以偏钛酸浆料制备氮掺杂纳米二氧化钛及其可见光催化性能研究

以工业偏钛酸为前驱体、尿素为氮源,混合煅烧制备了不同氮含量的TiO2光催化剂(记为TiO2-xN-温度).用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱和紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)等对催化剂进行了表征.以亚甲基蓝为目标污染物,评价了样品的可见光光催化活性.结果表明,当催化剂中尿素与TiO2质量比为3∶1,煅烧温度为400℃(即TiO2-3N-400℃)时制得的样品活性最高.500 W的长弧氙灯照射4h,对亚甲基蓝降解率达到93.9;.     

氟改性TiO2的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯为钛源,氟化铵为氟源,采用溶胶凝胶法制备氟改性二氧化钛光催化剂,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光分度计(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光荧光光谱仪(PL)、氮气吸附-脱附等方法对样品进行表征.以甲基橙(MO)为模拟污水,研究其光催化活性.结果 表明:F改性TiO2为纳米锐钛矿相,比表面积为141 m2/g.F以化学吸附态存在于TiO2的表面,形成(=)Ti-F基团,F的加入使得TiO2的吸收带边发生了红移,在甲基橙浓度为20 mg/L,紫外光照射时间为80 min时,F改性TiO2的脱色率最大达到了97;,具有较高的光催化活性.     

可见光响应型Fe掺杂SiO2/TiO2光催化材料的制备及降解水中腐殖酸的研究

采用溶胶凝胶法制备了可见光响应型Fe掺杂SiO2/TiO2光催化材料,并采用TG-DTA、XRD、UV-vis、TEM及XPS等手段对其进行了表征.以水中腐殖酸的降解为探针反应,考察了可见光照射下Fe-SiO2/TiO2的光催化活性.XRD结果表明,Fe离子掺杂可抑制催化剂晶粒尺寸,600℃焙烧后的Fe-SiO2/TiO2为锐钛矿相结构.Ur-vis吸收光谱分析可看出Fe离子掺杂提高了催化剂对可见光的吸收能力,并使催化剂的吸收带边产生了红移.XPS光谱表明,催化剂表面存在着Fe2+和Fe3+.实验结果表明,Fe-SiO2/TiO2在可见光下对腐殖酸的光催化降解率优于SiO2/TiO2和TiO2.Fe-SiO2/TiO2具有较高光催化活性的主要原因为:Fe离子掺杂不仅使SiO2/TiO2催化剂的粒径减小和对可见光的吸收增强,而且在催化剂表面产生了有利于光生e--h+对分离的Fe3+/Fe2+氧化还原循环电对.     

溶胶-凝胶法制备S掺杂TiO2纳米粉体的光催化性能

本研究采用溶胶-凝胶法制备了S掺杂TiO2纳米粉体.采用X射线衍射(XRD)、热重差热(TG-DTA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、能量弥散X射线能谱(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,评价了不同热处理条件下的粉体在可见光下的光催化活性.结果表明:S掺杂对TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变有抑制作用,但对其微观形貌没有影响;部分S进入TiO2晶格间隙形成Ti-O-S键,部分S以SO2-4的形式吸附于TiO2表面,S含量约为0.3at;;S掺杂TiO2纳米粉体具有较高的可见光催化活性,当硫酸钠加入量为10;,550 ℃煅烧1 h的S/TiO2样品的光催化活性最佳,在可见光下对亚甲基蓝的2 h降解率由未掺杂的74.12;提高至86.15;.     

水分散性N掺杂TiO2的制备及其光催化性能研究

采用多羟基法一步合成了具有可见光催化活性的水分散性N掺杂TiO2纳米颗粒,其中四异丙醇钛(TIIP)作为钛源,二乙二醇(DEG)作为反应溶剂,谷氨酸作为表面修饰剂和氮源.所得TiO2纳米颗粒在pH≥6.54的水溶液中可以很好的分散,并能稳定保持一星期.以甲基橙为目标降解物,研究了水分散性N掺杂TiO2在可见光下的光催化活性.结果显示,与未经掺杂的TiO2相比,所制得的N掺杂TiO2有良好的可见光催化活性.除此之外还通过改变气体氛围和添加捕获剂对水分散性N掺杂TiO2降解甲基橙(MO)的光催化机理进行了研究.本方法制备的TiO2因具有优越的水分散性和良好的可见光催化活性,在光动力治疗(PDT)中有极好的应用前景.     

