二氧化钛纳米微粒的制备与光催化活性

本文采用溶液－凝胶法制备了粒径为１０－２０ｎｍ左右的二氧化钛纳米微粒。用ＸＲＤ研究了二氧化钛溶胶的热处理过程,研究表明温度在４７３Ｋ－６７３Ｋ左右ＴｉＯ２向量 粒呈不规整锐钛矿结构,粒径约为１０－２０ｎｍ。在８７３Ｋ左右ＴｉＯ２微粒出现锐钛矿与金红石型混晶结构。     

低压化学气相沉积法制备TiO2膜的研究

以四异丙醇钛为原料,采用低压化学气相沉积法研究ＴｉＯ２薄膜的沉积条件。采用紫外光谱、Ｘ射线衍射、扫描电镜等测试手段对ＴｉＯ２膜的光学性质及结构形貌进行了表征。实验表明：ＴｉＯ２膜在可见光和近红外范围内的折光率为３．１５,比用常压法制备的ＴｉＯ２膜的折光率高出３６．５％。因而,低压化学气相沉积法是制备高折射率的ＴｉＯ２膜更有效的一种方法。     

超细纳米TiO2/Al2O3复合体的制备及其组成分布的研究

采用溶胶－凝胶法成功制备出纳米尺寸的ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３复合体,并用ＸＲＤ、ＸＰＳ和ＩＲ等手段研究了复合体的结构组成及ＴｉＯ２和Ａｌ２Ｏ２的分布状态,进一步探讨了机械研磨法制备ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３复合体等因素对其组成的影响。ＸＲＤ分析表明,在〔Ａｌ＾＋３〕：〔Ｔｉ＾＋３〕＝１：１（或０．５）情况下,改进的溶胶－凝胶法制备纳米ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３复合体,其ＴｉＯ２主要分布在Ａｌ２Ｏ３的表面层,在含Ｔ     

溶胶—凝胶工艺制备TiO2薄膜的表面组成和价态研究

通过Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）和电子自旋共振谱（ＥＳＲ）,确定了采用溶胶－凝胶工艺制备的ＴｉＯ２光催化纳米薄膜中元素的化学组成和价态。实验结果表明,薄膜中除含有钛和氧元素外,还有一定量的来自有机前驱物中未完全燃烧的残余碳和少量从玻璃表面扩散到薄膜中的钠和钙离子;Ｔｉ除了以Ｔｉ＾４＋价形态存在外,还有一定量的Ｔｉ以Ｔｉ＾３＋和Ｔｉ＾２＋形式存在,这种情况主要是由于有机基团的燃烧,来自玻璃基体中钠与钙     

SO_4~(2-)/TiO_2、PO_4~(3-)/TiO_2、BO_3~(3-)/TiO_2系列固体酸的酸性、结构和晶相的研究

制备了ＳＯ４２－／ＴｉＯ２（Ⅰ）、ＰＯ４３－／ＴｉＯ２（Ⅱ）、ＢＯ３３－／ＴｉＯ２（Ⅲ）系列固体酸。用ＩＲ、Ｒａｍａｎ光谱对该系列固体酸进行结构表征,结果表明ＳＯ４２－与ＴｉＯ２表面的结合为螯合式双配位结构和共价硫酸盐共存,ＰＯ４３－与ＴｉＯ２表面的结合为桥式三配位结构,ＢＯ３３－与ＴｉＯ２表面的结合为单齿单配位结构和螯桥混合式三配位结构共存。用由溶液中正丁胺的吸附等温线测定固体表面酸度的方法测定了样品的酸量,结果表明酸量大小为Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ。用ＸＲＤ技术对该系列固体酸进行考察,衍射图分析提示该系列固体酸主要都为锐钛矿型晶型,但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中又各自夹杂其它不同的晶型     

