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;.     

La掺杂TiO2/电气石的制备及光催化性能研究

以电气石为载体,TiCl4为前驱体,采用水解沉淀法负载La掺杂纳米TiO2薄膜,制备La掺杂TiO2/电气石复合材料.结合XRD、FESEM、UV-vis等现代测试手段对所制备样品的结构和性能进行了表征.以甲醛为目标降解物,考察了样品的光催化活性.结果表明:La掺杂TiO2晶粒细小,均匀分布于电气石表面.经550℃煅烧,La掺杂后锐钛矿型TiO2粒径由13.5 nm降为8.73 nm.La掺杂后,TiO2光催化剂的吸收光谱向可见光区发生红移.1m3环境舱内,日光灯下照射360 min,La掺杂TiO2前后复合材料对甲醛的去除率分别达到66.4;和82.2;.     

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;.     

铕掺杂TiO2复合材料光催化降解罗丹明B的研究

采用常温络合-水解法,四氯化钛、氨水、盐酸等为原料制备TiO2-Eu(铕掺杂二氧化钛)光催化剂,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光分光光度计(UV-vis)和光催化反应仪对其形态、结构、组成及性能进行表征.利用TiO2-Eu催化剂脱除模拟废水中的罗丹明B,研究了在紫外光和可见光照射下,不同铕掺杂比例对于催化剂降解效率的影响.结果表明:合成二氧化钛为锐钛矿和板钛矿混合晶型,TiO2-Eu光催化剂为纳米微球状,结构均匀,平均粒径2～4μm,氧化铕掺杂的最佳比例为0.75;(质量分数),可见光照射70 min后,降解罗丹明B模拟废水效率为96.8;;紫外光照射1 h后,罗丹明B模拟废水降解效率为98.8;.     

α-Fe2O3/TiO2光催化剂的制备及可见光催化降解罗丹明B的研究

采用浸渍法制备不同掺杂量的负载型光催化剂 α-Fe2O3/TiO2,通过XRD、SEM-EDX、XPS和N2-sorption等手段对其进行表征,并研究其在可见光照射下对罗丹明B的降解性能.考察了不同掺杂量的复合纳米粒子、不同浓度的H2O2溶液、不同pH等条件对可见光降解罗丹明B的影响.结果表明,复合α-Fe2O3/TiO2催化剂的光催化活性均高于单一的α-Fe2O3或TiO2,其中α-Fe2O3掺杂量为6.0wt;的α-Fe2O3/TiO2的光催化活性和光降解稳定性最好.     

离子掺杂对纳米二氧化钛粒径的影响

本研究以工业钛液和尿素为基本原料,采用普通均匀沉淀法制备出单分散的锐钛矿型的球形纳米TiO2,研究了La3+、Fe3+、Co2+、Al3+四种离子不同掺杂量对纳米TiO2粒子粒径的影响,并对其机理进行了分析.研究结果表明,离子掺杂可以显著细化纳米TiO2的粒径,且掺杂后的TiO2仍为锐钛矿型.没有发现掺杂离子的特征峰,可以认为离子掺杂属于替位掺杂.     

二次阳极氧化对TiO2纳米管阵列形貌及光电催化性能的影响

在含水量为2wt;的0.3wt; NH4F和乙二醇电解液中,通过二次阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列(TNT).利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征方法对TiO2纳米管阵列的形貌、晶型进行表征.结果表明,二次阳极氧化法形成的TNT更加规整,纳米管孔径大小一致.XRD分析显示二次阳极氧化法形成的TNT锐钛矿相衍射峰更强.光催化降解实验表明,二次阳极氧化制备的TNT对X-3B的降解效率是一次阳极氧化TNT的1.45倍.     

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.     

Zn掺杂纳米TiO2材料制备与光催化性能的研究

通过水热合成的方法制备了Zn掺杂的纳米TiO2光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见光分光计进行了物相结构、显微组织及光催化性能的检测与表征.结果表明:在Zn的掺杂量为0.6;时,纳米TiO2光催化剂由单一的锐钛矿相组成,晶粒尺寸约为6~10 nm,对太阳光的吸收波长增加到510 nm,提高对太阳光的利用效率,增强光催化的效果,经光催化反应100 min后,对甲基橙有机物的降解率达到92;.     

氨改性二氧化钛的制备及可见光催化性能研究

以工业TiO2为原料,在不同氨气浓度下采用热处理法制备了N掺杂的光催化剂.用XRD,TEM,XPS,UV-visDRS和PL等对其结构进行了表征,以亚甲基蓝为目标化合物,评价了其可见光催化活性.结果表明,当氨气浓度为99;时,工业TiO2在500℃下煅烧3h后,具有优良的可见光催化活性,对亚甲基蓝的去除率达到93;.当煅烧温度升高到600℃后,TiO2的晶相由锐钛矿向金红石转变,随着煅烧过程中氨气浓度的增加,所制备的催化剂对亚甲基蓝的降解显著增加.     

