纳米TiO2介孔薄膜的模板组装制备研究

以TiCl₄为无机前驱体、三嵌段高分子共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀为模板剂，在非水条件下制备了有序的锐钛矿TiO₂纳米晶介孔薄膜。通过热重-差热（TG-DTA）分析、X射线衍射（XRD）分析、原子力显微观察（AFM）及N₂吸附-脱附等测试对样品进行了表征。结果表明，薄膜具有均一的大介孔孔径（～10 nm），其BET比表面积为150 m²·g^-1，薄膜较宽的无机壁厚显著提高了介孔结构的热稳定性。通过红外（IR）光谱分析考察了溶胶-凝胶过程中发生的物理化学变化。在对薄膜表面形貌进行AFM观察的基础上初步探讨了嵌段共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀对薄膜孔结构形成的导向机理。     

电泳沉积法制备介孔TiO2/单壁碳纳米管薄膜

采用电泳沉积法, 在FTO/介孔TiO2薄膜上制备了介孔TiO2/单壁碳纳米管(SWCNTs)薄膜电极, 用Raman和SEM等手段对薄膜电极进行了表征. 结果表明, SWCNTs已沉积到介孔TiO2薄膜上. 分别用四羧基苯基卟啉(TCPP)和联吡啶钌化合物N719对其进行敏化, 并组装成太阳能电池. 研究结果表明, 与单纯的TiO2粒子膜相比, 介孔TiO2和SWCNTs的紧密结合可使得光生电子更容易传输, 光电转换效率显著提高.     

一步法制备TiO2/石墨烯复合多孔薄膜应用于增强光催化活性及光伏性能(英文)

纳米二氧化钛具有制备简单、成本低、化学稳定性好及光响应度高等诸多优势,因而广泛应用于光催化及太阳能转化等诸多领域中.然而,传统TiO₂纳米材料受限于较高光电子空穴复合率,导致其光催化活性及光电转化效率较低.为解决这一问题,研究者采用多种方法用以改善纳米TiO₂的结构,包括化学掺杂、半导体材料插层、碳材料杂化等;另一方面则关注材料结构的设计,例如将合成的纳米材料进一步加工为多孔薄膜,以增大材料比表面积及器件稳定性,以增强其器件性能.其中,将石墨烯引入纳米TiO₂中,形成复合纳米材料,以提升材料本身的光电子传输效率,降低光生载流子复合率,为制备高性能光催化剂及光伏器件开辟了一条可行之路.然而,目前制备的纳米TiO₂/石墨烯复合材料的性能仍不理想,其中常见的问题为合成的材料团聚严重,导致光生载流子在界面传输阻力及复合率都十分高,限制其实际应用.此外,当前大多数关于纳米TiO₂/石墨烯的制备方法仍为溶胶凝胶法、水热法等,所得材料需要进一步进行微纳加工方能形成介孔结构;这些加工方式往往需...     

锐钛相介孔SO42-/TiO2的声化学制备及结构和催化酯化性能

不使用有机模板剂,采用超声化学法一步水解制得吸附硫酸根的介孔偏钛酸,500℃焙烧得到介孔SO2-4/TiO2固体超强酸.用XRD、TFEM、FTIR、低温氮吸附-脱附等手段对催化剂结构进行了表征.结果表明,硫酸根在焙烧过程中与前驱体介孔偏钛酸孔壁上自由羟基的键合起到了孔结构导向及支撑作用,500℃焙烧后样品具有161 m2·g-1的比表面积及4.1 nm的平均孔径,酸强度H0介于-14.52与-16.02之间,硫含量为2.8%,晶型全部为锐钛矿相,介孔SO2-4/TiO2具有较大比表面、强酸特性和稳定性.催化合成富马酸二甲酯的最佳条件为:n(甲醇):n(富马酸)=6:1,催化剂用量为1.0%(反应物总质量),带水剂苯用量为10 mL,反应时间为3 h,催化剂重复使用7次,酯化率大于90%.     

纳米TiO2薄膜光阳极的制备及性能

本文以钛酸正丁酯为前驱物、乙醇作为分散剂、二乙醇胺作为螯合剂、聚乙二醇作为表面活性剂,采用溶胶-凝胶法制备得到一种TiO2溶胶,并通过乙酸或氨水作用后制得另外两种溶胶,分别在室温于ITO导电玻璃上涂制,得到5种单一粒径范围纳米TiO2薄膜和具有两种粒径范围膜层的6种纳米TiO2薄膜;XRD和SEM等测试结果表明,纳米TiO2薄膜为锐钛矿相或锐钛矿与金红石相的混合相,其粒径分布范围在15～30nm,30～50 nm,40～80 nm区间。采用浸渍法将所制备的膜进行染料的敏化,得到染料敏化纳米TiO2薄膜半导体光阳极,测试结果表明,在所制备的纳米TiO2薄膜中,具有两种粒径范围膜层的纳米TiO2薄膜的光电性能相对较好。     

