Zn2+掺杂对TiO2相变温度和晶粒尺寸的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同含量Zn2 掺杂的氧化钛粉体,利用TG-DTA、XRD测试技术检测了锌离子掺杂对锐钛矿和金红石相变及其晶体尺度的影响。试验结果表明,锌离子的掺入抑制了锐钛矿和金红石的相变,使相变温度提高,而且显著阻碍晶体的生长,从而获得纳米晶体。     

硅铝共掺杂对TiO2薄膜结构及性能的影响

采用非水解溶胶-凝胶法制备了Si、Al共掺杂的TiO2薄膜.应用X射线衍射、紫外可见分光光度计研究了Si、Al掺杂对TiO2薄膜晶型转变、晶粒尺寸、光吸收性能及光催化性能的影响.结果表明:适量引入Si、Al后,可显著提高1000℃热处理后TiO2薄膜的光催化活性;当Si/Ti物质的量比为0.2时,薄膜由于混晶结构光催化活性最佳;Si、Al共掺杂能抑制TiO2的晶型转变及TiO2的晶粒生长,且Si、Al共掺杂的抑制作用比单一Si掺杂更有效;当Si/Ti物质的量比为0.15、Al/Ti物质的量比为0.05时,TiO2锐钛矿向金红石的转变温度从750℃提高到1200℃.     

Ce3+掺杂TiO2薄膜材料的制备改性及电致变色研究

以钛酸四丁酯和冰乙酸为原料,加定量的Ce(NO3)3引入Ce3,采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉镀膜法在ITO导电玻璃上制备Ce3+掺杂的TiO2薄膜.通过XRD、TG-DTA、SEM等手段对Ce3+掺杂TiO2粉末进行表征,使用电化学工作站对薄膜的电致变色性能进行测试,通过紫外-可见光分度计对薄膜进行检测.结果表明:掺杂Ce3+的浓度为2;,对薄膜的电致变色性能有较大的提高;掺杂越均匀,对薄膜的电致变色性能的影响越显著.     

镧掺杂混晶结构TiO2纳米粉体的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为Ti源,采用溶胶-凝胶自蔓燃法制备了镧掺杂的La-TiO2(简写为LT)纳米粉体.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FIIR)、透射电子显微镜(TEM)等对掺杂型TiO2粉体的晶型结构与颗粒尺寸等进行表征.利用紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)研究了H2O2改性、镧掺杂量以及混晶结构对TiO2纳米粉体降解甲基橙的影响.结果表明:镧掺杂混晶TiO2粉体的光催化活性明显优于未掺杂的锐钛矿TiO2粉体.当La3+掺杂量为0.5;,合成温度为475℃(金红石相含量为26.0;)时,得到的TiO2粉体光催化活性最好.H2O2的加入有助于TiO2光催化剂表面的电子-空穴对生成,提高光催化剂对甲基橙的降解率,当H2O2浓度为6;时,光照3h后,降解率达到了91.97;.     

热处理过程对纳米TiO2结构和性能的影响

以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2,结合TG-DTA,XRD,TEM等分析了不同热处理温度对纳米TiO2的晶型结构、晶粒粒径及微观形貌的影响.以甲基橙溶液为目标降解物,探讨了热处理温度对纳米TiO2光催化活性影响.利用Eastman的粒子生长理论对晶粒生长的动力学过程进行初步分析.研究表明:随着热处理温度升高,TiO2粒径逐渐从11.2 nm增大到78.6 nm;热处理温度为450～ 550℃时,纳米TiO2晶粒以锐钛矿为主,温度升至650℃时,出现了锐钛矿和金红石的混合相(质量比A∶R =9∶1),此时晶粒对甲基橙的降解率达到97.75;.而煅烧温度高于850℃后,TiO2几乎完全为金红石相,光催化活性显著下降.50;锐钛矿型TiO2转变金红石型TiO2的温度约为730℃,锐钛矿和金红石相晶粒表观活化能分别18.15 kJ/mol和42.56 kJ/mol;晶粒生长最快温度分别为546℃和1280℃.     

掺杂VO2薄膜的相变机理和光电特性研究

本文采用V2O5粉和MoO3粉为原料,通过无机溶胶-凝胶法制备掺Mo6+的VO2薄膜.实验采用XRD和XPS等研究手段,对掺杂薄膜的物相组成、价态、相变温度、电阻突变量级和相变前后的光透过率进行了测试.结果发现:所制备的掺杂薄膜其主要成份是VO2,掺入的MoO3结构未发生改变,掺杂薄膜随MoO3含量的增加其相变温度明显下降,但其电阻突变量级和光透过率的突变量亦随之降低,其中,电阻突变量级的下降趋势更显著,不过只要MoO3掺杂量不高于5;时,掺杂薄膜的电阻突变仍可保持2个量级以上,而且红外光透过率的突变量仍保持较高.分析认为,薄膜中掺入的MoO3与VO2可以互溶,从而可作为施主组元降低VO2能带结构中的禁带宽度,改变其光电特性.     

