锐钛矿型纳米TiO2介孔粉体表面织构的研究

以硫酸钛和尿素为原料,聚乙二醇-1000为空间构造剂,104℃下经尿素水解均匀沉淀法研制颗粒分散均匀、粒径可控的高热稳定性锐钛矿型纳米TiO2介孔粉体,并对其晶相、颗粒大小、比表面积、形貌和孔道结构进行了表征.结果表明,未经任何热处理的TiO2粉体即为锐钛型晶相,颗粒为均匀分散的类球型颗粒,且颗粒间形成直通型的介孔孔道,其孔径在10～30nm之间.控制焙烧温度可以达到控制颗粒大小及形貌的目的,经850℃焙烧5h的样品仍保持锐钛矿型晶相,未出现向金红石型晶相转变的迹象.     

不同晶型和粒径的二氧化钛微粉对金属离子的吸附行为

考察了在流动注射的微柱分离富集体系中不同晶型和粒径的TiO2微粉对Cu2 , Cr3 , Mn2 , Ni2 , La3 , Eu3 , Ga3 , Mo(Ⅵ)和W(Ⅵ) 等金属离子的吸附pH条件及动态吸附容量, 并进行了比较; 初步探讨了TiO2微粉的吸附机制. 结果表明, 当TiO2的粒径大小相近时, 晶型对吸附容量的影响不可忽略; 当晶型相同时, 粒径的大小则起着重要的作用.     

钪与氧空位共掺杂锐钛矿相TiO2的形成能与电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了钪(Sc)、氧空位(O_V)单/共掺杂锐钛矿相TiO₂,对晶体结构、形成能以及电子结构进行了对比分析.研究结果表明,Sc-TiO₂在富氧环境下缺陷形成能为负值,富钛环境下缺陷形成能为正值,表明Sc-TiO₂只能在富氧环境下制备;O_V-TiO₂、Sc-O_V-TiO₂在富氧或富钛环境下缺陷形成能均为负值,但富氧环境下形成能更低;O_V-TiO₂的0/1-缺陷电荷转变能级为深能级,而Sc-TiO₂的0/1-缺陷电荷转变能级则属于相对较浅能级;与纯锐钛矿相TiO₂相比,Sc-TiO₂的禁带宽度略有减小,但O_V-TiO₂、Sc-O_V-TiO₂禁带宽度变宽.     

纳米锐钛矿相变的原位XRD研究

钛氧化物具有3种物相：锐钛矿、板钛矿和金红石，其中，锐钛矿和板钛矿为室温稳定相．在温度较高的条件下会向热力学更稳定的金红石相转变。锐钛矿向金红石的相变是热力学亚稳定相向稳定相的转变，由于这种相变过程不存在平衡温度．分析研究其相变过程无论从理论方面还是从实际应用方面均具有重要的意义。     

锐钛矿型TiO_2纳米管的离子液体辅助水热合成及紫外光催化活性

在离子液体[Bmim]OH辅助的水热条件下合成了结晶度较好的偏钛酸纳米管,经470℃煅烧2 h,可转变为锐钛矿型TiO2纳米管.对产物的物相、形貌和比表面积等进行了表征.结果表明,锐钛矿型TiO2纳米管的比表面积约为355 m2/g,主孔径约为25 nm.锐钛矿型TiO2纳米管和偏钛酸纳米管均呈现出明显的紫外光催化降解对氯苯酚的活性,锐钛矿型TiO2纳米管的降解效率约为44%(1 h).离子液体的加入不仅可扩大水热合成的温度范围,且有助于提高偏钛酸纳米管的结晶度.     

