水热法合成掺杂铁离子的小管径TiO_2纳米管

碳纳米管这种一维结构的新材料的发现为物理、化学、材料科学和纳米科学开辟了全新的研究领域。近年来,非碳无机类富勒烯(InorganicFullerene-like,简称IF)纳米管也受到人们的广泛关注。迄今为止报道的无机类富勒烯纳米管主要有:过渡金属硫化物(MS2,M=W,Mo,Nb)犤1～3犦、V2O5犤4犦、Al2O3犤5犦纳米管等。其中金属氧化物纳米管在催化、吸附、单电子晶体管等方面有着潜在的应用前景。TiO2纳米粉体和纳米膜材料在太阳能的存储与利用、光电转换、光致变色及光催化降解大气和水中的污染物等方面具有广泛的应用。为了提高其光催化活性和对…     

可见光响应的硫掺杂TiO2的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了硫掺杂TiO2光催化剂粉末.光催化降解罗丹明B实验结果表明,钛酸四丁酯与硫脲的摩尔比Ti/S=2.7∶ 1,经600℃热处理后光催化活性最佳.通过紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)以及表面光电压谱(SPS)等研究结果表明,适量的硫掺杂导致TiO2有效地抑制晶相转变.在热处理过程中由S2-被氧化为S4+并进入TiO2晶格中取代部分Ti4+,发生晶格畸变,带隙变窄,使催化剂吸收光谱红移至550 nm,诱发可见光活性.     

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。     

水热法合成掺杂铁离子的小管径TiO2纳米管

碳纳米管这种一维结构的新材料的发现为物理、化学、材料科学和纳米科学开辟了全新的研究领域.近年来,非碳无机类富勒烯(Inorganic Fullerenelike,简称IF)纳米管也受到人们的广泛关注.     

水热法制备掺杂铁离子的TiO2纳米粒子及其光催化反应研究

以TiCl⁴为前驱体,采用水热法制备了掺杂铁离子的TiO₂纳米粒子,利用XRD对不同条件下制备的产物进行了表征,探讨了反应温度、胶体溶液pH值和反应时间对水热反应的影响.考察了所制备的Fe³⁺-TiO₂纳米粒子光催化降解罗丹明B的催化性能,实验发现,制备的掺杂0.1%Fe³⁺-TiO₂纳米粒子与纯TiO₂相比,具有更好的催化活性.     

掺杂TiO2的光催化性能研究进展

本文综述了掺杂TiO2在可见光范围的响应及其光催化性能的研究状况,讨论了掺杂金属离子的种类、浓度、光催化剂的粒径以及其它因素对TiO2光催化活性的影响。列出了掺杂TiO2的制务方法,并对今后的研究作了展望。     

钒离子掺杂对TiO2光催化剂薄膜催化活性的影响

采用溶胶凝胶工艺在普通玻璃表面制备了钒离子非均匀掺杂的TiO2薄膜,运用XRD研究了其光催化复合薄膜的表面特征.以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,表征薄膜的光催化活性,结果表明,将钒离子富集在TiO2薄膜内部时,最佳掺杂浓度为1.0%(V/Ti原子百分比),最佳降解表观速率常数为7.44×10-3min-1,约是纯TiO2的2.3倍,有效地提高了TiO2半导体的光催化效率.通过XPS与电化学方法进行分析,说明将钒离子富集在TiO2薄膜内部十分有利于电子-空穴的分离,增强了光生电子与空穴的分离效率.     

水热法制备具有高光催化活性的镧掺杂二氧化钛纳米晶

采用水热法合成钛酸钾(K₂Ti₈O₁₇)纳米棒,并将它作为前驱体水热转晶合成TiO₂纳米晶,同时通过在水热体系中引入稀土元素La³⁺实现对TiO₂的La掺杂.考察了不同条件下钛酸盐向TiO₂的转晶过程,发现水热溶液的pH值、温度以及预处理步骤对转晶过程有很大的影响.利用X射线衍射以及透射电子显微镜对样品的晶相和形貌进行了表征.利用电感耦合等离子体原子发射光谱测量了所合成的La掺杂TiO₂样品中的La含量.通过在紫外光下降解甲基橙(MO,10mg/L)测试了La掺杂TiO₂样品的光催化性能.结果表明La掺杂后TiO₂的光催化活性大大提高.在0.15mol/LLa³⁺浓度下180oC水热合成的La掺杂TiO₂样品显示了最佳的光催化活性.其对MO的光催化降解反应常数高达0.11min^-1,大约是空白TiO₂样品的9.20倍,P25TiO₂的3.69倍.     