B,Ru共掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能

采用溶胶凝胶法制备了B、Ru共掺杂TiO2纳米粉体,采用XRD、TEM、XPS、FT-IR及UV-Vis等技术对催化剂进行了表征.结果表明:B部分掺入到TiO2晶格间隙中形成B-O-Ti键,部分以B2O3的形式存在;Ru掺入到TiO2品格;B、Ru掺杂均能抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,同时促使TiO2晶粒细化;B掺杂能减少光生电子-空穴的复合、促进TiO2表面活性基团Ti-OH的生成、减小光学带隙值,而Ru掺杂的这三方面的作用却有限.Ru掺杂降低了TiO2的光催化活性,而B掺杂却能大幅提高了TiO2的光催化活性,因而Ru、B共掺杂样品的光催化活性比仅B掺杂样品还稍低,当B掺杂质量百分数为1.0;时,可见光下光催化降解亚甲基蓝的2h降解率由未掺杂TiO2的68.5;提高至84.3;.     

退火处理对碳氮改性TiO2光催化性能的影响

以偏钛酸和三聚氰胺为原料,在空气氛围下700℃煅烧退火制备C-N改性TiO₂光催化剂.利用XRD、FT-IR、XPS、SEM、UV-Vis、BET等手段对改性前后的样品进行表征分析.分析结果显示,改性样品为大比表面积、多孔隙锐钛矿晶型TiO₂材料,TiO₂晶格中部分O被N取代,表面吸附酰胺化合物.与纯TiO₂相比,C-N/TiO₂对NO的催化氧化效率大幅度提高.其中C-N/TiO₂-2对NO的催化氧化率达到69。     

Ce掺杂TiO2纳米粉体的制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,冰醋酸为螫合剂,以硝酸铈为掺杂剂,采用溶胶.凝胶法制备了铈掺杂TiO2纳米粉体.研究了铈掺杂对TiO2相组成和晶粒尺寸的影响及不同掺杂量对TiO2光催化活性的影响,确定了Ce的最佳掺杂量.结果表明:Ce掺杂缩小了TiO2的锐钛矿相→金红石相(A→R)的相变温区范围,抑制了TiO2的晶粒增长.热处理温度升高,二氧化钛的比表面积下降.掺杂适量的铈提高了TiO2的光催化活性,Ce掺杂为0.05;摩尔分数时Ce-TiO2的光催化活性达到最佳,甲基橙降解率可达90;左右.     

利用介质极性调节制备纯二氧化钛可见光催化剂

利用介质极性调节与表面活性剂(十二烷基磺酸钠,SDS)辅助TiCl4水解,成功地制备了纯二氧化钛光催化剂(TPC).所制备的样品均具有可见光催化降解甲基橙的活性,而且随着TiCl4与SDS摩尔比及TiCl4与正辛烷摩尔比增大、甲基橙的初始浓度降低,催化降解效率提高.介质极性调节与表面活性剂(十二烷基磺酸钠,SDS)协同作用,可调控粒子间的相互作用强度以及高能氧桥键的分布,从而调控可见光催化活性;TPC光催化降解甲基橙的反应具有假一级反应的动力学特征.使用TiCl4与SDS摩尔比为51.2、TiCl4与正辛烷摩尔比为3.5的TPC_4,在可见光(35 W普通民用光源)下照射3h,甲基橙降解率高达69.6;.     

Ag掺杂Sm2O3/TiO2对甲基橙光降解性能的影响

采用光沉积法制备Ag掺杂的光催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2,并对其在紫外光区对甲基橙的光降解行为进行了研究.采用XRD、FT-IR、N2吸附、SEM、TEM和XPS等手段对样品Ag-Sm2 O3/TiO2进行了表征,考察了Sm2 O3和Ag掺杂量对甲基橙紫外光降解活性的影响和催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2的催化稳定性.结果表明,Sm2 O3/TiO2在紫外光照射下对甲基橙的光降解活性随着Sm2 O3的增大而减小;与样品Sm2 O3/TiO2相比,催化剂Ag-Sm2 O3/TiO2对甲基橙具有更好的紫外光降解活性,其催化活性随着Ag掺杂量的增加而减小.Ag和Sm2 O3掺杂量均为3.0wt;的催化剂Ag(3)-Sm2 O3(3)/TiO2对甲基橙紫外光降解的活性最高,在相同条件下的6次循环实验未出现明显失活.     

