金红石相二氧化钛纳米晶的光催化活性

以苯酚光催化氧化和铬酸根光催化还原反庆为模型反应,研究不同粒径的金红石相二氧化钛纳米晶的光催化性活性。用XRD,TEM和BET等表明超细金红石相二氧化钛的粒径为7～8nm,UV-vis谱表明其吸收带边界蓝移11nm。在上述反应中,具有量子尺寸效应的金红石相二氧化钛(7nm)均表现出很高的催化活性,催化活性随粒径增大而迅速下降。7.2nm金红石相二氧化钛的光催化活性与6.8nm的锐钛矿相二氧化钛相当。     

紫外光照射下丙炔光催化水解反应的研究 Ⅰ．纳米二氧化钛光催化剂的性能

 采用5种不同的纳米二氧化钛为光催化剂,考察了它们在丙炔水解反应中的光催化活性,并用X射线衍射和漫反射紫外－可见吸收光谱技术进行了表征．研究了催化剂表面物理化学性质与在丙炔光催化水解反应中的构效关系．实验结果表明,纳米二氧化钛光催化剂能够引发丙炔的光催化水解反应,生成乙烷和乙烯等产物;锐钛矿相纳米二氧化钛具有较高的光催化活性,在晶型相同的情况下,影响光催化活性的主要因素是催化剂的粒径和比表面积．     

氧化锌包覆超细二氧化钛的制备及其紫外屏蔽性能

采用分步-均一沉淀法,以尿素为沉淀剂制备粒径为40nm的锐钛矿型二氧化钛超细粒子,并在其表面包覆晶体粒径为10.2nm的氧化锌,研究了不同含量的氧化锌对包覆效果及紫外吸收性能的影响.结果表明,合成的氧化锌包覆超细锐钛矿型TiO₂的紫外吸收性能明显高于锐钛矿型超细二氧化钛、金红石型二氧化钛及市售氧化锌.     

聚乙二醇对纳米二氧化钛性质和应用的影响

二氧化钛纳米晶光催化材料是近年来发展起来的新型环境友好材料,国内外研究者在利用二氧化钛纳米晶光催化降解苯酚、氯酚、甲醛等污染物方面做了大量的研究工作。研究表明TiO2的3种晶型,锐钛矿型、金红石型和板钛矿型中,有光催化作用的主要是锐钛型和金红石型,其晶型和晶粒大小     

银纳米颗粒负载TiO2复合薄膜的光催化活性及其光电流性质

制备了3种不同粒径的Ag纳米颗粒,将它们分别掺入二氧化钛溶胶, 制备成复合二氧化钛薄膜。利用TEM测定了Ag粒子的大小,测量TiO₂复合膜的光电流,以亚甲基蓝降解反应评价了Ag/TiO₂薄膜的光催化活性.结果表明,负载不同粒径Ag纳米粒子后,TiO₂薄膜的光电流和光催化活性均得到一定程度的提高.当负载平均粒径6.9 nm的Ag粒子后,薄膜具有最高的光电流和最强的光催化活性.     

光电流法研究TiO2薄膜表面吸附氧对光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型和金红石型TiO2薄膜, 利用光电流和XPS技术研究了薄膜表面吸附氧对不同晶型TiO2光催化活性的影响. 并通过降解纯的环己烷溶液的实验来评估不同晶型TiO2的光催化活性. 结果表明, 在相同条件下, 锐钛矿型TiO2比金红石型具有明显的光催化活性. 这是由于锐钛矿型TiO2比金红石型TiO2具有较强的吸附氧的能力, 同时其光生电子与空穴的复合率相对较小所致.     

制备均一形貌的长二氧化钛纳米管

在温和的水热条件下,用碱溶液处理不同粒径的锐钛矿相和金红石相二氧化钛 纳米粉体,得到了不同形貌的二氧化钛纳米管,并用TEM,XRD,FT-Raman和BET等 对其进行了表征。金红石相的超细纳米晶有利于形成均一形貌的纳米管,用粒径仅 为7.2 nm的金红石相纳米粉体为前驱体得到了长度为500 nm的长二氧化钛纳米管。 用纳米晶反应活性对晶粒尺寸的依赖性及晶相稳定性解释了长纳米管的形成机理。     

超声水解法制备的纳米二氧化钛光催化性能的研究

锐钛矿型纳米二氧化钛因其优良的光催化性能在环境保护中得到广泛应用，以TiCl4为钛源，水解过程中施加超声辐照，室温条件下制得了5～6nm锐钛型TiO2．考察了施加超声、煅烧温度及粒径尺寸对甲酸降解率的影响．结果表明，催化剂制备过程中施加超声影响对催化剂的光催化性能影响显著：甲酸的降解率由68.57％提高到97．13％．用超声水解法制备的纳米二氧化钛能够在较宽的煅烧温度范围里(450～650℃)保持较高的光催化活性．随粒径的减小催化剂活性提高。当粒径小于20nm时，显示量子尺寸效应。     

