钯氮共掺杂TiO2的制备与表征及其可见光催化活性

在空气气氛和N₂中热处理表面均匀分散有尿素和氯化钯的纳米管钛酸,制备了两个系列Pd/N共掺杂的TiO₂光催化剂,并对所得样品进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱和电子自旋共振等表征.结果表明,焙烧气氛对样品的形貌、晶体结构、光谱吸收、生成的氧空位浓度和可见光光催化性能的影响很大,其中在空气气氛中制备的样品光催化性能优于在N₂中制备的样品.在可见光(λ≥420nm)照射下,以丙烯为模型污染物考察了样品的光催化活性,发现在空气中400℃下焙烧的样品具有最佳的可见光催化活性.另外,讨论了Pd/N共掺杂TiO₂光催化剂具有可见光响应的机理,认为掺杂的Pd/N元素和制备过程中生成的氧空位是影响可见光催化性能的重要因素.     

CexTi1-xO2复合氧化物表面结构和体相结构的演变

利用X射线衍射、N₂吸附等温线、X射线光电子能谱、X射线吸收谱、H₂-程序升温还原、甲基橙选择化学吸附和等电点测定等方法研究了共沉淀方法制备的一系列Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的结构. 成功发展了甲基橙选择化学吸附和等电点方法研究Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构, 并定义了“等价CeO₂表面覆盖度”来描述Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物的最外层表面结构. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物 (x ≥ 0.7)形成立方萤石相固溶体, Ce_0.3Ti_0.7O₂表现出纯的单斜相, 而其它复合氧化物表现出混合相. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物最外层表面结构的演变行为不同于其体相结构.Ce_0.7Ti_0.3O₂立方萤石相固溶体最外层表面已经部分形成了单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂, 随Ce含量的降低, 单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂从最外层表面向体相生长. Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物立方萤石相固溶体和单斜相Ce_0.3Ti_0.7O₂分别在相对较低和较高的温度表现出好的还原性能. 上述结果提供了全面和深层次的Ce_xTi_1-xO₂复合氧化物结构信息.     

可见光下A-TiO2催化降解邻苯二甲酸二甲酯

研究了在可见光(40W白炽灯)照射下,以自制的锐钛型二氧化钛(即A-TiO2)对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的催化降解效果,分析了TiO2的掺Fe3+量、催化剂用量、邻苯二甲酸二甲酯初始浓度和溶液初始pH值等因素的影响.结果表明:在50mg/L的邻苯二甲酸二甲酯溶液(pH=7)中,加入0.0750g自制的掺Fe3+(摩尔分数)3％的A-TiO2,室温下可见光照反应1h,邻苯二甲酸二甲酯的降解率达到84.02％.     

二氧化钛修饰的微结构聚合物光纤预制棒制备及其在光催化中应用的探索研究

首次用二氧化钛(TiO₂)纳米材料修饰的547孔微结构聚合物光纤(MPOF)二次预制棒作为阵列化微管式光催化反应器对亚甲基兰的光催化分解进行研究.将高光催化活性的P25型二氧化钛纳米粒子均匀分散在TiO₂溶胶中,对547孔微结构聚合物光纤孔洞内壁进行铺膜,得到了负载光催化剂的阵列化微管材料.该TiO₂MPOF有序复合的阵列化微管不仅对二氧化钛纳米粒子起到负载作用,还可以作为光波导介质(rolling-up薄膜波导,聚光、导光进入二氧化钛薄膜层)、污染物反应流体通道.以有机染料亚甲基兰为模拟污染物,研究了TiO₂负载量、亚甲基兰的初始浓度及溶液pH值等因素对光降解效果的影响.该反应器547个孔道的内表面用于负载光催化剂,不仅增加了固-液接触面积,也提高了光的吸收效率,从而提高了光催化效率.迄今为止,这种兼具导光、聚光、传质、负载功能于一体的光催化反应器还未见报道.     

