纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

分别采用水热法和溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米粉体;利用X射线衍射仪和扫描电镜分析了两种方法制备的TiO2粉体的形貌和晶体结构,并测定了纳米TiO2粉体对罗丹明B的光催化降解活性.结果表明:采用水热法制备的TiO2纳米粉体含有锐钛矿相和金红石相,粒径较小,大约为50nm,而且分散均匀,光催化性能良好;采用溶胶-凝胶法制备的TiO2粉体经过550℃煅烧后仍然为锐钛矿相,而且粒径较大,大约为80nm.     

碳纳米管/TiO_2复合材料的制备及表征研究

采用溶胶-凝胶法和水热合成法,制备出碳纳米管/TiO2(CNTs/TiO2)复合材料。通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis),荧光光谱(LS)检测CNTs/TiO2的晶型及形貌。结果表明:锐钛矿相TiO2纳米颗粒负载在碳纳米管的管壁上,CNTs/TiO2在紫外-可见光波长范围均有较好的吸收性能。在灭菌灯照射下,以甲基橙溶液为降解目标,CNTs/TiO2复合材料对甲基橙溶液的降解有高的光催化活性,180 min内降解率达到85%以上。     

氮掺杂二氧化钛薄膜的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂Ti O2薄膜;利用X射线光电子能谱仪、紫外-可见光谱仪表征了所制备的薄膜的化学状态和光吸收性能;并考察了可见光照射下薄膜的亲水性能和光催化性能.结果表明:N通过取代部分O的方式进入到Ti O2薄膜中,且掺杂后在可见光区的光吸收增强;最优条件下,Ti O2-xNx薄膜的接触角由31°降到12°,亲水化速度常数为0.018,可见光照射3 h,亚甲基蓝的降解率达到45%.     

纳米TiO2/Si薄膜的制备与光催化性能的研究

1972年, Fujishima等发现受辐射的TiO₂上可以持续发生水的氧化还原反应产生氢, 从此, 半导体光催化受到了重视并得到进一步广泛的研究^[1]。     

纳米二氧化钛粒子分散性能的研究

以四氯化钛为原料，采用溶胶-凝胶法技术合成路线，获得了平均粒径为63nm的二氧化钛粉末。采用分散技术，不仅可以改善粒子的分散性能，而且对粒子的生长也起到一定的抑制作用。研究表明：(1)采用SDS作为分散剂时，其极性基团和非极性基团分别与水和纳米TiO2粒子相结合，从而阻隔了TiO2粒子的团聚，起到分散作用。(2)以稀土元素La作为分散剂，其独特的轨道结构，不仅扩大了能量吸收的范围，更重要的是它与TiO2形成的络合物，使其成为相对独立的小团体，而它本身很小的固溶度使其难于形成合金化组元，结果被释放出来，从而形成更小的纳米TiO2粒子，起到分散纳米TiO2粒子的作用，并同时抑制纳米TiO2粒子的生长。     

TiO2与碳纳米管的复合及光催化协同作用*

TiO₂与碳纳米管均是近15年来最受关注的功能材料。将TiO₂与碳纳米管复合构建的TiO₂/碳纳米管兼有两种材料的特点及优点,在许多领域得到广泛研究。本文基于国内外最新研究进展,系统综述了近年来逐步建立起来的制备TiO₂/碳纳米管的方法,着重介绍了混合法、化学气相沉积法、静电纺丝法、溶胶-凝胶法、水热溶剂热法等几种比较主要的方法。并且以TiO₂ /碳纳米管在光催化领域的应用研究为侧重点,详细分析了碳纳米管在促进TiO₂光生电子-空穴分离、增强可见光吸收等方面的协同作用。文章最后指出相关研究中有待解决的问题,并对此类材料的发展趋势做了展望。     

碳修饰二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能研究

本文以钛酸丁酯为前躯体,蔗糖为碳源,采用溶胶-凝胶法和水热法相结合的方法制备了不同含量碳修饰的TiO2纳米管光催化剂(C/TiO2NTs)。通过元素分析(EA)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis-DRS)等手段对所制备的催化剂进行了表征分析。研究了C/TiO2NTs在紫外光及模拟日光条件下光催化降解甲基橙溶液的活性,并讨论了焙烧温度和碳含量对催化性能的影响。结果表明:碳修饰催化剂中的TiO2为锐钛矿型,碳修饰后使TiO2光催化剂的禁带宽度变窄,在可见光区吸收增强,可有效提高TiO2在紫外和可见光下的光催化活性,而且当焙烧温度为400℃,碳含量为0.90wt.%时,其光催化活性最好。     

