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.     

Pd/N共掺杂TiO_2的制备及其光催化活性

将纳米管TiO2浸入含尿素和硝酸钯的乙醇溶液中,将乙醇超声挥发后所得样品先在空气中600℃下煅烧,再在H2气氛中400℃中热还原,得到Pd/N共掺杂TiO2.分别采用DRS、X射线衍射仪及X射线光电子能谱仪分析了掺杂TiO2样品的光吸收能力、晶体结构及表面化学组成;并评价了其对紫外光和可见光照下丙烯降解反应的催化活性.结果表明,共掺杂TiO2样品的活性优于单一Pd或N掺杂TiO2.其原因在于,Pd和N共掺杂具有协同作用,从而共同提高了TiO2的光催化活性.     

直流反应磁控溅射制备的Mo掺杂TiO2薄膜的光电特性

通过直流反应磁控溅射制备了不同Mo掺杂量的Mo-TiO2薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)仪、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计详细研究了Mo掺杂量对薄膜表面形貌、晶体结构、元素价态及吸收带边的影响.用瞬态光电流和循环伏安法考察了不同Mo含量ITO/Mo-TiO2电极的光电特性.结果表明:在TiO2薄膜中掺入的Mo以Mo6+和Mo5+两种价态存在;随着Mo掺杂量的增加,Mo-TiO2薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变增大,吸收阈值显著红移;薄膜的禁带宽度先减小后增大,在Mo掺杂量为2.7%(n(Mo)/n(Ti))时禁带宽度最小;Mo掺杂量为0.9%的样品在氙灯下的光生电流最大,且随着所加阳极偏压的提高光生电流并未呈现出饱和的趋势.此后随着掺杂量的提高,薄膜的光生电流开始下降,当Mo掺杂量达到3.6%时,薄膜的光电流小于未掺杂的样品;说明适当浓度的Mo掺杂能够提高Mo-TiO2薄膜光电性能,光生电流最大可达未掺杂的2.4倍.     

Sm掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

 采用溶胶-凝胶法、浸渍-提拉法制备了不同形式和不同含量Sm掺杂的锐钛矿晶型TiO2的光催化剂薄膜. 采用X射线衍射、UV-Vis光谱及电化学实验对所制得的TiO2光催化剂薄膜进行了表征,并通过甲基橙溶液的光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,与未掺杂的TiO2薄膜相比,Sm掺杂的TiO2薄膜的UV-Vis吸收光波长向长波方向移动,并且光照开路电压也相应提高; 适量Sm掺杂可以明显提高TiO2薄膜的光催化活性,最佳Sm掺杂量为x(Sm3+)=0.5%; 在各种掺杂形式中以表层Sm掺杂的Sm-TiO2(S)薄膜的光催化活性最好. 讨论了Sm掺杂提高TiO2薄膜光催化活性的机理.     

掺杂铈对玻璃表面TiO_2薄膜上油酸光催化降解的影响

采用旋转涂膜工艺 ,以溶胶 凝胶法在玻璃表面制备了掺杂铈的TiO2 薄膜 .利用高压液相色谱、紫外 可见光分光光度计、扫描电镜和能谱仪等手段对掺杂铈的TiO2 薄膜进行了表征 ,考察了掺杂铈对油酸光催化降解效率及TiO2 薄膜表面晶粒分布的影响 ,并对薄膜的化学成分进行了定性和定量分析 .结果表明 ,掺杂 3%Ce的TiO2 薄膜对油酸有最高的光催化降解效率 ,40 0℃为掺杂铈TiO2 薄膜的最佳热处理温度     

氮掺杂二氧化钛-氧化镍双层薄膜的光电致色特性

以金属钛为靶材、O2/N2/Ar混合气氛为溅射气体,在导电玻璃(ITO)表面磁控溅射一层薄膜,再经300-500℃退火处理制备了氮掺杂TiO2薄膜.采用X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见吸收光谱等对薄膜的微观结构、光学特性和光电化学性能等进行了研究.进而采用化学沉积的方法在TiO2-xNx薄膜表面沉积上一层多孔NiO薄膜,研究表明,制备的ITO/TiO2-xNx/NiO双层薄膜具有明显的光电致色特性,400℃退火处理的氮掺杂TiO2薄膜具有最高的光电流响应,经氙灯照射1h后,薄膜从无色变成棕色,500nm波长处光透过率从79.0%下降至12.6%.     

