TiO2微粒功能化多孔Al2O3膜的光电化学研究

用恒电位法制备了多孔Al2O3薄膜,通过在Al2O3薄膜孔内水蒸汽水解钛酸异丙酯生成了锐钛矿型TiO2微粒,制备出了Al2O3与TiO2微粒的复合薄膜．用XRD,SEM,光电化学方法进行了研究．实验表明：该复合薄膜具有光电转换特性,在光催化、光电化学太阳能转换中具有应用价值．     

纳米结构TiO2/聚3-甲基噻吩多孔膜电极光电化学研究

用光电流作用谱、光电流-电势图、紫外-可见吸收光谱等光电化学方法研究了导电玻璃(ITO)/TiO₂/聚3-甲基噻吩(PMT)电极的光电转换性质. 结果表明, PMT膜为p型半导体, 其禁带宽度为1.93 eV. 并通过循环伏安和光电化学方法确定了其导带位置为－3.44 eV, 价带为－5.37 eV, 在纳米TiO₂与PMT之间存在p-n异质结, ITO/TiO₂/PMT电极不仅提高了光电流, 而且使产生光电流的起始波长红移至＞600 nm, 从而提高了宽禁带半导体的光电转换效率.     

纳米结构TiO2/聚3-甲基噻吩多孔膜电极光电化学研究

用光电流作用谱、光电流-电势图、紫外-可见吸收光谱等光电化学方法研究了导电玻璃(ITO)/TiO₂/聚3-甲基噻吩(PMT)电极的光电转换性质. 结果表明, PMT膜为p型半导体, 其禁带宽度为1.93 eV. 并通过循环伏安和光电化学方法确定了其导带位置为－3.44 eV, 价带为－5.37 eV, 在纳米TiO₂与PMT之间存在p-n异质结, ITO/TiO₂/PMT电极不仅提高了光电流, 而且使产生光电流的起始波长红移至＞600 nm, 从而提高了宽禁带半导体的光电转换效率.     

聚3-甲基噻吩修饰硫化物量子点连接纳米结构TiO2膜的光电化学研究

采用原位化学法在纳米结构TiO₂膜上制备了量子点CdS, PbS (Q-CdS, Q-PbS), 并用电化学方法在TiO₂/Q-CdS, TiO₂/Q-PbS表面聚合3-甲基噻吩[poly(3-Methylthiophene, PMeT)]. 用光电化学方法研究了PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接TiO₂纳米结构膜, 实验结果表明, PMeT和Q-CdS, Q-PbS单独修饰纳米结构TiO₂电极和PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接纳米结构TiO₂电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动; 一定条件下在可见光区光电转换效率均较纳米结构TiO₂的光电转换效率有明显的提高; 聚3-甲基噻吩(PMeT)与Q-CdS, Q-PbS连接的纳米结构TiO₂之间存在p-n异质结. 在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 在本文实验条件下PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接纳米结构TiO₂电极最高的单色光的光电转换效率分别为11%和7%.     

汞溴红敏化TiO2纳米多孔膜电极的光电化学性质研究

用汞溴红(Mercurochrome)作敏化剂敏化TiO2纳米多孔膜电极,UV-Vis,光电流作用谱和SPS谱表明,该敏化剂能有效地敏化TiO2电极,并且染料聚集体能扩大染料的敏化区间,增加了太阳光的利用效率,对电极施加不同的偏压,测试电极产生的瞬态光电流,研究了偏压对光生电荷转移及复合速率的影响,从不同方向照射电极,对阳极光电流影响显著,结合电化学、光电化学原理对这些现象进行了讨论.     