Nd、N掺杂和Nd/N共掺杂锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了 N掺杂, Nd掺杂,和Nd/N共掺杂对锐钛矿相TiO2晶格参数、能带结构、电荷布居、电子态密度和光吸收性质的影响.结果表明,杂质的引入不同程度的改变了TiO2的晶格参数,Nd的掺杂使TiO6八面体畸变最大;N掺杂TiO2使带隙宽度减小,且在价带顶出现杂质能级;Nd掺杂和Nd/N共掺杂不仅使TiO2带隙宽度减小并在其价带和导带之间出现了空带,空带主要由Nd原子的4f轨道能级所贡献;由于禁带宽度的减小和杂质能级的出现使得掺杂后TiO2的吸收光谱的吸收边向可见光方向移动,增加了物质对光吸收的响应范围.     

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.     

掺杂铁系元素对TiO2电子结构和光催化性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纯锐钛矿相TiO2掺杂铁系原子(Fe、Co、Ni)的电子结构和光学性质.计算结果表明,掺杂能级的形成主要是掺杂离子3d轨道的贡献,在吸收光谱的红移中起关键作用.随着掺杂原子序数的增加,TiO2的导带、价带及杂质能级向低能量方向移动,且移动的幅度逐渐减小.掺杂后TiO2的带隙宽度减小,吸收光谱移至可见光区域,与实验结果相吻合,合理的解释了Fe、Co、M金属掺杂对锐钛矿相TiO2光催化性能影响的机理.     

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.     

Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3无铅压电陶瓷的制备与性能

采用固相合成法制备了Fe2O3掺杂(Ba0.7Ca0.3)TiO3-Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BCZT)无铅压电陶瓷。借助XRD、SEM、阻抗分析仪等对该陶瓷的相组成、显微结构以及压电和介电性能进行了研究。结果表明,Fe2O3掺杂降低了BCZT无铅压电陶瓷的烧结温度并使居里温度Tc从85℃提高到95℃;当Fe2O3掺杂为0.02wt%～0.1wt%时,陶瓷样品均为ABO3型钙钛矿结构;少量Fe2O3掺杂促进了陶瓷晶粒的生长,但随着Fe2O3掺杂量进一步增加,陶瓷晶粒随之细化;当Fe2O3掺杂量为0.04wt%时,陶瓷样品具有最优综合电性能,其压电常数d33、机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和介电常数εr分别为400 pC/N,0.40,51,0.023和3482。     

爆轰法合成超小TiO2的光催化性能分析

颗粒尺寸是影响TiO2光催化活性的重要因素,颗粒越小其光催化效率越高.在密闭的反应釜内引爆用含钛前驱体、硝酸铵、黑索金与一定量的聚苯乙烯小球制备的浆状混合炸药制备了超小的TiO2纳米颗粒.研究了炸药配比对TiO2的形貌、分散性、颗粒尺寸的影响,并通过降解甲基橙溶液表征超小TiO2的光催化性能.结果发现:制备的TiO2由金红石相与锐钛矿相组成,大部分颗粒呈球形或不规则四边形,尺寸在10nm左右,少量颗粒尺寸大于20nm,结晶度较好.炸药配比对TiO2的结晶度、颗粒大小、分散性等有较大影响.TiO2的禁带宽度在2.8eV左右,低于锐钛矿相与金红石相的禁带宽度,能够提高太阳光的利用率.爆轰制备的超小TiO2催化降解甲基橙溶液50min时,甲基橙的降解率为30;,明显高于爆轰法制备的颗粒较大的TiO2与铜粒子掺杂的纳米TiO2的光催化速率,光催化性能得到明显提高.     

不同晶型TiO2的制备与光催化性能研究

采用溶胶凝胶法,利用不同温度热处理制备了不同晶体结构的TiO2纳米晶.利用XRD、SEM、EDS、XPS等分析方法对样品的晶体结构、形貌、化学元素组成以及价态进行了表征.结果表明400 ℃、500 ℃热处理TiO2为锐钛矿晶型,600 ℃ 热处理为锐钛矿金红石混合晶型,700 ℃热处理为金红石晶型,单颗粒子呈现类似球形形貌.以罗丹明B为目标污染物,测试了样品的光催化性能,结果表明400 ℃热处理TiO2具有最高的光催化活性,3 h后对罗丹明B的降解率达到94.6;,其反应速率常数达到0.969 h-1.     

Investigation of structural,electronic and optical properties of pure and Ag‐doped TiO2 nanofibers fabricated by electrospinning

Pure and 1, 2, and 3 wt% Ag doped TiO₂ nanofibers were prepared by electrospinning method at different applied voltages and heights at a constant flow rate of 2 mL/h. Characterization of the prepared samples was performed by x‐ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microcopy (AFM),four point probe method (FPPM), the differential scanning calorimetry/the thermal gravimetric analysis (DSC/TGA), ultraviolet/visible spectrometry (UV/VIS), and energy dispersive X‐ray spectrometer (EDX). It was found that the thermally untreated pure TiO₂ nanofibers and thermally treated (at 500 °C) samples have the crystalline phase of anatase (A), and mixed anatase and rutile (A+R) phases, respectively. It was also observed that the content of the silver does not affect the crystal structure, but plays strengthening role in the rutile structure. SEM micrographs showed that all fabricated nanofiber samples have uniform morphologies, and AFM measurements indicated that the nanofibers were formed in three‐dimensional coils. The band gap values of the nanofiber samples obtained from UV/VIS measurements revealed that band gap values of the nanofiber samples decrease while the diameter of the nanofiber increases.     

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。