具有光催化性能的TiO_2-SiO_2/TiO_2两层增透膜的设计与制备

采用膜层设计理论设计了以TiO2为内层膜,TiO2-SiO2复合膜为外层膜的两层增透膜,以钛酸丁酯(TBOT)和正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶以及SiO2溶胶,将两种溶胶按比例混合得到了TiO2-SiO2复合溶胶,在高硼硅玻璃上镀膜测试。透过率测试结果表明,在波长为550 nm处的透过率最高能达到99.4%。在光催化实验中,采用罗丹明B模拟有机污染物,考察了TiO2对光催化反应的影响。结果表明,在TiO2存在的情况下,罗丹明B的降解速度大大提高,光催化效率显著增加。     

耐环境性SiO2/SiO2-TiO2 增透膜的设计与制备

根据膜层设计理论设计出以K9玻璃为基体的耐环境性的双层增透膜, 这种增透膜在特定波长处具有超高的透过率. 以盐酸为催化剂, 分别以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为前驱体制备了SiO2和TiO2溶胶, 将SiO2和TiO2溶胶按一定比例混合得到SiO2-TiO2复合溶胶. 通过改变复合溶胶中SiO2的含量调节复合膜的折射率, 通过改变提拉速度控制薄膜的厚度. 实验结果表明, 双层增透膜在550 nm处的透过率达到99.9%. 增透膜经较强机械摩擦后峰值透过率基本保持不变, 表明该增透膜具有优良的耐摩擦性. 进一步采用六甲基二硅氮烷对增透膜表面进行修饰, 修饰后增透膜的接触角增大至98.3°, 增透膜的疏水性及环境稳定性得到较大提高.     

CNTs/TiO2多孔复合膜的组装及光催化性能

提出了一种在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃上组装碳纳米管(CNTs)/Fe-Ni/TiO2多孔复合膜光催化剂的新方法.采用喷涂热解法(SPD)将掺杂镍和铁的含有嵌段聚合物P123的二氧化钛前驱体溶胶涂覆在FTO导电玻璃上,制备Fe-Ni/TiO2多孔膜,再采用化学气相沉积法(CVD)在Fe-Ni/TiO2膜上原位生长CNTs,得到CNTs/Fe-Ni/TiO2多孔复合膜光催化剂.CNTs/Fe-Ni/TiO2复合膜具有多级孔结构特征,在TiO2表面原位生长的CNTs不但具有较好的石墨化结构,且CNTs较均匀地分布在整个膜层的孔中.考察了CNTs/Fe-Ni/TiO2复合膜光催化剂的结构和性能,并通过降解甲基橙溶液评价了复合膜的光催化活性.结果表明,CNTs的复合及铁和镍的掺杂等改性显著提高了TiO2膜材料的光催化活性.     

纳米TiO2-SiO2复合光催化剂的超临界流体干燥法制备及其光催化性能研究

本文以廉价无机盐Na₂SiO₃·9H₂O和TiCl₄溶液为原料,采用化学包覆结合超临界流体干燥(SCFD)法制备纳米级TiO₂-SiO₂复合光催化剂。利用XRD、TEM、NMR等手段对复合粉体进行了表征。结果表明,采用超临界流体干燥法可直接制得锐钛矿型TiO₂-SiO₂纳米复合光催化剂,其中SiO₂以单分散、无定形形式存在。以苯酚和邻苯二酚紫光催化降解为反应模型,考察了TiO₂-SiO₂复合光催化剂的催化性能。证明掺入适量SiO₂的TiO₂-SiO₂纳米复合光催化剂既减少了TiO₂的用量、降低了成本,又在某种程度上提高了TiO₂的光催化活性。SiO₂的引入可以有效抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变,增强了二氧化钛纳米粒子的热稳定性。二氧化硅的最优掺杂量为15%(质量分数)。     

TiO2-SiO2复合气凝胶：常压干燥制备及性能表征

以廉价的四氯化钛和工业水玻璃为原料,通过溶胶-凝胶法制得TiO2-SiO2复合湿凝胶,用三甲基氯硅烷(TMCS)/乙醇(EtOH)/正己烷(Hexane)混合溶液对湿凝胶进行改性,常压干燥制备了TiO2-SiO2复合气凝胶.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及N2吸附/脱附法对复合气凝胶的形貌和性质进行了分析.结果表明,TiO2-SiO2复合气凝胶具有连续多孔结构,150℃干燥后复合气凝胶的比表面积为1 076 m2·g-1,孔体积为4.96 cm3·g-1;经550 ℃热处理后,复合气凝胶仍然具有高的孔隙率,比表面积为856 m2·g-1,孔体积为3.46 cm3·g-1.吸附和光催化降解罗丹明B的结果表明,复合气凝胶同时具有较好的吸附和光催化性能,其吸附/光催化协同作用活性优于纯SiO2气凝胶和锐钛矿TiO2粉末;且重复利用四次降解率仍然可达到89%.     

