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;.     

胶溶法制备具有自清洁与抗菌性能的TiO2薄膜

采用胶溶法合成了纳米晶锐钛矿溶胶,在玻璃基底上用提拉法制备出TiO2纳米薄膜。使用XRD、TEM、SEM和AFM和接触角等方法对TiO2溶胶和薄膜的结构进行了表征。结果表明,胶溶法合成的TiO2溶胶为锐钛矿型且结晶度较高,TiO2晶粒为针状,平均粒径约为8 nm;TiO2薄膜表面光滑,颗粒平均粒径约为86 nm。3层薄膜的厚度约为150 nm,涂膜层数对膜表面结构形貌影响有限。常温制备出的薄膜经紫外光照80 min,对亚甲基蓝的降解率达到93.6%,其活性随着热处理温度升高而提高。薄膜具备超亲水性,自清洁和抗菌性能。     

CdS/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备出TiO2纳米管阵列,再通过化学水浴沉积法在TiO2纳米管阵列上负载CdS纳米颗粒.利用XRD、FESEM和UV-Vis分光光度计对样品的晶体结构、微观形貌和光学性质进行表征,并研究了不同含量CdS负载的复合薄膜对光催化降解气相苯性能的影响.结果表明,CdS纳米颗粒均匀沉积到TiO2纳米管阵列上,所制备的复合薄膜光吸收带边均扩展到了可见光区.CdS的修饰大幅度提高了TiO2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,其中负载CdS质量分数为3;的TiO2纳米管阵列光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为80;,终产物CO2的浓度为640 mg/m3.     

乙酰丙酮对PMMA负载锐钛矿型TiO2薄膜及其光催化性能影响

以钛酸丁酯作为钛源,水为溶剂,乙酰丙酮(AcAcH)为表面修饰剂,采用微波水热辅助溶胶-凝胶法制备了纳米晶二氧化钛水溶液,利用提拉镀膜法在聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基板上沉积得到了透明TiO2纳米晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等对TiO2纳米颗粒和薄膜的晶相组成、表面形貌及光学性能进行表征.同时通过紫外光光催化降解罗丹明B研究了TiO2薄膜的光催化性能.结果表明:通过引入乙酰丙酮,可以得到高度分散、晶相为锐钛矿型的TiO2水溶胶,在PMMA基板上沉积得到的薄膜表面平整、致密,具有良好的透光率,经过180 min紫外光照射,对罗丹明B的降解率达到90;以上.     

微乳液法制备TiO2纳米粉体及其光催化性能研究

本文以TiCl4为原料,采用阴离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为主的微乳体系制备了TiO2的前驱物,并在500℃合成了平均粒径为10nm的纳米锐钛型TiO2微粉,同时利用纳米TiO2粉体对染料罗丹明B进行了光催化降解,研究了其光催化性能,表明在1 h内对罗丹明B的光催化降解率可达98;以上.     

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.     

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;.     

NiCo2O4纳米棒的制备及其光催化性能研究

以氯化钴、氯化镍、尿素和聚乙二醇为原料,通过水热反应合成钴酸镍前驱体材料,经过煅烧得到NiCo2 O4样品.研究不同反应温度对样品形貌的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)检测样品的结构和形貌,结果表明:在300℃煅烧后,得到NiCo2 O4纳米棒,纳米棒直径为100 nm,表面有多孔结构.以NiCo2 O4纳米棒为催化剂,在紫外光照射下光催化降解罗丹明B(Rh B),在120 min后对Rh B的降解率达93.1;.     

Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶技术,以CTAB作为模板剂,提拉法镀膜制备了Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜,利用XRD、N2吸附-脱附、UV-Vis、SEM及XPS对样品进行了表征.结果表明,铈离子以Ce4+和Ce3+两种形式存在于体系中,而CTAB有效抑制了TiO2晶粒的长大和二氧化钛晶相的转变,加入CTAB的Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的吸收带边较纯的TiO2发生了红移.光催化活性表明,这种处理方式明显提高了TiO2光催化活性.在紫外光照120 min下,CRAB(1.0;)/Ce(1.0;)-TiO2纳米复合薄膜的光催化活性最佳,对甲基橙降解率达到95.3;.     

均匀沉淀法制备纳米TiO2/膨胀珍珠岩复合材料

以膨胀珍珠岩为载体,TiOSO4为钛源,采用均匀沉淀法制备了纳米TiO2/膨胀珍珠岩复合材料,通过SEM、TEM、XRD和BET比表面积法进行了分析表征,并以罗丹明B溶液为降解对象研究其光催化性能.结果表明随着TiOSO4加入量的增加,复合材料的TiO2负载量和比表面积越来越大,而光催化性能先升高后降低.当TiO2负载量为15.27;时光催化性能最好,此时纳米TiO2颗粒在膨胀珍珠岩表面均匀致密分布成一层薄膜,TiO2晶粒尺寸为11.93nm,经300 W高压汞灯照射60 min时对罗丹明B溶液的降解率超过95;,达到了与P25相同的降解效果.     

