微/纳结构TiO_2微球的微结构及光催化性能调控研究

采用微波辅助湿化学结合后退火的方法制备了由锐钛矿相纳米颗粒组装而成的分级微/纳结构TiO_2微球.通过退火温度的调控可以对TiO_2微球的结构参数(包括晶粒尺寸、比表面积、孔径和相组成)进行精细调控.进一步的研究表明,TiO_2微球结构参数对其最终的光催化性能影响较大,600℃退火样品表现出其最高的光催化活性,高于商用的P25TiO_2近3倍.分析表明,该优异的光催化性能得益于其优良的结晶度、相对高的比表面积和丰富的介孔结构.     

TiO_2/Ag复合结构制备及SERS性能的研究

以二维胶体阵列为模板,利用磁控溅射方法制备了一种TiO_2-Ag复合结构材料阵列作为SERS活性基底.以4-PATP作为探针分子,基底的SERS信号强度随TiO_2和Ag比例的不同呈明显的不同,当TiO_2的溅射功率为50 W,溅射时间为30 min且银层厚度为10 nm时,SERS增强效果最好.这主要是源于金属与半导体的协同作用,在球形表面形成了TiO_2-Ag复合材料薄膜,增加了SERS热点.所制备的SERS基底阵列有序度高,具有良好的周期性,制备工艺简单,在SERS应用方面具有潜在的应用价值.     

ZnO/TiO_2分级纳米结构的制备及气敏性能

采用静电纺丝法和水热法制备了ZnO/TiO_2分级纳米结构,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对材料的表面形貌和晶体结构进行了表征,并研究了ZnO/TiO_2分级纳米结构传感器的气敏特性.结果表明,ZnO/TiO_2分级纳米结构是ZnO纳米锥柱阵列均匀生长在TiO_2纳米纤维的表面,且水热法生长ZnO纳米锥柱阵列的过程未改变TiO_2纳米纤维的晶体结构.与ZnO纳米锥柱和TiO_2纳米纤维气敏元件相比,ZnO/TiO_2分级纳米结构气敏元件具有更高的灵敏度,且对丙酮具有较好的选择性.     

蝴蝶翅表面多级微/纳结构疏水模型及耦合机理

使用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量仪和红外光谱仪(FT-IR),观测了27种蝴蝶翅表面的微观结构、复合浸润性和化学成分.利用Cassie方程建立了蝴蝶翅表面微/纳结构疏水模型,从生物耦合角度探讨了疏水机理.结果表明,蝴蝶翅表面由天然疏水材料组成,具有复杂的多级微/纳结构,包括一级结构(微米级鳞片)、二级结构(纳米级纵肋和横桥)和三级结构(纳米级突起).翅表面具有高疏水性(接触角138°~157°)和低黏附性(滚动角1°~3°).翅表面微观形貌和自清洁性具有显著的各向异性.这种特殊的复合浸润性是材料耦元与结构耦元耦合作用的结果.微米级鳞片的宽度越小、间距越大,纳米级纵肋的高度越小、宽度越小、间距越大,翅表面疏水性越强.研究结果有助于进一步流调结果揭示生物表面的疏水机理,为智能界面材料的仿生设计和制备提供启示.     

具有微纳结构的FeS_2的制备及其储锂性能研究

金属硫化物具有较大的理论容量,有望成为下一代的锂电池负极材料,但是充放电过程中材料发生严重的膨胀/收缩、晶体粉化,使得材料的比容量迅速衰减.本文以铁醇盐为原料制备具有花状微纳结构的FeS_2,以达到抑制材料粉化效果.结果显示,300℃热处理得到的FeS_2样品能够充分保持中间体铁醇盐的花状微纳结构,结晶度高.450℃处理得到的样品表面为多孔状结构,而800℃处理未得到目标产物,样品分子式是Fe_9S_(10).电化学测试结果表明:300℃所得产物具有1 484.3mA·h/g的放电比容量,高于450℃的产物(1 326.7mA·h/g);在电流密度为200mA/g条件下,100次充放电循环后,300℃所得产物的放电比容量为480.8mA·h/g,远高于450℃所得产物的放电比容量(215.8mA·h/g).研究结果表明具有花状微纳结构对材料的粉化现象有较好的抑制作用.     

