锶掺杂TiO2薄膜电极的制备及其光电性能

采用水热法制备了不同Sr²⁺掺杂量的TiO₂胶体溶液,并以FTO玻璃为基底制备了Sr²⁺掺杂TiO₂薄膜电极。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对Sr²⁺掺杂TiO₂进行表征与分析。结果表明Sr²⁺掺杂抑制了部分锐钛矿型TiO₂ 向金红石型的转变及促进晶粒尺寸的减小,薄膜表面为三维多孔结构,Sr²⁺有效地掺杂到了TiO₂晶格中。薄膜电极的电流密度-电压测试表明,Sr²⁺掺杂有效提高了TiO₂薄膜电子的光电转换效率,其中1% Sr²⁺掺杂量薄膜的转换效率相对于未掺杂的TiO₂薄膜提高了11.5%。     

La3+和Ni2+掺杂二氧化钛纳米粉体的制备与光催化性能

采用溶胶 凝胶法分别制备了未掺杂、La³⁺和Ni²⁺单掺与共掺的TiO₂粉末,通过XRD、SEM、UV-visible吸收等对样品的晶型、微观形貌、光吸收和对亚甲基蓝的光降解特征进行了考察。结果表明,La³⁺和Ni²⁺的掺杂抑制了TiO₂的相变和晶粒的增长,纯TiO₂的粒径主要分布为20～30nm,掺杂La³⁺和Ni²⁺后样品的晶粒尺寸在9～20nm之间。掺杂后各样品在紫外和可见光区的吸收能力均有不同程度地增强。与未掺杂TiO₂的吸收带边相比,La³⁺掺杂TiO₂的吸收带边蓝移,Ni²⁺掺杂和共掺TiO₂的吸收带边分别红移了约40和35nm。La³⁺单掺和La³⁺-Ni²⁺共掺促进了光生电子-空穴对的分离,从而提高了光催化降解亚甲基蓝的活性。     

低温合成TiO2/Fe3O4磁载光催化剂的光催化性能研究

采用化学共沉淀法合成的磁性纳米Fe₃O₄为磁核,以钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法,在较低温度下合成了TiO₂/Fe₃O₄磁性光催化剂。利用XRD、TEM、SEM-EDX等分析方法对合成催化剂的相组成、形貌、粒度、元素分布等进行了表征;研究了不同焙烧温度及TiO₂/Fe₃O₄比例对降解罗丹明B光催化活性及磁分离回收性能的影响。结果表明,在100、300和450 ℃焙烧温度下磁性光催化剂的催化活性依次降低,较低温度(100 ℃)制备的催化剂具备较高的催化活性;当TiO₂质量分数处于67.3%～73.0%时,催化剂既具有较高的光催化降解活性也具有较好的磁分离回收性能;光催化剂TiO₂/Fe₃O₄（100 ℃,TiO₂质量分数70%）在循环使用5次后,在降解75 min时仍能达到对罗丹明B 99%的脱色率和90%的回收率。     

具有光催化活性的多孔玻璃球的制备

以硅胶、平均粒径为 5um 的玻璃粉和碳酸氢钠为原料，通过调整硅胶、玻璃粉和碳酸氢钠的重量比制成直径为 2 cm 左右的小球，焙烧后得到了有一定强度并能浮在水面上的多孔玻璃球。在一定浓度的TiO₂溶胶中将此多孔玻璃球浸渍三次后，然后在 500 ℃下高温晶化，将锐钛矿型TiO₂成功地固定在多孔玻璃球的表面上。在1 h 内可将浓度为 2 x10^-5 mol•L-1 的亚甲基蓝溶液完全降解，表明该载有 TiO₂ 的多孔玻璃球具有很好的光催化活性。     

TiO2多孔性薄膜的制备及其环境净化性能研究

采用溶胶-凝胶工艺，以聚乙二醇（PEG）为造孔剂，不锈钢丝网为金属基底，制备了TiO₂多孔性薄膜。通过IR，SEM，BET，Raman光谱等测试方法对TiO₂多孔性薄膜进行了表征。实验结果表明,通过控制制备条件得到的TiO₂薄膜具有锐钛矿晶型和多孔性结构。TiO₂多孔性薄膜的光催化性能与煅烧温度和镀膜次数密切相关。450℃热处理、镀膜4次的TiO₂多孔性薄膜具有较高的活性和稳定性，其对气相甲醛的降解率比普通TiO₂薄膜高28.8%，在TiO₂多孔性薄膜连续使用4次后，甲醛的降解率仍维持在80%以上。     

