醋酸处理对TiO_2纳米薄膜光催化性能的影响

用溶胶－凝胶方法在普通玻璃基体上制备了均匀透明的TiO_2纳米薄膜，并经 500℃煅烧2h，煅烧后的TiO_2薄膜在2 mol·L~(-1)的CH_3COOH水溶液中处理24h， 最后分别在100和500℃进行第二次热处理，醋酸处理前后的薄膜分别用UV－vis, SEM, XRD和XPS进行了表征，并用甲基橙水溶液的光催化降解评价TiO_2纳米薄膜 的光催化性能，结果发现：用醋酸处理后的TiO_2纳米薄膜的光催化活性高于处理 前薄膜的的光催化活性；而且，酸处理后经500℃热处理的TiO_2纳米薄膜的光催化 活性明显高于经100℃热处理的TiO_2纳米薄膜的光催化活性。     

一种简单的提高无定形TiO2光催化活性的方法及其在增透膜中的应用

通过简单的溶胶-凝胶法制备得到了小粒径的无定形TiO_2粒子,并将其沉积在多孔SiO_2膜层表面,多孔SiO_2膜层大的表面积有助于无定形TiO_2的良好分散,高度分散的无定形TiO_2粒子对膜层的光学性能影响较小,通过匹配合适的低折射率的SiO_2膜层,制备得到的SiO_2无定形TiO_2(SiO_2amorphous-TiO_2)膜层表现出和理想单层增透膜相似的光学性能。同时SiO_2amorphous-TiO_2的光催化性能显著提高,明显高于单层无定形TiO_2。而且SiO_2无定形TiO_2膜层甚至表现出比相应的负载锐钛矿型TiO_2的膜层,即SiO_2锐钛矿TiO_2,更高的光催化活性,这一反常现象的原因是,无定型TiO_2膜层表面丰富的羟基有助于减少空穴-电子对的复合,其相对疏松的结构能够加快光生电子-空穴的转移速率,而这些因素的影响超过了晶型结构对光催化活性的影响。同时SiO_2膜层的孔隙结构在浸渍-提拉镀制过程中,自发形成并不需要后续热处理过程,因此,整个SiO_2无定形TiO_2膜层的制备均可在室温下完成,能够实现其在不耐热基片上的应用。     

铽(III)掺杂TiO2纳米材料相转移和光催化性质研究

以无水丁二醇为溶剂在中性条件下用溶胶凝胶法制备了系列Tb~(3+)(x=0. 0025～0.07)均匀掺杂的二氧化钛纳米材料。研究结果表明，Tb~(3+)掺杂对纳米二 氧化钛的相转移有很强的抑制作用。这种抑制作用的强弱与Tb~(3+)掺杂的浓度有 密切关系，Tb~(3+)(x = 0.02)的掺杂对TiO_2锐钛矿(anatase)向金红石(rutile) 转化的抑制作用最强。伴随着发生相转移温度的提高，掺杂纳米二氧化钛材料的高 温烧结大大缓解，掺杂纳米TiO_2的热稳定性明显增强；掺杂浓度越高，热稳定性 提高越大。对罗丹明的光降解实验表明，Tb~(3+)掺杂可以有效提高TiO_2光催化活 性。对不同浓度、不同煅烧温度样品光催化降解活性进行系统考察后发现，Tb~ (3+)(x=0.02)掺杂的样品在不同煅烧温度下均显示出最好的光催化效率，说明掺杂 浓度对其光催化性质影响很大。用浸渍法制备的样品其光催化活性较纯的二氧化钛 低，并且其催化活性随浸渍浓度的增加而降低，表明稀土离子的分布是影响稀土掺 杂纳米TiO_2光催化性质的主要因素之一。     

TiO2－SnO2复合纳米膜的制备及其光催化降解甲苯的活性

 采用溶胶－凝胶法制备了nano－TiO2－SnO2复合溶胶，经一次镀膜就能在玻璃上得到没有缺陷、结构紧密均匀的nano－TiO2－SnO2复合膜．通过扫描电镜观察到复合膜颗粒为球形，比纯TiO2膜的颗粒小，平均粒径为15nm，且粒径分布非常均匀．以空气中的有机挥发物甲苯模拟污染物，测定了nano－TiO2－SnO2复合膜的光催化降解性能．结果表明，n（SnO2）／n（TiO2）＝0．05的nano－TiO2－SnO2复合膜催化剂具有最高的光催化活性，且比纯TiO2膜的活性高；甲苯初始浓度为920mg／m3时，反应5h甲苯完全降解．XRD分析表明，此复合物具有锐钛矿和金红石两种TiO2晶相，没有检测到SnO2的特征峰．     