具有可见光响应的C、N共掺杂TiO2纳米管光催化剂的制备

为了提高二氧化钛对可见光的利用效率,采用等离子体电解方法对二氧化钛实现了C、N共掺杂.掺杂通过等离子体电解HCONH2、NaNO2、(NH2)2CO产生活性N、C实现.XPS结果表明,C、N掺杂进入了氧化钛晶格.紫外漫反射光谱分析表明,氧化钛对可见光(＞400 nm)的响应增强,其光催化降解能力也大大增强.C、N共掺杂TiO2是一种利用太阳能的理想的光催化剂.     

N掺杂纳米TiO2可见光催化氧化丙烯的动力学行为

通过在不同温度的氨气气氛中处理纳米管钛酸(NTA)制得具有可见光响应的氮掺杂纳米二氧化钛. X射线衍射(XRD)谱表征结果显示, 当温度高于400 ℃时, 样品由正交晶系向锐钛矿相转变, 700 ℃处理得到的样品除了锐钛矿相TiO2外还有TiN 新相存在; 紫外-可见扩散漫反射(DRS)结果表明, 氮掺杂纳米TiO2在整个可见光区都有明显的吸收. 不同波长可见光及不同气体流速的光催化氧化丙烯动力学研究表明, 活性最好的N掺杂纳米TiO2催化剂(600 ℃ NH3处理)对可见光的利用范围可扩展至500 nm, 低浓度丙烯光催化氧化反应为一级反应.     

硫掺杂钛酸(盐)纳米管的表征与可见光光催化活性

以二硫化钛为钛源和硫源,通过与NaOH水热反应成功制备了硫掺杂钛酸(盐)纳米管。 采用X射线衍射、高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)和X光微区分析等手段对所制备的硫掺杂钛酸(盐)纳米管的结构、形貌、硫掺杂状态和掺杂量进行了表征,并以可见光光催化氧化乙醇反应为探针,采用原位气相色谱技术研究了硫掺杂钛酸纳米管的可见光光催化活性;结果表明,S原子以S2-形式取代了钛酸纳米管骨架中O原子的位置, 有效实现了硫掺杂;硫掺杂钛酸(盐)纳米管壁厚平均尺寸为2.9 nm,管径平均尺寸为9.7 nm。 可见光光催化氧化乙醇反应结果表明,掺硫钛酸纳米管在极低的掺硫量条件下,表现出比未掺杂的二氧化钛纳米管具有更高的可见光光催化活性。     

阳极氧化制备TiO2纳米管及其光催化性能

采用电化学阳极氧化法在纯Ti表面制备出结构整齐有序的TiO₂纳米管阵列, 研究了不同溶液体系对TiO₂纳米管尺寸和形貌的影响. 利用X射线衍射仪和场发射扫描电镜表征所制备的TiO₂纳米管. 20 V反应15 h, 0.5 wt% HF＋1 mol/L (NH₄)H₂PO₄溶液中TiO₂纳米管直径为70～90 nm, 长度约2.2 μm, 在500 ℃的空气气氛下退火1 h, 纳米管薄膜以锐钛矿结构为主, 在该条件下所制备TiO₂纳米管的光电流密度达到3.2 mA/cm². 以该纳米管薄膜为光阳极, 施加0.45 V (vs. SCE)的外加偏压, 在125 W紫外光照射5 h后, 初始摩尔浓度为20×10^－6 mol/L的酸性红G (C₁₈H₁₃N₃Na₂₀₈S₂)在pH＝3时, 降解率达到92.4%.     

赖氨酸辅助高分散金粒子修饰氮掺杂TiO_2纳米管催化剂的合成及光催化性能

通过溶胶-凝胶法联合水热合成法制备了氮掺杂TiO_2纳米管,并以该纳米管为载体,采用绿色无毒的赖氨酸作为链接剂和螯合剂,一步实现金粒子在TiO_2纳米管上的高度分散,制备得到高分散金粒子修饰氮掺杂TiO_2纳米管催化剂(Au/N-TiO_2纳米管).表征了产物的形貌、结构、光学特性及组成,通过紫外光下甲基橙水溶液的光降解率评价产物的光催化活性,讨论了氮掺杂量、金负载量、赖氨酸及焙烧对合成催化剂光催化性能的影响.结果显示,在赖氨酸存在下,金粒子在TiO_2纳米管上呈高度分散状态,未发生聚集.且与纯TiO_2纳米管相比,Au/N-TiO_2纳米管显示出更高的光催化活性.Au/N-TiO_2纳米管的高催化活性是由于氮掺杂后引起的TiO_2带隙能窄化、金粒子在载体上的高分散状态及金与TiO_2形成的肖特恩势垒引起的低电子-空穴复合率共同作用导致的.     