柠檬酸溶胶-凝胶法合成BaAl12-xO19∶Mnx荧光粉

以AlCl₃·6H₂O，BaCO₃和MnCO₃为原料，分别溶于去离子水和柠檬酸中，采用溶胶-凝胶法合成了BaAl_12-xO₁₉∶Mn_x荧光粉。IR分析表明，干凝胶具有柠檬酸盐结构。XRD分析表明，1200℃煅烧，粉末中的主要成分为BaAl₂O₄，1400℃煅烧，粉末为BaAl_12-xO₁₉∶Mn_x和BaAl₂O₄的混合物，此时仍残余部分BaAl₂O₄，1500℃煅烧能合成单相BaAl_12-xO₁₉∶Mn_x，相对于传统的高温固相合成法降低100～300℃。SEM分析表明，晶粒较小且具有片状结构。碱土金属离子Mg²⁺,Ca²⁺和Sr²⁺的掺杂对BaAl_12-xO₁₉∶Mn_x荧光粉的发光性能有一定的影响。     

自由基抑制剂对不同晶型TiO2光催化反应的影响

以荧光光谱法研究了不同晶型 TiO₂ 的光催化反应体系中羟基自由基(·OH)的产生情况,表明在H₂O₂存在条件下,金红石型 TiO₂ 经可见光激发可持续稳定产生·OH,而以锐钛矿型 TiO₂ 作光催化剂时,则检测不到·OH的生成。光催化结果表明,在H₂O₂存在条件下,苯酚可被 TiO₂ 可见光催化降解;往反应体系加入自由基抑制剂(叔丁醇或甲醇)时,明显降低了金红石型 TiO₂ 的降解效率,但对锐钛矿型 TiO₂ 的影响较弱。以金红石型 TiO₂ 作光催化剂时,苯酚的降解反应主要发生在溶液中;而以锐钛矿型 TiO₂ 作光催化剂时,则苯酚的降解反应主要发生在催化剂的表面。     

纳米二氧化钛光催化降解亮蓝染料的研究

以纳米TiO₂为光催化剂，高压汞灯为紫外光源，研究了水溶液中亮蓝染料的半导体光催化降解及其影响因素。研究结果表明，TiO₂在500℃煅烧后所形成的锐钛型产物具有较好的光催化效果。纳米TiO₂的用量是影响亮蓝降解反应速率的重要因素，其最适宜的用量为1.0kg/m³。亮蓝的初始浓度越高，降解率越低。在亮蓝初始浓度为12.62mmol/m³，纳米TiO₂的用量为1.0kg/m³时，经光照40min后亮蓝的降解率可达99%以上，并通过回归分析得出了亮蓝降解的动力学方程。     

锡掺杂金红石TiO2纳米棒的低温快速合成及其光电性能研究

采用水热合成法,在较低温度下通过仅引入Sn⁴⁺合成了金红石型棒状TiO₂纳米晶。X射线衍射仪（XRD）及透射电子显微电镜（TEM）对不同Sn4+掺杂比例粉体的晶型及形貌的分析表明,Sn⁴⁺能促进TiO₂由颗粒状的锐钛矿相向棒状的金红石型的转变,棒状纳米晶的形成是纳米颗粒沿着（110）晶面发生定向生长的结果,且形貌转变与晶相转变伴随发生。掺杂样品的光电转换性能研究结果表明,薄膜电极的光电转换效率与材料的晶相组分及其形貌之间有一定的关系,掺杂比例达到0.75%以后,样品的晶相组分及形貌不再随掺杂比例的增大而发生变化,进而光电转换效率不再变化。     

