CdS修饰TiO2纳米带制备及光催化降解有毒有机污染物

以硫酸钛为原料,在210℃低温下,水热制备TiO₂纳米带.通过沉淀法用CdS修饰TiO₂纳米带表面,制得TiO₂@CdS复合光催化剂,采用XRD、TEM和反射紫外对其结构及光化学特性进行初步表征.以可见光(λ≥450 nm)光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、水杨酸(Salicylic Acid,SA)及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,研究反应温度、介质和负载CdS对TiO₂@CdS结构性能的影响.结果表明,所制备的TiO₂纳米带分散性好.复合粉末由锐钛矿相TiO₂和立方相CdS组成.常温25℃中性介质中用CdS修饰的TiO₂的活性,在可见光照射下,为单纯TiO₂纳米带的29倍.同时,TiO₂也促进了CdS可见光光催化活性的提高.通过跟踪降解体系紫外-可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,结果发现TiO₂@CdS/vis体系在pH 7.0时,对SA的降解率较TiO₂纳米带有显著地提高,反应15 h和21 h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别可达到47.8%和30.8%.     

一维TiO2锐钛矿/金红石异相结的制备及光催化降解甲醛性能

TiO₂异相结主要通过高温方法制备,所制备材料的形貌和组成较难控制,尤其是在较低温度下一步制备一维TiO₂异相结仍具有一定的挑战性。采用简单、方便的一步水热法,在较低温度下(180℃)制备了一维纳米TiO₂异相结材料。X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)分析表明,制备的材料以一维金红石相TiO₂纳米棒(长度：(400±50) nm,直径：(60±5) nm)为基本结构,粒径分布均匀的锐钛矿相TiO₂纳米粒子(直径：(9.5±0.5) nm)高密度、单分散地负载在纳米棒上。通过控制水热反应时间成功调控了异相结中锐钛矿相TiO₂的含量(20%～50%),进而实现了其光催化降解HCHO性能的调控。实验结果表明,当锐钛矿相TiO₂的含量为33%时(TiO₂-24,水热时间24 h制备的样品),异相结光催化剂表现出最佳的HCHO降解性能：在低光强LED灯(波长为365 nm,光强为12.26 mW·cm     

富含本征缺陷的新型锐钛矿TiO2纳米管的制备

为阻止纳米管钛酸在转变为新型锐钛矿TiO₂时管状结构的破坏,先在纳米管钛酸的内、外表面化学吸附一层物质,用以保护纳米管钛酸在脱水转变为新型锐钛矿TiO₂的过程中,管状结构不断裂、不塌陷,然后再除去表面的吸附物质,即可制得纯净的新型TiO₂纳米管。新型TiO₂纳米管有望应用于可见光"全"分解水制H₂、药物缓释剂以及纳米反应器等研究。     

方形锐钛矿TiO2纳米晶的合成及表征

在不添加任何模板剂或形状控制剂的条件下,以TiCl₄为前体,经氨水沉淀、乙醇洗涤和超临界干燥(AS制备法)选择性地合成了方形锐钛矿TiO₂纳米单晶.热稳定性研究结果表明,当焙烧温度不超过650℃时,方形锐钛矿TiO₂纳米晶的表面积、孔容、晶粒/颗粒尺寸基本保持不变.XRD和拉曼光谱分析表明,方形锐钛矿TiO₂纳米晶在800℃下焙烧后仍能保持晶相不变,表现出很强的抗晶相转变能力.但在1000℃焙烧后,样品可以完全转变成金红石相TiO₂.     

纳米氧化锡在锌-硝基苯电池反应中的电催化

以氯化锡为原料,四丙基溴化铵为表面活性剂水热法制备纳米二氧化锡（SnO₂）催化剂,并以钛网为基材,制备催化电极. 应用SEM,XRD等手段对催化剂进行表征. 考察了反应物浓度、反应温度和反应时间对催化剂形貌的影响. 研究了纳米SnO₂催化剂对锌还原硝基苯原电池反应的电催化性能. 结果表明,当 NaOH浓度为0. 5 mol•L^-1、水热反应温度160 ℃、水热反应时间15 h时,得到的SnO₂催化剂是由纳米片构成的刺球状颗粒,粒径最小,约17 nm. 与平板铂电极相比,制备的催化电极对硝基苯电还原具有更高的催化活性,硝基苯转化率为74%,最大放电功率为21.9 mW•cm^-2,远大于平板铂电极. 硝基苯的主要还原产物为苯胺、对乙氧基苯胺和对氯苯胺.     

