TiO2纳米粒子膜的表面态性质对光催化活性的影响

TiO2纳米粒子膜催化剂光催化降解大气和水中污染物,具有广泛的应用前景,成为重点研究的课题之一[1～3].膜的晶体结构、能带结构、表面微结构和光生载流子过程等是决定催化剂光催化活性重要的因素.研究这些性质能够为研制和开发高效催化剂提供理论依据.本文采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)[4]制备TiO2纳米粒子膜,分别用TiCl4等离子体和O2等离子体处理膜表面,制出两种不同表面性质的TiO2纳米粒子膜,测定其表面性质和降解苯酚的光催化活性,分析和讨论了膜表面物种、表面态能级对光催化活性的影响.     

TiO2纳米粒子膜的表面态性质及其光催化活性的研究

TiO₂纳米粒子膜催化剂光催化降解水中污染物,与粉末相比具有可重复使用、易回收等优点,近年来,在光化学领域受到人们的高度重视^[1～3].膜催化剂的表面性质与其光催化活性直接相关,研究这些性质能够为研制、开发高效催化剂提供理论依据.本文采用TiCl₄水解法,制备了酸性、碱性条件下TiO₂纳米粒子膜.利用原子力显微镜(AFM)、X-射线衍射谱(XRD)、红外光谱(IR)和场诱导表面光电压谱(EFISPS)测定其表面微结构.考察了它们对苯酚降解的光催化活性,讨论了膜催化剂的表面性质对光催化活性的影响.     

TiO2纳米粒子膜的制备、表面态性质和光催化活性

在酸性和碱性条件下,用TiCl4水解法制备了TiO2纳米粒子膜催化剂.采用原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD),表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(EFISPS)测定了催化剂表面的微结构及能级结构.对催化剂进行了光催化降解苯酚实验,测定了其光催化活性.结果表明,酸性条件下制备的TiO2膜催化剂的光催化活性较高,其结果接近于P25.用能带理论解释了TiO2纳米粒子膜催化剂光催化活性的差异,分析了膜厚对光催化活性的影响.     

TiO2纳米带表面光伏特性的研究

近年来, 一维结构的纳米带由于其不同于管、线材料的新颖结构以及独特的光电性能而受到广泛关注. 人们通过各种方法合成了氧化锌、硫化镉和氧化锡等纳米带材料[1,2]. 纳米TiO2以其优异的光电性能和高的化学稳定性而被广泛应用于太阳能电池、光催化降解等诸多领域[3], 从而成为研究热点, 最近其纳米带的制备也有报道[4].     

TiO_2纳米粒子的表面修饰研究

利用表面修饰法合成了油酸 (OA)修饰的TiO2 纳米粒子 ,采用红外光谱 (IR)、透射电子显微镜 (TEM)和X射线光电子能谱 (XPS)对表面修饰的TiO2 纳米粒子进行了结构表征 ,并研究了油酸浓度对TiO2 表面覆盖量及在油中分散性能的影响 .研究结果表明通过油酸表面修饰 ,成功合成了具有油分散性能的纳米TiO2 ,并且获得了油酸修饰量与TiO2 的最佳配比 .     

氢氧化铝对纳米TiO2的表面包覆

氢氧化铝对纳米TiO2的表面包覆;纳米TiO2;氢氧化铝;包覆;光稳定性     

TiO2纳米膜表面结构形态特征

采用反胶束法制备TiO2纳米溶胶,用浸渍提拉法在不同的条件下制备了三种TiO2多孔纳米薄膜,并利用AFM、SEM、XRD等方法对膜表面结构物理化学特性进行表征.结果表明三种膜基本上由粒径约为59 nm的纳米粒子以不同的方式堆积而成,溶胶刚生成时浸提一次,干燥、焙烧得到膜上纳米粒子分布均匀,所生成的二次粒子粒径最小,二次粒子形成的二次表面粗糙度最小,浸提10次得到膜上纳米粒子间存在较丰富缝隙结构,二次粒子粒径及其形成的表面粗糙度较大,而溶胶制备好陈化6 h后浸提得到的膜上二次粒子粒径最大,表面粗糙度最高.由分形理论估算得到三种膜的分形维数分别是2.22、2.20和2.27. XRD测试表明,膜上TiO2为锐钛矿晶相.这些结果表明,采用不同制备步骤得到的膜,其表面结构形态存在较大的差异.     