Au/TiO2催化剂室温催化燃烧甲醛的研究

采用沉积-沉淀法制备了负载型Au/TiO₂催化剂,以甲醛的催化氧化作为目标反应,采用XRD和TEM对该样品进行了表征并考察了金负载量、沉淀剂种类、反应液pH值、沉积沉淀温度、活化气氛、还原温度及时间等对Au/TiO₂催化甲醛氧化活性的影响。结果表明：1.80%（质量分数）的Au/TiO₂,经过85℃氢气气氛还原,显示了最高的催化甲醛氧化的活性,在30℃、体积空速为15000h^-1,甲醛的体积分数为4.5×10^-4时,可以将50%的甲醛完全转化为H₂O和CO₂。样品中金物种颗粒平均尺寸为4.5nm。     

微硅粉固相反应制备莫来石粉体工艺

 以微硅粉和工业氧化铝为原料,在空气气氛下固相反应合成莫来石粉体。研究了煅烧温度和Al₂O₃/SiO₂的物质的量比对反应产物物相组成的影响,结果表明,当Al₂O₃ /SiO₂的物质的量比为3：2.5、煅烧温度为1450℃时,制备莫来石粉体质量分数达到最高,根据K值法计算其质量分数为95%。莫来石粉体平均粒径随球磨时间延长而逐渐减小,最终粉体平均粒径为0.58μm,比表面积为9.26m²/g,粒径分布由单峰分布演变为双峰分布,莫来石粉体颗粒形状不规则,以多边体状存在。     

TiO2微粒子的制备

实验以Ti(SO₄)₂为原料,在水和正丙醇混合溶剂中制备TiO₂粒子,较为系统地研究了制备条件(反应物浓度、溶剂、空间分散剂、反应时间、温度等)对产物粒子颗粒大小的影响,采用TEM、X-射线衍射等技术对所得产品性能进行了表征。实验结果表明,制得的TiO₂水合粒子为均匀的球形粒子,经热处理后的粉体为锐钛矿型。     

超临界流体干燥技术制备Nd∶YAG纳米粉体及透明陶瓷

以Y₂O₃、OAl(NO₃)₃·9H₂O和Nd(NO₃)₃·6H₂O为原料,采用尿素均匀沉淀法制备不同Nd掺杂量的YAG前驱体沉淀,经CO₂ 超临界流体干燥得Nd:YAG前驱体,煅烧后得到Nd:YAG粉体;将粉体干压成型为素坯,经冷等静压后真空烧结获得性能良好的Nd:YAG透明陶瓷。用FT-IR、XRD、SEM等测试手段对Nd:YAG前驱体及粉体进行分析,并通过紫外-可见-近红外分光光度计、SEM测定表征了陶瓷样品的直线透过率及表面和断口形貌。结果表明,1300℃煅烧的Nd:YAG粉体均为纯YAG相,颗粒呈椭球形,分散性良好,尺寸分布均匀;粉体成型后在1780~1800℃真空烧结得到透明陶瓷,Nd摩尔分数为1%的YAG陶瓷样品晶粒尺寸分布为5~10μm,抛光后1064nm波长处直线透过率达80%。     

以水热炭为模板制备TiO2光催化剂及其光催化性能研究

以水热炭为模板, 采用溶胶–凝胶法制备TiO₂光催化剂, 并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和BET比表面积测定等方法, 对催化剂的物相、组成、形貌和比表面积等进行表征。通过光催化降解甲基橙溶液, 评价样品的光催化性能。研究结果表明: 与TiO₂相比, 以水热炭为模板制备的HTC-TiO₂具有更高的热稳定性, 在煅烧温度较高时仍保持锐钛矿型。HTC-TiO₂具有水热炭的片状结构特征,TiO₂颗粒在HTC表面分散较好, 晶体粒径更小, 比表面积增加, 从而提高其光催化活性。当煅烧温度为450ºC时, 以水热炭为模板制备的HTC-TiO₂对甲基橙的降解率在550 W碘钨灯光照2小时后达到40.6%, 光催化效率比TiO₂(16.2%)提高1.5倍。     

