添质铝金红石(TiO2)单晶体焰熔法生长实验及机理

使用添加适量(原子分数为0 4%)Al2O3的金红石粉料,采用焰熔法成功地生长了尺寸为20mm×30mm的透明金红石单晶体,而采用相同工艺使用纯金红石粉料生长的晶体却是蓝黑色不透明的·添质铝在晶体生长过程中有如下作用:Al3 在晶体中取代Ti4 的位置,减少了氧的配位数,因而减少了晶体形成时对氧的需求,从而减少了由于Ti4 还原而形成的Ti3 和非本征氧空位的数量;由于Al3 半径小于Ti4 ,因此增加了正离子间距,使氧离子更易于迁移;形成添质后晶体的本征(固有)缺陷对Al′Ti V¨O,提供氧离子扩散通路·因此适量Al2O3的添加从宏观上增加了氧离子在晶体中的扩散速度,避免了大量色心的形成,从而在生长过程中可直接获得透明的金红石单晶体·     

金红石TiO2(011)表面的理论研究进展

基于密度泛函理论 (DFT) 的第一性原理 (First-principles) 计算方法,就金红石TiO₂(011)表面在理论方面的研究进展做了介绍.首先,通过阐述研究金红石TiO₂(011)表面的必要性和实验在其结构方面的研究进展,介绍了金红石TiO₂(011)表面的电子结构和光学性质,指出并验证了该表面对可见光有较强的响应能力.随后,介绍了金红石TiO₂(011)表面的缺陷和杂质,指出吸附H原子和形成O缺陷后还能显著增强其在红外区的红外吸收.在此基础上,不仅从理论上提供了一些传统实验所无法提及的数据资料,还弥补了相关实验在微观领域研究中的不足.最后,就目前金红石TiO₂(011)表面研究中存在的问题做了展望,指出金红石TiO₂(011)表面各种表面现象的微观本质是未来研究的重点内容.     

Si掺杂金红石TiO2光学特性的第一性原理研究

TiO2是一种重要的n型金属氧化物半导体功能材料。近年来的实验与理论研究表明,运用杂质掺入来减小TiO2禁带宽度是提高其活性的一种有效办法。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法,从理论上研究了Si掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学特性。通过能带结构、态密度及电荷布居的分析发现,Si原子的引入使Si-Ti的键长发生明显的变化,近邻氧原子有靠近硅原子的趋势而近邻钛原子有远离硅原子的趋势。半导体禁带宽度没有明显变化,但是禁带中产生了一个杂质能级,该杂质能级主要是由Si的3p电子和Ti的3d电子杂化引起的。因此,Si掺杂能使材料的宏观特性表现为电子激发能量减小,材料活性增强,响应可见光范围达到480nm左右。     

一步法合成金红石相TiO2/沸石的光催化活性研究

以天然沸石为基体,分析了活化天然沸石的晶相,并借助Ms软件的Reflex模块对其进行精修,分析了活化沸石的成分和阳离子类型。合成了不同负载率的金红石相TiO2／沸石光催化剂,并对其晶相、比表面积、负载率和光催化活性进行了表征;利用上述光催化剂催化3种有机物的反应动力学参数表征了催化速率。     

一步法合成锐钛矿相和金红石相TiO2的光催化活性的研究

以酞酸丁酯为钛源,利用一步合成法分别合成出锐钛矿相和金红石相TiO2,并利用XRD、BET和SEM表征其晶相、粒度和表面状态,其结果证实两种晶相TiO2具有相近的结晶度和粒度。在此前提下,通过对两种晶相TiO2进行第一性原理、DRS和ζ电位的分析,得到金红石相TiO2的光催化活性优于锐钛矿相TiO2的结论。此外,在可见光条件下,选取带不同表面电荷的三种有机物进行2h光催化实验,其光催化反应动力学的结论证实了金红石相TiO2的光催化反应速率较优,并对其原理进行了解释。     

金红石型纳米TiO2(110)表面原子结构和电子结构的理论研究

利用MaterialsStudio软件采用密度泛函理论的全势PLAPW方法研究了金红石型纳米TiO₂的表面原子和电子结构及其性质。计算结果表明:金红石型纳米TiO₂(110 )表面原子结构发生了弛豫和重构,随着原子层厚度的增加,相应的弛豫距离减小,表面禁带宽度降低,具有了准金属特性。表面HOMO和LUMO轨道分别是由Ti⁴⁺的p轨道和d轨道构成,其表面的活性位为Ti⁴⁺。     

金红石型TiO2结构随温度变化的分子动力学模拟

常压下,采用经典离子晶体相互作用势模型,并进行量子化修正,对金红石型TiO2结构随温度变化进行分子动力学模拟,计算了键长、键角、均方位移、特征(110)面分布函数及TiO6八面体结构随温度变化特性.模拟结果表明,当温度由300 K升至1 800 K时,TiO2中阴、阳离子振动偏离原来的平衡位置,均方位移逐渐增加,形成晶体的热膨胀;尤其在温度高于1 000 K时,TiO2体系中Ti-O键、键角、均方位移等特征参数出现较明显的变化,特征晶面(110)及八面体构型出现扭曲,精细结构在一定程度上受到破坏,晶体的无序度逐渐增大,呈现出短程有序、长程无序的高温非晶结构特征,这些模拟结果与相关实验结果基本一致.     