TiO_2载体掺杂对Mn-Ce/TiO_2催化剂低温脱硝性能影响研究

以TiO_2、TiO_2-Al_2O_3及TiO_2-SiO_2为载体,选取Mn为活性组分,Ce为活性助剂,采用分布共混法制备低温SCR催化剂,分析了TiO_2载体掺杂Al_2O_3、SiO_2改性后对Mn-Ce/TiO_2催化剂低温脱硝活性的影响,运用BET、SEM、XRD、H2-TPR以及NH_3-TPD等测试手段对催化剂进行了表征。结果表明,TiO_2载体经掺杂改性后,Mn-Ce/TiO_2催化剂的比表面积、孔结构参数以及表面孔结构形貌均得到改善和提高;Mn-Ce/TiO_2-Al_2O_3和Mn-Ce/TiO_2-SiO_2催化剂中TiO_2的结晶度均有不同程度降低;经TiO_2载体掺杂改性后的催化剂表面低温还原峰面积及催化剂表面酸性位种类及酸性大小显著改善,这都有助于提高催化剂的脱硝活性。通过对TiO_2载体掺杂SiO_2和Al_2O_3改性后,催化剂的脱硝活性明显提高,反应温度在80-140℃时,催化剂SCR脱硝活性的顺序是:Mn-Ce/TiO_2-SiO_2M n-Ce/TiO_2-Al_2O_3M n-Ce/TiO_2。     

介孔AgBr/TiO_2-SiO_2光催化剂的制备及其可见光催化活性

通过沉积法将光活性AgBr半导体负载到介孔TiO_2-SiO_2载体上合成了新型的AgBr/TiO_2-SiO_2复合光催化剂.采用X射线衍射仪、高分辨透射电镜、紫外-可见吸收光谱仪等分析了AgBr/TiO_2-SiO_2复合光催化剂的结构和光谱性质;并采用BET法测定了样品的比表面积和孔分布.结果表明,介孔TiO_2-SiO_2载体的比表面积为135.5m2/g,平均孔径约为3.8nm,AgBr的负载可以有效地将AgBr/TiO_2-SiO_2复合光催化剂的吸收光谱从紫外光区扩展到可见光区,且AgBr和TiO_2形成了异质结结构,强化了AgBr与介孔TiO_2-SiO_2载体的协同作用.以罗丹明B作为探针分子,评价了AgBr负载量对复合光催化剂可见光催化活性的影响.结果发现,当AgBr∶TiO_2=0.1,0.2,0.3和0.4(物质的量之比,下同)时,复合光催化剂的光催化反应速率常数分别为0.008 5、0.028 6、0.024 6和0.019 3min-1,活性先增加后减小,当AgBr∶TiO_2=0.2时,复合光催化剂表现出最高的光催化活性,并且在5次循环测试中均表现出较高的光催化活性.     

铽(III)掺杂TiO2纳米材料相转移和光催化性质研究

以无水丁二醇为溶剂在中性条件下用溶胶凝胶法制备了系列Tb~(3+)(x=0. 0025～0.07)均匀掺杂的二氧化钛纳米材料。研究结果表明，Tb~(3+)掺杂对纳米二 氧化钛的相转移有很强的抑制作用。这种抑制作用的强弱与Tb~(3+)掺杂的浓度有 密切关系，Tb~(3+)(x = 0.02)的掺杂对TiO_2锐钛矿(anatase)向金红石(rutile) 转化的抑制作用最强。伴随着发生相转移温度的提高，掺杂纳米二氧化钛材料的高 温烧结大大缓解，掺杂纳米TiO_2的热稳定性明显增强；掺杂浓度越高，热稳定性 提高越大。对罗丹明的光降解实验表明，Tb~(3+)掺杂可以有效提高TiO_2光催化活 性。对不同浓度、不同煅烧温度样品光催化降解活性进行系统考察后发现，Tb~ (3+)(x=0.02)掺杂的样品在不同煅烧温度下均显示出最好的光催化效率，说明掺杂 浓度对其光催化性质影响很大。用浸渍法制备的样品其光催化活性较纯的二氧化钛 低，并且其催化活性随浸渍浓度的增加而降低，表明稀土离子的分布是影响稀土掺 杂纳米TiO_2光催化性质的主要因素之一。     

Fe~(3+)掺杂的TiO_2纳米复合粒子的合成及表征

利用酸催化的溶胶-凝胶法合成了一系列不同Fe~(3+)掺杂量的TiO_2纳米复合 料子。用XRD,TEM,UV-vis等技术进行了表征。结果表明：在所研究的掺杂量范围 内(x_B = 0.0005 ～0.1000),未发现有铁氧化物的晶相生成;Fe~(3+)的掺杂可以 实现TiO_2由锐钛矿(anatase)结构向金红石(rutile)结构的低温转化,随着Fe~ (3+)掺杂量的增大,对光的吸收发生红移,吸收强度增大。掺杂适量的Fe~(3+)可 以使TiO_2纳米微粒的光催化活性得以提高。     