Mo-X(B, C, N, O, F)共掺杂TiO2体系的光催化协同效应研究

采用密度泛函理论平面波超软赝势方法, 计算并分析了Mo/X(B, C, N, O, F)共掺杂TiO₂体系的形成能、电子结构和光学性质, 研究了共掺杂协同效应对于计算体系光催化性能的影响机制. 首先计算出不同掺杂体系的态密度及能带结构, 利用能带理论分析了共掺杂效应对于禁带宽度的调控作用, 进而分析了共掺杂对TiO₂光催化能力和稳定性的协同作用. 结合电荷密度图, 分析原子间的电荷转移情况, 得到计算体系中各原子成键状态. 最后, 结合光吸收谱线分析得出Mo/C共掺杂类型在调制TiO₂体系中可见光波段的光催化性能上优势明显, 在催化作用上表现出协同效应. 本文的理论研究对共掺杂方法在TiO₂光催化领域有着一定的指导意义.     

科苑快讯

自清洗衬衫还在为洗衣服而烦恼吗?未来的家务将可能很轻松——衣服不用洗,只要放在阳光下晒晒即可,因为最近开发出一种自清洗棉。其实这并非新技术,涂有二氧化钛的表面具有自清洗功能,早已广为人知。化合     

不同晶相结构和形貌TiO2负载Ru催化剂的CO选择甲烷化

用水热法得到的钛酸纳米纤维前体,通过不同后处理方法合成了多种纳米结构的TiO₂．采用N₂等温吸附和BET比表面、X射线衍射、透射电镜和能量分散X射线分析表征了TiO₂及负载Ru催化剂的微结构,包括比表面、晶相结构和形貌以及Ru纳米颗粒尺寸分布等．对负载Ru催化剂在富氢条件下CO选择甲烷化反应活性测试表明：金红石相TiO₂和TiO₂-B为载体负载的Ru催化剂比锐钛矿相TiO₂负载的Ru催化剂表现出更高的反应性能．其活性区别说明了不同晶相结构和形貌TiO₂载体与Ru纳米颗粒的相互作用存在差异．     

Enhanced photocatalytic activity of TiO2 thin film coating on microstructured silicon substrate

Photocatalytic TiO2 thin film is prepared by sol–gel technique on microstructured silicon substrate produced by femtosecond laser cumulative irradiation. The photocatalytic activity is evaluated by the degradation of methylene blue (MB) solution under ultraviolet (UV) irradiation. For 6-ml MB solution with initial concentration of 3.0×10~-5 mol/L, the degradation rate caused by TiO2 thin film of 2-cm~2 area is higher than 70% after 10-h UV irradiation. Microstructured silicon substrate is found to enhance photocatalytic activity of the TiO2 thin film remarkably. The femtosecond laser microstructured silicon substrate is suitable to support TiO2 thin film photocatalysts.     

Effects of oxygen vacancy location on the electronic structure and spin density of Co-doped rutile TiO2 dilute magnetic semiconductors

According to density functional theory （DFT） using the plane wave base and pseudo-potential, we investigate the effects of the specific location of oxygen vacancy （Vo） in a （Ti,Co）06 distorted octahedron on the spin density and magnetic properties of Co-doped rutile Ti02 dilute magnetic semiconductors. Our calculations suggest that the Vo location has a significant influence on the magnetic moment of individual Co cations. In the case where two Co atoms are separated far away from each other, when the Vo is located at the equatorial site of a Co-contained octahedron, the ground state of the two Co cations is d6（t3g↑, t23g ↓） without any magnetic moment. However, if the Vo is located at the apical site, these two Co sites have different ground states and magnetic moments. The spin densities are also observed to be modified by the exchange coupling between the Co cations and the location of Vo. Some positive spin polarization is induced around the adjacent O ions.     

量子尺寸二氧化钛的制备与光谱表征

本文报道了一种通过直接解胶工业粉体制备 Ti O2 溶胶的新方法。利用 AFM测定溶胶粒子的尺寸 ,发现解胶溶液的酸度可以有效地控制溶胶粒子的尺寸。它们的吸收光谱显示了显著的量子尺寸效应 ,并且分别在 2 60 nm和 3 1 0 nm处出现了两个明显的激子峰。在它们的荧光光谱中 3 40 nm处出现一个由于表面 Ti OH基电子跃迁引起的强荧光峰 ,说明在这此溶胶胶粒表面存在着丰富的表面羟基。同时 ,通过理论物理模型讨论了其价带与粒子尺寸之间的关系。