反应物体积分数和pH值对水热合成二氧化钛微粒的影响

采用水热合成工艺,以钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)为前驱体,通过改变反应物的体积分数和体系的pH值,合成了不同晶型和形貌的二氧化钛(TiO2)微粒.同时,使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对此产物进行了表征.结果表明:反应物的体积分数和pH值对TiO2微粒的晶型、形貌和晶粒尺寸均有较大的影响.当Ti(OC4H9)4体积分数较大时,出现锐钛矿型晶体,但结晶不完善,微粒较大,且有团聚现象;Ti(OC4H9)4体积分数较小时,出现金红石型晶体,微粒相对较小,随着反应物体积分数的减小微粒的晶型由锐钛矿型转为金红石型,晶粒尺寸逐渐增大.在酸性溶液中,有利于形成金红石型微粒,而在碱性溶液中,有利于形成锐钛矿型微粒,随着体系的pH值增加,晶粒尺寸也逐渐增大.     

化学气相淀积反应器中超细粒子的形态控制 Ⅰ.TiO_2超细粒子的制备

利用Ti(OC)4H_9)4高温气相裂解反应合成了TiO_2超细粒子粉末,确立了无定形、锐钛、金红石三种形式的TiO_2粒子合成工艺条件。对淀积物进行了XRD、BET、TEM和激光光散射分析,系统地研究了反应温度、反应物初始浓度和停留时间对产物形态、晶体组成的影响。     

锐钛矿型TiO_2气凝胶的制备和光催化性能

采用乙醇超临界干燥直接制得锐钛矿型TiO_2气凝胶,研究乙醇超临界干燥和煅烧处理前后TiO_2晶体结构的变化,并分别研究HNO_3、C_2H_5OH和H_2O用量对凝胶时间和气凝胶催化性能的影响。采用X线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射和N2吸附-脱附表征气凝胶。结果表明:乙醇超临界干燥即可制得锐钛矿型TiO_2气凝胶,晶粒平均粒径约为10 nm,禁带宽度为3.06 eV,存在明显孔道结构,HNO_3用量4 m L、n(H_2O)/n(Ti(OC_4H_9)_4)=4、n(C_2H_5OH)/n(Ti(OC_4H_9)_4)=15时,凝胶时间50 min,气凝胶的比表面积、孔容和平均孔径分别为201.88 m~2/g、0.42 cm~3/g和19.11 nm,对甲基橙的催化降解速率常数约为1.38 h~(-1),高于商业TiO_2(P25)的催化降解速率常数(1.14 h~(-1))。     

金红石二氧化钛介电常数的光致增大效应

研究了紫外光照对金红石二氧化钛(TiO_2)和锐钛矿TiO_2介电性质的影响。利用阻抗分析仪,测量暗态和紫外光照下金红石TiO_2和锐钛矿TiO_2在40~106Hz的介电常数。测量结果表明:在50~400Hz,紫外光照可提高金红石TiO_2的介电常数约18%,降低介电损耗约7%。在相同光照和测量频率条件下,锐钛矿TiO_2的介电常数降低约10%。     

嵌入式RuO2-TiO2-IrO2/Ti氧化物电极的制备

采用纳米级的金红石相TiO2粉末(<35 nm),取代一部分可溶性钛酸四丁酯分散于前躯体溶液中,经热氧化制备出具有金红石纳米TiO2颗粒嵌入结构的RuO2-TiO2-IrO2/Ti混合氧化物电极.同时,采用传统热分解法制备了涂层氧化物名义成分相同RuO2-TiO2-IrO2/Ti常规电极作为对比样.采用XRD和电化学分析方法比较了两电极的组织结构和电催化性能.结果表明:涂层中纳米TiO2种子的嵌入改变了电极涂层的晶体生长取向,电极的电催化活性得到很大的提高.     

