Fe、N共掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光催化活性

应用电化学阳极氧化法结合浸渍和退火后处理制备了Fe和N共掺杂的TiO2纳米管阵列光催化剂,并用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)仪对其进行了表征.结果表明,Fe、N共掺杂对TiO2纳米管阵列的形貌和结构没有明显影响,Fe和N均掺入了TiO2晶格.紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱显示Fe和N共掺杂TiO2纳米管阵列的吸收带边较纯TiO2纳米管阵列和单一掺杂TiO2纳米管阵列红移,可见光吸收增强.以可见光催化降解罗丹明B(RhB)考察了材料的光催化活性,Fe和N共掺杂TiO2纳米管阵列对RhB的降解速率较纯TiO2纳米管阵列和单一掺杂TiO2纳米管阵列明显提高,证明了Fe、N共掺杂产生的协同效应提高了TiO2纳米管阵列在可见光照射下的光催化活性.     

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.     

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.     

二次微波法制备纳米晶体TiO2 的工艺条件研究

采用二次微波辅助水热合成法制备了具有锐钛矿晶型的纳米晶体TiO2粉体.利用正交试验设计法研究了微波辐射方式(A),微波功率(B)和前驱溶液pH值(C)对TiO2晶体尺寸、形貌特征以及光催化活性的影响进行.研究结果表明,通过有效控制A～C可以制备出满足不同需要的纳米晶体TiO2.     

室温铁磁性Ni2+掺杂TiO2纳米带的制备与表征

通过水热离子交换方法, 制得不同含量的过渡金属离子Ni2+掺杂的、锐钛矿型的TiO2纳米带. 使用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 高分辨透射电子显微镜(HRTEM), X射线光电子能谱(XPS), 傅立叶变换红外(FTIR)光谱和磁性测试等手段对样品进行了详尽的表征. 结果表明, 经过离子交换, Ni2+离子进入到了TiO2纳米带的晶格中, 其中并没有形成金属Ni团簇或纳米颗粒. 此外, 磁性测试的结果表明, 实验制备的Ni-TiO2样品具有室温铁磁性和磁滞回线特性, 并且, 由于TiO2纳米带中Ni2+离子有较好的分散性, 在相同的外磁场条件下, 样品的磁化强度随着掺杂Ni2+含量的增加而增大.     

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).     

SnO2/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术,以聚乙烯吡咯烷酮和钛酸正丁酯为前驱体,制得锐钛矿相TiO2纳米纤维。以TiO2纳米纤维为模板,通过水热合成法,制备了具有异质结构的SnO2/TiO2复合纳米纤维。利用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散光谱（EDS）、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段对其形貌和结构进行了表征,结果表明,SnO2纳米粒子均匀地生长在TiO2纳米纤维表面,形成了异质结构的SnO2/TiO2复合纳米纤维材料。通过改变反应物浓度,能有效地实现SnO2/TiO2复合纳米纤维的可控合成。以罗丹明B为模拟污染物,考察了SnO2/TiO2复合纳米纤维的光催化性能,与纯TiO2纳米纤维相比光催化活性明显提高,初步探讨了光催化反应机理。     

TiO_2纳米带光催化二氧化碳甲烷化

研究了在常温常压下TiO2纳米带光催化CO2催化加氢气反应。在紫外光照射下,二氧化碳的加氢还原产物为甲烷。利用高分辨TEM,XRD,UV-Vis DRS,低温氮吸附-脱附,TG等考察了催化剂与甲烷产率的构效关系。结果表明,在600℃焙烧时得到的双晶材料具有最佳的光催化活性。优异的光催化活性主要得益于TiO2双晶脱水纳米带(DNR Bicrystalline dehydratednanoribbon)。上面形成的纳米晶界能够提高催化剂在紫外区的光吸收能力,TiO2(B)和锐钛矿独特的双晶间隔结构也提高了界面电荷分离的效率。担载贵金属Pt显著地提高了反应速率。     