单斜与锐钛矿双晶相TiO2/MWNTs复合材料的制备及其可见光光催化活性

以超强耐酸碱的表面活性剂-丁基封端脂肪醇聚氧乙烯醚作为晶型调节剂,利用钛酸丁酯和氢氧化钠的水热反应制备了单斜相与锐钛矿相双晶相TiO₂/多壁碳纳米管(简称MWNTs)复合材料,并考察了复合材料的可见光光催化活性。结果显示:MWNTs的加入可调控TiO₂的晶相组成,增强TiO₂的光催化活性,其中含5%MWNTs的样品具有较高的催化降解效率;随煅烧温度的升高,样品的光催化活性大幅提升。其机理归因于(1)促进单斜相和锐钛矿相双晶相结构的形成;(2)碳纳米管优良的导电作用及碳纳米管/TiO₂间的异质结效应;(3)高温下碳纳米管分解产生的碳元素掺杂作用。     

磷掺杂锐钛矿二氧化钛能带结构的从头计算研究

用密度泛函方法优化了锐钛矿二氧化钛及其磷掺杂锐钛矿二氧化钛的晶体结构.研究揭示了用超胞模型研究未掺杂和P掺杂锐钛矿TiO2能带结构和态密度的可行性.计算结果对于提高TiO2光催化活性有意义.     

具有不同Bi/Ti摩尔比的BiOI/TiO2(A)光催化剂的结构与性能

在室温条件下通过沉积法制备了BiOI敏化纳米锐钛矿TiO2(A)光催化剂.用X射线衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS),光致发光(PL)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其进行了表征.通过罗丹明B (RhB)催化降解实验评价了其光催化活性.随BiOI含量增加, BiOI/TiO2(A)在370-630 nm的吸收强度增强,吸收带边红移增加,紫外和可见光催化活性先增加,当Bi/Ti摩尔比约为1.7%时,各自达到最大值,然后随BiOI含量的进一步增加而减小.1.7%BiOI/TiO2(A)的可见光活性明显高于P25,它的紫外光活性也略高于P25.在BiOI含量相近时, BiOI/TiO2(A)比BiOI/P25具有更低的光催化活性.和TiO2(A)相比,1.7%BiOI/TiO2(A)明显具有更高的紫外和可见光催化活性,这归因于它在370-630 nm的强吸收、吸收带边红移明显以及光生电子和空穴的有效转移,减少了电子-空穴对的复合     

Yb2O3对TiO2/(O''+β'')-Sialon复相陶瓷中TiO2相变的影响

以纳米锐钛矿型TiO2粉和（O＇＋β＇）-Sialon粉为原料制备出了TiO2／（O＇＋β＇）-Sialon复相陶瓷，研究了Yb2O3添加剂对材料中锐钛矿型TiO2相变的影响，对其影响机制进行了探讨。采用XRD对材料进行物相组成和晶格参数表征。结果表明，Yb2O3对锐钛矿相变开始温度无明显影响，但对相变有显著的促进作用，随添加量的增加，其作用逐渐减弱。添加的Yb2O3同时以两种形式存在：一部分进入TiO2晶格，一部分堆积在TiO2晶粒表面。Yb^n＋进入TiO2晶格置换Ti^4＋和Yb^3＋与TiO2发生氧化还原反应促进相变，而存在于TiO2表面的Yb^3＋与TiO2相互作用形成Ti-O-Yb键而抑制相变。Yb2O3对锐钛矿相变的影响是这两方面机制共同作用的结果。     

N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面电子结构的第一性原理计算

采用密度泛函理论(DFT)平面波赝势方法计算了N/F掺杂和N-F双掺杂锐钛矿相TiO2(101)表面的电子结构. 由于DFT方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷, 本文也采用DFT+U(Hubbard 系数)方法对模型的电子结构进行了计算. DFT的计算结果表明N掺杂后, N 2p轨道与O 2p和Ti 3d价带轨道的混合会导致TiO2带隙能的降低, 而F掺杂以及氧空位的引入对材料的电子结构没有明显的影响. DFT+U的计算却给出截然不同的结果, N掺杂并没有导致带隙能的降低, 而只是在带隙中引入一个孤立的杂质能级, 反而F掺杂以及氧空位的引入带来明显的带隙能降低. DFT+U的计算结果与一些实验测量结果能够较好地符合.