焙烧处理下二氧化钛/钛酸盐纳米材料晶型和形貌的变化规律研究

通过调控酸碱浓度, 在水热条件下得到了金红石、锐钛矿、板钛矿、钛酸钠等一系列TiO₂/钛酸盐产物. 对上述TiO₂、酸洗处理后的钛酸盐等一系列不同晶型、不同形貌的样品进行焙烧处理, 系统性地研究焙烧温度的逐渐升高对产物晶型转变和形貌演化的规律性影响. 给出了水热酸碱浓度以及焙烧温度两个因素与TiO₂/钛酸盐纳米材料晶型和形貌变化行为关系的二维示意图. 依据奥斯特瓦尔德阶梯规则、经典热力学理论以及定向附着生长机理, 对TiO₂/钛酸产物的晶型晶体生长、晶型转变和形貌演化机理进行了探讨.     

在一种新的溶剂体系中通过静电纺丝制备TiO2纳米纤维

以钛酸四丁酯为前驱体, 醋酸纤维素为模板纤维, 丙酮/N,N-二甲基乙酰胺为溶剂, 通过静电纺丝, 水解和450 ℃煅烧制备了直径约为80 nm的锐钛矿型TiO₂纳米纤维. 通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和N₂吸脱附法表征了TiO₂纳米纤维的形貌、直径大小、晶态、比表面积、孔结构及分布. 研究表明该纳米纤维由大小为9.2 nm的颗粒组成, 纤维内含有大量直径为1.7～21 nm的介孔. 它具有与直径为25 nm的商业化Degussa P25相似的高比表面积, 约为50 m²/g. 研究了TiO₂纳米纤维对有机小分子化合物罗丹明B (RhB)和苯酚的光催化降解. 结果表明: 以6 mg/L的RhB和10 mg/L的苯酚水溶液为母液, 以质量分数为0.05%的TiO₂纳米纤维膜为催化剂, 在500 W的紫外灯照射下, 2 h内约90%的RhB和75%的苯酚能被光催化降解.     

明胶对纳米二氧化钛相变和光催化活性的影响

以明胶为分散剂采用溶胶-凝胶法制备了纳米晶TiO₂粉末.通过XRD、TG-DTA、AFM、N₂吸附-解吸等手段,考察了明胶对TiO₂煅烧过程中相变和平均粒径的影响;用光催化降解甲基橙检测了明胶用量对样品光催化活性的影响.结果表明:明胶的存在抑制了TiO₂由无定形向锐钛矿的相变,降低了锐钛矿向金红石的相变温度;同时,TiO₂纳米晶的平均粒径也随明胶用量的增加而减小.600℃煅烧样品的光催化活性随明胶用量的增加而提高;800℃煅烧样品在m_G:m_TBOT(明胶与钛酸四丁酯的质量比)=1:8时,具有最高的光催化活性.     

单一板钛矿相TiO2微晶的制备

以新鲜的无定形TiO₂沉淀为前驱体,在水热条件下得到了板钛矿型TiO₂微晶粉末,考察了前驱体制备过程中碱的种类与用量以及水热反应的温度和时间等因素对板钛矿型TiO₂的影响.XRD,TEM和Raman测试表明,所合成的样品具有单一的板钛矿型TiO₂结构,晶相纯度很高,晶粒形状相同且具有完美的内部结构,粒度分布均匀.此板钛矿型TiO₂样品在900℃时开始向金红石结构转化,1000℃时完全转变为金红石结构.     

Pt/TiO2纳米纤维的制备及其对甲醇的电催化氧化活性

采用静电纺丝技术结合还原浸渍法制备了Pt/TiO₂纳米纤维电催化剂, 通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDS)等测试手段对样品的晶相、形貌、微结构和化学组成进行了表征. 测试结果表明, TiO₂纳米纤维为锐钛矿和金红石组成的混晶, Pt 纳米颗粒均匀地分布于TiO₂纳米纤维的表面, 且Pt 颗粒大小较均一, 平均粒径为4.0 nm, Pt/TiO₂纳米纤维中Pt 的质量分数约为20%. 采用三电极体系的循环伏安和计时电流电化学分析方法研究了样品在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化活性, 结果表明, 与负载相同质量分数Pt 的Pt/P25 和商业Pt/C 催化剂相比较, Pt/TiO₂纳米纤维催化剂对甲醇呈现出较高的电催化氧化活性和更好的稳定性.     