模板水热法纳米TiO2制备及光催化性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板剂,钛酸四正丁酯(TBOT)为钛源,水热法制备纳米TiO2。采用XRD,SEM、TEM和UV-Vis DRS等测试手段对其形貌和结构进行表征。通过对甲基橙的光催化降解实验,探讨了焙烧温度、催化剂用量和溶液pH值对光催化性能的影响。结果表明,TiO2具有锐钛矿相,平均晶粒尺寸约为23.2 nm,TiO2颗粒呈片层状或由片层状堆积的疏松圆球形,经超声后即分散为八面体晶粒。550℃焙烧的样品,紫外光照3 h后,对甲基橙的降解率可达84.2%。相比普通水热法,采用模板剂法制得的TiO2吸收带发生红移,因而也具有较好的可见光催化活性。     

三层同轴静电纺丝技术制备TiO2@SiO2同轴双壁亚微米管及光催化性能研究

采用三层同轴静电纺丝技术,以钛酸丁酯、正硅酸乙酯、聚乙烯吡咯烷酮、无水乙醇、芝麻油、山梨糖醇酐油酸酯和氯仿为原料,成功制备出TiO2@SiO2同轴双壁亚微米管.用差热–热重分析、X射线衍射、红外光谱仪、扫描电镜、透射电镜和能谱仪对样品进行了表征.结果表明,得到的产物为TiO2@SiO2同轴双壁亚微米管,以非晶态SiO2为外壳,晶态金红石型TiO2为内壁,同轴双壁亚微米管平均直径约680 nm,管壁厚约70 nm、内壁厚约40 nm、外壳厚约30 nm,长度大于20μm,对其形成机理进行了分析.同轴双壁亚微米管对罗丹明B显示了较好的光催化活性.     

Fe2O3/TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能

在钛基体上采用阳极氧化法制备了TiO₂纳米管阵列,采用化学浴方法在TiO₂纳米管阵列上修饰了Fe₂O₃纳米颗粒.利用扫描电镜、X射线衍射和紫外可见漫反射光谱等手段对材料进行了表征,同时测试了材料的光电化学性能及其光催化降解亚甲基蓝染料废水的性能.结果表明,Fe₂O₃纳米颗粒的修饰将TiO₂纳米管阵列的光响应拓宽至可见光区域,提高了光电流,Fe₂O₃/TiO₂纳米管阵列的光电流是未修饰的TiO₂纳米管阵列的9倍.而在光催化反应中,亚甲基蓝最高降解率可达80%,比未修饰的TiO₂纳米管阵列高出30%.     

Sn4+掺杂TiO2中空纤维材料的制备及光催化性能

以Ti(OCH2CH2CH2CH3)4为钛源,脱脂棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了具有中空结构的Sn4+掺杂TiO2光催化纤维材料(Sn4+/TiO2),利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱(UV-vis)等技术对其晶体结构、形貌、尺寸、光吸收特性等进行了表征.以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了样品Sn4+/TiO,在太阳光下的光催化性能.结果表明:利用该法制得的Sn4+/TiO2材料具有中空纤维结构;煅烧温度影响材料Sn4+/TiO2的相结构、组成、尺寸、形貌以及催化性能;Sn4+的掺入能够显著改善TiO2在太阳光条件下的催化性能,600℃煅烧2h所得的Sn4+掺杂量x=0.29％的TiO2中空纤维材料具有最佳的光催化活性,太阳光下2h即可使MB溶液的脱色降解率达97.28％;重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90％以上,且该催化剂材料易于离心分离去除.     

Cu掺杂TiO2及其纳米管的制备、表征与光催化性能

通过溶胶-凝胶法和水热法制备了Cu掺杂TiO₂纳米粉末及其纳米管,并通过XRD、TEM、FE-SEM、EDS、UV-Vis/DRS等手段分析了样品的结构。发现以Cu掺杂TiO₂纳米粉末为水热反应原料制备的纳米管中不含Cu,对其原因进行了分析讨论并通过Zn掺杂TiO₂纳米粉末证实：以金属掺杂TiO₂纳米粉末为原料,通过水热法制备TiO₂纳米管中不含有相应金属离子,这是由于金属离子在强碱水热条件下形成金属配离子,使金属离子溶解于水中而不能形成金属掺杂TiO₂纳米管。对所得样品进行了光催化性能测试,发现：Cu掺杂TiO₂粉末的光催化产氢效率为0.75 μmol·(g·h)^-1,高于由其本身及P25通过水热法制备的TiO₂纳米管(分别为：0.42 μmol·(g·h)^-1,0.25 μmol·(g·h)^-1)的光催化产氢效率。     

聚氧化丙烯醚对SiO2减反膜性质的影响

采用溶胶-凝胶制备的SiO2减反膜具有优良的光学特性和高损伤阈值,可以用做高反膜和减反膜的低折射率匹配层.在高功率激光领域具有十分诱人的应用前景.     