H_2SO_4溶液中F~-离子对Pb及Pb-Sb电极表面膜影响的研究

本文采用线性电位扫描、扫描电镜、X射线衍射等方法,研究了在 H_2SO_4溶液中添加F~-离子对Pb、Pb-Sb电极表面膜性能的影响。实验表明,在H_2SO_4溶液中添加 F~-离子,能使Pb、Pb-Sb 电极表面生成微晶结构的表面膜,并有助于表面膜底层中的pH升高及碱式硫酸铅含量增加,有利于提高Pb-Sb电极的耐腐蚀性。     

常压射频等离子体沉积TiO_2纳米颗粒膜的空间均匀性

常压等离子体增强化学气相沉积(AP-PECVD)薄膜的均匀性是AP-PECVD技术成功应用的关键问题之一。为此,通过基片的微位移实现了TiO_2纳米颗粒薄膜的连续沉积,同时研究了基片的不同移动方式对沉积薄膜的均匀性、表面形貌、结晶结构的影响。研究结果表明:相比单向移动沉积的薄膜,来回移动沉积的薄膜均匀性会得到提高,沉积速率降低;单向移动沉积的薄膜为锐钛矿晶型,而来回移动沉积的薄膜为锐钛矿和金红石混晶结构,且随功率密度的提高,混晶结构中金红石含量提高。由紫外可见吸收光谱分析可知,相比锐钛矿单晶结构,混晶结构的TiO_2薄膜在紫外光区的吸收光谱宽度发生了明显的增宽和红移现象,且金红石含量越高,此现象越明显。根据Kubelka-Munk公式求取TiO_2薄膜的光学带隙可知,锐钛矿和金红石混晶结构会引起能带的错列分布,从而导致光学带隙降低。     

亚硝基苯胲铵在金红石表面的吸附机制及其对浮选行为的影响

综合考虑矿物表面溶液化学,从亚硝基苯胲胺用量、Zeta电位、接触角试验、红外光谱测试及基团电负性理论计算的角度研究亚硝基苯胲胺在金红石表面的吸附行为。研究结果表明：当pH=6.8且亚硝基苯胲胺用量一定时,金红石浮选回收率可达到81.5%。金红石颗粒表面的Ti—O键断裂后,会造成表面的活性质点在水溶液中发生水化,从而生成羟基化合物Ti(OH)22+、Ti(OH)3+等,而吸附行为主要是与Ti(OH)3+作用的结果。亚硝基苯胲胺能够明显增强金红石表面的疏水性能,且在亚硝基苯胲胺的质量浓度为400 mg/L时,接触角最大,即疏水性最强。亚硝基苯胲胺与金红石表面活性质点发生键合,且与—N—O,—N=O官能团生成了含苯环的络合物;矿物与药剂上O和O键合的可能性最大,且稳定性最强,并生成含苯环的五元环络合物,从而使金红石疏水上浮。     

n—TiO_2光阳极的制备及其光电转换研究

用热氧化法将钛片在空气中于600℃加热3小时,在氢气流中活化1小时后可制得金红石型 n—TiO_2多晶薄膜电极。从其平带电位、电流—电压曲线及光谱响应诸方面研究其光电转换性能,结果表明如所用电解质的 pH=14时,光电化学电池的输出特性最佳。太阳能的转换效率可达0.28%。电解质对太阳能转换效率的影响研究表明加入氧化还原对可在光阳极上与水的氧化反应竞争。在酸性电解液中加入 Ce~(4 )/Ce~(3 )后竞争效果显著。     

H_2Ti_2O_5·H_2O纳米管的制备、热分解及其形成机理的研究

通过水热合成法制备了钛纳米管(Titanium Nanotubes,TNTs),采用扫描电子显微镜-能量散射X射线光谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射光谱(XRD)等一系列方法对钛纳米管的微观结构和化学组成进行了研究,并在此基础上对其分子结构和形成机理进行探讨.研究结果表明:在水热反应过程中,OH~-在高温强碱环境下进攻TiO_2,导致部分Ti-O键断裂,Na~+取代部分Ti原子,与O相连,形成一系列钛酸盐;经酸洗,H~+置换了钛酸盐中的Na~+,生成了H_2Ti_2O_5·H_2O;将TNTs置于马弗炉中于600℃灼烧,1 h后,H_2Ti_2O_5·H_2O脱去部分H_2O,质量降低9.92%,并转化为锐钛型TiO_2;灼烧时间延长至48 h,质量降低14.5%,H_2Ti_2O_5·H_2O几乎完全转化为TiO_2,且有部分锐钛型TiO_2转化为金红石型TiO_2.     

