TiO2／SiO2：Zn复合薄膜及其光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)成功制备了Zn掺杂的TiO2/SiO2薄膜.采用XRD、UV-vis和SEM等方法对TiO2/SiO2薄膜及Zn掺杂TiO2/SiO2薄膜的结构和微观形貌进行了测试与表征,并对亚甲基蓝的光催化降解进行了研究.结果表明:TiO2/SiO2:Zn前驱体经500℃煅烧1 h可得到锐钛矿型氧化钛复合薄膜,薄膜平滑、致密、均匀.Zn2+进入TiO2晶格中形成置换固溶体,并引起晶格畸变.掺杂锌后,TiO2/SiO2光吸收带边发生明显红移.Zn最佳掺杂量为1.5%(摩尔比),这时所形成的Zn2+-TiO2/SiO2光催化剂经150 min光照射后光降解率可达83.7%,比纯TiO2/SiO2作为光催化剂提高了31%.     

掺氮可见光响应TiO2-xNx光催化薄膜的制备及性能初探

采用反应磁控溅射法在玻璃基片上制备N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜,并且对两种薄膜样品分别进行了300、400和500℃的退火处理.采用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光光度计(UV-Vis)对经过退火处理的样品进行了表征.结果表明:成功制备了N掺杂TiO2-xNx薄膜,部分N进入了TiO2薄膜晶格,并且以N-O键形式存在;N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜相对比,晶型和表面形貌没有什么太大的区别,但通过紫外-可见光吸收谱图可以发现经过400℃退火处理的N掺杂TiO2-xNx薄膜吸收带边从纯TiO2薄膜的400 nm红移到455 nm.     

Fe掺杂对TiO_2薄膜材料晶体结构转变的影响

应用直流磁控溅射方法并结合原位退火工艺,在普通玻璃基片上制备了不同Fe掺杂的TiO2薄膜,沉积过程中保持基底温度300℃.实验结果表明,退火氛围及Fe的掺杂量对TiO2薄膜的结晶状态、微结构及形貌都有很大影响.真空中500℃下退火0.5 h的Fe-TiO2薄膜样品表现为非晶态结构,而空气中500℃下退火0.5 h的该样品则结晶状态良好;随着Fe掺杂量的增加,TiO2薄膜样品逐渐由锐钛矿相向金红石相转变.     

用脉冲激光沉积技术制备与分析嵌入非晶SiO2中的锗纳米粒子

介绍了Ge纳米粒子的特性,及利用脉冲激光沉积系统（PLD）制备Ge纳米粒子嵌入非晶SiO2薄膜中的方法、理论依据和工艺条件及结果。X射线衍射及晶体分析软件确定了锗纳米粒子在600℃中退火时的晶格常数变小而衍射强度增加,其晶格常数减小可能是由于锗的周围氧化生成氧化锗壳层包围并挤压Ge纳米粒子所致。     

CdS/TiO2复合纳米管制备和光催化性能的研究

采用阳极氧化法在纯钛箔上制备TiO2纳米管,再通过连续离子层沉积法在TiO2纳米管上沉积CdS粒子,沉积3层CdS后,进行退火处理,退火后再沉积3层CdS.利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱对纳米管的形貌、物相结构和元素价态等特性进行分析.结果表明:经阳极氧化法制备的TiO2纳米管为锐钛矿结构,随后沉积的CdS同时出现了立方相与六方相晶格结构,400℃退火可以显著增加立方相CdS的结晶程度;纳米管中CdS粒子的直径均小于5 nm,CdS粒子由一大一小2个纳米粒子组成,大粒子由退火过程形成.光催化实验表明:经过退火处理的CdS/TiO2复合纳米管的可见光光催化能力约是未退火样品的3倍,说明退火处理可以有效提高TiO2可见光光催化能力.     