掺硼纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用改进的Sol-gel方法,制备了单分散椭球形微孔结构的掺B纳米TiO₂光催化剂,并用TG-DTA、XRD、XPS、UV-Vis、TEM、BET等手段进行表征.以难生化降解的染料罗丹明B为目标降解物,采用HPLC检测,通过不同光照时间下染料降解率考察了产物的光催化活性.结果表明,改进的Sol-gel法制得的光催化剂具有明显的孔结构,而且比表面积大、孔径分布窄、粒径小、分散性好;适量B的掺杂能够有效促进TiO₂纳米粒子的光催化活性.最佳催化剂制备条件:B掺杂的摩尔分数为20%、450℃煅烧2 h,此时所制得的B-TiO₂光催化剂活性比纯TiO₂有显著提高.     

碳纳米管负载纳米TiO2复合材料的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法, 以钛酸丁酯为原料, 将纳米TiO2负载在碳纳米管(CNTs)表面, 制备了CNT-TiO2光催化复合材料. 通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了复合颗粒的形态结构及包覆情况, 通过UV-Vis漫反射谱分析比较了纯TiO2和CNT-TiO2的吸光性能, 并研究了不同温度热处理的CNT-TiO2光催化剂在紫外光照射下对甲基橙光催化降解的性能. 结果表明, 纳米TiO2颗粒以锐钛矿相存在, 紧密地包附在碳纳米管的管壁上, CNT-TiO2在紫外-可见光波长范围内均有较好的吸光性能, 450 ℃热处理后的复合光催化剂CNT-TiO2比纯TiO2对甲基橙光降解有更高的光催化活性.     

纳米TiO2/碳化树脂复合催化剂的合成及其光催化性能研究

利用一种简单、快速的方法合成了纳米TiO₂/碳化树脂(B)复合催化剂,对其组成、结构、尺寸及其光催化性能进行了表征.结果表明,该复合材料为由碳、氢、氧和钛等4种元素组成的纳米材料,尺寸约30nm,其中Ti和O的堆积结构为锐钛矿型;在该复合材料中,B为具有活性基团和不同长度碳-碳共轭链的大分子,且与TiO₂之间存在着某种化学作用,复合材料所具有的特殊电子结构不仅使其能吸收紫外-可见区的全程光波,而且对光生电荷具有很高的分离能力,从而表现出较高的光催化活性.     

碳纳米管/半导体复合材料光催化研究进展

碳纳米管具有良好的机械性能和导电性、高化学稳定性、大表面积以及独特的一维结构,与半导体光催化剂结合能够增强催化剂的吸附能力、提高光催化效率、扩展光响应范围,而且有利于回收催化剂,极大地提高了半导体光催化剂的综合性能。本文首先分析了半导体光催化剂和碳纳米管的特点,总结了碳纳米管增强半导体光催化的机理,然后分别从复合材料制备方法、复合半导体种类和典型的应用三个不同角度,归纳总结了近年来碳纳米管/半导体复合材料光催化的研究进展,最后对其发展趋势作了展望。     

碳掺杂的二氧化钛纳米管的制备及其可见光催化性能

以尿素作为碳元素前驱体对TiO2纳米管进行掺杂,采用比表面积测定、X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、固体漫反射紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征。 结果表明,以尿素作为前驱体可制备C掺杂的TiO2纳米管,C掺杂后,TiO2纳米管的可见光催化活性明显提高。 此外,研究了C掺杂量、煅烧温度、催化剂用量和pH值对TiO2纳米管光催化降解活性的影响,发现当C的掺杂量为5.3%、催化剂用量为1.5 g/L、溶液的pH值为5时,在其催化作用下,可见光光照3 h后罗丹明B的降解率可达到91%。     

碳纳米管对羟基磷灰石基复合材料力学性能的影响

将力学性能优良的碳纳米管(CNTs)与羟基磷灰石(HA)生物陶瓷相复合,发展CNTs/HA复合材料来应用于骨组织修复领域,有望解决HA生物陶瓷力学性能的不足.通过3种不同的制备方法,即通过表面活性剂将CNTs分散在HA基体中、通过酸碱中和反应将CNTs与HA共沉淀以及通过体外浸泡在CNTs上矿化生长HA等方法来获得CNTs/HA复合材料.深入研究CNTs的表面结构和分散状态对CNTs/HA复合材料力学性能的影响.结果表明,CNTs的添加改变了HA的脆性,导致复合材料抗压力学性能得到提高.但是,由于复合材料制备方法的不同,导致CNTs在HA基体中的分散状态、表面结构的完整性以及与HA的界面结合情况不同,导致其抗压力学性能不同.其中,通过表面活性剂将CNTs分散在HA基体中而获得复合材料的抗压力学性能表现最好,而CNTs与HA通过共沉淀法所获得复合材料的抗压力学性能表现最差.     

