电沉积法制备介孔TiO_2/CdS薄膜光电极

采用阴极恒电位沉积法,在介孔TiO2薄膜上制备了介孔TiO2/CdS薄膜光电极,用XRD,SEM,Raman,SPS和UV-Vis等多种手段对薄膜电极进行了表征.结果表明,CdS成功沉积到介孔TiO2的表面和孔道内,形成了异质结结构.通过光电流作用谱考察了该复合体薄膜电极的光电性能,结果表明,与单纯的介孔TiO2薄膜相比,其光电转换效率显著提高,这是由于CdS具有吸收可见光的特性以及CdS与介孔TiO2形成异质结从而使得光生载流子更容易分离的结果.     

RuO_2/TiO_2纳米薄膜的新构建及对CO_2的电催化还原

在旋涂有球状纳米TiO2薄膜的导电玻璃(ITO)基底上采用循环伏安法(CV)电沉积RuO2作为电催化还原CO2的阴极.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)表征了RuO2/TiO2纳米薄膜的形貌,并应用近稳态电位扫描法和计时电流法(i～t)研究了薄膜的电催化CO2性能.结果表明所构建的RuO2/TiO2薄膜中纳米粒子大小均匀、排列致密,且较传统热分解法所得催化剂有更好的电催化性能.     

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.     

脉冲电沉积法制备Pt-TiO2 纳米管电极及其电催化性能

采用阳极氧化法在高纯钛片上原位组装TiO2纳米管阵列, 然后用脉冲电沉积方法将Pt沉积到TiO2纳米管阵列上, 制备出Pt-TiO2纳米管电极. 利用XRD和SEM对所获电极的微观结构和形貌进行表征, 结果表明, Pt纳米颗粒以花簇状分散在TiO2纳米管上, 晶粒大小约为25.6 nm. 对甲醇的电催化性能的研究结果表明, 脉冲电沉积制得的Pt-TiO2纳米管电极比TiO2纳米管电极和纯Pt片电极具有更高的电催化活性, 是Pt电极的40多倍.     

介孔TiO2-ZnO复合薄膜的制备与表征

以三嵌段聚合物P123为模板剂, 以钛酸异丙酯和二水乙酸锌为无机前驱体, 利用溶胶-凝胶法和旋涂法成功地制备了不同ZnO含量的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 在ZnO前驱体摩尔分数为0~50％范围内获得薄膜质量较高的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 用小角XRD、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及X射线光电子能谱(XPS)对所得的复合薄膜进行了表征和分析. EDS和XPS等研究证明介孔薄膜为TiO2和ZnO的复合体系, 且ZnO前驱体含量的增加仍能保持TiO2-ZnO复合薄膜的均匀性. UV-Vis研究结果表明, 介孔复合薄膜的光学带隙宽度为3.45-3.58 eV, 随着ZnO含量的增加, 复合薄膜的紫外吸收蓝移.     

Fe-Ni/TiO2纳米管阵列电极的制备、表征及光电催化还原五氯酚活性

采用阳极氧化法和浸渍电沉积联用法制备了不同负载量的Fe-Ni/TiO2纳米管阵列电极. 通过扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和电化学测量等手段对样品的微观形貌、 晶体结构和光电响应等特性进行分析. 考察了在0.6 V偏压下, 所制备的电极对五氯酚的光电催化还原性能. 结果表明, 适量的Fe和Ni纳米颗粒的负载, 降低了TiO2纳米管阵列光生电子-空穴对的复合几率; 浸渍电沉积5次的Fe-Ni/TiO2纳米管阵列电极光电催化还原降解五氯酚的效率为91.35%, 明显高于TiO2纳米管阵列电极.     

ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极的制备及光电催化降解苯酚的研究

采用阳极氧化法和电沉积法制备出具有可见光响应的ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极.用环境扫描电子显微镜(ESEM)、X-射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对制备的ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极的表面形貌和结构进行了表征.结果表明,该方法成功地将ZnFe2O4纳米颗粒均匀分散在TiO2纳米管中,分布在管口处的较少.同时,详细讨论了反应物浓度、沉积时间、循环次数、沉积电压对ZnFe2O4/TiO2纳米管阵列电极性能的影响.通过在可见光下降解苯酚评价了复合电极的光催化活性,实验结果表明:由于ZnFe2O4和TiO2之间的协同效应,复合电极的光响应范围扩展到了可见光区域,光电催化活性提高1.5～2倍.     