TiO_2/SiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶 -凝胶法制得 Si O2 胶体 ,并将其与锐钛型 Ti O2 微粒复合制得 Ti O2 / Si O2 催化剂 .用透射电镜 (TEM)观察表面形貌 ,用红外光谱 (IR)和 X-射线衍射 (XRD)表征其结构 .以敌敌畏溶液等为体系 ,考察了 Ti O2 / Si O2 的催化性能 ,同时与单一的锐钛型 Ti O2 作对比 .结果表明 ,Ti O2 / Si O2 具有比 Ti O2 更强的光催化性能     

ATO/TiO_2粉体的制备及导电性能研究

采用化学共沉淀法,制备Sb掺杂SnO2(ATO)包覆微纳米TiO2导电粉体,研究了不同的制备工艺条件对ATO/TiO2复合粉体电阻率的影响,得出最佳包覆方案:TiO2浆料浓度25%,m(SnCl4·5H2O)/m(TiO2)=25%,m(SbCl3)/m(SnCl4·5H2O)=12%,反应温度60℃,pH值1.5,包膜时间3h,煅烧温度500℃,煅烧时间3h;通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等对表面包覆前后的微纳米ATO/TiO2的结构进行了分析表征.结果表明,ATO颗粒是以物理吸附的方式吸附在二氧化钛表面.     

一步法合成微纳结构TiO_2及在染料敏化太阳电池中的应用

TiO2纳米颗粒具有较高的比表面积及吸附性能,使得其在染料敏化太阳电池中的应用及效率取得了突出的进展.近年来,TiO2微米球由于具有较大的比表面积、对可见光的散射作用强,以及特殊的微纳米结构等特点,倍受人们的关注.因此,为了获得较高的光电转化效率,充分利用各维度微纳米材料的优点,制备复合维度的光阳极结构薄膜是目前研究的热点.在本研究中,我们采用一步法直接合成了TiO2微米球与纳米颗粒共生纳米材料,该共生材料具有较大的比表面积、优良的光散射作用.将其作为光阳极材料应用于染料敏化太阳电池中,与纯微米球及纳米颗粒相比,基于该共生纳米材料制备的光阳极薄膜的染料吸附量大、电子寿命长,有效地提高了电池的短路电流密度,在相同的多孔薄膜厚度为7.2μm时,得到了8.15%的光电转化效率,优于纯微米球的7.60%及纳米颗粒的6.83%.最后,通过加入一层纳米颗粒(4.8μm)进行薄膜结构优化及Ti Cl4处理,基于该共生微纳米结构的太阳电池获得了10.82%的高光电转化效率.     

Ag/TiO_2导电粉体的制备及电化学性能研究

采用湿化学方法,以Ti O_2为基质,制备了Ag/Ti O_2复合导电粉体.考察了Ag NO3和Ti O_2不同配比时产品对导电性能的影响,用SEM、XRD对粉体进行了表征.将粉体制成复合电极,对其进行了电化学性能分析.结果表明,nAg与nTi O_2配比不同,产品容抗弧半径相差较大.当nAg:nTi O_21:3时,高频区容抗弧半径逐渐减小,且曲线与横轴的交点值最小,同时低频区斜率较大,说明当nAg与nTi O_2配比越高,导电性能越好.上述结果表明,当Ti O_2基质表面涂覆较为均为致密的Ag纳米粒子后,Ti O_2表面形成完整的导电网络结构,导电性较好.此结果与用电阻率测定仪测得电阻率的结果一致.     