Au/Al2O3纳米复合薄膜的制备和表征

用溶胶-凝胶法制备了Au/Al₂O₃纳米复合薄膜。利用X-射线衍射、X-射线光电子能谱、原子力显微镜以及紫外-可见光谱对薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征,研究表明:Au/Al₂O₃纳米复合薄膜是由纳米微晶组成的颗粒膜, 复合薄膜均匀、致密、无裂纹,Au以纳米晶核形式镶嵌于Al₂O₃基体中,纳米Au晶核的粒径为23～26nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收,吸收峰位置与烧结温度有关,吸收强度随烧结温度和金添加量增大而增大。     

Fe2O3/Al2O3二元气凝胶合成高质量单壁纳米碳管

通过溶胶和超临界干燥方法制得了Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶，其比表面积和孔隙体积分别为246 m²·g^-1和1.89 cm³·g^-1，并具有较宽的孔径分布。以Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶作催化剂，通过甲烷催化裂解成功地合成了高质量的单壁纳米碳管。利用FESEM、TEM和HRTEM、Raman光谱等分析手段研究了反应温度对单壁纳米碳管生长的影响。结果表明在900 ℃时合成单壁纳米碳管的质量较高，并且合成的炭产物为毡状，该炭产物主要为高质量的单壁纳米碳管。     

Al2O3-ZrO2复合膜的制备与表征

以异丙醇铝和氧氯化锆为原料,用溶胶-凝胶法在Al₂O₃中空纤维上制备了Al₂O₃-ZrO₂复合膜。应用TG、DTA、XRD、SEM等测试手段对复合膜的热稳定性、结构、形貌进行了表征。结果表明复合膜的热稳定性比单一由氧化铝或氧化锆制成的膜有显著的提高,在1100℃之前,复合膜以t-ZrO₂存在,1200℃时,出现了m-ZrO₂和α-Al₂O₃相。扫描电镜分析表明,膜表面完整、无缺陷。气体渗透实验进一步表明所得膜具有一定的气体选择性,0.3MPa和0.5MPa下对氮气和氩气的分离因子α分别为1.191和1.185,和氮气与氩气的理论分离因子(α=1.194)相当,说明气体通过膜的扩散以Knudsen扩散传质为主。用等温氮气吸附实验测定了非担载膜的孔径大小和分布,最可几孔径约为4.3nm。     

富氧条件下Cu/Al2O3催化剂上C3H6选择性还原NO的研究

以Cu/Al2O3为催化剂,对富氧条件下C3H6为还原剂选择性催化还原NO反应进行了研究.活性评价结果表明,与高活性的Ag/Al2O3催化剂相比,Cu/Al2O3催化剂选择性还原NO的活性较低,NO的最高转化率仅为40%.在所考察的温度范围(473～723K)内,红外谱图中不存在有机含氮化合物(R—ONO和R—NO2)的特征振动吸收峰.作为反应中间体—NCO的前驱体,有机含氮化合物在Cu/Al2O3催化剂表面难以生成是造成催化剂选择性还原NO活性低的直接原因.在Cu/Al2O3催化剂上,NO2吸附能够优先发生,并以NO3-物种的形式覆盖在大部分催化剂表面.动态原位红外光谱实验发现,这种NO3-表面物种与C3H6的反应性较差,使生成有机含氮化合物的关键反应难以发生,但此时的催化剂表面有利于C3H6和O2的完全氧化反应,这是导致Cu/Al2O3催化剂选择性较低的根本原因.     

MnOx/Al2O3催化剂低温SCR脱硝性能

采用浸渍法制备了MnO_x/Al_2O_3低温脱硝催化剂,研究了Mn的含量对MnO_x/Al_2O_3催化剂低温烟气中NOx脱除率的影响,并通过XRD、SEM、BET、XPS、NH_3-TPD和H_2-TPR等手段对催化剂进行了表征.结果表明,当Mn含量为9%,空速为45 000 h-1时,MnO_x/Al_2O_3催化剂NO_x脱除率最高,在220℃时达79%;9MnO_x/Al_2O_3催化剂表面MnO_x氧化物分散较均匀,且稳定性及抗H_2O性能较好,但抗SO_2性能有待提高;MnO_x/Al_2O_3催化剂孔径主要分布在4~20 nm范围内,Mn含量对催化剂孔径变化影响较小;催化剂中活性组分Mn主要以Mn~(3+)和Mn~(4+)的形式存在;Mn~(4+)和Oα含量增加有利于NO_x的脱除;且添加Mn后,活性酸位点的数量增长,增强了催化剂还原能力,促进了NO_x脱除率的增加.     