DBS包覆TiO2 纳米粒子的表面光伏及光致发光性能

The TiO2 nanoparticles capped with sodium dodecylbenzenesulfonate (DBS) were synthesized by a sol-hydrothermal method, and were also characterized by XRD, TEM, Surface Photovoltage Spectroscopy (SPS) and Photoluminescence (PL). The effects of capping DBS on photovoltage and photoluminescence performances of TiO2 nanoparticle as well as appropriate capping conditions were principally investigated. The results show that the capping situation is desirable when the pH value and adding DBS amount are in the range of 4.5-5.5 and 1.0%-3.0% of TiO2 weight in advance of the hydrothermal process, respectively. The added DBS could inhibit the growth of anatase crystallite during the hydrothermal process. Moreover, the intensities of SPS and PL of TiO2 nanoparticle decreased after DBS was capped, which is possibly attributed to the electrophilic property of sulfonic acid group (-SO3-) as well as the decrease of surface defect.     

Sn4+掺杂对TiO2纳米颗粒膜光催化降解苯酚活性的影响

金属离子掺杂能改善TiO2纳米微粒光催化活性,在光降解大气和水污染物的研究中,已引起人们的重视[1,2].实验证明,掺杂物的浓度、掺杂离子的分布、掺杂能级与TiO2能带匹配程度、掺杂离子d电子的组态、电荷的转移和复合等因素对催化剂的光催化活性有直接影响[3].Kamat等[4]曾利用TiO2颗粒与SnO2颗粒混合制膜,使光催化剂活性得到提高.但Sn4+掺杂TiO2用于光催化剂尚少见报道.本文采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)[5]制备了Sn4+离子掺杂的TiO2纳米颗粒膜催化剂(TiO2-Sn),考察了其对苯酚的光催化降解活性,讨论了Sn4+离子的掺杂方式及光催化活性提高的机理.     

CdS/TiO2复合纳米粒子的光学性质

在Brij35/正己醇/环己烷/水构成的反相微乳体系中，分别合成了CdS、TiO2纳米粒子和TiO2包覆CdS（CdS/TiO2）的复合纳米粒子.测定了它们的紫外-可见吸收和荧光光谱.结果表明， CdS/TiO2复合纳米粒子在可见光区的吸收比相应的两组分的吸收之和更强.纳米CdS和纳米TiO2均有较强的荧光.而且在相同浓度时纳米TiO2的荧光比纳米CdS的荧光更强.但在CdS/TiO2复合纳米粒子中，TiO2的荧光被淬灭，而CdS的荧光稍有降低.     

TiO2半导体薄膜的制备与特性

ＴｉＯ_２半导体薄膜的制备与特性徐明霞，徐廷献，刘宁（天津大学材料系天津３０００７２）关键词ＴｉＯ_２，半导体薄膜，制备ＴｉＯ２薄膜或涂层，作为优良的色材、氧敏传感器材料和湿式太阳电池的光电阳极材料具有广阔的应用前景［１～３］．传统制膜技术主要采用物理...     

纳米尺度TiO2／聚吡咯多孔膜电极光电化学研究

用光电流作用谱，光电流－电势图和ＵＶ－Ｖｉｓ光说研究了ＴｉＯ２／聚吡咯多孔膜电极在不含氧化还原对和含不同氧化还原体系电解质溶液中的光电转换过程。ＴｉＯ２／聚吡咯多孔膜电极双层ｎ型半导体结构，内层ＴｉＯ２多孔膜的禁带宽度为３．２６ｅＶ，外层聚吡咯膜的禁带宽度为２．２ｅＶ。     

LB技术制备SnO2-TiO2无机交替纳米薄膜

采用LB技术将SnO₂纳米粒子和TiO₂纳米粒子组装进花生酸的交替多层膜，通过热处理除去膜中的有机成分后，采用红外光谱、紫外可见光谱、X-光电子能谱、低角X-射线衍射、原子力显微镜以及扫描电子显微镜等手段对处理后的膜进行了形貌、组成和结构表征，表明制得的是SnO₂纳米粒子-TiO₂纳米粒子无机-无机交替的均匀的纳米薄膜。     

CdS敏化对TiO2纳米薄膜电极光生电荷转移特性的影响

1991年Gratzel等[1]以敏化的TiO2纳米薄膜电极组成的液体结光电化学太阳能电池(PEC),其光电转换效率(IPCE)达到10%. 最近,选用固态电解质使这种PEC的IPCE达到33%[2].于是用有机染料[3,4]及窄带隙半导体纳米微粒[5]敏化的电极受到了广泛关注.     