V掺杂TiO2/粉煤灰漂珠光催化降解DMF的研究

以粉煤灰漂珠为载体、钛酸四丁酯为钛源、偏钒酸铵为钒源,采用溶胶凝胶法制备了V掺杂TiO2/粉煤灰漂珠光催化复合材料.采用XRD、UV-Vis/DRS、XPS、SEM、EDS等测试手段对其进行了表征分析,以二甲基甲酰胺(DMF)为有机污染物对其光催化活性进行了研究.结果表明:粉煤灰漂珠表面负载的TiO2为锐钛矿型;掺杂的V以V5、V4的形式存在于TiO2品格中,V的掺杂能够促使TiO2产生可见光响应(红移)而且能够提高催化剂的光催化活性,但是,掺杂过量的V会导致光催化活性降低;确定了当最佳V掺杂量为1;,加入量为0.5g时,暗反应30 min、光催化180 min后对浓度为50 mg/L、pH =3的DMF溶液的去除率达88.2;,循环使用4次后,对DMF溶液的去除率仍在65;以上,显示出较好的光催化性能和稳定性.     

高热稳定性锐钛矿型Nd掺杂纳米TiO2的制备与表征

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法合成了纯TiO2与Nd掺杂TiO2纳米粉体,对其进行了350℃至850℃的热处理.利用XRD、SEM、和EDS对粉体的晶型结构,微观形貌和元素成分进行表征,研究了Nd掺杂对TiO2晶粒尺寸以及晶型转变的影响.结果表明:样品晶粒尺寸达到纳米级别,Nd掺杂后TiO2晶粒尺寸减小.纯TiO2在550℃时已经有金红石生成,750℃完成锐钛矿向金红石的转变;Nd掺杂TiO2在750℃时仍然是锐钛矿,850℃时有少许金红石生成,Nd掺杂提高了TiO2锐钛矿结构的热稳定性.     

Zn2+掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料的表面特性研究

基于高岭石表面是以Si-O键为主的亲水表面且具有巨大比表面积,易于复合光催化优异的TiO2膜.以高岭石为基材,溶胶-凝胶法制备了具有光催化活性的Zn2掺杂TiO2/高岭石复合光材料.采用XRD、FrIR、Raman、XPS等技术对材料的晶体结构、分子结构、表面元素组成及化学态、纳米TiO2晶体膜的覆盖面积进行表征分析.结果表明:Ti-O与高岭石结构的Si-O发生化学键合,在高岭石表面形成Si-O-Ti键合的纳米TiO2晶体膜,占高岭石表面积的91.35;.掺杂的Zn2只是在TiO2晶体表面复合氧化成红锌矿,而不能进入TiO2晶格.物理化学复合增加了基材高岭石表面晶体缺陷,有利于TiO2晶体表面光生载流子的增生和传输.     

冲击压缩对TiO2粉末结构和热处理相变的影响

为研究动高压加载下TiO2的冲击改性特点,利用平面冲击波加载技术对TiO2粉体进行冲击压缩实验,以XRD和Raman光谱为主要手段,对样品的结构和热处理相变行为进行了表征和比较.结果表明:冲击压缩作用使TiO2的衍射峰宽化,在样品中形成较大的晶格畸变和应力;飞片速度对TiO2晶粒的粉碎细化效果影响较大.经飞片2258 m/s高速冲击后,微结构中的晶格畸变和应力使TiO2在热处理时的相变温度降低约100℃.TiO2在高速冲击后生成了一种具有锆钛矿结构的同素异构体.     

高纯TiO2超微粉体的制备

以廉价的TiCl4为原料,液体石蜡为纯化剂,氨水作形核剂,制备出高纯TiO2超微粉体。用XRF分析了样品的物相组成;XRD和SEM等手段表征了粉体合成过程的物相变化和形貌特征。结果表明,TiCl4经过矿物油(液体石蜡)除钒和精馏除铁等杂质后进行水解,当TiCl4溶液浓度0.65 mol/L,水解温度60℃、反应时间2 h、pH值=7、在800℃煅烧2 h条件下,制备出TiO2的纯度达到99.9952%,晶型为金红石相,晶粒尺寸约0.65μm,形貌近球形。     

Refractive index dispersion of spinel Zn2TiO4 single crystal

The transmittance and absorption spectra of a high‐quality Zn₂TiO₄ single crystal have been measured along the a‐axes at room‐temperature in the range of 200‐1000 nm. The wavelength dependent refractive index, extinction coefficient, real and imaginary parts of the complex dielectric constant of the Zn₂TiO₄ crystal have been derived from the measured T and α spectra. By fitting the refractive index spectrum, the Sellmeier dispersion equation of the Zn₂TiO₄ crystal has been obtained. The validity of Cauchy‐Sellmeier equation has been evaluated in the energy range of 2.90–3.20 eV representing the Urbach tail. Applying the single‐effective oscillator model, the dispersion energy E_d and the oscillator energy E₀ have been determined as 18.76 and 5.05 eV, respectively. The obtained dispersion energy E_d takes on ionic crystal value. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