TiO2胶粒在铝合金表面的电泳沉积及所制薄膜的光催化性能研究

TiO₂ membranes were prepared on aluminum-alloy thin plates by electrophoretic deposition and dip coating in a colloid solution of TiO₂, respectively. The photocatalytic activity of TiO₂ membrane was compared using ethylene as reactant, and the crystal and morphological structure of the membrane were characterized by XRD and SEM. The results showed that a more compact membrane with high loading of TiO₂ but lower photocatalytic activity of unit TiO₂ mass was obtained by electrophoresis compared with dip coating method. The addition of polyethylene glycol (PEG) to the sol of TiO₂ could improve the specific photocatalytic activity (ethylene conversion per unit mass TiO₂ and unit area of membrane piece) of the electrophoresis-membrane prepared from the sol, but could not change the specific photocatalytic activity of the dip-coating membrane from the sol. The ethylene conversion on the electrophoresis membrane prepared from the sol containing PEG (50 g·L^-1) was 9 times of that on the dip coating membrane. The effect of PEG on the properties of electrophoresis-membrane of TiO₂ was attributed to the change of electrokinetic properties of sol. Addition of PEG decreased ζ potential value of the sol and the mobility of the sol particle, increased viscidity of the colloid, thus decreasing both the electrophoresis deposition velocity of colloid particles and the electroosmosis velocity of diffuse layer of colloid particles. These favored the formation of a low compact and porous membrane on the electrode in electric field, and thus increasing the availability of TiO₂ in photocatalytic process.     

量子点PbS修饰纳米结构TiO2复合膜的光电化学研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了ITO(铟锡氧化物导电玻璃)/TiO₂ /Q-PbS(量子点PbS)膜电极的光电转换性质。结果表明，由于量子尺寸的效应，在膜电极制备中，随着ITO/TiO₂电极在饱和Pb(CH₃COO)₂溶液中浸泡时间的不同，所制备的Q-PbS颗粒大小不同，禁带宽度随着浸泡时间的增大而减小，浸泡时间为40 s、在80 ℃烘干下制备的Q-PbS的禁带宽度为1.68 eV，其价带位置为-5.072 eV。Q-PbS修饰ITO/TiO₂电极可使光电流发生明显的红移，从而提高宽禁带半导体的光电转换效率。     

TiO2纳米线的制备及其光电性能研究

利用在钛箔表面沉积一层TiO₂纳米粒子作为晶种，与NaOH反应，制备了一维物质TiO₂纳米线。并用XRD、SEM、TEM、HRTEM及EDS等分析手段对TiO₂纳米线的成分、形貌、结构进行表征。结果表明，采用该方法制得的TiO₂纳米线直径在20～50 nm左右、长度可达几微米。反应温度能显著影响所得纳米线的形貌。研究了TiO₂纳米线的光电化学性能。随反应温度的升高TiO₂纳米线光电转换效率增大。     

二氧化钛多孔纳米片在染料敏化太阳电池中的应用

运用连续吸附反应法和化学腐蚀-沉积法,用ZnO/FTO(氟掺杂氧化锡)多孔纳米片为模板,制备了TiO2/FTO多孔纳米片。研究了吸附次数对形貌、光散射性能和染料敏化太阳电池性能的影响。最佳吸附次数为30,由此得到的太阳能电池的效率、短路电流密度Jsc、开路电压Voc和填充因子FF分别为:5.57%、9.26 mA·cm-2、0.835 V和72.04%。这个效率略高于P25(5.32%),但远高于ZnO(2.41%)。     

二氧化钛多孔纳米片在染料敏化太阳电池中的应用

运用连续吸附反应法和化学腐蚀-沉积法,用ZnO/FTO（氟掺杂氧化锡）多孔纳米片为模板,制备了TiO₂/FTO多孔纳米片。研究了吸附次数对形貌、光散射性能和染料敏化太阳电池性能的影响。最佳吸附次数为30,由此得到的太阳能电池的效率、短路电流密度J_sc、开路电压V_oc和填充因子FF分别为：5.57%、9.26mA·cm^-2、0.835V和72.04%。这个效率略高于P₂₅（5.32%）,但远高于ZnO（2.41%）。     