Photocatalytic Crystalline and Amorphous TiO2 Nanotubes Prepared by Electrospinning and Atomic Layer Deposition

In this work core/shell composite polymer/TiO₂ nanofibers and from those TiO₂ nanotubes were prepared. First, poly(vinyl alcohol) (PVA) and poly(vinylpyrrolidone) (PVP) fibers were synthetized by electrospinning. They were covered with a 100 nm thick amorphous TiO₂ layer by atomic layer deposition at 50 °C. Later the polymer core was removed by two different methods: dissolution and annealing. In the case of dissolution in water, the as-prepared TiO₂ nanotubes remained amorphous, while when annealing was used to remove the polymers, the TiO₂ crystallized in anatase form. Due to this, the properties of amorphous and crystalline TiO₂ nanotubes with exactly the same structure and morphology could be compared. The samples were investigated by SEM-EDX, ATR-IR, UV-Vis, XRD and TG/DTA-MS. Finally, the photocatalytic properties of the TiO₂ nanotubes were studied by decomposing methyl-orange dye under UV light. According to the results, crystalline anatase TiO₂ nanotubes reached the photocatalytic performance of P25, while amorphous TiO₂ nanotubes had observable photocatalytic activity.     

The Preparation and Characterization of La Doped TiO2 Nanotubes and Their Photocatalytic Activity

La-doped TiO₂ nanotubes (La/TiO₂ NTs) were prepared by the combination of sol-gel process with hydrothermal treatment. The prepared samples were characterized by using transmission electron microscopy, x-ray diffraction, x-ray photoelectron spectra, and ultraviolet-visible spectra. The photocatalytic performance of La/TiO₂ NTs was studied by testing the degradation rate of methyl orange under ultraviolet (UV) irradiation. The results indicated La/TiO₂ NTs calcined at 300°C consisted of anatase as the unique phase. The absorption spectra of the La/TiO₂ NTs showed a stronger absorption in the UV range and a slight red shift in the band gap transition than that of pure TiO₂ nanotubes. The photocatalytic performance of TiO₂ NTs could be improved by the doping of lanthanum ions, which is ascribed to several beneficial effects the formation of Ti-O-La bond and charge imbalance, existing of oxygen defects and Ti³⁺ species, stronger absorption in the UV range and a slight red shift in the band gap transition, as well as higher equilibrium dark adsorption of methyl orange. 0.75 wt% La/TiO₂ NTs had the best catalytic activity.     

活性炭负载TiO2光催化降解1-萘胺

活性炭负载TiO2光催化降解1-萘胺;炭载TiO2光催化剂;萘胺;光催化降解     

Electrochemical Fabrication and Properties of Highly Ordered Fe‐Doped TiO2 Nanotubes

Highly‐ordered Fe‐doped TiO₂ nanotubes (TiO₂nts) were fabricated by anodization of co‐sputtered Ti–Fe thin films in a glycerol electrolyte containing NH₄F. The as‐sputtered Ti–Fe thin films correspond to a solid solution of Ti and Fe according to X‐ray diffraction. The Fe‐doped TiO₂nts were studied in terms of composition, morphology and structure. The characterization included scanning electron microscopy, energy‐dispersive X‐ray spectroscopy, X‐ray diffraction, UV/Vis spectroscopy, X‐ray photoelectron spectroscopy and Mott–Schottky analysis. As a result of the Fe doping, an indirect bandgap of 3.0 eV was estimated using Tauc’s plot, and this substantial red‐shift extends its photoresponse to visible light. From the Mott–Schottky analysis, the flat‐band potential (E_fb) and the charge carrier concentration (N_D) were determined to be ?0.95 V vs Ag/AgCl and 5.0 ×10¹⁹ cm^?3 respectively for the Fe‐doped TiO₂nts, whilst for the undoped TiO₂nts, E_fb of ?0.85 V vs Ag/AgCl and N_D of 6.5×10¹⁹ cm^?3 were obtained.