纳米TiO2薄膜的热致亲水性与光致亲水性机理

应用真空磁控溅射，溶胶－凝胶方法和电沉积方法分别在玻璃和导电玻璃表面制备了纳米TiO2薄膜，纳米TiO2薄膜的热致亲水性研究表明，这是由于热处理对TiO2薄膜表面的清洁作用除去了吸附的水和有机污染物而产生的。TiO2薄膜的光致亲水性可能也源于紫外光照产生的活性粒子对TiO2薄膜的“光清洁作用”所致。     

直流反应磁控溅射方法制备碳掺杂TiO2薄膜及其可见光活性

室温下通过直流反应磁控溅射的方法, 利用碳钛镶嵌靶在Ar/O2气氛中制备了碳掺杂纳米TiO2薄膜, 并通过X射线衍射(XRD)、UV-Vis透射光谱以及光电化学的方法对薄膜进行了表征. XRD测试结果表明, 靶中碳和钛的面积比小于0.10时, 碳掺杂的引入有利于TiO2薄膜的晶格生长, 并随靶中碳面积的增加, 薄膜的结晶度也相应提高. 由透射光谱计算得到的禁带宽度表明, 靶中碳和钛的面积比为0.05时, 薄膜的禁带宽度由纯TiO2薄膜的3.4 eV减小到3.1 eV. 光电测试结果表明, 靶中碳和钛的面积比小于0.10时, 碳的引入可以提高薄膜的光电响应, 面积比为0.10时, 可见光下0 V时薄膜的光电流密度为0.069 μA·cm-2; 但碳和钛的面积比增加到0.16时, 测得的薄膜光电响应异常.     

多壁碳纳米管修饰的CdS/TiO2复合光催化材料的制备及其光解水制氢特性

以P25 TiO₂(德国Degussa化学公司)粉末为原料采用溶胶-凝胶法制备了含有不同CdS质量分数的复合光催化剂,利用多壁碳纳米管(MWCNTs)对CdS/TiO₂进行修饰,制备了一系列不同CdS含量的MWCNTs/CdS/TiO₂光催化材料。对所得的光催化剂进行了扫描电镜、低温氮吸附-脱附及光解水制氢活性的表征。研究了MWCNTs对CdS/TiO₂催化剂体系光解水制氢活性的影响。结果表明,MWCNTs的引入均使得光解水产氢量(14.0 μmol)增加,与未加入MWCNTs的复合光化剂产氢量(11.6 μmol)相比,平均产氢率增加了18%,最高可达21%。     

TiO2/石墨烯复合材料的合成及光催化分解水产氢活性

利用石墨粉根据Hummers氧化法制得氧化石墨,并进一步还原得到石墨烯。采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯和石墨烯为起始材料制备了二氧化钛(TiO₂)和石墨烯的复合光催化材料。研究了该复合材料在紫外-可见光以及可见光条件下的光催化分解水制氢活性。结果表明,紫外-可见光照射下,TiO₂/石墨烯复合光催化材料的光催化分解水产氢速率为8.6 μmol·h^-1,远大于同条件下商业P25的产氢速率 (4.5 μmol·h^-1),光解水产氢活性提高了近2倍;可见光下光照3 h,TiO₂/石墨烯复合材料的光催化分解水产氢量约为0.2 μmol。     

阳极氧化TiN薄膜制备N掺杂纳米TiO2薄膜及其可见光活性

室温下通过电泳沉积(EPD)的方法在Ti片表面制备TiN薄膜,然后对TiN薄膜进行阳极氧化得到N掺杂多不孔纳米结构的TiOz薄膜.利用x射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),扫描电子显微镜(SEM)及光电化学方法对得到的薄膜进行表征.XRD测试结果表明,经过阳极氧化并在350℃空气气氛中退火1 h的薄膜中存在锐钛矿晶犁的TiO2.xPs的结果表明,样品中的N元素取代部分O,且N的摩尔分数为O.95%.SEM显示,经阳极氧化后薄膜表面出现多孔纳米结构.光电化学测试结果显示,阳极氧化提高了N掺杂TiO2薄膜在可见光下的光电响应.经阳极氧化并热处理的薄膜在0 V电位及可见光照射下光电流密度为2.325μ.cm2,而单纯热处理的薄膜在相同条件下光电流密度仅为0.475μA·cm-2.阳极氧化得到纳米多孔结构提高了 N 掺杂纳米 Ti02 薄膜的表面积,从而对可见光的响应增大.     

纳米TiO2薄膜的制备方法

本文对纳米TiO₂薄膜的各种制备方法，包括基于溶胶－凝胶的涂层方法、电沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、自组装制膜，以及喷雾热分解等方法的研究进展进行了综述，对不同方法的优缺点进行了比较和评述，对今后TiO₂薄膜制备的研究方法提出了一些建议。     

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.     

Two Photoelectrochemical Processes for TiO2 Electrode under UV Illumination

TiO2 thin film electrode was prepared by a sol-gel method on ITO substrates. Cyclic voltammetric behavior of the ITO/TiO2 electrode under ultraviolet (UV) illumination was investigated in the solution of Na2SO4.There are two photoelectrochemical processes for TiO2 electrode under UV illumination.One is a fast process,which results in the appearance of anodic photocurrent.The anodic photocurrent will appear and disappear with the light on and off.The other is a slow process,which will be responsible for the appearance of an oxidative peak. When the electrode is illuminated under UV light for a long time,a new oxidative peak can be observed.The peak current increases with the increase of UV illumination time.It is assumed that the new peak belongs to the oxidation of Ti^3 ,which formed and accumulated on the electrode surface during the UV illumination.A detailed mechanism is proposed on the base of these two photoelectrochemical processes.It is assumed that the change of hydrophilicity of TiO2 thin film may be related to the slow process while the film irradiated by UV light.     

氢取代石墨单炔的机械化学合成及其电催化特性

氢取代石墨单炔是一种仅由苯环上的sp²杂化碳和氢与乙炔基上的sp杂化碳组成具有与石墨炔相似平面网状结构的二维富碳材料。本文以碳化钙和三溴苯为原料,通过机械化学方法合成了氢取代石墨单炔,并通过X射线电子能谱、拉曼光谱、固体核磁共振成像¹H谱和透射电子显微镜加以证实。紫外可见漫反射吸收光谱和电化学测试表明样品为p型半导体,带隙为2.30 eV,在硫酸钠溶液(pH = 7)中的析氧起始过电位为0.04 V,在催化产氧和光催化方面具有应用潜力。