TiO2薄膜的吸附能力对罗丹明B光降解过程的影响

采用浸涂的方法在玻璃表面制备了ＴｉＯ２薄膜。Ｘ射线衍射和Ｒａｍａｎ光谱结果表明,薄膜全部由脱钛矿组成。通过罗丹明Ｂ的光降解实验考察了薄膜的催化活性,结果表明,薄膜的吸附性与罗丹明Ｂ的降解途径有很大的影响。     

添加非金属元素Si对固体超强酸SO^2—4／TiO2的改性研究

采用共沉淀法引入Ｓｉ对ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２进行改性，制得了ＳＯ＾２－４／Ｔｉ－Ｓｉ－Ｏ系列固体超强酸，试样经ＩＲ，ＳＥＭ，ＸＲＤ表征和低温正戊烷异构化活性测试，发现超强酸中心是硫酸根离子与金属原子Ｔｉ结合形成的双配位螯全结构，在超强酸性的榈中ＴｉＯ２均呈锐钛矿晶型。     

TiO2纳米粒子膜的制备,表面态性质和光催化活性

在酸性和碱性条件下,用ＴｉＣｌ４水解法制备了ＴｉＯ２纳米粒子膜催化剂。采用原子力显微镜（ＡＦＭ）,Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）,表面光电压谱（ＳＰＳ）和场诱导表面光电压谱（ＥＦＩＳＰＳ）测定了催化剂表面的微结构及能级结构。     

添加非金属元素Si对固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2的改性研究

采用共沉淀法引入Ｓｉ对ＳＯ２－４／ＴｉＯ２进行改性，制得了ＳＯ２－４／Ｔｉ－Ｓｉ－Ｏ系列固体超强酸，试样经ＩＲ、ＳＥＭ、ＸＲＤ表征和低温正戊烷异构化活性测试，发现超强酸中心是硫酸根离子与金属原子Ｔｉ结合形成的双配位螯合结构，在超强酸性的样品中ＴｉＯ２均呈锐钛矿晶型。引入Ｓｉ仅迟滞ＴｉＯ２晶化过程，控制Ｓｉ在ＳＯ２－４／Ｔｉ－Ｓｉ－Ｏ体系中的含量可以有效调节固体超强酸的酸性，并提高正戊烷异构化反应的选择性。     

TiO2纳米薄膜的溶胶-凝胶工艺制备和表征

通过sol-gel工艺在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的锐钛矿型TiO2纳米薄膜.TiO2薄膜的X射线衍射分析表明,当薄膜的厚度小于0.46μm时,薄膜中未出现锐钛矿的衍射峰.随着镀膜次数或薄膜厚度的增加,薄膜中TiO2纳米微晶的平均晶粒大小逐渐增大,TiO2薄膜的透光率略有减小,其吸收阈值发生了明显的红移.XPS实验结果表明：薄膜中除含有Ti、O元素外,还有一定量来自有机前驱物中未完全燃烧的碳和少量从玻璃表面扩散到薄膜中的Na和Ca元素.     

掺杂Sb对纳米TiO2薄膜的超亲水性和微结构的影响

用溶胶-凝胶法将纳米TiO2:Sb薄膜沉积在玻璃基板上.研究了掺杂浓度对薄膜的光致超亲水性、薄膜结构和晶相转变的影响.结果表明,纯TiO2薄膜中， TiO2不仅以无定型态存在，而且还以板钛矿和锐钛矿的形式存在.掺杂Sb提高了TiO2由无定型向板钛矿和锐钛矿转变的速率.掺入适量的Sb后， TiO2薄膜表现出更好的光致超亲水性.由XRD谱可算出薄膜的晶粒大小为13.3～20.0 nm.     

Fabrication of Sol-Gel Optical Waveguide by Hot-Dip Coating Process

The TiO₂: Sb nanoscale thin films were deposited on glass substrates by the sol–gel dip-coating method. The influence of the dopant density on the structure and the phase transformation of the thin films were investigated by X-ray diffraction (XRD) and Raman spectra. From the results of XRD, the thin films were in a majority of anatase state. The results of Raman spectra indicated that the non-doped TiO₂ thin film composed of not only anatase but also brookite phase. Dopant Sb enhances the transformation of the TiO₂ from brookite to anatase phase. After doping proper amount of Sb, the thin films show more superhydrophilicity than the non-doped TiO₂ thin film as well. The crystal size of the TiO₂ : Sb is about 13.3–20 nm calculated from the XRD patterns.     