溶胶-凝胶法制备非均匀铅离子掺杂TiO2薄膜

采用溶胶-凝胶工艺在普通玻璃表面制备铅离子非均匀掺杂的TiO2薄膜,运用AFM,XRD,UV-Vis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.结果表明非均匀铅离子掺杂TiO2薄膜(PbDx)与均匀铅离子掺杂TiO2薄膜(PbTx)的最佳掺杂Pb/Ti摩尔比均为0.005,PbD0005、PbT0005的最佳降解表观速率常数分别为7.37×10-3min-1 和5.95×10-3min-1,PbD0.005的表观降解速率常数是纯TiO2的2.52倍.文中还从载流子分离效率等方面探讨了掺杂机理.     

掺氮TiO_(2-x)N_x薄膜可见光激发光催化特性研究

采用反应磁控溅射法在玻璃基片上制备N掺杂TiO2-xNx薄膜和纯TiO2薄膜,对两种薄膜样品分别进行了300、400和500℃的退火处理,测试它们可见光激发光催化特性.在经过5 h降解苯酚的实验发现:经过同种温度退火处理的N掺杂TiO2-xNx薄膜比纯TiO2薄膜的可见光激发光催化降解苯酚效果要好,其中N掺杂TiO2-xNx薄膜经过400℃退火处理得到锐钛矿相薄膜对苯酚的降解率最高,达到50.4%,而纯TiO2薄膜经过400℃退火处理得到的同样是锐钛矿薄膜对苯酚的降解率仅37.8%.     

氧氩比对Ti掺杂ZnO薄膜结构和光电性能的影响

为优化Zn O∶Ti复合薄膜制备工艺,采用射频磁控溅射法在不同氧氩比条件下沉积Zn O∶Ti复合薄膜,得到的样品经由EDS能谱仪检测Ti掺杂质量分数为3%.分别利用台阶仪、扫描电子显微镜、X线衍射仪、分光光度计和霍尔效应仪对样品的沉积速率、微观结构和光电性能进行表征.结果表明:随着氧氩比逐渐增大,薄膜的沉积速率呈现先增加后减小的变化.所有Zn O∶Ti薄膜均为六角纤锌矿结构,具有(002)晶面择优取向;当氧氩比为1∶1时,薄膜样品的表面形貌和结构优于其他样品.经过在空气中500℃的退火处理,薄膜样品的结晶质量明显提高.所有Zn O∶Ti薄膜在可见光区透过率均大于90%.随着氧氩比的增加,薄膜样品的电阻率先减小后增加,当氧氩比为1∶1时,电阻率最小,为6.5×10-4Ω·cm,薄膜的综合性能达到最优.     

N掺杂TiO_2复合膜中N晶格位置转变

采用磁过滤真空直流阴极弧蒸发工艺在石英基底上沉积N掺杂Ti薄膜,随后将其在马弗炉中以不同的退火温度(100~700℃)热处理制备N掺杂TiO_2薄膜,采用X线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)分析表征。结果表明:初始态N掺杂Ti薄膜为包含少量TiN相的Ti薄膜,在300℃退火处理时,N掺杂Ti薄膜直接氧化生成N掺杂金红石相TiO_2薄膜。初始态的N掺杂Ti薄膜表面平整、颗粒细密,与基底附着牢固,经700℃退火处理后,TiO_2颗粒得到了良好的结晶生长,薄膜厚度增加了60%。当热处理温度为600℃时,N掺杂TiO_2复合膜中替代型N开始转变为填隙型N,由于填隙型N具有更高的能级,这种N位置的转变进一步窄化了N掺杂TiO_2的能带宽度,提高了对可见光的利用率。     

N注入过程中Ti薄膜内的晶体结构变化

利用电子束加热沉积(EBD)法在经洁净处理的NaCl基板表面沉积Ti薄膜,并利用离子加速器向薄膜中注入62keV N+2离子,分析了N注入前后Ti薄膜中的晶体结构变化.透射电镜(TEM)观察结果表明,N原子的侵入导致Ti薄膜发生hcp-fcc相变,部分hcp-Ti转变成fcc-TiNy;N原子占据晶格中八面体间隙位置产生晶格畸变而导致的内应力可能是hcp-fcc相变的驱动力之一.随着薄膜中N含量的增加,hcp-Ti减少,fcc-TiNy成分增多.利用电子能量损失谱(EELS)测定了Ti薄膜的能量损失变化,分析认为由于N的侵入,Ti原子与N原子结合形成了TiNy化合物,N 2p外层电子主要和Ti...     