BiOI/TiO_2异质结的制备及可见光催化性能

以四氯化钛为钛源,硝酸铋为铋源,采用简单易控低温水解的方法,合成了BiOI/TiO_2异质结,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)等仪器对样品进行了表征.研究了BiOI/TiO_2异质结在可见光下对罗丹明B与甲基橙的催化降解性能.研究结果表明:BiOI/TiO_2 p-n结的形成,提高了可见光催化活性.100℃反应10h样品氙灯(300W,λ420nm)照射1h对罗丹明B降解率达98.6%,照射2h对甲基橙的降解率达84.3%.     

不同溶剂制备TiO_2粉体及性能

采用溶剂热法,以钛酸丁酯为前驱体制,以无水乙醇、异丙醇、正丁醇、无水乙醇+NaF粉末为溶剂制备锐钛矿型TiO2粉体。采用XRD,TEM,粒度分析仪等手段,对TiO2的晶相、微观形貌和性能进行表征分析。结果表明:本次实验合成的TiO2均为锐钛型,其晶体形貌随着溶剂的不同发生了很大的改变。在溶剂相同的条件下,加入NaF后的形貌有更明显改变。最后对TiO2的降解次甲基蓝进行了探讨。TiO2提高了对次甲基蓝降解率,尤其是氟掺杂的TiO2降解率最高。     

TiO_2/Si复合材料的制备及其性能分析

Si(硅)是一种比较常见的半导体材料,在许多个领域之中得到了广泛的应用,如太阳能电池、光电材料等,并在这些领域之中发挥着非常重要的作用。但是,因为空气折射系数与硅的折射系数两者之间存在着非常大的差别,从而导致光波在界面处出现了比较严重的反射损失。为降低界面反射损失,必须在硅半导体材料的表面加镀一层渐变层材料,且该渐变层材料的折射率应当处于1.0~3.5之间。TiO_2,即钛白粉,其折射率为2.73,且具有成本低、耐腐蚀、无毒、光催化活性较高、化学性能稳定以及氧化还原电位高等一系列的优势,因此,其被看作是一种十分理想的光催化剂。     

光催化剂沸石/Fe_2O_3/TiO_2的制备、表征及性能

以天然沸石为载体,以钛酸丁酯、硝酸铁为主要原料,用溶胶-凝胶法成功制备负载型Fe_2O_3/TiO_2光催化剂;采用XRD、SEM、EDS及XPS对样品进行结构表征及化学组成分析.结果表明:400℃焙烧所制得光催化剂中TiO_2主要以锐钛矿形式存在,掺杂铁元素主要以价键形式分布在沸石中,负载Fe_2O_3/TiO_2的沸石主要呈球形和类球形.降解实验表明:光催化剂对甲基橙具有良好的降解性能,且易回收再利用.     

TiO_2/TiSi_2复合材料的制备及其可见光光催化性能

分别以TiSi_2和HCl为钛源和形貌控制剂,采用一步水热法合成了海胆状TiO_2/TiSi_2纳米复合材料。TiO_2/TiSi_2是由TiSi_2基体与生长在TiSi_2表面的海胆状金红石型TiO_2组成,其中,金红石型TiO_2由大量尺寸均匀、表面光洁、沿[001]晶向生长的纳米棒组成。随着盐酸浓度的增加,TiO_2纳米棒会由棒状转变为锥状。性能测试发现,相比于纯相的金红石型TiO_2,TiO_2/TiSi_2复合材料在可见光区域具备较好的光吸收性能和较高的光催化降解甲基橙效率。     

具有三维异质结构的CdSe/TiO_2纳米管阵列薄膜制备及性能测试

首先采用阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列,结合不同的电化学方法制备具有三维异质结构的CdSe/TiO_2纳米管阵列复合薄膜。结果表明:电解液中加入酒石酸钾钠,采用循环伏安法和恒压沉积法都得到了分散性好,尺寸小而均匀分布的CdSe纳米颗粒。特别是采用循环伏安法制备CdSe/TiO_2纳米管阵列薄膜时,得到直径为15～20nm的立方相CdSe颗粒,且均匀地分布在TiO_2纳米管管内和管口,能够充分地利用TiO_2纳米管阵列的三维结构,形成具有三维异质结构的CdSe/TiO_2纳米管阵列复合薄膜。光电性能结果表明测试,这种具有三维异质结构的CdSe/TiO_2纳米管阵列复合薄膜能够充分利用太阳光,并有效地促进光生载流子的分离和传输,呈现出最佳的光电化学性能。     