制备均一形貌的长二氧化钛纳米管

在温和的水热条件下，用碱溶液处理不同粒径的锐钛矿相和金红石相二氧化钛 纳米粉体，得到了不同形貌的二氧化钛纳米管，并用TEM，XRD，FT-Raman和BET等 对其进行了表征。金红石相的超细纳米晶有利于形成均一形貌的纳米管，用粒径仅 为7.2 nm的金红石相纳米粉体为前驱体得到了长度为500 nm的长二氧化钛纳米管。 用纳米晶反应活性对晶粒尺寸的依赖性及晶相稳定性解释了长纳米管的形成机理。     

全氟磺酸树脂/二氧化钛杂化薄膜的制备与表征

利用可溶性全氟磺酸树脂和二氧化钛前躯体钛酸丁酯液-液相体系, 结合蒸汽水热结晶方法制备了全氟磺酸树脂/二氧化钛杂化薄膜, 并通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱分析仪(FT-IR)及紫外-可见分光光度计(UV-vis)等测试方法对杂化薄膜的形貌、晶型、结构及光学性能进行了表征. 结果表明: 蒸汽水热结晶法能促进全氟磺酸树脂/二氧化钛杂化薄膜的结晶和相变; 水热后该杂化薄膜表面平整光滑, 没有裂纹, 二氧化钛晶型为锐钛矿并以球形微粒均匀分散在全氟磺酸树脂基体中; 随着杂化体系中二氧化钛含量的增多, 其粒径逐渐减小、团聚现象消失且杂化薄膜的紫外吸收性能显著提高.     

海绵状纳米结构TiO2膜的制备及其光催化活性

采用电化学阳极氧化法在钛表面构筑了海绵状纳米结构TiO2膜. 应用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对膜层的形貌和晶型进行了分析和表征, 考察了阳极氧化时间对膜层厚度的影响, 并通过海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙的光催化降解研究了膜层厚度与光催化活性的关系. 结果表明, 海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙具有光催化降解作用, 而且随着膜层厚度的增加, 光催化降解速率显著增大, 厚度为2.2 μm的海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙的光催化降解速率是厚度为480 nm的6.4倍.     

Low Temperature Sol-Gel Processed Photocatalytic Titania Coating

Transparent thin film coatings of sol-gel derived titanium dioxide were produced on cotton fabrics at a low temperature of 150°C. The photocatalytic activity of the formed layers was studied by means of their antibacterial property. SEM images show the formation of continuous layers of titanium dioxide with grains of about 20 nm in diameter. The UV-blocking effect of titania coatings was also studied. XRD patterns revealed the existence of anatase phase in a small scale within the titania layers.     

金属离子掺杂的TiO2薄膜的制备及其光催化降解甲苯的性能

 采用溶胶-凝胶法制备了负载于铝板上掺杂金属离子的TiO2薄膜光催化剂,并通过空气中甲苯光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,Pt和Fe的掺杂对TiO2薄膜的光催化活性起促进作用,甲苯降解率分别提高了17%和6%; Ag的掺杂引起催化剂失活; Mn的掺杂未对TiO2薄膜的光催化活性起明显促进作用. XRD结果表明,掺杂金属离子前后TiO2均为锐钛矿相; TEM观察到薄膜催化剂微观结构为球形颗粒,粒径分布均匀,平均粒径为19 nm; 紫外漫反射光谱表明,Pt-TiO2薄膜催化剂的反射率几乎为0,表明其对光的吸收能力很强,因而Pt掺杂的TiO2薄膜光催化降解甲苯的活性最高.     

钛金属有机物热解制备TiO2-SiO2复合膜及其光催化活性研究

混有一定量SiO_2溶胶的钛金属有机化合物膜液通过旋液成膜法制备前驱物膜 ，经热解得到TiO_2-SiO_2复合膜。于610 ℃焙烧15min所得复合膜(Ti:Si=9:1)经 SEM，XRD，UV-vis和XPS研究表明，膜面由30 nm * 200 nm大小的晶体粒子组成， 结构致密，膜厚约200 nm，其可见光透过率为玻璃基质的80%，膜表面Ti~(3+)OH~- 的比值为1.06。对不同SiO_2含量的膜液凝胶进行DSC分析显示，少量的SiO_2就能 显著提高TiO_2锐钛矿型晶相的形成温度。膜的光催化活性研究表明一定量的Fe~ (3+)有利于提高膜的光催化活性，但是如果以氯化物的形式加入则对光催化反应不 利，铬的氯化物同样如此。另外，在钛金属有机物热解制备TiO_2-SiO_2复合膜中 ，溶胶SiO_2不利于光催化反应，但是它可以改善膜的耐磨性。     