具有高光催化活性的介孔单晶TiO2薄膜的制备

光催化技术在常温下能够直接利用太阳能来驱动反应, 已成为一种理想的环境污染治理和洁净能源生产技术. 但是比较多的限制条件阻碍了光催化发展和实际应用, 如何有效解决这些限制因素成为光催化技术走向工业化应用必须解决的问题. 目前光催化材料研究存在的问题主要包括: (1)研究工作主要集中的粉体催化剂存在分离困难、难以重复利用的缺点, 开发与基底结合牢固的薄膜材料是十分必要的; (2)光催化材料本身的光响应范围影响光催化材料的应用, 拓宽催化剂材料的光吸收范围是亟待解决的; (3)光生电子和空穴的复合问题是影响光催化剂催化活性的主要因素之一, 很多方法被用来阻止电子-空穴对的复合, 如: 金属和非金属的掺杂、贵金属修饰、异质结、新型催化剂结构的设计等, 如何设计促进催化剂光生电子和空穴的分离成为光催化技术应用的重要问题.介孔单晶TiO2通过自组装的方法被制备, 成为TiO2的一种新结构材料. 介孔单晶TiO2结合了介孔材料的大比表面积、单晶材料的电荷传输快等优点, 对于光催化性能有了很大的提高. 目前介孔单晶TiO2主要是以粉体的形式存在, 但是粉体TiO2的应用受到多方面的影响, 如: 难回收不易重复利用, 与电催化结合难, 不能借助电催化提高电荷分离效率等. TiO2薄膜能够解决粉体的不足, 近年来, TiO2光催化薄膜得到广泛的研究, TiO2薄膜的制备方法很多, 主要有液相制备方法、物理气相沉积法、化学气相沉积法、电化学方法、溅射法等. TiO2薄膜主要是以纳米颗粒的形式沉积在基底上, 并且多为多晶和无定形. 而对于介孔单晶TiO2薄膜的制备和研究还没有报道. 我们通过直接焙烧一步法制备了介孔单晶TiO2薄膜, 并对TiO2薄膜的生长情况、表面结构、TiO2晶相和晶体完整程度的变化对性能的影响进行了研究. 通过调变Ti与F的比例和煅烧温度, 研究不同的制备条件对其性能的影响, 从而制备高活性TiO2薄膜. 为了进一步提高介孔单晶TiO2薄膜的活性和拓展其吸收光谱范围, 使用高温热解自组装技术一步法制备了贵金属Au负载的介孔单价TiO2薄膜, Au纳米颗粒跟TiO2有较好的结合度. 在可见光照射下, Au/TiO2异质结构中Au表面由等离子体共振效应产生的活泼电子会注入TiO2导带, 使光生电子和空穴得到分离; 同时Au具有特殊的可见光等离子体共振效应能显著改善TiO2类宽带隙半导体的可见光响应性能.实验用还原Cr(Ⅵ)作为探针反应, 考察不同Au含量对光催化性能的影响.     

TiO2表面氧空位对Rup2P/TiO2/ITO薄膜电极光致电荷转移的影响

采用改性的TiCl4水解法制备出三种不同表面性质的TiO2-X(X=5,10,20,X表示加入NaOH的浓度,单位为mo·lL-1)样品.利用(1,10-邻菲咯啉)2-2-(2-吡啶基)苯咪唑钌混配配合物(Rup2P)作为敏化剂,制备出Rup2P/TiO2-5/ITO(铟锡金属氧化物)、Rup2P/TiO2-10/ITO和Rup2P/TiO2-20/ITO表面敏化薄膜电极.测试结果表明三种薄膜电极的光电转换效率Rup2P/TiO2-10/ITO最高,Rup2P/TiO2-20/ITO次之,Rup2P/TiO2-5/ITO最低.利用吸收光谱、表面光电压(SP)谱、荧光光谱和表面光电流作用谱等分析了Rup2P和三种TiO2的能带结构和表面性质;利用光致循环伏安和表面光电流作用谱研究了三种Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极的光致界面电荷转移过程.结果表明,在光致界面电荷转移过程中,TiO2层表面氧空位对Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极光致电荷转移产生重要影响.并进一步讨论了Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极的光电流产生机理.     