具有高光催化活性的黑色TiO2（B）/锐钛矿双晶TiO2-x纳米纤维

高效TiO2基光催化材料的开发一直是催化领域的研究热点,主要的策略是如何有效地分离光生载流子.制备多晶相的TiO2材料可引入异质/相结结构使电子与空穴朝不同方向移动,从而避免电子与空穴复合;另外,在TiO2中掺杂其他金属或非金属也可以有效地降低电子与空穴的复合率,掺杂的元素作为电子捕获阱俘获光生电子,以实现电子空穴的有效分离.近些年,作为一种全新的掺杂剂,氧空穴可以有效改善TiO2的光催化活性,所制TiO2具有可见光的全光谱吸收能力,因此该类TiO2呈现出黑色.通过上述方法均可以制备出高活性TiO2基光催化材料,如果能够将这些方法耦合一起,则可能制备出活性更高的光催化剂.因此,本文将异相结结构和空穴掺杂耦合起来,用多孔钛酸盐衍生物在H2中高温焙烧制得一种全新的黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x纳米纤维.不同于其他TiO2基光催化材料,该样品仅由Ti和O元素组成,通过Ti和O元素的组合,形成了双晶结构和空穴掺杂两种特殊的结构,借助场发射(FESEM)、拉曼光谱(Raman)、氮气物理吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、热重(TG)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)等表征分析了样品的结构及其光催化性能间构效关系. FESEM结果显示,黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x为长1–5mm、宽0.2mm的纤维结构, Raman结果表明,锐钛矿相在特征波段(140 cm–1左右)和TiO2(B)的特征波段(220–260 cm–1)均发生蓝移,说明该两相中均存在氧空穴;该样表面未检测到Ti3+,因此氧空穴可能分散在TiO2(B)和锐钛矿相的体相中.根据黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x和白色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2的失重差,估算出前者的O/Ti原子比为1.97.光催化降解甲基橙实验结果显示,黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x的光催化活性是白色双晶TiO2的4.2倍,锐钛矿TiO2的10.5倍,且连续反应10次后未出现失活现象,显示出了良好的光催化稳定性.前期,我们已经证明了白色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2由于具有TiO2(B)和锐钛矿的异相结结构,致使其电子空穴有效地分离,从而表现出优异的光催化活性;本文的PL结果显示,由于氧空穴的引入,异相结与氧空穴两者共同作用,进一步促进了黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x电子与空穴的有效分离,因此黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x表现出高的光催化活性.由于其特殊的结构,黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x纳米纤维将在环境与能源领域表现出良好的应用前景.     

TiO_2/Ag_2NCN复合光催化剂的制备与可见光催化性能

利用银盐与单氰胺水溶液的沉淀反应,通过共混不同质量分数的纳米TiO2粒子制备了TiO2/Ag2NCN复合光催化剂.使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪对复合光催化剂的结构进行了表征.结果表明,锐钛矿相TiO2纳米颗粒沉积在Ag2NCN表面形成异质结构,二者间以弱的物理作用力相结合.TiO2的掺杂使得复合颗粒的UV-Vis吸收光谱发生红移,带隙变窄.以亚甲基蓝(MB)为光催化降解对象,研究了TiO2/Ag2NCN复合颗粒的可见光催化活性.结果表明,与单一Ag2NCN相比,复合颗粒表现出增强的光催化性能.对TiO2/Ag2NCN复合颗粒的光催化反应动力学过程及光催化机理进行了探讨.     

准“原位”XPS技术研究加氢精制催化剂的硫化过程

用准“原位”XPS技术研究了Mo/Al_2O_3、Mo/TiO_2-Al_2O_3、CO/Al_2O_3、CO/TiO_2-Al_2O_3、Co-Mo-Al_2O_3和Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3等催化剂的硫化过程．结果表明：对以Al_2O_3为载体的催化剂，当Mo或Co载量较低(分别低于0.05 gMoO_3/gAl_2O_3或0.03gCoO/gAl_2O_3)时，没有Mo或Co硫化物的生成，而以TiO_2改性的Al_2O_3为载体的催化剂，Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂的硫化较Mo/Al_2O_3容易得多, 表现为在较低温度下，负载在TiO_2改性Al_2O_3载体上的MoO_3，能很快硫化并达到相当大的硫化度, 对Co/Al_2O_3催化剂而言，即使在较高温度400 ℃时，载体上高分散的CoO物种仍难以硫化；而Co_3O_4微晶的硫化却容易得多, 载体用TiO_2改性，并不影响高分散形态的CoO催化剂的硫化，却明显地影响Co_3O_4微晶的硫化．噻吩加氢脱硫(HDS)的活性测量指出，对Co-Mo/Al_2O_3和Co-Mo/TiO_2-Al_2O_3催化剂而言，HDS活性和硫化度之间存在着良好的相关性．并用TiO_2改性载体，可以增加Co-Mo催化剂的HDS活性和硫化度.     