纳米TiO_2膜修饰电极异相电催化还原马来酸

通过电化学合成前驱体和溶胶-凝胶法在Ti表面修饰一层纳米TiO_2膜，SEM， XRD测试表明晶型为锐钛矿型，晶粒平均尺寸为25 nm。采用循环伏安法、循环方波 伏安法和电解合成法研究了纳米TiO_2膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对 马来酸（maleic acid）还原的电催化活性。结果表明，纳米TiO_2膜电极在阴极扫 描时有两对可逆氧化还原峰，可逆半波电位E_(1/2)~r分别为-0.53 V和-0.92 V（ sv. SCE，扫描速度0.05 V·s~(-1)），对应于TiO_2/Ti_2O_3和TiO_2/Ti(OH)_3两 个氧化还原电对的可逆电极过程。其中TiO_2/Ti_2O_3电对对马来酸具有异相电催 化还原活性，纳米TiO_2膜中的Ti~(IV)/Ti~(III)氧化还原电对作为媒质间接电还 原马来酸为丁二酸（butane diacid），反应机理为电化学偶联随后化学催化反应 （EC'）机理。     

溶胶-凝胶法制备复合M_xO_(y-)TiO_2光催化剂

以无机盐 TiCl4为原料制备 TiO_2溶胶 ,并利用溶胶胶粒修饰法制备 SiO_2-TiO_2、 ZrO_2-TiO_2、 WO_3-TiO3、 MoO3-TiO_2及 Pt/TiO_2光催化剂 ,用于光催化氧化甲醛反应 ,考察添加物对催化剂光催化性能的影响 .其中 ,SiO_2-TiO_2催化剂的光催化氧化降解甲醛性能最好 ,而 MoO_3-TiO_2的催化性能最差 .SiO_2-TiO_2催化剂优良的光催化性能可归于 SiO_2-TiO_2催化剂的高比表面积 ,高空隙率 ,小晶粒粒径和强吸光性能等性质的综合影响 .     

TiO_2/SiO_2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 .     

Optical Switching in VO2 Thin Films

Vanadium dioxide thin films have been deposited from vanadium alkoxides VO(OR)3. An amorphous film is formed that transforms into crystalline VO2 upon heating at 500°C under a reducing atmosphere. Optically transparent VO2 thin films are then obtained that exhibit both electrical and optical switching around 70°C. The switching temperature together with the shape of the hysteresis loop can be modified by doping VO2 films with foreign cations. Doped MxVO2 (M = W6+, Nb5+, Ti4+, Cr3+ or Al3+) thin films have been prepared under the same conditions by mixing the vanadium alkoxide and a metal salt in an alcoholic solution. The switching temperature decreases when the film is doped with high-valent cations (W6+) and increases with low-valent cations (Al3+, Cr3+). The transition temperature first decreases and then increases when TiIV is added to the VO2 film while the width of the hysteresis loop is significantly reduced.     

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.     

二氧化硅纳米粒子薄膜的制备及光学性能

以二氧化硅胶体和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)为原料,利用静电自组装技术制备了PDDA/SiO2复合薄膜. TEM图象显示,薄膜中的SiO2纳米粒子为密堆积,薄膜均匀、致密;电子衍射实验结果显示,所组装的薄膜为非晶态膜.载玻片表面组装SiO2纳米粒子薄膜后,透射率随薄膜双层数增加呈现周期变化.薄膜具有增透作用,载玻片双面组装薄膜后在一定波长范围内的透射率可提高5％以上. PDDA/SiO2复合薄膜的光学性质主要由SiO2纳米粒子决定,每一双层的平均物理厚度小于SiO2纳米粒子的粒径,薄膜中存在层间穿插现象,逐层组装的复合薄膜具有单层光学薄膜的特性.     

