶作为成膜液,通过浸渍-提拉及灼烧处理在导电玻璃表面制备Au/ZnO/TiO2复合薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对所得产物进行表征.结果表明,Au和ZnO纳米颗粒均匀地分布在多孔TiO2薄膜上,通过TiO2、ZnO和Au三组分的协同效应促进了光吸收和电荷分离,使Au/ZnO/TiO2复合薄膜具有较好的光电转换性质,可用作太阳能电池材料.     

酞菁与TiO2超微粒间的光诱导电子转移相互作用

带有负电荷取代基的四磺化酞菁化合物与 TiO2超微粒在溶液中通过静电相互吸引 ,能够形成基态复合物 .通过吸收光谱和荧光光谱 ,计算了磺化酞菁与 TiO2在溶液中的表观缔合平衡常数 K.与相应的烷氧基取代酞菁化合物作比较 ,并通过单光子计数技术测定染料荧光寿命 .结合荧光光谱 ,证明了磺化酞菁与 TiO2在溶液中的缔合作用 ,有利于激发态酞菁染料向半导体 TiO2的导带注入电子 ,从而发生分子间的电子转移反应 .将磺化酞菁吸附在 TiO2纳晶薄膜电极上 ,进行光电性能测试 .结果表明,染料敏化 TiO2纳晶薄膜电极光电响应的大小与染料在电极表面吸附的强弱有关 .     

Dielectric Properties of Nanocrystalline TiO2 Prepared by the Stearic Acid Gel Method

Nanocrystalline TiO2 was prepared by means of a stearic acid gel method. The product was investigated by differential thermal analysis, thermogravimetric analysis, X-ray powder diffraction and transmission electronic microscopy (TEM ). The results of the dielectric properties tested indicate that the dielectric constant of anatase-form nanocrystalline TiO2 is much higher than that of the coarse crystal. The dielectric constant of the nanocrystalline material is not related with the amplitude of an external AC field in a certain range.     

Effect of additives on the photovoltaic performance of coumarin-dye-sensitized nanocrystalline TiO2 solar cells

The effects of deoxycholic acid (DCA) and 4-tert-butylpyridine (TBP) as additives on the photovoltaic performance of coumarin-dye-sensitized nanocrystalline TiO2 solar cells were investigated. DCA coadsorption improved both the photocurrent and photovoltage of the solar cells, even though it decreased the amount of dye adsorbed on the TiO2 electrode. The improved photocurrent may arise from suppression of the deactivation of the excited state via quenching processes between dye molecules or a more negative LUMO level of the dye in the presence of DCA, resulting in a high electron-injection yield from the dye into TiO2. The increased photovoltage is probably due to suppression of recombination between the injected electrons and I3- ions on the TiO2 surface (dark current). The addition of TBP to the electrolyte also markedly improved the photovoltage and fill factor of the solar cell, and consequently, the total conversion efficiency increased from 3.6% to 7.5%. FT-IR spectroscopy indicated that a large amount of TBP was adsorbed on the dye-coated TiO2 films in the presence of Li cations. This result suggests that TBP, like DCA, suppressed the dark current on the TiO2 surface, which resulted in the improved photovoltage.     

酞菁与TiO2微粒间的光诱导电子转移相互作用

带有负电荷取代基的四磺化酞菁化合物与TiO2超微粒在溶液中通过静电相互吸引,能够形成基态复合物。通过吸收光谱和荧光光谱,计算了磺化酞菁与TiO2在溶液中的表现缔合平衡常数K.与相应的烷氧基取代酞菁化合物作比较,并通过单光子技术测定染料荧光寿命。结合荧光光谱,证明了磺化酞菁与TiO2在溶液中的缔合作用,有利于激发态酞菁染料向半导体TiO2的导带注入电子,从而发生分子间的电子转移反应,将磺化酞菁吸附在TiO2纳晶薄膜电极上,进行光电性能测试。结果表明,染料敏化TiO2纳晶薄膜电极光电响应的大小与染料在电极表面吸附的强弱有关。     