Al2O3掺杂的80TiO2·20SiO2介孔光催化剂的合成与表征

以钛酸异丙酯[Ti(OCHMe2)4],正硅酸四乙酯[Si(OEt)4],无水三氯化铝(AlCl3)为无机氧化物前驱体,无水乙醇为溶剂,非离子型三嵌段聚氧烯烃共聚物表面活性剂(P123)为模板剂,采用溶胶-凝胶法成功地合成了Al2O3掺杂的80TiO2.20SiO2介孔材料(1),其结构经UV和XRD表征。研究结果表明,1的介观结构具有良好的有序度;1骨架内的Al2O3为无定形;Al原子未进入锐钛矿晶格内。1对光的吸收主要在紫外区,带隙能2.95 eV～2.97 eV,且低于80TiO2.20SiO2的带隙能(3.22 eV)。在紫外光照射下,1分解H2S气体的活性得到了显著提高,且最高活性是80TiO2.20SiO2的3倍以上。     

多金属氧酸盐/TiO2介孔杂化材料的合成及光催化性能研究

采用蒸发诱导自组装法合成了介孔TiO2,并将表面含有Si-OH基团的钨磷酸盐衍生物(Bu4N)3PW11O39-[O(SiOH)2](TBAPW11Si2)嫁接到乙醇回流脱模的介孔TiO2上,合成了TBAPW11Si2/TiO2介孔杂化材料.采用IR、XRD、N2吸附-脱附、TEM、ICP-AES对样品的结构和组成进行了表征.结果表明,TBAPW11Si2与TiO2之间的共价键联是通过表面Si-OH和Ti-OH间的缩合进行的;TiO2表面足够的Ti-OH基团和一定温度的焙烧是这一缩合的必要条件.与TiO2载体相比,嫁接了TBAPW11Si2的杂化样品,锐钛矿相的结晶度略有增加;但表面积、孔容和孔径均有所减小,且随TBAPW11Si2负载量的增加而降低.光催化降解甲基橙的结果显示,杂化样品表现出比载体TiO2高得多的催化活性,甚至与高结晶度的商品光催化剂P25相当,显示出多金属氧酸盐-TiO2协同作用的优越性.     

介孔氧化钨电色薄膜的制备与性能研究

采用一种新的非离子型gemini表面活性剂结构导向模板, 成功制备了介孔氧化钨薄膜. 通过SAXRD, TEM和N₂吸附-脱附等方法考察薄膜的制备和微结构特性, 发现获得的产物具有三维蠕虫介孔结构, 比表面积可达145.5 m²• g^－1. 测定了该薄膜在无水高氯酸锂/碳酸丙烯酯电解质溶液中的循环伏安和电致变色性能, 并与无模板薄膜进行了对比研究. 研究表明, 由于具有更大的电化学活性比表面, 纳米介孔氧化钨薄膜表现出增强的电色性能, 在633 nm波长处的透过率调制幅度可达60%以上, 着色效率为51.7 cm²•C^－1.     

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.     

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.     

TiO_2/PtO-Pt复合膜和SnO_2/PtO-Pt复合膜氢敏性能的研究

将PtO Pt纳米粒子膜与TiO2 ,SnO2 纳米粒子膜复合 ,利用PtO Pt纳米粒子膜作为插入电极和催化剂 ,设计并研制出一类新型双层结构复合膜气体传感器 .采用TEM和SEM对薄膜的显微结构进行了表征 .对空气中 4 0 %H2 的氢敏性能研究表明 :2 0 0℃时 ,TiO2 /PtO Pt复合膜对氢气的灵敏度为 70 % ,而TiO2 纳米粒子膜无响应 .10 0℃时 ,SnO2 /PtO Pt复合膜的灵敏度为 92 % ,同样条件下 ,SnO2 纳米粒子膜的灵敏度仅为 4% .说明PtO Pt纳米粒子膜的催化作用能够显著提高TiO2 和SnO2 膜的氢敏性能 .另外 ,TiO2 /PtO Pt复合膜和SnO2 /PtO Pt复合膜均对空气中H2 有很高的选择性     

中孔TiO_2的制备与表征

以聚氧乙烯十二烷基醚为模板剂,钛酸四丁酯为钛源制备了中孔TiO2,探讨了焙烧温度和掺杂对中孔TiO2结构的影响。利用XRD,TEM,FT-IR和N2吸附等对其结构进行了表征。结果表明,中孔TiO2具有较大的孔径和较高的热稳定性;钇掺杂使中孔TiO2的比表面积和孔体积增大及热稳定性提高。以噻吩加氢脱硫为探针反应,考察了以中孔TiO2为载体的N i基催化剂的催化活性,钇掺杂能提高其催化活性。     