Hierarchically nanostructured porous TiO_2(B) with superior photocatalytic CO_2 reduction activity

Hierarchically nanostructured, porous TiO_2(B) microspheres were synthesized by a microwave-assisted solvothermal method combined with subsequent heat treatment in air. The materials were carefully characterized by scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction, CO_2 adsorption, and a range of spectroscopies, including Raman, infrared, X-ray photoelectron and UV-Vis spectroscopy. The hierarchical TiO_2(B) particles are constructed by ultrathin nanosheets and possess large specific surface area, which provided many active sites for CO_2 adsorption as well as CO_2 conversion. The TiO_2(B)nanostructures exhibited marked photocatalytic activity for CO_2 reduction to methane and methanol. Anatase TiO_2 and P25 were used as the reference photocatalysts. Transient photocurrent measurement also proved the higher photoactivity of TiO_2(B) than that of anatase TiO_2. In-situ infrared spectrum was measured to identify the intermediates and deduce the conversion process of CO_2 under illumination over TiO_2(B) photocatalyst.     

掺铁TiO2纳米微粒的制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了不同掺铁量的TiO2光催化剂,运用TG-DTA,XRD,SEM,DRS和测定光电导等方法对催化剂进行了表征.以高压汞灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.实验结果表明,掺铁的TiO2比纯TiO2具有更好的催化活性.其原因:掺杂的铁作为受主捕获电子,使TiO2的n型半导体降低了光电导,控制了空穴和电子复合;同时掺杂的Fe3 可能形成杂质能级,由于掺杂能级处于禁带之中,使较长波长的光子也能被吸收,从而扩展吸收光谱的范围,增强了对可见光的吸收.     

First three-dimensional inorganic-organic hybrid material constructed from an "inverted Keggin" polyoxometalate and a copper(I)-organic complex

A new polyoxometalate (POM) based on a flexible bidentate ligand and "inverted Keggin" inorganic building block, namely, [Cu(8)L(8)[Mo(12)O(46)(AsPh)(4)](2)]·H(2)O (1), where L is 1,3-bis(1,2,4-triazol-1-yl)propane, has been synthesized under hydrothermal condition. In 1, the "inverted Keggin" [Mo(12)O(46)(AsPh)(4)](4-) building blocks are linked by the one-dimensional (1D) zigzag [Cu(I)(trans-L)](+) chains and [Cu(I)(4)(cis-L)(4)](4+) macrocycles to yield a three-dimensional (3D) framework. The compound 1 represents the first 3D "inverted Keggin" polyoxometalate modified by a transition-metal complex. Topologically, the 3D framework can be considered as an 8-connected net with a Schl?fli symbol of 4(22)·6(6). As far as we know, compound 1 is the highest-connected uninodal network topology presently known for POM-based materials. The compound was characterized by its IR spectrum, UV-vis spectrum, thermogravimetric analysis (TGA), and powder X-ray diffraction (XRD) patterns. Remarkably, compound 1 exhibits photocatalytic activity for dye degradation under visible light irradiation and shows good stability toward visible-light photocatalysis.     

Self-induced "electroclick" immobilization of a copper complex onto self-assembled monolayers on a gold electrode

We report the self-induced "electroclick" immobilization of the [Cu(II)(6-ethynyl-TMPA)(H(2)O)](2+) complex, by its simple electro-reduction, onto a mixed azidoundodecane-/decane-thiol modified gold electrode. The redox response of the grafted [Cu(II/I)(TMPA)] at the modified electrode is fully reversible indicating no Cu coordination change and a fast electron transfer.     