稀土掺杂氧化钛基材料的相变及其湿度-电阻关系

本工作采用溶胶-凝胶工艺制备了La3 和Ce4 掺杂的TiO2-SnO2复合粉体,利用X-衍射仪对该粉体的相组成进行了分析,并对组装的湿敏薄膜元件进行了湿度-电阻关系的测试。结果表明,在500℃烧结,La3 和Ce4 掺杂对锐钛矿向金红石的转变起到先促进后阻碍的作用;600℃烧结,La3 和Ce4 掺杂抑制了锐钛矿向金红石的转变,La3 、Ce4 的加入降低了锐钛矿和金红石的晶体尺寸,同时降低了薄膜材料的电阻,使湿度-电阻关系呈现较好的线性度。La3 的作用最强,且促进了SnO2晶体的形成。     

钛硅复合氧化物晶体结构及光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了TiO2和钛硅复合氧化物,对样品进行了X射线衍射(XRD)、比表面积测试(BET)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)分析,并以甲基橙为模拟污染物,考察了其光催化性能.结果发现,添加硅能有效的阻碍TiO2晶型转变,抑制TiO2晶粒生长,细化晶粒,增大粒子的比表面积,加入硅还能使TiO2带隙能增加,使其具有更强的氧化还原能力;钛硅复合氧化物具有较高的光催化活性,当煅烧温度为900℃,添加硅的摩尔分数为20;时,光催化活性最佳.     

稀土Gd3+掺杂TiO2纳米带的制备及其光催化性能研究

以水热法制备出的钛酸盐纳米带为原料,利用二次水热反应制备了Gd3+掺杂TiO2纳米带.采用XRD、TEM和N2吸附-脱吸等手段对样品的晶型、微观形貌及比表面积进行了表征,讨论了Gd3+掺杂浓度、二次水热温度对材料结构及性能的影响.研究结果表明,Gd3+的掺杂没有影响原有样品的晶型,样品保持了锐钛矿相,但二次水热温度过高会破坏纳米带的形状,掺杂提高了样品的光催化活性,最佳掺杂量为5.O;.以掺杂量为5.0;、二次水热温度为180°C制备出的样品为光催化剂降解甲基橙,在光照180min后,甲基橙的降解率可达68;.     

高压下Pca21相TiO2直接相变的第一性原理研究

利用第一性原理的GGA+U方法对TiO2的金红石相(P42/mnm)、铌铁矿相(Pbcn)和Pca21相(Pca21)进行了计算.首先,优化了这几个相的晶体结构及相关参数,分析了焓曲线图,发现在减压至8.4 GPa时,Pca21相直接相变为铌铁矿相.其次,通过拟合分析了三阶Birch-Murnaghan状态方程得到Pca21相的体弹模量B0与类萤石结构实验值(202 GPa)非常符合.最后,通过讨论Pca21相的相变压强和体弹模量,进一步证明Pca21相结构更符合类萤石实验结果.     

Influence of Zn2+ ions concentration on the optical properties of Zn/Er:LiNbO3 crystals

Congruent Er³⁺(3 mol%):LiNbO₃ crystals codoped with ZnO (X mol %, X=0, 3, 6 and 7) were grown by the Czochralski technique. The Er contents in the crystals were measured by an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP‐AES). Under 800 nm excitation, the upconversion emission spectra reveal an enhancement of the green emission with respect to the red emission when the Zn²⁺ ions are introduced into Er:LiNbO₃ crystal. The effect of Zn²⁺ ions concentration on the intensity ratio of the green to red emission has been investigated. Two cross‐relaxation processes (²H_11/2 + ⁴I_13/2 → ⁴I_11/2 + ⁴F_9/2 and ⁴F_7/2 + ⁴I_11/2 → ⁴F_9/2 + ⁴F_9/2) are involved in populating the ⁴F_9/2 state, which bypass the green‐emitting states. The OH^‐ absorption spectra indicate that the Zn²⁺ codoping leads to a decreased concentration of Er³⁺ cluster sites contributing to the enhancement of the green emission. The studies on UV‐vis absorption spectra show that the heavily codoped with Zn²⁺ results in the reformation of the Er³⁺ cluster sites in Er:LiNbO₃. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

射频磁控溅射法制备TiO2-xNx薄膜的结构性能研究

利用射频磁控溅射法室温下在Si(100)衬底上制备了N掺杂的TiO2薄膜,并且采用x射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射光谱对薄膜进行了表征.XRD结果表明在纯Ar和N2(33.3;)/Ar气氛下制备的TiO2-xNx薄膜均为单一的金红石相,薄膜结晶性良好,呈高度(211)择优取向,而在N2(50.0;)/Ar下制备的薄膜结晶性明显变差;对于N掺杂的TiO2薄膜,XPS表明部分N原子进入TiO2晶格,并且以N-Ti-O、N-O键以及间隙式N原子形式存在;透射光谱表明掺N后的TiO2薄膜吸收边发生了红移.