CO在金属掺杂TiO2纳米管阵列中的吸附及氧化

采用密度泛函理论(DFT)研究了五种不同金属元素V、Cr、Pd、Pt、Au掺杂二氧化钛纳米管阵列(TNTAs)的性质以及CO在这些二氧化钛纳米管阵列中的吸附和氧化.结果表明:金属的掺杂使TNTAs的带隙减小;弱吸附的CO能够和二氧化钛纳米管阵列中的晶格氧通过氧化还原机理生成CO2,这可归因于纳米管阵列的限域效应和金属元素的掺杂.合适的金属掺杂能促进CO氧化,除Cr以外的金属元素的掺杂降低了CO氧化的活化能垒,特别是Pd或Au的掺杂使能垒降低最为明显.贵金属元素Pd或Au掺杂TiO2纳米管阵列具有优良的光催化性能,可用于CO的低温氧化催化剂.     

Fe掺杂对纳米TiO2薄膜的结构与光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Fe掺杂的TiO2薄膜,利用X射线光电子能谱、X射线衍射技术、显微共聚焦拉曼光谱、紫外可见光谱和原子力显微镜等对薄膜进行表征,以甲基橙为反应模型对光催化活性进行测试。 结果表明,在300~600 ℃焙烧时,TiO2以锐钛矿结构存在,700 ℃焙烧时出现金红石结构。 随掺铁量和焙烧温度的增加,Fe/TiO2薄膜的表面粗糙度和晶粒尺寸均逐渐增大;随镀膜层数的增加,Fe/TiO2薄膜光谱吸收向可见光方向移动;较低含量的铁掺杂改善了TiO2薄膜的光催化活性,而较高含量的铁掺杂则使TiO2薄膜的光催化活性下降,掺铁量为0.1%时Fe/TiO2薄膜的光催化活性最好。     

脉冲激光沉积纳米TiO2薄膜电极的现场光电化学

在O3 /O2 气氛中采用 35 5nm激光烧蚀金属钛靶的反应性沉积薄膜方法 ,成功地在镀ITO膜的玻璃基片上制备了纳米锐钛矿相TiO2 薄膜电极 .用循环伏安法研究了在Li/TiO2 电池中TiO2 薄膜电极的电化学嵌入Li离子的行为 .由现场快速紫外可见吸收光谱实时监测TiO2 薄膜电极的显色特性 ,在波长 42 0和 6 5 0nm附近出现 2个明显的吸收峰 ,并发现TiO2 薄膜电极的吸收谱的涨落过程与Li离子的嵌入和脱嵌过程具有相关性与可逆性 ,表明该纳米TiO2 薄膜电极具有高质量的光电化学性能 .     

载体对Pt，Pd催化氧还原反应影响的DFT研究

针对Pt,Pd对氧气还原（ORR）催化活性随着载体从C到TiO2改变而发生变化的实验现象,采用密度泛函方法（DFT）从理论角度研究了C和TiO2载体对Pt和Pd催化氧还原活性的影响。首先,在外加电场情况下,计算了电子给体（催化剂）与受体（氧气）之间轨道对称性,能级差以及轨道重叠程度。发现与C（110）载体相比,TiO2（110）载体可以有效地增大Pd／TiO2 HOMO轨道的空间尺寸,克服了Pd／C的HOMO与O2的LUMO空间尺寸悬殊,重叠性小,因而电子转移的困难。其次,计算了ORR中间物种（Oads）在不同催化剂表面的吸附能,发现Oads在Pt／TiO2上的吸附能大于Pd／TiO2。计算的差分电子密度与分态密度显示,由于Pt与TiO2（110）表面Ti的强相互作用,增强了Oads的吸附,阻碍了ORR后续反应的进行;而Pd与TiO2表面。的强相互作用,则削弱了中间物种Oads在Pd上的吸附,使ORR后续反应顺利进行,成功地解释了为什么氧还原反应在Pd／TiO2上好于Pt／TiO2上的量子化学根源。研究显示：TiO2担载的Pt、Pd催化剂上催化ORR的活性比C担载的小,既有催化剂颗粒尺度和分散性的原因,也有电子学和量子化学方面的原因,通过增加TiO2载体的氧空位或掺杂以提高TiO2的导电性、提高金属在TiO2载体上的分散度,能够进一步提高Pd／TiO2催化氧还原反应的活性。     