二氧化硫水溶液光合成硫酸和放氢研究——紫外光辐照下的光化学和光催化反应

当用紫外光辐照在氙气氛中的SO_3~(2-)水溶液时,加或不加半导体催化剂TiO_2粉末,都能生成SO_4~(2-)和H_2。加TiO_2的体系:SO_3~(2-)水溶液的浓度以≤0.2N、pH=8—9时放H_2较多。辐照八小时内H_2的产量随时间增长而级性上升。同时产H_20.22毫克分子,SO_3~(2-)的氧化率为20.9％。在上述条件下,不加TiO_2的体系发生了光化学反应,而且效率高于光催化反应。不同pH条件下,无光催化剂,加TiO_2或pt/TiO_2三种体系中,微碱性溶液,以光化学反应效率高。而酸性溶液,pt/TiO_2体系以光催化反应效率高。     

Cu~(2+)掺杂的金红石/锐钛矿型TiO_2复合光催化材料的制备及性能研究

以层状偏钛酸为前驱体,硝酸铜为铜源,通过调节溶液pH值,水热法合成了Cu~(2+)掺杂的TiO_2复合光催化材料.采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等表征手段对样品结构和形貌进行了分析,并考察了所合成的TiO_2基复合材料光催化降解亚甲基蓝的性能.研究结果表明,pH=0.5～1.5时层状偏钛酸完全转变成了Cu~(2+)掺杂的金红石/锐钛矿型TiO_2的复合物,在pH=0.5条件下制备的Cu~(2+)掺杂的TiO_2展示了较高的光催化性能.     

低气压等离子喷涂TiO_2涂层的电学性能研究

本文利用改变低气压等离子喷涂(LPPS)TiO_2时工艺参数的方法,发现了TiO_2涂层还具有优良的电学性能。得出涂层的电导率与喷涂过程中TiO_2的氧分解量成比例增加,但涂层中的Ti_2O_3含量对电导率影响较大。涂层的光电流-电位特性依赖于涂层结构,当金红石形TiO_2涂层中含有适量的Ti_3O_5和Magneli相时,表现出最佳光电流-电位特性,并与光强度成正比例关系,若涂层全部由金红石形TiO_2或Ti_2O_3,Ti_3O_5和Magneli组成时,光电流-电位特性消失。     

钛网表面TiO2纳米管表征及光催化性能研究

采用阳极氧化的方法在钛网基体上制备了二氧钛纳米管.利用SEM、XRD、TEM和XPS对试样进行了表征,并对其紫外光光催化性能进行了测试.结果显示,以钛网为载体试样,SEM照片显示出特别的背脊结构.XRD分析表明TiO_2纳米管在热处理温度450℃与550℃之间发生了锐钛矿相向金红石相的转变.由XPS拟合分峰后表明,试样表面Ti元素存在方式有TiO_2和Ti_2O_3.经热处理TiO_2纳米管降解罗丹明B实验表明,锐钛矿与金红石混合结构较单纯锐钛矿结构光催化效率高,金红石含量存在一个最佳值.     

再论“电极电位”是错误的概念

本文通过对物理学电极和电化学电报、电位、电位差和电势(Tension)的讨论,指出当前充斥于国内外书籍和文献中的三种对“电极电位”的认识中,没有一种和基本定义相符。就“电极电位”的实质而言,它乃是一个特定电池的电动势,将电动势△(△φ)称为“电极电位”φ,显然是概念上的错误。     