Ag/TiO2对含酚废水的光电催化降解

Ag/TiO2对含酚废水的光电催化降解;Ag/TiO2; 光电催化; 苯酚;电解质     

有机钌螯合物/TiO_2杂化膜修饰电极上Pt纳米团簇的光电流增强效应

利用LB膜技术可控制备了纳米单层和多层的二氧化钛-有机钌螯合物杂化膜,并研究了上述无机-有机杂化膜修饰电极在Pt纳米团簇敏化后的光电流增强效应.实验结果表明:(1)纳米单层TiO2/[Ru(phen)2(dC18bpy)]2+(简称为TiO2-Ru)杂化膜的平均厚度为(3.6±0.5)nm;(2)在光照条件下TiO2-Ru杂化膜能有效催化还原[Pt(NH3)6]4+形成粒径位于20～160nm之间的Pt纳米团簇;(3)Pt纳米团簇的引入消除了金属钌螯合物中配体对电子传递的阻碍作用,改变了电子传递途径,从而有效减少了电子空穴对的复合,提高了Pt纳米团簇敏化的n层杂化膜修饰电极(ITO/(TiO2-Ru)n/Pt)在支持电解质中的光电流.与纳米单层TiO2-Ru杂化膜修饰的ITO电极(ITO/TiO2-Ru)相比,当工作电压为900mV时,ITO/TiO2-Ru/Pt在0.1mol·L-1的NaClO4电解质溶液中和光照(λ360nm)条件下,单位面积的光电流提高了约5倍;(4)ITO/(TiO2-Ru)n/Pt电极光电流的大小与杂化膜的层数密切相关,当TiO2-Ru杂化膜的层数从一层、二层增加到四层时,光电流呈现先升高后下降行为,这表明ITO/(TiO2-Ru)n/Pt电极的电子传递过程直接通过非电活性的二氧化钛纳米单层进行.     

TiO_2纳米管的电化学性能研究

以锐钛矿相TiO2粉末和氢氧化钠作原料,应用化学合成法,于高温高压反应釜中制备TiO2纳米管.TEM、XRD分析显示,所得产物为锐钛矿相四方结构的TiO2纳米管.恒流充放电、循环伏安法测试表明,该TiO2纳米管首次嵌锂容量达260 mA.h/g,可逆容量高,有希望成为未来一种较好的新型锂离子电池负极材料.     

Surfactant behavior of "ellipsoidal" dicarbollide anions: a molecular dynamics study

We report a molecular dynamics study of cobalt bis(dicarbollide) anions [(B(9)C(2)H(8)X(3))(2)Co](-) (XCD(-)) commonly used in liquid-liquid extraction (X = H, Me, Cl, or Br), showing that these anions, although lacking the amphiphilic topology, behave as anionic surfactants. In pure water, they display "hydrophobic attractions", leading to the formation of aggregates of different sizes and shapes depending on the counterions. When simulated at a water/"oil" interface, the different anions (HCD(-), MeCD(-), CCD(-), and BrCD(-)) are found to be surface active. As a result, the simulated M(n+) counterions (M(n+) = Na(+), K(+), Cs(+), H(3)O(+), UO(2)(2+), Eu(3+)) concentrate on the aqueous side of the interface, forming a "double layer" whose characteristics are modulated by the hydrophobic character of the anion and by M(n+). The highly hydrophilic Eu(3+) or UO(2)(2+) cations that are generally "repelled" by aqueous interfaces are attracted by dicarbollides near the interface, which is crucial as far as the mechanism of assisted cation extraction to the oil phase is concerned. These cations interact with interfacial XCD(-) in their fully hydrated Eu(H(2)O)(9)(3+) and UO(2)(H(2)O)(5)(2+) forms, whereas the less hydrophilic monocharged cations display intimate contacts via their X substituents. The results obtained with the TIP3P and OPLS models for the solvents are confirmed with other water models (TIP5P or a polarizable 4P-Pol water) and with more polar "oil" models. The importance of interfacial phenomena is further demonstrated by simulations with a high oil-water ratio, leading to the formation of a micelle covered with CCD's. We suggest that the interfacial activity of dicarbollides and related hydrophobic anions is an important feature of synergism in liquid-liquid extraction of hard cations (e.g., for nuclear waste partitioning).     

二氧化钛纳米管阵列的构建及其光电催化性能

利用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列, 研究了其光电化学性能, 并且应用该电极对偶氮染料催化降解进行了初步研究.