CO为还原剂同时还原SO2和NO的SnO2-TiO2固溶体催化剂Ⅱ.催化剂的物理化学性质

 用XRD, XPS, CO-TPR, NH3-TPD, SO2-TPD和IR等方法表征了SnO2-TiO2固溶体催化剂的物理化学性质. 不同配比的SnO2和TiO2均可形成均一的具有金红石结构的连续固溶体,其晶粒度比单纯的SnO2或TiO2的晶粒度小. SnO2-TiO2固溶体的比表面积随SnO2含量的增大呈火山形变化,说明在SnO2-TiO2固溶体中SnO2可阻止TiO2由锐钛矿型变为金红石型过程中比表面积的减小,而TiO2则提供了维持大表面的结构框架. SnO2倾向于在固溶体表面偏析,固溶体的表面氧含量高于单纯SnO2的表面氧含量而低于单纯TiO2的表面氧含量. SnO2, TiO2和SnO2-TiO2表面含有能被CO还原的吸附氧和晶格氧,被还原的SnO2, TiO2和SnO2-TiO2的表面晶格氧的数量仅占所有晶格氧的0.001%, 说明CO只使部分晶格氧还原并生成氧阴离子空穴. TiO2表面没有酸性, SnO2和SnO2-TiO2呈微弱酸性. 经CO还原的SnO2-TiO2上存在大量的强碱中心,说明SnO2和TiO2之间发生了协同作用. SnO2-TiO2固溶体的这些物化性质均十分有利于SO2+NO+CO的氧化还原反应.     

两种菁类染料复合敏化TiO_2纳米晶电极的光电化学研究

应用光电化学方法研究了两种菁类染料Cy3和Cy5复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为.结合两种染料的紫外-可见光谱和循环伏安曲线,确定了Cy3和Cy5的电子基态和激发态能级位置.结果表明两种染料的激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,复合敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流,使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区.复合敏化降低了染料Cy3 在电极吸附时的聚集程度,使其单色光的转换效率(IPCE)提高了169%,复合敏化电极总的光电转换效率η为2.09%,分别是Cy3和Cy5单独敏化时光电转换效率的2.069 和1.229倍.     

两种菁类染料复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学研究

应用光电化学方法研究了两种菁类染料Cy3和Cy5复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为. 结合两种染料的紫外-可见光谱和循环伏安曲线, 确定了Cy3和Cy5的电子基态和激发态能级位置. 结果表明两种染料的激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配, 复合敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流, 使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区. 复合敏化降低了染料Cy3在电极吸附时的聚集程度, 使其单色光的转换效率(IPCE)提高了169%, 复合敏化电极总的光电转换效率η为2.09%, 分别是Cy3和Cy5单独敏化时光电转换效率的2.069和1.229倍.     

电沉积二氧化钛纳米微粒膜的光电化学性能和表面形貌研究

采用光电流谱、透射光谱和扫描微探针显微镜技术对电沉积法制备的二氧化钛纳米微粒膜的光电化学性能和表面形貌进行了研究.结果表明,不同制备条件下的二氧化钛纳米微粒膜具有与紧密的半导体电极不同的光电化学性质,并探讨了其光电化学性能与表面形貌的关系.     

高效光催化活性钠米农药制剂的制备

采用钛酸丁酯水解法制备出直径约为20 nm的纳米TiO2,并用钛酸丁酯对其进行改性。研究表明TiO2与硬脂酸事实上通过化学键键合,由亲水性变为亲油性。文中还提出了三种制备TiO2复合纳米农药制剂的方案,并探讨了几种TiO2复合纳米农药制剂在不同条件下的光催化降解率。结果表明,采用钛酸丁酯为原料直接在农药乳油中原位生成的TiO2复合纳米农药制剂与原农药性状保持基本一致,光催化降解率最大。