水合氧化铝的热处理及纳米氧化铝的颗粒特性

利用IR、XRD、TG-DTA和TEM等测试技术研究了醇铝的水解产物——水合氧化铝的特性及水合氧化铝的热处理过程，探讨了热处理工艺对纳米氧化铝颗粒特性的影响规律。结果表明，醇铝的水解产物水合氧化铝为富含吸附水和结构水的非晶态一水铝石，300 ℃煅烧后出现部分非晶态γ-Al₂O₃；煅烧温度、保温时间和冷却方式均能影响纳米氧化铝粒子的晶型、大小和形貌，其中煅烧温度影响最大，冷却方式影响次之，保温时间影响最弱；在750 ℃ / 3 h、800 ℃ / 4 h、900 ℃ / 4 h、950 ℃ / 4 h和1 000 ℃ / 4 h随炉冷却工艺条件下，分别得到粒径为3~5 nm、3~5 nm、5~10 nm、10~15 nm和50~100 nm的纤维状或球状、α相或γ相的纳米氧化铝粒子。     

Preparation and characterization of CoFe2O4/TiO2 magnetic composite films

CoFe₂O₄/TiO₂ magnetic composite films were prepared using the sol-gel method with tetrabutyltitanate and metallic chlorates as starting materials. The effects of heat treatment temperatures on microstructures and on magnetic properties were studied. The microstructure and properties of the samples at different heat treatment temperatures were characterized by X-ray diffraction, Raman spectrum, scanning electron microscopy, polarized microscopy and vibrating sample magnetometry. The results show that crystals of different substances grow up independently. Cobalt ferrite is evenly embedded into the titanium dioxide matrix in the prepared composite films. The magnetism of the composite films is enhanced with an increase of the heat temperature. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50632030 and 10474077), and the Natural Science Foundation of Shaanxi Province (Grant No. 2006E135)     

Ti3+自掺杂的TiO2(A)/TiO2(R)/In2O3纳米异质结的制备与可见光催化性能

以TiCl₃和InCl₃为Ti源和In源,在不使用还原剂的条件下,首先通过液相沉淀反应制备前驱体沉淀,然后采用后续水热处理制备Ti³⁺自掺杂的TiO₂(A)/TiO₂(R)/In₂O₃纳米异质结,考察了水热处理温度对材料结构和性能的影响。利用X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱对样品进行表征。分别以罗丹明B和苯酚溶液为模拟废水评价了样品的可见光催化降解性能。结果表明,与纯的TiO₂、In₂O₃以及Ti³⁺自掺杂的TiO₂相比,Ti³⁺自掺杂的TiO₂(A)/TiO₂(R)/In₂O₃纳米异质结在可见光区有明显的吸收,并具有良好的可见光催化降解性能,200℃下水热处理24 h所得样品光催化降解罗丹明B的反应速率常数(0.0444 min^-1)分别是纯TiO₂和In₂O₃的17.76倍和8.71倍。瞬态光电流时间响应结果表明样品的光催化性能主要来源于TiO₂(A)/TiO₂(R)/In₂O₃纳米异质结导致的提高的光生电子和空穴分离效率。     

Surface modification of thermoplastics by atomic layer deposition of Al2O3 and TiO2 thin films

Al₂O₃ and TiO₂ thin films were deposited by atomic layer deposition at 80-250 °C on various polymeric substrates such as polymethylmethacrylate (PMMA), polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE) and ethylenetetrafluoroethylene (ETFE). The films were studied with FESEM, EDX, XRD, contact angle measurements and adhesion tests. The film growth rates on the thermoplastics were close to the corresponding growth rates on Si substrates. The adhesion of the films was good on PEEK and poor on PTFE. All coated surfaces showed lower water contact angles than the uncoated thermoplastics. Furthermore, the water contact angles on all TiO₂-coated surfaces decreased upon UV illumination, most efficiently with crystalline TiO₂ coatings.