β-PbO2/TiO2纳米管电极的制备及其电催化降解苯酚

采用阳极氧化法和脉冲电沉积制备出β-PbO2改性TiO2纳米管(β-PbO2/TiO2-NTs)电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对制备的β-PbO2/TiO2-NTs电极的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,该方法成功地将β-PbO2纳米颗粒分散在TiO2纳米管中,通过电催化降解苯酚评价了β-PbO2/TiO2-NTs电极的电催化活性,实验结果表明,在TiO2-NTs中电沉积β-PbO2提高了电极的电催化活性,对苯酚的降解达到83%。     

PET表面锐钛矿-板钛矿相TiO2薄膜的制备及表征

利用改进的溶胶-凝胶法在经表面改性的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)表面制备得到TiO2薄膜. 利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、UV-Vis 透光率曲线、接触角测试仪等测试手段对TiO2样品的性能进行表征.结果表明, PET表面过渡层的引入有效地改善了有机基底与无机薄膜之间的界面相容性, 在其表面形成透明、均一、附着力良好且具有光催化活性的TiO2薄膜.通过控制实验过程, 在低温下成功制备了不同锐钛矿/板钛矿比的TiO2薄膜,同时发现适量板钛矿相的存在能有效提高薄膜的光致亲水性.     

ITO/TiO2表面电沉积CdS纳米粒子及其薄膜的光电性能

采用阴极恒电位沉积方法, 在TiO2表面沉积制备出CdS纳米粒子. XRD和SEM测试结果表明, CdS粒子的结构以六方晶相为主, 粒径分布均匀, 表面形貌呈菜花状. 通过调节沉积电位和沉积时间等因素在一定程度上可以控制CdS纳米粒子的生长. 随着沉积电位变负, CdS粒子的粒径逐渐减小. 沉积时间越短, 粒子粒径越小. 紫外-可见吸收光谱测试结果表明, 不同条件下制备出来的CdS粒子表现出一定的量子尺寸效应. 此外, 沉积条件也会影响ITO/TiO2/CdS复合半导体薄膜的光电性能.     

Relationship Between Photocatalytic Activity and Structure of TiO2 Thin Film

TiO2 thin films with different crystalline structures were prepared by the CVD method. The relationship between photocatalytic activity of a TiO2 thin film and its crystalline type was investigated. These films were characterized by XRD and AFM. Their photocatalytic properties were tested by the degradation of NO2-. The results showed that the crystalline structures of TiO2 thin films are primary anatase and/or rutile when the preparation temperatures were less than 573 K and higher than 773 K respectively. When the preparation temperature was around 623 K, the structures of TiO2 thin films were mixed crystalline structure, which showed the highest catalytic activity. When the ratio of rutile to anatase in TiO2 thin films fell between 0.5 and 0.7, the highest catalytic activity for the degradation of NO2- was found.     

TiO2光致亲水性及其在免处理版材中的应用研究

用溶胶-凝胶法制备了SiO₂和TiO₂薄膜,并涂覆于玻璃基片上,研究了TiO₂薄膜在紫外光照射下其超亲水性能的变化与光照时间的关系,分析了SiO₂薄膜对覆于其上的TiO₂薄膜的耐摩擦性能的影响.结果表明:TiO₂薄膜经紫外光照射后,疏水性急剧降低,显示亲水性能,与水的接触角可达到5°以下;当其覆膜于载玻片上后,具有良好的耐摩擦性和耐候性;TiO₂薄膜的超亲水性使其有望成为一种新型的环保可重复利用的印刷版材.     