室温铁磁性Ni2+掺杂TiO2纳米带的制备与表征

通过水热离子交换方法, 制得不同含量的过渡金属离子Ni2+掺杂的、锐钛矿型的TiO2纳米带. 使用X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 高分辨透射电子显微镜(HRTEM), X射线光电子能谱(XPS), 傅立叶变换红外(FTIR)光谱和磁性测试等手段对样品进行了详尽的表征. 结果表明, 经过离子交换, Ni2+离子进入到了TiO2纳米带的晶格中, 其中并没有形成金属Ni团簇或纳米颗粒. 此外, 磁性测试的结果表明, 实验制备的Ni-TiO2样品具有室温铁磁性和磁滞回线特性, 并且, 由于TiO2纳米带中Ni2+离子有较好的分散性, 在相同的外磁场条件下, 样品的磁化强度随着掺杂Ni2+含量的增加而增大.     

Facile Preparation and Visible-light Photocatalysis Enhancement of N-Doped β-TiO2 Nanobelts

A facile preparation of nitrogen-doped β-TiO₂(N-doped β-TiO₂) nanobelts and their visible-light photocatalytic activity were reported. The preparation of N-doped β-TiO₂ nanobelts consisted of cation-exchange between layered sodium titanate nanobelts and NH₄⁺ in aqueous solution at room temperature and subsequent calcination in air. Such a calcination treatment is beneficial to the formation of monoclinic N-doped β-TiO₂ nanobelts. Various measurement results indicate that not only were the nitrogen atoms doped into the lattice of β-TiO₂ nanobelts resulting in a strong visible-light absorption, but also a large number of defects were caused by them in the lattice, increasing the stability of β-TiO₂. The photocatalysis enhancement of N-doped β-TiO₂ nanobelts for the photodegradation of Rhodamine B was demonstrated.     

钛酸钠纳米带的合成、表征与气敏性能

通过钛酸丁酯与氢氧化钠浓溶液的两步水热反应合成出宽度为20～240 nm、厚度为10～40 nm、长度达几十微米的单一物相的Na₂Ti₃O₇纳米带。用X-射线衍射和电子显微镜分别表征了它们的结构和形貌。这些纳米带被加工成化学电阻型传感器以测量气敏特性。测试表明在350～400 ℃之间对丙酮、乙醇和二硫化碳具有明显感应,而对一氧化碳、苯、氨气和30%的甲醛水溶液几乎不敏感。用化学吸附模型解释其气敏机理。     

钛酸纳米管前驱体水热制备TiO2：水热媒介对结晶度及光催化活性的影响

以钛酸纳米管为先驱体,180℃24 h同一水热条件下,利用H2O、HNO3、KBF4以及HNO3+KBF4的4种水热媒介溶液,制备了高结晶度高光催化活性的TiO2,并研究了水热媒介对TiO2结晶度、表面羟基和光催化活性的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外测试(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)进行了结构表征。光催化活性通过降解甲基橙溶液进行了评价。结果表明,与其他3种媒介相比,HNO3+KBF4溶液为水热媒介制备的锐钛矿晶型TiO2,结晶度高,表面羟基含量高,因此,呈现高的光催化活性。     

水热合成MoO3纳米带的生长机理研究

以离子交换法制备的氧化钼溶胶为前驱体，在水热条件下制备了单晶MoO₃纳米带，对样品进行了XRD、SEM和TEM分析。通过考察水热反应温度和时间对产物结构和形貌的影响，结合材料热力学和动力学理论，探讨了MoO₃纳米带在水热条件下的生长机理。离子交换法制备的溶胶在水热条件下首先转变为热力学亚稳相h-MoO₃六角柱，随着温度的升高和时间的延长，h-MoO₃按照溶解-重结晶过程转变为稳定相α-MoO₃纳米带。     