TiO2颗粒表面包覆SiO2纳米膜及其表征

TiO₂作为一种重要的催化剂,在石油化工方面有重要的应用,特别是煤基合成油和超深度脱硫中的优越性受到注目。同时TiO₂还是重要的白色颜料,为了提高TiO₂的应用性能,对TiO₂颗粒进行了SiO₂纳米膜的表面包覆改性。采用精确控制pH值的连续法在TiO₂颗粒表面包覆了SiO₂的纳米层,并进行了TEM、HRTEM、EDS、XPS、ICP和光学性质表征。证明了SiO₂在TiO₂颗粒表面形成了一层连续的纳米膜,厚度大约为3.5～4.0nm,SiO₂凝胶纳米膜比较致密,没有未包膜上的絮状物,而且TiO₂是单颗粒分散,没有发生多个颗粒被包膜在一起的现象。XPS证明SiO₂凝胶在包膜后的TiO₂颗粒的表面为物理包覆。用SiO₂包膜后,样品的光学性质有了明显的提高,同时改变了样品在不同介质中的分散性质,在水性介质中分散性能提高到93.0％。这种表面处理后的TiO₂可以作为一种催化剂用于煤基合成油和超深度脱硫中。     

TiO2光催化剂的改性研究进展

 TiO₂光催化剂具有禁带宽度较大、光生电子-空穴易复合等缺点,因而国内外关于TiO₂光催化剂的改性研究很多。本文综述了贵金属沉积、元素掺杂(金属离子掺杂、非金属掺杂、共掺杂)、复合半导体、表面光敏化、表面酸化等TiO₂光催化剂改性方法及原理。其中,非金属掺杂和共掺杂改性可使TiO₂光响应波长红移,同时保留TiO₂对紫外光的响应,从而实现良好的处理效果叠加。最后展望了TiO₂光催化剂改性研究的未来研究方向,即兼顾生产成本,保持TiO₂在复杂环境下的稳定性,并提高其回收利用率。     

MnOx/TiO2催化剂的制备及其低温NH3选择性催化还原NO性能

为了研究MnOx/TiO2催化剂的低温催化还原NO性能,采用微乳液法在不同的煅烧温度下制备了不同晶相的纳米TiO2,并以此为载体,利用浸渍法制备了一系列MnOx/TiO2催化剂.然后,利用BET,XRD,HRTEM,H2-TPR等方法研究了载体和催化剂的微观结构、分散状态和氧化还原性质.实验结果表明:随着煅烧温度的增加,纳米TiO2从锐钛型逐渐向金红石型转变,700℃煅烧得到的纳米TiO2呈混晶相,800℃煅烧得到的纳米TiO2则为纯金红石型;锐钛型及混晶相TiO2载体与活性氧化物MnOx之间的相互作用较为强烈,当纳米TiO2中金红石型与锐钛型并存时,MnOx优先与锐钛型纳米TiO2作用;纯金红石型纳米TiO2与MnOx之间的相互作用较弱.模拟NH3选择性催化还原NO的反应活性测试结果表明,500℃煅烧得到的MnOx/TiO2催化剂表现出较高的低温活性.     

新型TiO2纳米管透析膜与传统透析膜对细胞生长状态的影响

 研究采用阳极氧化法制备新型高强度的TiO₂纳米管阵列薄膜, 通过对纳米管底部进行腐蚀获得两端通透的TiO₂纳米管阵列薄膜.在纳米管阵列薄膜表面和高分子透析膜表面种植HK-2细胞和HUVEC细胞, 成功制备具有生理功能的生物膜材料.采用MTT方法对比研究了TiO₂纳米管阵列薄膜、聚醚砜(PES)、混合纤维素以及再生纤维素4种薄膜材料黏附细胞的活性;利用荧光显微镜观察4种材料对两种细胞黏附的影响;同时使用扫描电镜观察细胞在4种薄膜材料上的生长形态.结果表明, TiO₂纳米管阵列薄膜最有利于细胞的黏附及增殖, 且细胞活性最高, PES薄膜的效果次之, 再生纤维素薄膜最不适合细胞的增殖及黏附;荧光显微镜观察证实TiO₂纳米管阵列薄膜相比高分子薄膜更能促进细胞的黏附及生长, 证实所制备的TiO₂纳米管阵列薄膜能够很好地与两种细胞相容, 克服了传统透析材料的不足, 改善了细胞与材料的黏附, 是用于生物人工肾研究较为理想的候选材料.