Drying and nondrying layer-by-layer assembly for the fabrication of sodium silicate/TiO2 nanoparticle composite films

Influences of drying and nondrying steps on structures of layer-by-layer (LbL) assembled sodium silicate/TiO(2) nanoparticles films (donated as silicate/TiO(2) films) have been systematically investigated. The nondrying LbL assembly produces highly porous silicate/TiO(2) films with large thickness. In contrast, the silicate/TiO(2) films fabricated with a drying step after each layer deposition are flat and thin without porous structures. In situ atomic force microscopy (AFM) measurements confirm that the sodium silicate and TiO(2) nanoparticles are deposited in their aggregated forms. A N(2) drying step can disintegrate the aggregated silicate and TiO(2) nanoparticles to produce thin silicate/TiO(2) films with compact structures. Without the drying steps, the aggregated silicate and TiO(2) nanoparticles are well retained, and their LbL assembly produces highly porous silicate/TiO(2) films of large thickness. The highly porous silicate/TiO(2) films are demonstrated to be useful as reusable film adsorbents for dye removal from wastewater because they can adsorb a large amount of cationic organic dyes and decompose them under UV irradiation. The present study is meaningful for exploring drying/nondrying steps for tailoring structure and functions of LbL assembled films.     

Fabrication of titanium dioxide and tungstophosphate nanocomposite films and their photocatalytic degradation for methyl orange

Photocatalytic multilayer films with different numbers of bilayers were prepared via an electrostatic layer-by-layer (LbL) self-assembly method. These LbL films were characterized by UV-vis spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Our results indicate that TiO(2) and tungstophosphate (H(3)PW(12)O(40), abbreviated as PW(12)) are successfully incorporated into the thin films. The as-prepared (TiO(2)/PW(12))(n) films show good photocatalytic performance toward methyl orange (MO) solution at pH 2.0, which is attributed to the synergistic effect between TiO(2) and PW(12). The effect of experimental parameters including number of bilayers, initial concentration, and pH value of dye solution were also studied. The multilayer films can be easily recovered and reused several times with little change of degradation, indicating that they are stable under the ultraviolet (UV) irradiation. The detection of active species displays that active holes (h(+)) play a dominant role for MO photodegradation in the TiO(2)/PW(12) system. Taking advantage of immobilization of catalysts on glass slides, the problem of recovery is solved. It is expected that photocatalytic multilayer films have substantial applications in industry.     

(Ni-Mo)/TiO2纳米薄膜光催化降解刚果红的性能与机理

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-Mo)/TiO2薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构和光谱特性进行了表征,以刚果红为模拟污染物对薄膜的光催化性能进行了测定,并讨论了刚果红溶液的pH值对薄膜光催化活性的影响.采用循环伏安技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索.结果表明:(Ni-Mo)/TiO2薄膜是由粒径为50-100nmTiO2纳米粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合薄膜.薄膜具有较高的光催化活性,卤钨灯照射80min后,复合薄膜光催化刚果红的降解率是多孔TiO2(DegussaP25)/ITO(氧化铟锡)纳米薄膜的2.43倍.(Ni-Mo)/TiO2薄膜光催化活性的提高主要归因于薄膜层中有效形成的(Ni-Mo)/TiO2异质结和良好的电子通道,以及Ni-Mo纳米晶合金对溶解氧和激发电子还原反应的催化作用.分别给出了在紫外和可见光下薄膜光催化降解刚果红的反应机理.     

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.     

铁、氮共掺杂二氧化钛薄膜的亲水性能

采用溶胶-凝胶法制备了铁掺杂TiO2(Fe-TiO2)薄膜, 将Fe-TiO2薄膜放置氨气气氛中高温处理, 形成铁、氮共掺杂TiO2(Fe/N-TiO2)薄膜. 通过XRD、XPS、SEM、UV-Vis法进行吸收光谱分析及薄膜表面亲水接触角分析, 研究了铁、氮掺杂浓度, 热处理温度, 膜厚等因素对薄膜亲水性能的影响. 结果表明, Fe/N-TiO2(0.5%Fe, 摩尔百分数)显示出更佳的亲水性能, 在可见光下优势尤为明显. 铁掺杂主要作用是降低电子和空穴的复合几率, 氮掺杂可以增强TiO2薄膜在可见光区的吸收, 两种效应相互结合, 共同提高了薄膜在可见光下的亲水性能.