掺杂金属离子改性的TiO2薄膜光催化剂的研制

采用溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜光催化剂，着重考察了掺杂铈、镧、钨等金属离子改性的TiO2薄膜的光催化活性，研究了其紫外-可见光透过性能，甲基橙水溶液的光催化降解实验表明：掺杂铈、镧、钨三种金属离子后，TiO2薄膜的光催化活性均有不同程度的提高，最佳掺杂浓度分别为3．0％、1．0％、0．5％，其中掺杂铈的TiO2薄膜光催化活性最高。     

Molecular dynamics simulations of La_2O_3 thin films on SiO_2

Classical molecular dynamics is used to investigate the equilibrium state of the surface region and interface of heteroepitaxial La_2O_3 thin films.Due to the lattice mismatch,heteroepitaxial thin films are subject to very large stress.For this reason the behavior of La_2O_3 thin films at SiO_2interface becomes an important concern.Our result indicates that La_2O_3 can uniformly wet SiO_2 surface.The properties of the simulated films are analyzed and the lack of any discernible crystalline phase in epitaxial La_2O_3 on SiO_2 indicates that the lattice mismatch between SiO_2 and La_2O_3 is sufficiently large to prevent the formation of even short-range orders in La_2O_3 film.     

Molecular dynamics simulations of La2O3 thin films on SiO2

Classical molecular dynamics is used to investigate the equilibrium state of the surface region and interface of heteroepitaxial La2O3 thin films.Due to the lattice mismatch,heteroepitaxial thin films are subject to very large stress.For this reason the behavior of La2O3 thin films at SiO2interface becomes an important concern.Our result indicates that La2O3 can uniformly wet SiO2 surface.The properties of the simulated films are analyzed and the lack of any discernible crystalline phase in epitaxial La2O3 on SiO2 indicates that the lattice mismatch between SiO2 and La2O3 is sufficiently large to prevent the formation of even short-range orders in La2O3 film.     

仿贝壳结构的自组装有机-无机纳米复合薄膜的制备及结构表征

利用超分子自组装法在玻璃表面制备了聚合前后DMTB/SiO2和DMCB/SiO2复合薄膜.在所制备的复合薄膜中,表面活性剂DMTB和DMCB既作结构导向剂,又作聚合单体.用FTIR,XRD和TEM等表征了薄膜的结构.结果表明,所制备的薄膜具有有机-无机有序交替的层状结构.DMCB/SiO2和DMTB/SiO2复合薄膜有机层与无机层间的距离分别为聚合前3.48和3.44nm,聚合后2.84和2.92nm.     

Comparison of optical and structural properties of nanostructure TiO2 thin film doped by Sn and Nb

The thin films of TiO₂ doped by Sn or Nb were prepared by sol–gel method under process control. The effects of Sn and Nb doping on the structural, optical and photo-catalytic properties of applied thin films have been studied by X-ray diffraction (XRD) high resolution transmission electron microscopy and UV–Vis absorption spectroscopy. Surface chemical state of thin films was examined by atomic X-ray photoelectron spectroscopy. XRD results suggest that adding impurities has a great effect on the crystallinity and particle size of TiO₂. Titania rutile phase formation in thin film was promoted by Sn⁴⁺ addition but was inhibited by Nb⁵⁺ doping. The activity of the photocatalyst was evaluated by photocatalytic degradation kinetics of aqueous methylene blue under UV and Visible radiation. The results show that the photocatalytic activity of the Sn-doped TiO₂ thin film have a larger degradation efficiency than Nb-doped TiO₂ under visible light, but under UV light photocatalytic activity of the Nb-doped TiO₂ thin film is better.     

Fabrication and photocatalytic characterizations of ordered nanoporous X-doped (X = N, C, S, Ru, Te, and Si) TiO2/Al2O3 films on ITO/glass

Transparent, ordered nanoporous TiO2/Al2O3 composite films doped with metal elements (Ru, Si, and Te) and nonmetal elements (N, C, and S) were fabricated by successive anodization and sol-gel process directly on glass substrates covered with a tin-doped indium oxide (ITO) film. The doping of ruthenium, nitrogen, carbon, and sulfur in TiO2 exhibited an enhanced effect on the absorbance, while the doping of silicon and tellurium showed little effect. Particularly, the N- and Ru-doped TiO2/Al2O3 films on ITO/glass developed an enhanced absorption red shift of 580 nm (-N) and 500 nm (-Ru). The nanoporous TiO2/Al2O3 composite film exhibited the highest photocatalytic activity in decomposing acetaldehyde under ultraviolet-light irradiation, with a value of 13 times in initial reaction rate or 7.8 times in quantum yield higher than a commercially available TiO2 material, Degussa P25. The ultraviolet-light photocatalytic activities of nanoporous TiO2/Al2O3 films were enhanced by the doping of nitrogen, carbon, and sulfur but slightly weakened by the doping of ruthenium, silicon, and tellurium. Particularly, the nanoporous N-doped TiO2/Al2O3 films exhibited effective photocatalytic activity on ultraviolet light decomposition of a highly toxic dioxin, HpCDD, and gave the highest decomposition rate of approximately 95% (via 7 h of irradiation) for the specimen with a dopant content of 1.7 wt % nitrogen.