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。     

TiO2-MoO3复合纳米管阵列薄膜的制备及其可见光活性

通过阳极氧化的方法制备TiO₂纳米管薄膜, 在MoO₃存在的条件下对该薄膜进行热处理得到TiO₂-MoO₃复合纳米管阵列薄膜. 利用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), X射线光电子能谱(XPS), 电化学阻抗谱(EIS), Mott-Schottky 及光电化学方法对得到的薄膜进行了表征. XRD结果表明, TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜中的TiO₂主要为锐钛矿晶型. SEM实验证实了薄膜纳米管结构的存在, 样品中的MoO₃均匀地分散在TiO₂纳米管表面. 利用XPS方法分析了TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜元素的组成, 结果表明, MoO₃在TiO₂表面形成TiO₂-MoO₃复合纳米管薄膜. 研究了热处理温度以及热处理时间对样品的光电化学性能的影响, 相对于单纯TiO₂纳米管薄膜, 适量引入MoO₃提高了样品在可见光区的光电响应能力, 样品的平带电位负移. 在450 °C热处理60 min制得的TiO₂-MoO₃复合半导体纳米管阵列薄膜光电响应活性最高.     

TiO2 nanotube, nanowire, and rhomboid-shaped particle thin films fixed on a titanium metal plate

Titanium dioxide thin films having various nanostructures could be formed by various treatments on sodium titanate nanotube thin films approximately 5 μm thick fixed on titanium metal plates. Using an aqueous solution with a lower hydrochloric acid concentration (0.01 mol/L) and a higher reaction temperature (90 °C) than those previously employed, we obtained a hydrogen titanate nanotube thin film fixed onto a titanium metal plate by H⁺ ion-exchange treatment of the sodium titanate nanotube thin film. Calcination of hydrogen titanate nanotube thin films yielded porous thin films consisting of anatase nanotubes, anatase nanowires, and anatase nanoparticles grown directly from the titanium metal plate. H⁺ ion-exchange treatment of sodium titanate nanotube thin films at 140 °C resulted in porous thin films consisting of rhomboid-shaped anatase nanoparticles.     

TiO2介孔薄膜的制备及紫外光电响应性质

采用蒸发诱导自组装法制备了高度有序的TiO2介孔薄膜. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段对其进行了表征. 结果表明, 所得样品的孔径约为5 nm, 孔道规则, 且骨架为纯锐钛矿结构. 紫外-可见光谱(UV-Vis)的表征结果表明, 制备的TiO2介孔薄膜对波长小于380 nm的紫外线有很强的吸收. 对TiO2介孔薄膜的I-V(电流-电压)特性进行了表征, 发现加光后其I-V曲线由暗态时的肖特基特性转变为欧姆特性, 表明TiO2介孔薄膜对紫外光有很敏感的光电响应.     

Properties of chemical vapour deposited nanocrystalline TiO2 thin films and their use in dye-sensitized solar cells

Nanocrystalline titanium dioxide (TiO₂) thin films have been prepared using titanium(IV) isopropoxide as a precursor onto the glass and fluorine doped tin oxide coated glass substrates by chemical vapour deposition technique at 400 °C substrate temperature. X-ray diffraction study confirms the polycrystalline nature of TiO₂ with anatase phase having tetragonal crystal structure. The films are 975 nm thick and transparent having transmittance grater than 80%. Atomic force microscopy (AFM) images reveal the nanocrystalline morphology with grain size of 200 nm. The film shows a sharp absorption edge near 350 nm. Photoelectrochemical study shows that TiO₂ thin film sensitized with Brown Orange dye is found to exhibit relatively maximum I_sc and V_oc among the studied dyes. The values of fill factor (FF) and efficiency (η) for the dye-sensitized solar cell (Brown Orange dye-sensitized TiO₂) are 0.54 and 0.17%, respectively. Such films would serve as better prospects for dye-sensitized solar cells.     

硅胶负载氯掺杂二氧化钛光催化剂的水热制备与光催化活性评价

利用水热法, 以硅胶为载体, 以Ti(SO4)2为钛源, NaCl为氯源制备了具有良好性能的硅胶负载氯掺杂二氧化钛(CTS)光催化剂, 考察了氯投加量、焙烧温度及钛硅比对光催化活性的影响. 结果表明, 氯投加量为15% (nCl/nTi)、钛硅物质的量比为3:1、焙烧温度为750 ℃时制备的CTS具有最佳的光催化活性, 其比表面积为60.8 m2·g-1. CTS中的硅胶除了作为载体, 还起到了促进锐钛矿二氧化钛的生成并抑制其向金红石相转变的作用; 氯掺杂二氧化钛(CT)经硅胶负载后, 其表面孔结构发生了变化, 并且热稳定性增加. 苯酚降解实验表明, 与CT相比, CTS以0.7740 g·g-1的二氧化钛含量具有更高的光催化活性.