微量铂掺杂对TiO2粉末结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了铂掺杂的TiO2粉末, 利用透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见光谱和X射线衍射技术对粉末的结构和光吸收性能进行了表征. 结果表明, Pt/TiO2粉末主要含有Ti, O, Pt和C元素, 其中Pt主要以0价态存在. 573～873 K焙烧的Pt/TiO2粉末中, TiO2是锐钛矿结构, 973 K焙烧时, 有6.3%的TiO2转变为金红石结构. Pt/TiO2粉末的晶粒尺寸小, 铂和锐钛矿结构TiO2粒子都是纳米颗粒. 随焙烧温度升高, 粉末中TiO2的晶粒尺寸逐渐增大, 晶格常数a和c发生各向异性的变化, 单胞体积在相变时发生收缩. 与TiO2粉末相比, Pt/TiO2粉末中两种结构TiO2的晶格常数和晶胞体积基本上都增大了, 光谱吸收范围被明显拓展至可见光, 实现了可见光催化的基础.     

新型钯-铜纳米点析氢助催化剂:优化界面氢脱附以实现高效光催化活性

助剂修饰是提高单相光催化剂催化制氢活性的有效策略之一.贵金属Pt是光催化制氢体系中较为理想的助催化剂,但价格高、储量少,严重限制了其广泛应用.在过去几十年中,研究者研发了一系列低成本的非Pt助催化剂,如金属氧化物、碳化物、氮化物、硫化物和磷化物等,并应用于光催化制氢,但其催化活性与Pt助催化剂相比有较大差距.近年来,与...     

复合半导体负载金属材料光催化性能研究

CO₂和烃类光催化直接合成烃类氧化物在合成化学、碳资源利用和环境保护等方面均有重大意义。用溶胶-凝胶和浸渍-还原相结合的方法制得M/V₂O₅-TiO₂(M=Pd、Cu、Ni和Ag)光催化剂。利用XRD、TPR、IR、TPD、UV-Vis DRS和光反应器等技术研究了负载金属复合半导体的物相结构、吸附性能、光吸收性能和光催化反应性能。结果表明：金属负载在复合半导体上延迟了TiO₂由锐钛矿向金红石相的转化,增强了V与载体TiO₂的相互作用,使TiO₂光吸收限发生蓝移,对可见光部分的吸收明显增加,拓宽了催化剂的光响应范围;材料吸光性能强弱顺序Pd/V₂O₅-TiO₂ >Cu/V₂O₅-TiO₂ >Ag/V₂O₅-TiO₂>Ni/V₂O₅-TiO₂;材料的吸附性能及反应物的吸附态是反应发生的关键,CO₂在Ag/V₂O₅-TiO₂表面无法形成卧式吸附态,没有目的产物甲基丙烯酸(MAA)生成,光量子效率低;光吸收性能较好的Pd/V₂O₅-TiO₂对CO₂吸附能力过强,卧式吸附态脱附温度高,光催化效率不高;Cu/V₂O₅-TiO₂对CO₂吸附能力适中,CO₂与C₃H₆脱附温度较接近,实现了“光-表面-热”的协同作用,光量子效率最高,达15.1%。     

负载金属对MoO3-TiO2光催化剂结构与催化性能的影响

用溶胶-凝胶和浸渍-还原相结合的方法制得M/MoO3-TiO2 (M=Pd, Cu, Ni和Ag)光催化剂。利用X-射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、红外光谱(IR)、程序升温脱附(TPD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和光反应等技术,研究了负载金属复合半导体的物相结构、吸附性能、吸光性能和光催化反应性能。结果表明,金属M(M=Pd, Cu)负载在复合半导体上,延迟了TiO2由锐钛矿向金红石相的转化,增强了Mo与载体TiO2的相互作用,促进Mo物种由四面体配位向八面体配位转化,使TiO2光吸收限发生蓝移,对可见光部分的吸收明显增加,拓宽了催化剂的光响应范围;固体材料吸光性能强弱顺序Pd/MoO3-TiO2 >Cu/MoO3-TiO2>Ag/MoO3-TiO2>Ni/MoO3-TiO2;Pd对CO2吸附能力过强,卧式吸附态脱附温度高,光催化效率不高;金属Cu对CO2吸附能力适中,CO2与C3H6脱附温度较接近,实现了光-表面-热的协同作用,光量子效率最高。     

An Au clusters related spill-over sensitization mechanism in SnO(2)-based gas sensors identified by operando HERFD-XAS, work function changes, DC resistance and catalytic conversion studies

The role of Au additives in SnO(2)-based thick film gas sensors was investigated by a combination of operando investigation techniques, namely spectroscopic high energy resolved fluorescence detected X-ray absorption spectroscopy (HERFD-XAS) and simultaneous DC resistance and work function change measurements. The results have shown that the Au is present in the form of small metallic particles at the surface of the host metal oxide without changing its bulk or surface electronic properties. The sensitization effect of Au can therefore be attributed to the "spill-over effect", meaning that the Au particles enrich the surface of the active metal oxide with oxygen species which consequently react with reducing gases such as CO and H(2). This is in contrast to the effect of Pd and Pt promoters which were found to be distributed at an atomic level on the surface and in the bulk of the supporting sensing material and therefore have a tremendous effect on its bulk and surface electronic properties.     