Synthesis and Characterization of Titania and Rare Earth Doped Titania Nanoparticles by Sol-gel Process

Titania sol has been prepared by the sol-gel process with Ti（OC4H9）4, as precursor. TiO2 gel was obtained through hydrolysis and condensation process. Rare earth such as La2O3, CeO2 and Gd2O3 were introduced into the nanostructure TiO2. After TiO2 and rare earth doped TiO2 powders were calcined at 400℃, 500℃, 600℃, 700℃ and 800℃ respectively, the characteristic analyses of the TiO2 samples were studied by UV-VIS, XRD and TEM etc. It was found that there are some stringer absorption peaks at 200 - 325 nm. The rare earth doping can increase the phase transition temperature convertin8 anatase phase into rutile phase, can decrease the grain size of TiO2particles and can improve the ann-UV capacity of the coating fabrics.     

Tb3+和Gd3+掺杂的纳米TiO2薄膜的制备及发光性能与发光机

以钛酸正丁酯［Ti(OBu)₄］为前驱体, 采用溶胶 凝胶法制备Tb³⁺和Gd³⁺共掺杂的纳米TiO₂发光薄膜, 并探讨了Gd³⁺对Tb³⁺的增敏作用机理. 通过X射线衍射(XRD)、 TG/DTA综合热分析仪、 傅里叶变换红外仪(FTIR)、 透射电子显微镜（TEM）和光致发光(PL)光谱分别对不同制备条件下的TiO₂薄膜进行了表征. 结果表明, TiO₂薄膜具有一定的择优取向, 晶相为锐钛矿相, 形成了良好有序的晶体结构, 且样品粒径分布均匀, 颗粒大小约为15 nm; 以230 nm作为激发光, Gd³⁺的共掺对纳米TiO₂发光薄膜中Tb³⁺的发光有显著增强作用.     

退火温度对磁控溅射Ti02薄膜结构及性能的影响

采用对向靶磁控溅射法在FTO导电玻璃基底上制备了Ti02薄膜,分别在450℃、500℃和550℃条件下对Ti02薄膜进行退火处理;利用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）测试手段分析了不同退火温度对TiO,薄膜晶体结构与表面形貌的影响以异丙醇（iso—propanol,IPA）为目标物,研究了所制备Ti02薄膜的光催化性能,并分析了该气相光催化反应机理．同时在氙灯照射下,测试了Ti02薄膜的光电流以分析其光电性能．结果表明：当退火温度由450℃升至550℃时,Ti02薄膜由纯锐钛矿结构转变为金红石与锐钛矿型混晶结构,其表面形貌则变化不大;Ti02薄膜光催化性能与光电性能均随退火温度的升高而提高,经550℃退火的Ti02薄膜可将IPA高效降解为丙酮和C02,其光电流可达0．7mA并保持稳定．     

Bi_(1.6)La_(0.4)Ti_2O_7薄膜的制备及性能研究

采用化学溶液沉积法在ITO基片上制备不同退火温度的掺镧钛酸铋Bi1.6La0.4Ti2O7(BLT)薄膜。研究了其结构、介电性能、漏电流密度与外加电压I-V关系曲线和光学带隙。XRD射线衍射测试结果表明,经500、550、600℃1 h退火后的薄膜的主晶相为烧绿石结构,无杂相生成,600℃时BLT薄膜衍射峰比其他两种温度的强。在1 kHz频率下测得的介电常数、损耗因子分别为114,3%;129,3%;194,6%。BLT薄膜的漏电流密度与外加电压关系曲线表明,BLT薄膜600℃的漏电流比550和500℃稍微减小。通过透射谱分析得到BLT薄膜的光学带隙几乎不受温度影响,均为3.7 eV。这些结果表明制备BLT固溶体薄膜较佳为退火温度600℃,具有较好的性能,在光电器件有良好的应用前景。     

氧气气氛下退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响

利用溶胶凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si (001)衬底上制备了(～70 nm)的Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST)薄膜,采用磁控溅射法构建了Pt/BST/Pt/TiO2/SiO2/Si (001)电容器,研究了在氧气气氛中不同退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响.结果发现,650℃退火样品具有良好的结...     