吸附相反应技术制备TiO2的结晶过程以及光降解气相甲苯

研究了吸附相反应技术制备纳米TiO2的结晶过程, 并探讨了该过程对TiO2光催化活性的影响. 利用XRD测定了不同温度和时间焙烧后TiO2的晶型以及晶粒粒径的变化, 发现即使焙烧温度高达900 ℃, TiO2仍维持纯锐钛矿晶型. 随着焙烧温度的增加, TiO2的晶粒粒径变化不大, 均在7 nm以下, 在焙烧温度高于700 ℃时, 锐钛矿结晶峰的峰面积随温度增加, 峰面积保持不变. 改变焙烧时间基本不影响TiO2的晶型和晶粒粒径, 因而其光催化活性变化也较小. 光降解气相甲苯实验表明, 700 ℃焙烧后样品的催化活性最高, 且优于商用P25光催化剂.     

Nanotube formation from a sodium titanate powder via low-temperature acid treatment

Through structure-monitoring of nanotube formation from a lamellar sodium titanate, the present work explicitly elucidated the structure of the titanate nanotubes obtained from hydrothermal treatment of TiO(2) with NaOH. A new compound of an orthorhombic lepidocrocite-type sodium titanate was synthesized from calcination of a solid-state mixture of TiO(2) anatase and Na(2)CO(3) powders followed by hydrothermal treatment with NaOH. By treating with acid at 25 degrees C for Na(+) exchange with H(3)O(+), the titanate compound exfoliated and then proceeded with sheet-scrolling to form nanotubes, which had a structure and morphology very close to those of the nanotubes derived from NaOH treatment on TiO(2). During the low-temperature acid treatment, the lepidocrocite-type titanate is transformed from the orthorhombic C-base-centered symmetry to the body-centered symmetry. This transformation, accompanied by a size-contraction of TiO(6)-octahedron units, was critical for the formation of nanotubes. The present work provides direct evidence, for the first time, that the widely reported TiO(2)-derived titanate nanotubes can be obtained at low temperatures by scrolling the sheets exfoliated from the orthorhombic lepidocrocite-type titanate.     

TiO2 nanotube, nanowire, and rhomboid-shaped particle thin films fixed on a titanium metal plate

Titanium dioxide thin films having various nanostructures could be formed by various treatments on sodium titanate nanotube thin films approximately 5 μm thick fixed on titanium metal plates. Using an aqueous solution with a lower hydrochloric acid concentration (0.01 mol/L) and a higher reaction temperature (90 °C) than those previously employed, we obtained a hydrogen titanate nanotube thin film fixed onto a titanium metal plate by H⁺ ion-exchange treatment of the sodium titanate nanotube thin film. Calcination of hydrogen titanate nanotube thin films yielded porous thin films consisting of anatase nanotubes, anatase nanowires, and anatase nanoparticles grown directly from the titanium metal plate. H⁺ ion-exchange treatment of sodium titanate nanotube thin films at 140 °C resulted in porous thin films consisting of rhomboid-shaped anatase nanoparticles.     

氢还原二氧化钛光催化降解磺基水杨酸的研究

研究了由偏钛酸在不同温度下焙烧制成的TiO2,经氢还原后用于光催化降解磺基水杨酸（SSal) 以及TiO2的漫反射光谱和荧光光谱特征。结果表明,锐钛型TiO2在经550℃ 氢还原处理120min后,光催化活性明显提高;600℃条件下焙烧制得的TiO2,经氢还原后其光催化降解SS al的反应活性最高。漫反射光谱结果表明,800℃条件下焙烧制得的TiO2,开始出现转晶现象,从锐钛型逐渐向金红石型过渡。TiO2荧光光谱的峰面积（F）和倍频峰面积（R）的比值越大。TiO2光催化降解SSal的活性越高,提出了氢还原后TiO2的光催化作用机制。     

WO3-TiO2薄膜型复合光催化剂的制备和性能

 采用溶胶－凝胶法在多孔钛片上制备了WO3－TiO2薄膜型复合光催化剂,并用甲基橙的光催化降解反应对所得薄膜型催化剂的活性进行了评价．实验结果表明：x（W）＝0．5％,涂覆层数为3层,在500℃焙烧1h的WO3－TiO2薄膜型光催化剂的活性最高,比纯TiO2薄膜高出96．7％．此时多孔钛片上负载的TiO2以锐钛矿和金红石两种晶形存在,表明适量W的掺入可使TiO2的相转变温度显著降低．