不同基材上TiO2膜的表征和光催化活性评价

 采用溶胶-凝胶法在平行条件下制备了负载于钛、铝、不锈钢和玻璃等不同基材上的TiO2浸渍提拉膜,利用原子力显微镜、俄歇电子能谱、X射线衍射、漫反射紫外-可见光谱和苯甲酰胺光催化降解等手段对TiO2膜进行了表征和催化活性评价. 实验结果表明,基材的种类对TiO2膜的性能有较大影响,各膜样品虽均为锐钛矿晶型,但表面形貌显著不同. TiO2/Ti, TiO2/steel, TiO2/Al和TiO2/glass上TiO2的平均粒径分别是152, 205, 241和477 nm,且前两者的粒径分布较为集中. TiO2/Ti和TiO2/Al样品表面仅有Ti和O元素存在,而TiO2/steel和TiO2/glass表面则分别检测到有Fe和Na,Ca及Si等基材元素渗出. 各膜样品对苯甲酰胺光催化降解的活性次序是:TiO2/Ti＞TiO2/Al＞TiO2/glass＞TiO2/steel. 根据实验结果可以推测,在焙烧阶段各基材上前驱体膜烧结行为的不同以及基材元素的渗出是造成不同基材上的TiO2膜在表面形貌、化学组成、光吸收性能以及光催化活性方面存在明显差异的主要原因.     

Controllable preparation of nanosized TiO_2 thin film and relationship between structure of film and its photocatalytic activity

~~Controllable preparation of nanosized TiO_2 thin film and relationship between structure of film and its photocatalytic activity@魏刚$College of Material Science and Engineering,Beijing University of Chemical Technology! Beijing 100029,China @张元晶$College of Material Science and Engineering,Beijing University of Chemical Technology! Beijing 100029,China @熊蓉春$College of Material Science and Engineering,Beijing University of Chemical Technology! Beijing 100029,China~…     

TiO2纳米片/巢状分级结构纳米阵列薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热合成法在氟掺杂二氧化锡(FTO)导电玻璃基底上得到TiO2纳米阵列薄膜,并进一步通过NaOH溶液水热处理制备了由巢状纳米阵列及纳米片覆盖层构成的TiO2纳米阵列分级结构一体化薄膜.采用场发射扫描电镜(FE-SEM),X射线衍射(XRD),紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱和吸收光谱技术对TiO2薄膜的结构和性质进行表征.FE-SEM结果表明:分级结构TiO2薄膜膜厚为1.5μm,薄膜由一层纳米片覆盖层(约0.2μm高)和一层巢状纳米阵列层(约1.3μm高)组成.XRD谱图表明TiO2薄膜为锐钛矿相.UV-Vis光谱显示分级结构TiO2薄膜具有较强的光捕获能力和染料吸附能力.TiO2纳米片/巢状分级结构纳米阵列薄膜作为光阳极,可有效地提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率,其短路电流(Jsc)为7.79mA·cm-2,开路电压(Voc)为0.80V,填充因子(FF)为0.40,光电转换效率(η)为2.48%,其光电转换效率较TiO2纳米阵列薄膜提高了近10倍.     