TiO2/蒙脱石复合物中纳米TiO2的相变与光催化性能

以TiOSO4.2H2O为TiO2的前驱体、蒙脱石为基体,采用水解-插层复合法,在不同热处理温度下制备了系列TiO2/蒙脱石纳米复合样品。采用XRD研究了样品中TiO2物相和晶粒大小等属性的变化,研究了样品对亚甲基蓝溶液的吸附脱色性和光催化脱色性。结果表明,热处理温度对TiO2/蒙脱石中TiO2物相与相对含量、晶粒大小和光催化脱色性等有很大影响。经700℃热处理的TiO2/蒙脱石复合样品锐钛矿晶粒仅为13.7 nm,光催化脱色率高达42.7%,总脱色率达79.8%;经1100℃热处理后,锐钛矿相对含量高达55.7%,锐钛矿晶粒为55.8 nm,光催化脱色率仍为32.5%,总脱色率高达46.6%;TiO2/蒙脱石复合样品中的TiO2与纯纳米TiO2样品相比,具有更高的锐钛矿相向金红石相转变的温度、更小的TiO2晶粒尺寸、更强的光催化脱色性。蒙脱石结构层对TiO2的相转变和晶粒长大具有明显的阻滞作用。     

TiO2薄膜锂化工艺及其性能研究

本文以钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)为原料,采用溶胶-凝胶法在ITO导电玻璃基片表面制备了均匀透明的TiO2薄膜。使用X射线衍射仪表征了薄膜的晶型结构。通过电化学方法对TiO2薄膜进行锂化,研究了TiO2薄膜的厚度、热处理温度和外加电压对薄膜锂化效果的影响。结果表明,当镀膜层数为4层,热处理温度为400℃时,TiO2薄膜Li+存储能力最强。当TiO2薄膜相对参比电极外加电压为±2V时,Li+可充分进入薄膜并与之结合形成蓝色化合物LixTiO2,变色效果最为明显。     

Ce/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能的研究

采用电化学阳极氧化法在钛表面制备TiO2纳米管阵列,并用稀土铈对其修饰改性.以甲基橙为目标降解物,考察了Ce3+溶液浓度、甲基橙溶液的初始浓度和初始pH对铈改性的TiO2纳米管光催化活性的影响.结果表明:Ce3+溶液的浓度存在一个最佳值,当Ce3+溶液浓度为0.01 mol/L,在10 mg/L,pH =3的甲基橙溶液中光催化活性最好.光照4h后,甲基橙的降解率达83％.     

胶溶法制备具有自清洁与抗菌性能的TiO2薄膜

采用胶溶法合成了纳米晶锐钛矿溶胶,在玻璃基底上用提拉法制备出TiO2纳米薄膜。使用XRD、TEM、SEM和AFM和接触角等方法对TiO2溶胶和薄膜的结构进行了表征。结果表明,胶溶法合成的TiO2溶胶为锐钛矿型且结晶度较高,TiO2晶粒为针状,平均粒径约为8 nm;TiO2薄膜表面光滑,颗粒平均粒径约为86 nm。3层薄膜的厚度约为150 nm,涂膜层数对膜表面结构形貌影响有限。常温制备出的薄膜经紫外光照80 min,对亚甲基蓝的降解率达到93.6%,其活性随着热处理温度升高而提高。薄膜具备超亲水性,自清洁和抗菌性能。     

Preparation and physical properties of amorphous V2O5 containing TiO2, Na2O or Li2O

V₂O₅ gels containing up to 18 mol% of TiO₂ were obtained through the simultaneous hydrolysis of alkoxides in ethanol solution. V₂O₅ gels containing Na₂O or Li₂O were obtained through the ion exchange method. The crystallization temperature, T_cr, of the gels increased and the H₂O content of the gels decreased by the addition of TiO₂ or Na₂O. These additives seem to stabilize the amorphous state of the gels. On the other hand, T_cr and the H₂O-content slightly varied with the addition of Li₂O. No ionic polarization was observed in coating films of the gels dried at temperatures below T_cr. The dc conductivity of the films was anisotropic, and increased with the addition of Li₂O or Na₂O. However, it decreased with increasing TiO₂ content. The fiber-like structure of gels was observed by TEM. The gels obtained from alkoxides were thin and short in comparison with the gels obtained through the ion exchange method.     