正钛酸胶溶法制纳米TiO2薄膜及性能表征

The Nanometer TiO₂ thin film was prepared by sol method with titanic acid precursor from industrial TiOSO₄ solution. The characters of the sol and the factors affecting sol formation were investigated by ζ electricity potential. The crystalline structure, particle size, appearance shape and photo-catalytic activity were characterized by XRD, SEM, TEM and spectrophotometer. The study show: (1) pH value and HNO₃concentration effected importantly on the forming process and stability of the sol. The thermodynamic condition for forming sol is pH=0.5～1.5. The lower the HNO₃concentration,the more stable the sol. The ζ electricity potential of the sol, with 5% HNO₃as gluing reagent, was up to 48 mV, and shelf life of the sol could more than 10 months. (2) The film, made from the sol and crystallized at 400 ℃, had the characters of anatase structure and crystal size of 18.5 nm by XRD analysis. The SEM imagines show that TiO₂ film was with the characteristics of tight surface structure, The TEM imagine showed the mean particle size is about 20 nm. The photo-degrading test data indicate that the photo-degrading rate to methyl orange solution of 20 mg·L^-1 was more than 84% in 5 hours.     

ZnO/TiO2复合涂层电极的制备及其光电性能

以氧化铟锡导电玻璃为基材,采用电泳沉积法制备负载型ZnO/TiO2复合涂层,经450℃后续烧结处理后,采用XRD、SEM、EDX和UV-Vis DRS对ZnO/TiO2复合涂层进行表征;在pH=7.00的磷酸盐缓冲溶液中,分别测试ZnO/TiO2复合涂层电极在紫外灯和100 W白炽灯辐照下的电化学阻抗谱、Tafel极化曲线和循环伏安等电化学性质。结果表明:ZnO以200~300 nm晶粒分散于复合涂层中,质量百分比为0.74%;ZnO/TiO2复合涂层在可见光区有一定的吸收;在可见光辐照下ZnO/TiO2复合涂层电极具有较好的光电活性,并对水的分解具有较强的光电催化活性。     

不同厚度三倍频SiO2增透膜的设计、制备与改性

本文通过光学计算设计了具有不同厚度的三倍频增透膜。以氨水为催化剂、正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术制得SiO2溶胶;采用浸渍提拉法镀膜得到符合设计要求的三倍频增透膜。研究结果表明,增透膜的耐磨擦性能随着膜层厚度的增大而增大,本文制得的厚度达到200 nm以上的三倍频增透膜耐磨擦性能显著优于传统的1/4波长三倍频增透膜。此外,本文以甲基含氢硅油为膜表面修饰剂,提出一种全新的超快的表面疏水性改性的方法。经该方法处理后,增透膜由亲水膜转变为疏水膜,对水的接触角从23.4°增大至95°,增透膜的耐环境性显著提高。     

纳米复合Sb2O3/TiO2的光催化性能研究

采用溶胶－凝胶法制备复合纳米Sb2O3/TiO2Sb2O3掺入浓度越大,催化剂中锐钛矿相含量越高,晶粒直径与颗粒直径越小,比表面积越大,在380－460nm,范围内,Sb2O3/TiO2的反射率则减弱,表明光吸收增强,Sb^5＋,占48．42％、Sb^ 占17．58％,以亚甲基蓝溶液光催化降解为模型反应,掺入2％,5％Sb2O3,亚在蓝溶液的光催化脱色降解一致动力学常数与总有机炭（TOC）去除率增大,发射光谱证明,Sb2O3的最佳比例为2％,当其比例大于2％时,其电子空穴对的复合率升高,光催化活性下降。     

电沉积HA/TiO2复合涂层的结合强度和热稳定性研究

HA/TiO₂ composite coating were fabricated via adding TiO₂ powder in the electrolyte by electrodeposition. The influence of current density and deposition time on the content of TiO₂ in the coating, the influence of the content of TiO₂ in the coating on the bonding strength of coating and the influence of sintering temperature on the structure and the bonding strength of coating were investigated. The experiment results show that the content of TiO₂ in the coating increase with reducing the current density and prolonging the deposition time, the bonding strength improve with increasing the content of TiO₂ in the coating, which can obtain 18.7 MPa when the weight percent TiO₂ in the coating attain 72.2 %. The addition of TiO₂ in the coating reduces the thermal expansion coefficient of the coating, improves the bonding strength of coating and changes the fracture mechanism of the coating from adhesion failure to cohesive failure. HA in the composite coatings is decomposed by the catalysis reaction of TiO₂ at the temperature of sinter 850 ℃. Differential scanning calorimetry and X-ray diffractometry analyses showed that the chemical reaction between HA and TiO₂ lead to the product are α-TCP and CaTiO₃ at the temperature of sinter 1200 ℃. In order to prevent the coating from decomposing and attain hign bonding strength, the sintering temperature should be less than 820 ℃.