A mesoporous Pt/TiO2 nanoarchitecture with catalytic and photocatalytic functions

A novel metal/semiconductor nanocomposite with catalytic and photocatalytic functions has been prepared. The new material consists of highly dispersed platinum (Pt) nanoparticles embedded in a cubic mesoporous nanocrystalline anatase (meso-nc-TiO2) thin film. The porous thin film possesses a narrow pore-size distribution and a large surface area. The diameter of the Pt cluster can be controlled to below 5 nm, and the high dispersion of these clusters gives rise to catalytic activity for the oxidation of carbon monoxide, an important reaction for automobile exhaust treatment. This novel ordered mesoporous Pt/TiO2 nanoarchitecture is also a promising photochemical material, as demonstrated by the photo-driven killing of Micrococcus lylae cells on the film.     

Atomically Dispersed Pt on Screw-like Pd/Au Core-shell Nanowires for Enhanced Electrocatalysis

Engineering noble metal nanostructures at the atomic level can significantly optimize their electrocatalytic performance and remarkably reduce their usage. We report the synthesis of atomically dispersed Pt on screw-like Pd/Au nanowires by using ultrafine Pd nanowires as seeds. Au can selectively grow on the surface of Pd nanowires by an island growth pattern to fabricate surface defect sites to load atomically dispersed Pt, which can be confirmed by X-ray absorption fine structure measurements and aberration corrected HRTEM images. The nanowires with 2.74 at % Pt exhibit superior HER properties in acidic solution with an overpotential of 20.6 mV at 10 mA cm⁻² and enhanced alkaline ORR performance with a mass activity over 15 times greater than the commercial platinum/carbon (Pt/C) catalysts.     

Atomically Dispersed Copper–Platinum Dual Sites Alloyed with Palladium Nanorings Catalyze the Hydrogen Evolution Reaction

Designing highly active catalysts at an atomic scale is required to drive the hydrogen evolution reaction (HER). Copper–platinum (Cu‐Pt) dual sites were alloyed with palladium nanorings (Pd NRs) containing 1.5 atom % Pt, using atomically dispersed Cu on ultrathin Pd NRs as seeds. The ultrafine structure of atomically dispersed Cu‐Pt dual sites was confirmed with X‐ray absorption fine structure (XAFS) measurements. The Pd/Cu‐Pt NRs exhibit excellent HER properties in acidic solution with an overpotential of only 22.8 mV at a current density of 10 mA cm⁻² and a high mass current density of 3002 A g⁻¹_(Pd+Pt) at a −0.05 V potential.     

Pt/MgO 催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应

用浸渍法制备了Pt/MgO催化剂,并采用X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜和程序升温表面反应等技术对催化剂进行了表征.考察了催化剂对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能.结果表明,Pt/MgO催化剂具有较高的催化活性和选择性,甲烷转化率与合成气选择性在120 h内保持稳定.以金属状态存在的Pt对甲烷分解具有较高的活性,从而使催化剂对甲烷部分氧化反应具有较高的催化活性.活性组分Pt的存在状态和分散状态非常稳定,而Pt/MgO催化剂具有较强的抗积碳能力,使得催化剂在甲烷部分氧化制合成气反应中具有较高的稳定性.     

间接电氧化法合成甘油醛

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TiO2膜,在纳米Ti02膜上电沉积分散的Pt微粒制成钛基纳米TiO2-Pt(Ti/nano-TiO2-pt)修饰电极。采用循环伏安法、间接电氧化法研究了纳米Ti02-Pt修饰电极的电催化活性以及Mn^3 ／Mn^2 媒质氧化甘油为甘油醛的过程。结果表明,纳米Ti02-Pt修饰电极对Mn^2 的电氧化具有高催化活性,电流效率可达90％以上,非均相电解得到的Mn^3 可一步氧化甘油为甘油醛,收率为91％。