自组装成膜技术制备TiO2薄膜的XPS研究

采用自组装成膜技术制备里TiO2薄膜,应用X射线光电子能谱研究自组装膜及其氧化膜和淀积的TiO2薄膜，结果表明，硅烷偶联剂成功地组装在玻璃基片上，足够长时间的氧化对使端基（-SH）完全氧化为磺酸基，淀积在基片上的TiO2膜牢固性好，平均膜厚在10nm．淀积膜中的钛可能有几种不同的氧化态，不同的酸度影响TiO2的淀积效果     

均一沉淀法云母片被覆TiO2

利用硫酸氧钛和的均一沉淀反应法，在天然矿物云母上被覆ＴｉＯ２薄膜，讨论了薄膜形成主影响膜层结构的工艺因素，分阶段控制反应温度和时间有利于控制析出粒子形态和膜最，可获得均匀致密切的膜，不同厚度的膜层因光学干涉效应显示出各种色彩。     

双晶型TiO2薄膜的低温制备及表征

采用溶胶-凝胶法低温制备了具有锐钛矿、板钛矿双晶型的TiO2薄膜. 分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、UV-Vis透光率曲线和原子力显微镜(AFM)等手段对所得TiO2溶胶和薄膜进行了性能表征. 采用光催化降解罗丹明B水溶液评价TiO2薄膜的光催化活性. 结果发现, 所得TiO2薄膜具有较高的透明度和光催化活性. 同时, 考察了溶胶回流温度对所制备TiO2薄膜性能的影响, 发现升高溶胶回流温度可以完善薄膜的晶型, 增大薄膜的粗糙度, 从而提高薄膜的光催化活性. 溶胶回流温度为100 ℃时所制备的TiO2薄膜具有最高的光催化活性.     

有序介孔氧化硅薄膜制备及其组装化学

本文综述了近年来利用有机模板法合成有序介孔二氧化硅薄膜的研究进展，重点阐述了两相界面外延生长和蒸发诱导自组装两种制备方法及其合成机理。此外，讨论了有序介孔二氧化硅薄膜的组装化学，包括金属元素掺杂，纳米粒子在介孔薄膜中的组装，以及有机物/二氧化硅纳米复合薄膜的制备，并对介孔二氧化硅薄膜未来的发展趋势做了展望。     

二氧化钛/聚乙烯吡咯烷酮纳米复合薄膜的制备与表征

采用溶胶-凝胶法(so1 gel)制备了TiO2/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)有机 无机纳米复合薄膜.采用扫描电子显微镜、接触角测定仪、红外光谱仪、紫外 可见吸收光谱仪和静 动摩擦系数测定仪对所制备的TiO2/PVP纳米复合薄膜进行了结构表征和性能研究.结果表明:所制备的TiO2/PVP纳米复合薄膜表面平整光滑、无裂纹、具有一定的疏水性、良好的透明性、防紫外线性能和减摩抗磨性能.     

柔性TiO2纳米管薄膜电极的制备及其光电性能

采用水热合成法制备出TiO₂纳米管,通过XRD、TEM和氮气等温吸附-脱附仪等测试手段对TiO₂纳米管进行了表征.用烧结的TiO₂纳米管和P25粉末混合制成薄膜电极,并研究了薄膜电极的表面形貌、染料吸附量和光电性能.研究表明,加入TiO₂纳米管可以制备出机械稳定的薄膜;掺杂TiO₂纳米管的含量越多,薄膜电极的染料吸附量越大;掺杂5%烧结纳米管粉末的薄膜电极的光电性能最好,其短路电流可达3.25mA,光电转换效率达到1.67%.     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。     

退火温度对CdSe纳米薄膜的形成及光电性能影响

在室温下,采用循环伏安法在ITO上沉积CdSe纳米薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外-可见(UV-VIS)分光光度计以及电化学工作站对不同温度退火后的CdSe纳米薄膜的晶体结构、形貌、光学性能、光电化学性能进行表征和测试。结果表明,退火温度对CdSe纳米薄膜的形貌和性能起到关键性作用。薄膜表面平整、厚度均匀,且由呈纳米颗粒状的立方相CdSe构成;经退火后,CdSe纳米颗粒出现不同程度的长大现象,Se含量随退火温度的升高而减少。紫外-可见吸收光谱表明随着退火温度的升高,CdSe纳米薄膜对可见光的吸收发生红移,表明禁带宽度逐渐减小,表现出量子尺寸效应。通过光电流测试表明随着退火温度的升高,CdSe薄膜的光电响应效应显著提高。