纳米TiO_2/壳聚糖复合膜的制备与性能研究

纳米TiO2经表面改性剂月桂酸钠改性后,用溶液共混法制备了壳聚糖-TiO2复合膜,用FTIR和TEM表征了其结构与形态,并在粘度、厚度、水蒸气透过率、透光率及其与农药混和后在农作物上的应用等方面进行了研究.实验结果表明,复合膜中,壳聚糖与TiO:微粒间存,在较强的氢键作用,从而使TiO2和壳聚糖之间有较好的界面作用,壳聚糖的力学性能得到提高,水蒸气透过率下降,透光率得到提高;同时,复合膜与农药混和后,利用复合膜良好的成膜性及力学性能,使复合膜农药的药效长效性比单纯农药显著提高.     

TiO_2/SiO_2复合材料的制备及其光催化性能的研究

以钛酸丁酯和正硅酸乙酯为主要原料,用两步溶胶-凝胶法制备了TiO2/SiO2复合材料,并对其光催化降解活性艳红X-3B溶液的性能进行了研究,考察了Ti∶Si摩尔比、焙烧温度、初始浓度和催化剂用量对其光催化降解率的影响。结果表明,当n(Ti)∶n(Si)=6∶1,焙烧温度为500℃时TiO2/SiO2复合材料的光催化活性最好,比相同条件下纯TiO2的光催化活性有明显提高;相同条件下,降解率随溶液初始浓度的升高而降低,催化剂用量存在最佳值,25 mg/L的活性艳红X-3B溶液,催化剂用量的最佳值为1.6 g/L。     

水热沉淀法制备TiO_2空心球及光催化性能

以碳球为模板,硫酸钛为钛源,水作溶剂,尿素为均一沉淀剂,通过水热沉淀法制备了C/TiO2核壳结构,然后在空气中适当温度下煅烧得TiO2空心球.采用XRD、SEM、TEM、FT-IR等手段对实验样品进行分析表征.实验发现,空心球的大小可以通过改变碳球的大小加以调控;光催化性能测试表明,影响空心球光催化性能的主要因素是水热温度,水热时间影响较小.     

掺杂改性TiO_2/AC与TiO_2/ACF的制备及其对气相甲苯的降解性能

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Fe、N离子共掺杂的、以活性炭(AC)和活性炭纤维(ACF)为载体的TiO2/AC和TiO2/ACF光催化剂.采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计等对催化剂样品进行了表征.选取甲苯为模型化合物进行光催化降解实验,研究了催化剂制备过程中离子掺杂量、抑制剂种类、焙烧温度、载体种类以及循环使用次数对催化剂活性的影响.结果表明:TiO2在ACF上的分散效果好于在AC上;TiO2以颗粒状镶嵌在AC孔隙内、以膜状包覆在ACF表面,所制备的光催化剂均以锐钛矿相存在;Fe、N离子共掺杂实现了催化剂的可见光响应;以冰醋酸为抑制剂、N和Fe离子掺杂量均为8%(摩尔分数)、500℃下焙烧2 h时,所得的TiO2/ACF光催化剂对气相甲苯的降解活性最高,循环使用效果最好.     

TiO_2纳米粒子的制备及光催化性能研究

文章以三氯化钛、氨水为原料,琼脂为反应介质,通过凝胶网格法制备锐钛矿型TiO2纳米粒子,采用XRD、SEM对产品进行了表征;对TiO2光催化氧化处理苯酚类废水溶液进行了研究,讨论了催化剂用量、苯酚质量浓度、脱色时间等因素对降解率的影响。实验表明,TiO2具有良好的光催化活性,可以有效地对苯酚类废水进行降解,纳米TiO2的光催化活性明显高于普通氧化钛。