高析氧过电位Ti/SnO2+Sb2O4阳极的制备及性能

采用溶胶-凝胶涂层技术,以无机物SnCl2.2H2O,SbCl3为前驱物制备了Ti/SnO2 Sb2O4电极。电极的晶体结构通过XRD进行了表征,得知涂层中的SnO2是金红石结构,并计算出涂层氧化物属于纳米级,平均粒度为6.5 nm。考察了锑的掺入量和烧结温度对电极性能的影响,结果表明:锑原子质量分数为4%,烧结温度600℃为较佳工艺条件;电流密度10mA/cm2时,电极的析氧电位高达2.1182V(vs.NHE),说明Ti/SnO2 Sb2O4电极是一种优良的阳极电催化剂。     

稀土Y改性Ti／Sb2O5-SnO2电催化电极的制备及表征

为改善Ti／Sb2O5-SnO2电极的电催化性能,采用浸渍法制备了Y改性Ti／Sb2O5-SnO2电极。以活性艳红X-3B为目标有机物,考察了电极的电催化性能,对制备温度和Y掺杂量进行了详细的实验研究,确定的适宜制备条件为热处理温度550℃、Y掺杂量0.8％。采用SEM、EDS、XRD等分析方法对所制备电极的表面形貌、元素组成及结构进行分析,发现稀土Y的掺杂可以使SnO2粒径变小,有利于电极电催化性能的改善,同时Y元素的引入可使杂质元素Sb、Y在电极表面涂层富集。Y改性Ti／Sb2O5-SnO2电极表面主要是四方相金红石结构的SnO2晶体。电极动电位扫描测试结果表明Y改性Ti／Sb2O5-SnO2电极具有较高的阳极析氧电位,有利于有机物的阳极氧化降解。     

稀土Y改性Ti/Sb2O5-SnO2电催化电极的制备及表征

为改善Ti/Sb2O5-SnO2电极的电催化性能,采用浸渍法制备了Y改性Ti/Sb2O5-SnO2电极.以活性艳红X-3B为目标有机物,考察了电极的电催化性能,对制备温度和Y掺杂量进行了详细的实验研究,确定的适宜制备条件为热处理温度550 ℃、Y掺杂量0.8%.采用SEM、EDS、XRD等分析方法对所制备电极的表面形貌、元素组成及结构进行分析,发现稀土Y的掺杂可以使SnO2粒径变小,有利于电极电催化性能的改善,同时Y元素的引入可使杂质元素Sb、Y在电极表面涂层富集.Y改性Ti/Sb2O5-SnO2电极表面主要是四方相金红石结构的SnO2晶体.电极动电位扫描测试结果表明Y改性Ti/Sb2O5-SnO2电极具有较高的阳极析氧电位,有利于有机物的阳极氧化降解.     

掺锑二氧化锡电极光电催化降解甲基橙的研究

以无机金属盐SnCl4·5H2O和SbCl3为原料,采用溶胶-凝胶提拉法制备得到光电催化性能良好的掺锑二氧化锡薄膜电极.以该电极为工作电极,气体扩散电极为对电极,250 W高压汞灯(365 nm)为侧光源,对甲基橙的光电催化降解进行了研究.结果表明,该电极具有四方形的金红石结构,在外电压为2.0 V,pH值为3,涂覆层数为5层的条件下对初始浓度为20 mg/L的甲基橙溶液光照60 min,降解率达100%.     

CsPW11Fe/TiO2纳米管修饰电极的制备及对H2O2的检测

采用二次阳极氧化法在纯净的钛片表面制备出TiO_2纳米管,经表面清洗后将其放入带聚四氟乙烯衬里的反应釜中,同时向釜中加入一定量的Keggin型铁取代杂多酸盐Cs_4PW_(11)O_(39)Fe(III)(H_2O)(CsPW11Fe)水溶液,通过水热法在TiO_2纳米管内生长CsPW_(11)Fe晶体,最终得到CsPW_(11)Fe/TiO_2纳米管修饰电极。通过SEM和XRD对该修饰电极进行了表征,研究了其电化学性能以及对H_2O_2的电催化行为。结果表明,CsPW11Fe/TiO_2纳米管修饰电极的峰电流与峰电位随H_2O_2浓度不同而发生明显的变化,因此可以作为电化学传感器应用于H_2O_2的检测。