Phonons in TiO2---SiO2 glasses

We report the infrared and Raman studies of titanium doped vitreous silica glasses for a number of titanium concentrations. The vibrational modes associated with the randomly oriented chains of SiO₄ tetrahedra show broadenings and shifts. The LO-TO splitting of some Raman active modes decreases with increasing titanium concentration. This is attributed to the decrease in long-range coulomb fields associated with the chains of SiO₄ tetrahedra which are broken by the titanium atoms. The results are discussed in the context of random network models. An increase in the average intertetrahedral angle of the SiO₄ network is calculated from the data. This explains the anomalous decrease in the density of TiO₂---SiO₂ glasses with increasing titanium content. We identify two new modes associated with the distorted titanium tetrahedra. A polarized Raman mode at 1115 cm⁻¹ which is infrared inactive and an unpolarized Raman mode at 945 cm⁻¹ which is infrared active are observed.     

Y2O3掺杂WO3光催化剂的制备及其性能

采用浸渍法合成了Y2O3 -WO3光催化剂,通过XRD和UV-Vis DRS测试手段对其进行了表征.以对苯二甲酸为探针分子,结合化学荧光技术研究了Y2O3 -WO3表面羟基自由基的生成.以溴百里香酚蓝(BTB)催化降解实验评价了其光催化活性.结果表明:与纯WO3相比,1.2％ Y2O3-WO3样品的吸收带边发生明显红移、在200～800 nm 区域有更强的光吸收.Y2O3-WO3样品的紫外和可见光催化活性随Y2O3含量增加先增加,当Y2O3含量为1.2％时分别达到最大值,然后随Y2O3含量的进一步增加而减小.与纯WO3相比,1.2％ Y2O3-WO3样品明显具有更高的紫外和可见光催化活性以及更大的羟基自由基生成速率.     

常压干燥法制备铁掺杂二氧化钛气凝胶

以钛酸四丁酯(TRIP)为原料、硝酸铁为掺杂剂、冰醋酸为催化剂、甲酰胺为干燥控制化学添加剂,采用溶胶-凝胶法制备Fe3+掺杂TiO2醇凝胶,并结合常压干燥工艺,实现了Fe3+掺杂TiO2气凝胶的常压干燥法制备.采用XRD、BET、SEM、IR等对样品进行检测.结果表明:制备态Fe3+掺杂TiO2气凝胶密度为0.24 g/cm3,比表面积为529.17 m2/g,平均孔径约为20.10 nm,晶型为无定形;经850℃空气气氛下煅烧2h后,样品转变为锐钛矿型结构,平均孔径增大到22.32 nm,比表面积为136.22 m2/g.通过甲基橙溶液光催化降解实验,相比未掺杂二氧化钛气凝胶,掺入nFe∶nTi=0.05时,样品具有更高的光催化性能.     

Interaction between colloidal particles in SiO2 and TiO2 sols

The effect of the interaction between colloidal particles in SiO₂ and TiO₂ sols on the viscosity of the sols has been examined. It was found that the interaction was significantly influenced by the zeta potential of electrical double layers and terminal bonds associated with particle surfaces. Water/alkoxide mole ratio and pH affect the zeta potential and the terminal bonds and, consequently, change the interaction between the particles and the viscosity of the sols. In addition, the relationship of viscosity with the volume fraction of the colloidal particles in SiO₂ sol has been described by a Dougherty-Kreiger equation when the viscosity reached a stable value with time.     

TiO2-SiO2 monolithic glass formation from sol-gel

This study demonstrates that hydrolysis should be carried out in a step manner in gel synthesis. The key to the increase in the amount of water added is the control of the hydrolysis rate of Ti(OC₄H₉)₄. The hydrolysis of Si(OC₂H₅)₄ can be carried out at about 75°C. The amount of added water (γ_WI), which varied with TiO₂ content (in mol%), was about 64–88% of the total amount of added water. The hydrolysis reaction should be performed at room temperature while Ti(OC₄H₉)₄ is added. The total amount of added water (γ_W) is related to the amount of solvent (R). For example, if TiO₂ is 40mol%, γ_W will vary from 3.2 to 8.0 when R varies from 0.8 to 2.0. The amount of added water was affected by the distribution of solvent in the metal alkoxides. The amount of added water can be increased when R_Si(OC2H5)4 = 1, R_Ti(OC4H9)4 > 1. The rate of rise in temperature of the thermolysis of the dried gel should be less than 10°C per hour, and the heat treatment temperatyre is related to the TiO₂ content (in mol%). Gel glasses without devitrification can only be obtained by thermolysis at 600°C from the gel with no less than 20 mol% TiO₂.