Sb掺杂纳米TiO2光催化剂的晶体结构与光催化性能

Nanoscale Sb doped titanium dioxide thin films photocatalyst (Ti1-xSbO2) were obtained from dip-coating sol-gel method. The influence of dopant Sb density on the crystal structure and the phase transformation of the thin films were characterized by X-ray diffraction (XRD) and Raman spectra. The results of XRD showed that as-prepared films were not only in anatase state but also in brookite. The crystalline size was estimated to be around 13.3-20 nm. Raman spectra indicated there coexisted other phases and a transformation from brookite to anatase in the samples doped with 0.2% Sb. After doping a proper amount of Sb, the crystallization rate and the content of the anatase Ti1?xSbO2 in the thin films was clearly enhanced because Sb replaced part of the Ti of TiO2 in the thin films. The anode current density (photocurrent density) and the first order reaction speed constant (k) of thin films doped with 0.2% Sb reached 42.49 1A/cm2 and 0.171 h/cm2 under 254 nm UV illumination, respectively, which is about 11 times and 2 times that of the non-doped TiO2 anode prepared by the same method respectively.     

Direct Synthesis of Anatase Films with ~100% (001) Facets and [001] Preferred Orientation

Anatase films exhibiting ~100% (001) reactive facets at the surface were grown hydrothermally on gold substrate from a homogeneous solution of TiF(4) and NaF. In addition to NaF, it was found that TiO(2) films with very similar properties could be prepared with the fluoride salts LiF, CsF, HF, NH(4)F, and N(CH(2)CH(3))(4)F. The polycrystalline anatase films are continuous, approximately 1 μm thick, and evenly coat the substrate. The surface grain size is ~400 nm. Grazing angle XRD measurements show that the films exhibit a high degree of preferred orientation with the c-axis normal to the substrate surface. SEM images reveal that the grains span the thickness of the films. Annealing the films at 500 °C removes fluorine and causes crystallites within the grains to restructure as shown by SEM, XRD, and Raman spectroscopy. Supported anatase films grown from this one-pot method may serve as oxidative photocatalysts and electrodes for photoelectrochemical applications such as solar cells and hydrogen evolution.     

液相沉积法制备光催化活性TiO2薄膜和纳米粉体

采用液相沉积法，在35℃通过向六氟钛酸铵水溶液中添加硼酸和结晶诱导剂锐 铁矿型TiO2纳米晶，沉积出具有光催化活性的Ti02薄膜和纳米粉体．用XRD，AFM， 阶梯仪,UV-vis，BET法对Ti02薄膜和粉体的沉积条件、结构、厚度和性能进行了测 定和表征，并用亚甲兰的降解，评价了TiO2薄膜和纳米粉体的光催化活性．结果表 明，当反应物六氟钛酸铵与硼酸的摩尔比为1：2—1：4时，沉积的粉体和薄膜含有 锐钛矿相Ti02；经300℃热处理的Ti02薄膜和纳米粉体具有最高的光催化活性，它 的光催化活性是未经热处理前的5倍．本文还解释了经300℃热处理的薄膜和纳米粉 体具有最高光催化活性的原因．     

阳极氧化水解法制备TiO2纳米膜

TiO2在光电化学电池领域已成为比较重要的半导体材料，自从1972年，Fuishima和Honda首次把TiO2电极用于光电解水以来，人们已经使用多种方法，如化学气相沉积、TiO2粉的烧结、RF射频溅射、等离子体喷涂或用胶体TiO2涂膜等各种方法，来制备单晶（金红石），多晶（金红石、锐钛矿     

溶胶法制备的二氧化硅与二氧化钛复合薄膜的性能

在室温下, 采用溶胶法在玻璃基板上制备了厚度约为100 nm的均匀、透明的纳米SiO2-TiO2复合薄膜.研究了不同温度处理后薄膜的超亲水性、光催化能力等光致活性.通过XPS对薄膜表面及近表面元素的化学态的研究发现, Ti在表面及近表面不仅以Ti4＋形式存在, 也存在少量Ti3＋.紫外光照射后, 部分Ti4＋ 转变成了Ti3＋. XRD研究表明, 该薄膜中的TiO2主要以锐钛矿形式存在, 而且其晶粒大小为14～20 nm.用AFM研究了SiO2-TiO2薄膜的表面形貌及不同的温度处理对TiO2颗粒大小的影响.