煅烧温度对溶胶-凝胶合成BCZT纳米粉体的影响

针对传统固相反应法制备粉体存在的成分偏离和引入杂质等问题,采用溶胶-凝胶方法合成了0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3) TiO3(BCZT)无铅纳米粉体,主要研究了煅烧温度对其结构和形貌的影响.TG-DSC、XRD、SEM、TEM、FTIR等测试结果表明:在900～1100℃的温度范围内,溶胶-凝胶合成的BCZT粉体表现为单一的立方相结构;随着煅烧温度的升高,粉体的结晶性逐渐增强,颗粒尺寸增大;适宜的粉体煅烧温度为900,与传统固相反应法相比可降低约400℃;在此煅烧温度下得到的BCZT粉体粒径均匀,尺寸约50 ～ 60 nm,结晶良好,成分均匀.     

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.     

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℃.     

Sm,C掺杂改性纳米TiO2及其可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了Sm、C分别单掺杂和共掺杂纳米TiO2光催化剂,采用XRD、FESEM、TEM、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对样品进行表征,以光催化降解亚甲基蓝(MB)作为评价模型,研究了不同样品对MB的光催化降解效果.结果表明,Sm单掺杂抑制了TiO2从锐钛矿向金红石的相转变,抑制晶粒长大,C的单掺杂则促进了TiO2的相转变,Sm或(和)C的掺杂均能细化TiO2晶粒,拓展TiO2在可见光区的光谱响应范围,降低光生e-/h+对的复合几率.Sm、C的掺杂均能有效提高TiO2的光催化活性,且共掺杂时存在协同效应,当n(Sm)∶n(C)∶n(Ti)=0.01∶0.3∶1、热处理温度500 ℃时,Sm/C-TiO2样品在普通日光灯下催化降解MB的一级表观速率常数是相同条件下纯TiO2的4.3倍.     

液相沉积法处理TiO2纳米晶膜对其光电性能的影响

将涂有TiO2纳米晶膜的导电玻璃浸渍于氟钛酸铵、硼酸和水的液相沉积(Liquid Phase Deposition,简称LPD)反应溶液中,利用反应液中氟的金属配位离子和金属氟化物之间的化学平衡反应,在TiO2纳米晶多孔膜(简称nc-TiO2膜)上沉积一层TiO2纳米粒子,从而实现对TiO2纳米晶膜进行化学处理。以经过LPD处理的TiO2纳米晶膜作为光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSC)并测试其伏安特性曲线,研究了不同反应时间条件下LPD处理nc-TiO2膜对DSSC光电性能的影响。结果表明:在一定条件下用LPD处理TiO2纳米晶膜可显著提高其DSSC光电性能,短路电流密度最高提高13.13%,能量转化效率最高提高13.95%。论文对LPD处理TiO2纳米晶膜提高DSSC光电转化性能的原因进行了分析。     

TiO2烧结助剂对纳米η-Al2 O3制备Al2 O3-Cr2 O3固溶体的影响研究

以纳米η-Al₂O₃粉和工业铬绿为原料,以摩尔比1:1配比制备Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体,以TiO₂为烧结助剂,在还原气氛下经1400 ℃、1500 ℃和1600 ℃固相烧结.研究了TiO₂的加入对纳米η-Al₂O₃制备Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体的致密度、线收缩率、相组成、晶胞参数、互扩散程度和微观结构的影响.结果表明:TiO₂的加入能促进Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体的致密化;当温度为1600 ℃,TiO₂的添加量为2wt;时,试样的体积密度最大为4.57 g·cm^-3,线收缩率为19.8;;TiO₂的加入能使Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体中Al³⁺和Cr³⁺的互扩散程度增加;微观结构表明,TiO₂的加入能使Al₂O₃-Cr₂O₃固溶体晶粒之间结合更紧密,实验温度范围内,随着TiO₂添加量的增加晶粒从沿晶断裂向穿晶断裂转变,只在晶间和晶内存在极少量气孔,当温度为1600 ℃,TiO₂的添加量为2wt;时,晶粒大小较均匀,平均晶粒尺寸约10μm.     

水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶生长动力学及其光电性能的影响

以钛酸丁酯为原料,在碱性条件下水热合成了锐钛矿相TiO2纳米晶.采用X射线衍射仪、比表面积测试仪、扫描电子显微镜等方法对纳米晶粒的晶体结构、比表面积以及光阳极的表面形貌分别进行表征,研究水热反应温度对TiO2纳米晶生长动力学过程的影响规律.结果表明:随着温度的升高,锐钛矿相纳米晶的平均晶粒尺寸先增大后减小.光电转换性能测试表明,电池的光电转换性能随着水热反应温度的升高而增大,在220℃时获得最大光电转换效率4.05;( 1sun,100 mW/cm2).并分析了水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶粒的生长动力学过程和电池光电转换性能的影响机制.     

葡萄糖为碳源的SiC-TiC复合粉末合成工艺研究

以硅溶胶、葡萄糖和TiO2为初始原料,采用碳热还原法在氩气气氛下合成SiC-TiC复合粉末.探讨了不同反应温度对SiC-TiC复合粉末的物相组成、粒径分布、显微形貌等方面的影响.采用X-射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪、扫描电镜(SEM)等手段对所合成的SiC-TiC复合粉末进行表征.研究结果表明:SiC-TiC复合粉末适宜的合成条件为在1550℃保温2h.在1550℃下合成的SiC-TiC复合粉末主要由少量的片状颗粒、一定量的晶须以及大量的近似球状颗粒构成.粉末样品中SiC晶须的生长机理遵循气-固(VS)机理.