Cr3+掺杂的TiO2纳米复合微粒的合成及表征

利用酸催化的溶胶-凝胶法合成了一系列不同Cr3 掺杂量的TiO2纳米复合微粒.用XRD,TEM,UV-Vis等技术进行了结构表征.结果表明利用该法所合成的Cr3 /TiO2纳米复合微粒尺寸小(约10 nm),粒度分布范围窄;在所研究的掺杂量范围内(x:0～0.1000),该纳米复合粒子的粒径随Cr3 掺杂量的增加呈减小的趋势,但幅度不大.从XRD中,没有发现Cr2O3相的偏析和TiO2由锐钛矿向金红石的相转变;TiO2的衍射峰随Cr3 掺杂量的增加有宽化和强度减弱的现象.UV-Vis光谱结果显示:由于Cr3 的加入,该纳米复合微粒对光的吸收拓展到了可见区,同时随着Cr3 掺杂量的增加,对可见光的吸收强度显著增强.     

Zn掺杂对TiO_2晶相及光催化性能的影响

采用改进的溶胶-凝胶法制备ZnO-TiO2复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)对其微晶结构和光吸收性能进行表征.以甲基橙作为模拟降解物,结果表明,改变水和乙醇的含量以控制溶胶向凝胶陈化的时间影响ZnO-TiO2的催化活性.当n(Zn)∶n(Ti)为3∶15、煅烧温度为500℃时产物催化效率最好,紫外光照5 h,降解率为96.4%.XRD结果显示,ZnO-TiO2主要以锐钛矿相TiO2和立方Zn2TiO4晶相存在,且Zn2TiO4晶相在n(Zn)∶n(Ti)≥3∶15时才会出现.紫外-可见漫反射吸收光谱显示,相比单纯TiO2,Zn O-TiO2吸收边蓝移.     

Ni2+掺杂TiO2薄膜微观结构及亲水性能

采用溶胶-凝胶法结合浸渍-提拉技术制备Ni2+掺杂TiO2薄膜。利用X线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和接触角测试等表征手段,研究Ni2+不同掺杂量对TiO2薄膜的晶型结构、化学组成、氧化态及光学和亲水性能的影响。研究结果表明:Ni2+掺杂TiO2的晶相主要为锐钛矿,随着Ni2+掺杂量的增加,TiO2晶格发生一定的畸变,掺杂TiO2薄膜的吸收边向可见光范围产生不同程度的红移,与水的接触角逐渐减小。10%Ni2+掺杂TiO2薄膜的接触角仅为12°,表现出良好的润湿性,将在新型自洁净建筑材料具有广阔的应用前景。     

Li掺杂ZnO的XRD微结构和磁性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同Li摩尔配比含量的Zn1-xLixO室温铁磁性半导体,用XRD研究了Li含量和烧结温度对其微结构的影响,用VSM研究了Li晶格占位对其磁性能的影响。结果表明：当x小于等于0.02时,Zn1-xLixO为单一的纤锌矿六方结构ZnO,未发现杂质第二相,晶格常数减小,Li 以替位的形式进入ZnO晶格。当x达到0.08时,晶格常数开始增加,Li 从替位形式向间隙形式转换而进入ZnO晶格。当烧结温度从350℃升到450℃时,晶格常数减小,结晶性能提高,当x达到0.08时出现杂质第二相Li2CO3。Li 晶格占位对其磁性能具有重要影响。