碳纳米管对羟基磷灰石基复合材料力学性能的影响

将力学性能优良的碳纳米管(CNTs)与羟基磷灰石(HA)生物陶瓷相复合,发展CNTs/HA复合材料来应用于骨组织修复领域,有望解决HA生物陶瓷力学性能的不足。通过3种不同的制备方法,即通过表面活性剂将CNTs分散在HA基体中、通过酸碱中和反应将CNTs与HA共沉淀以及通过体外浸泡在CNTs上矿化生长HA等方法来获得CNTs/HA复合材料。深入研究CNTs的表面结构和分散状态对CNTs/HA复合材料力学性能的影响。结果表明,CNTs的添加改变了HA的脆性,导致复合材料抗压力学性能得到提高。但是,由于复合材料制备方法的不同,导致CNTs在HA基体中的分散状态、表面结构的完整性以及与HA的界面结合情况不同,导致其抗压力学性能不同。其中,通过表面活性剂将CNTs分散在HA基体中而获得复合材料的抗压力学性能表现最好,而CNTs与HA通过共沉淀法所获得复合材料的抗压力学性能表现最差。     

LaNiO3/TiO2纳米管阵列的电化学制备及其光催化性能

利用脉冲电沉积与高温退火相结合的方法制备了镍酸镧(LaNiO₃)纳米颗粒负载的二氧化钛(TiO₂)纳米管阵列. 修饰于TiO₂纳米管阵列上的LaNiO₃纳米颗粒粒径小（< 10 nm）、分布均匀、负载量可控,一些LaNiO₃纳米颗粒沉积于TiO₂纳米管内. 紫外可见吸收光谱显示,LaNiO₃/TiO₂纳米管阵列的吸收带边较TiO₂纳米管阵列明显红移,可见光吸收明显增强. 可见光下光催化降解罗丹明B（RhB）的结果表明,脉冲循环沉积500次制得的LaNiO₃/TiO₂纳米管阵列的光催化活性最佳,其对RhB光催化降解速率是TiO₂纳米管阵列的3.5倍,并且表现出极好的光催化稳定性.     

碳纳米管/壳聚糖复合材料

碳纳米管/壳聚糖复合材料是一种具有生物和光电双重功能的复合材料。本文在对碳纳米管和壳聚糖各种性质进行简单介绍的基础上,重点综述了碳纳米管与壳聚糖复合材料的各种复合方法、机理、主要应用以及存在的主要问题。     

Effect of Structural Parameters of TiO2 Nanotube Arrays upon Their Photocatalytic/Photoelectrocatalytic Performance

The effect of structural parameters of TiO₂ nanotube arrays (TNAs) upon their photocatalytic/photoelectro‐catalytic performance is studied by comparing the morphological characteristics and physicochemical properties with different tube lengths prepared from three kinds of electrolytes. The results show that the UV‐Vis absorption edge of TNAs red‐shifted with the increment of tube length and the short TNAs possess higher bandgap energy. The variation tendency of electrochemical window of TNAs is DMSO (5.5 V)>Cit (3.2 V)>HF (1.8 V). The long TNAs possess higher photocatalytic (PC) reactivity suggesting the surface roughness factor is the main determinant of PC efficiency, although, there is obvious recombination effects for the long TNAs. Evidenced by the positive correlation between tube length and photoelectrocatalytic (PEC) efficiency for TNAs from the same electrolyte, the enhancement of the tube length could lead to better PEC reactivity, but when the tube length is over a certain value, the PEC degradation rate no longer increases but decreases. The long TNAs with large surface roughness factor prepared from Cit and DMSO electrolytes exhibit comparative or even lower PEC performance compared with the short TNAs prepared from HF electrolyte, indicating that the PEC performance of TNAs was dominated by charge separation and photoelectron transfer properties rather than surface roughness coefficient and the tube length.     

纳米TiO2-ZnO复合材料的合成、结构与光催化性能

二氧化钛是一种重要的半导体光催化材料，它具有光催化降解有机物活性高、化学性质稳定、耐化学和光化学腐蚀以及无毒等特性，因而在污水处理及空气净化等方面有着重大的潜在应用价值。然而二氧化钛是宽禁带材料，仅能吸收太阳光谱的紫外光部分，太阳能利用效率低，通常需要用紫外光