介孔掺镧纳米晶TiO_2瞬态光伏与表面光声特性

结合瞬态光伏与表面光声技术,研究介孔掺镧nano-TiO2光生载流子分离与复合过程及其能量转换机制.结果表明:锐钛矿中两种不同光伏特性的缺陷态具有光生载流子扩散距离短,复合速度快的特点;镧掺杂增加体缺陷态对于光伏效应的贡献,但在某种程度上抑制主带隙的电荷分离;模板剂种类对于主带隙电子-空穴对的分离与复合过程,以及亚带隙无辐射跃迁引起的晶格振动均有显著的影响.结果证实了样品表面光声与瞬态光伏现象之间存在明显的能量互补关系.     

海绵状纳米结构TiO2膜的制备及其光催化活性

采用电化学阳极氧化法在钛表面构筑了海绵状纳米结构TiO2膜. 应用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对膜层的形貌和晶型进行了分析和表征, 考察了阳极氧化时间对膜层厚度的影响, 并通过海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙的光催化降解研究了膜层厚度与光催化活性的关系. 结果表明, 海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙具有光催化降解作用, 而且随着膜层厚度的增加, 光催化降解速率显著增大, 厚度为2.2 μm的海绵状纳米结构TiO2膜对甲基橙的光催化降解速率是厚度为480 nm的6.4倍.     

TiO2纳米晶多孔膜的电荷传输特性

用光电流作用谱、瞬态光电流、循环伏安及线性电位扫描法研究了TiO2纳米晶／纳米多孔膜电荷传输特性．结果表明TiO2纳米多孔膜的电荷传输与块体半导体不同．TiO2纳米晶电极的能带不弯曲，电子在导带中可向两个方向流动，电子既可以流向电极内部经由外电路输出．也可以流向电解质溶液被溶液中的受主捕获．在TiO2纳米多孔膜电极中，不仅在负电位区能带边随电位变化，而且在正电位区能带边随电位变化而移动，即带边不钉扎。加入合适的施主可提高光电转换效率．加入受主则在电极溶液界面引起电子的严重损失，降低光电转换效率．     

纳米TiO_2膜修饰电极异相电催化还原马来酸

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 ,SEM ,XRD测试表明晶型为锐钛矿型 ,晶粒平均尺寸为 2 5nm .采用循环伏安法、循环方波伏安法和电解合成法研究了纳米TiO2 膜电极在硫酸介质中的氧化还原行为以及对马来酸 (maleicacid)还原的电催化活性 .结果表明 ,纳米TiO2 膜电极在阴极扫描时有两对可逆氧化还原峰 ,可逆半波电位Er1/ 2 分别为 -0 .5 3V和 -0 .92V (vs .SCE ,扫描速度 0 .0 5V·s-1) ,对应于TiO2 /Ti2 O3 和TiO2 /Ti(OH) 3 两个氧化还原电对的可逆电极过程 .其中TiO2 /Ti2 O3 电对对马来酸具有异相电催化还原活性 ,纳米TiO2 膜中的TiⅣ/TiⅢ 氧化还原电对作为媒质间接电还原马来酸为丁二酸 (butanediacid) ,反应机理为电化学偶联随后化学催化反应 (EC′)机理 .     

掺钛熔石英TiO2—SiO2缺陷的ESCA研究

高纯熔石英中掺杂TiO_2可使其具有低热膨胀或无膨胀性及特殊的紫外吸收,以实现能量转换,提高红外发射率,因而对其结构研究已受到关注,我们曾用Raman光谱研究了其结构与光谱特性,本文用光电子能谱(ESCA)探讨不同TiO_2含量的熔石英中网络缺陷与钛的配位结构变化。