一步法合成锐钛矿相和金红石相TiO2的光催化活性的研究

以酞酸丁酯为钛源,利用一步合成法分别合成出锐钛矿相和金红石相TiO2,并利用XRD、BET和SEM表征其晶相、粒度和表面状态,其结果证实两种晶相TiO2具有相近的结晶度和粒度.在此前提下,通过对两种晶相TiO2进行第一性原理、DRS和ζ电位的分析,得出金红石相TiO2的光催化活性优于锐钛矿相TiO2的结论.此外,在可见光条件下,选取带不同表面电荷的三种有机物进行2 h光催化实验,其光催化反应动力学的结论证实了金红石相TiO2的光催化反应速率较优,并对其原理进行了解释.     

金红石型纳米二氧化钛的制备

采用CO（NH2）2控制TiCl4的水解过程,在常温常压下制备出了纳米TiO2.经XRD表征所制产品晶相为纯金红石相,晶粒平均尺寸小于10 nm,并在此基础上探索了最佳制备条件.     

纳米级金红石型TiO2放大试验

以Ｈ２ＴｉＯ３为原料，经过ＴｉＯ（ＮＯ３）２水解的放大实验，制备了金红石型ＴｉＯ２纳米粒子，通过Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、透射电镜（ＴＥＭ）和比表面吸附（ＢＥＴ），对纳米粒子的结构、形貌、粒径进行了分析和表征，结果表明，粒子的平均粒径在１１ｎｍ左右，晶型为金红石型，粒子分布较松散，部分颗粒呈纤维状排列。     

液相合成金红石二氧化钛纳米晶的性能研究

采用低温陈化法和水热法制备了金红石型纳米TiO2晶体。利用TEM，XRD及BET等方法对纳米TiO2进行了表征，结果表明低温合成的纳米晶TiO2为针形聚集体，水热合成出的TiO2为纳米针。通过计算，不同条件下得到的产物的晶格参数及比表面有明显变化。     

液相激光烧蚀合成TiO2纳米颗粒及其XPS研究

采用液相激光烧蚀法制备了二氧化钛纳米颗粒,研究了二氧化钛纳米颗粒的生长与微结构．XRD、TEM、XPS等表征表明：此方法可在室温条件下一步获得金红石型二氧化钛纳米颗粒胶体,颗粒直径约50nm,尺寸分布窄,分散性好,从而显示出良好的应用前景．结合微观表征与激光诱导的瞬态等离子体分析对TiO2纳米颗粒形成机理进行了探讨．     

TiO2半导体光催化技术研究进展

综述了国内外TiO2光催化技术的研究进展,介绍了TiO2光催化的机理、TiO2光催化剂的制备方法和光催化技术的应用,讨论了TiO2光催化技术存在的问题。对TiO2光催化技术的研究方向及光催化技术的发展前景进行了分析。     

Si掺杂金红石TiO2光学特性的第一性原理研究

TiO2是一种重要的n型金属氧化物半导体功能材料。近年来的实验与理论研究表明,运用杂质掺入来减小TiO2禁带宽度是提高其活性的一种有效办法。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法,从理论上研究了Si掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学特性。通过能带结构、态密度及电荷布居的分析发现,Si原子的引入使Si-Ti的键长发生明显的变化,近邻氧原子有靠近硅原子的趋势而近邻钛原子有远离硅原子的趋势。半导体禁带宽度没有明显变化,但是禁带中产生了一个杂质能级,该杂质能级主要是由Si的3p电子和Ti的3d电子杂化引起的。因此,Si掺杂能使材料的宏观特性表现为电子激发能量减小,材料活性增强,响应可见光范围达到480nm左右。     

溶胶-凝胶法制备纳米TiO2光催化降解偏二甲肼污水研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯纳米TiO2对偏二甲肼污水进行光催化降解研究。并对光催化降解的主要影响因素进行了讨论,试验证明该技术对偏二甲肼污水具有良好的降解效果。     

芴与噻吩共聚物敏化二氧化钛在可见光下的光催化活性

紫外漫反射光谱表明,芴与噻吩共聚物PFT敏化二氧化钛在360~500 nm之间都有强吸收,其最大吸收边由387 nm(TiO2)红移至500 nm。荧光发射光谱显示,PFT吸附于TiO2表面时,其受激发后将电子注入TiO2导带。敏化后的TiO2在可见光下能有效将苯酚降解去除。     

分散聚合法制备TiO_2-PS复合粒子

采用硅烷偶联剂KH570对纳米TiO2表面预处理,通过分散聚合方法制备出以TiO2为核,聚苯乙烯为壳的复合粒子.利用正交实验研究了单体加入量,反应温度采用透射电镜(TEM),红外光谱(FTIR),热重分析(TGA)对复合粒子的形貌和结构进行表征.     

TiO2纳米管的制备方法研究

研究了目前常用的TiO2纳米管阵列的制备方法:模板法,水热合成法和阳极氧化法,对阳极氧化法经常采用的几个电解液体系也做了相应的讨论.本文通过对比不同制备方法所需的实验条件以及所得到的纳米管的形貌,优选出更适合进一步研究的制备方法.阳极氧化法制备的 TiO2 纳米管具有高度有序的纳米阵列结构,并且制备方法简单易行,其缺点在于成本较高.