Fabrication of visible-light responsive S-F-codoped TiO<Subscript>2</Subscript> nanotubes

Fabrication and S-F-codoping of TiO2 nanotubes were carried out by a one-step electrochemical anodization process to extend the photoresponse of TiO2 to the visible-light region. The prepared samples were annealed in air and detected by SEM, XRD, XPS and UV-vis DRS spectrophotometer. The results showed that the average tube diameter of the nanotubes was 150 nm and the average tube length was 400 nm. The doped TiO2 nanotubes exhibited strong absorption in visible-light region. Photoelectrocatalytic degradation efficiency of 4-CP over S-F-codoped TiO2 nanotubes was 39.7% higher than that of only-F-doped sample. Moreover, sulfur and fluorine codoped into substitutional sites of TiO2 had been proven to be indispensable for strong response and high photocatalytic activity under visible light, as assessed by XPS.     

Synthesis of TiO2 nanotubes film and its light scattering property

TiO2 nanotubes with diameters of 10 nm and lengths up to 600 nm were fabricated by directly using commercial TiO2 powders P25 as the precursors via sonication-hydrothermal combination approach. TiO2 nanotubes were characterized by means of X-ray powder diffractometer （XRD）, scanning electron microscope （SEM）, selected area electron diffraction pattern （SAED） and transmission elec- tron microscope （TEM）. The light scattering property of film electrodes modified with TiO2 nanotubes was studied and revealed that TiO2 nanotubes can be used as the light scattering centers to increase the light absorption in dye-sensitized solar cells. The TiO2 nanotubes film electrodes mixed with 10% small nanoparticles TiO2 had both strong light scattering property and fine mechanical characteristics, and this kind of electrodes can be used as electrodes in improving the conversion efficiencies of dye-sensitized solar cells.     

Ag/TiO2有序多孔复合薄膜的合成及其可见光光催化活性

以自组装SiO2胶体晶体为模板,采用TiCh溶胶凝胶浸渍提拉法制备了TiO2有序多孔薄膜(TIO),然后利用AgNO3液相渗透法将Ag纳米颗粒沉积在TIO上,成功制备了Ag/TiO2有序多孔复合薄膜(ATIO).通过Raman,FESEM,TEM,XPS和Uv-vis等分析手段对复合薄膜进行了表征,结果表明:Ag纳米颗粒的平均尺寸约为10 nm,而且与TiO2晶粒之间有强的相互作用.以亚甲基蓝(MB)水溶液为目标降解物,针对不同Ag/Ti相对原子浓度比的样品,考察了其低功率可见光光催化活性及循环使用性,并与Ag/TiO2无序复合薄膜(ATF)作了对比.研究发现,AgNO3前驱体溶液浓度为10 mmol/L的ATIO样品具有最高的可见光光催化活性,其光降解率是具有相同AgNOa前驱体溶液浓度ATF的3.19倍,显著增强的光催化活性来源于Ag纳米颗粒和TIO有序多孔结构的协同效应.循环降解实验证明样品具有稳定的光催化活性.     

TiO2纳米管薄膜的制备与光学性能研究

用阳极氧化法以NH4F和含水丙三醇作电解液在室温条件下制备TiO2纳米管薄膜。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）和紫外可见光谱分析（UV-Vis）对纳米管薄膜的结构与性能进行表征,研究阳极氧化电压、退火处理对TiO2纳米管薄膜形貌的影响。研究结果表明：随着阳极氧化电压的增高纳米管直径增大,当阳极氧化电压为70V,80V,90V,100V时制备的纳米管直径为143nm,167nm,191nm,215nm;在阳极氧化电压为100V、退火温度为380℃时制备出的TiO2纳米管薄膜的吸收性能最好,其吸收率在紫外光区达到92%。     

CNTs/TiO_2复合物的水热法合成及其光催化性能

利用水热法制备了高活性碳纳米管(CNTs)/Ti O2光催化剂,采用XRD,IR,SEM和UV等手段表征了其结构及表面组成,并以偶氮类染料EBPV为目标物评价了该催化剂在可见光下的光催化效果。结果表明:CNTs/Ti O2复合物为锐钛矿型,粒子为球状和类球状;与Ti O2相比,CNTs/Ti O2复合物吸收峰移至可见光区;在实验条件下其对目标物的可见光催化降解效率达95%以上。实验表明,在水溶液中EBPV的光催化降解过程服从准一级动力学方程。9次循环利用后,CNTs/Ti O2复合物的光催化活性降低了5%。     

Pt/TiO2的制备、表征及其光催化性能研究

以钛酸异丙酯为前驱体，反微乳法和溶胶-凝胶法相结合制备了TiO2纳米粉末，光还原法在TiO2表面沉积责金属Pt。用XRD、XPS对材料进行了表征。结果表明：TiO2为锐钛矿晶型，平均粒径约17 nm，沉积在TiO2表面的Pt主要以单质形式存在。少量以氧化态Pt^2＋存在。光催化结果表明Pt／TiO2的光催化活性比纳米TiO2大大提高，用荧光光谱讨论了Pt／TiO2光催化活性提高的机理。     

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.     

脉冲制备TiO2纳米管及其表征

研究脉冲机制中不同电压和占空比下,交流电源对TiO2纳米管形貌以及光催化性能的影响. 通过脉冲电源,采用不同脉冲电压和占空比,在纯钛基体表面制备TiO2纳米管,并采用扫描电子显微镜 （SEM） 和能量色散光谱仪（EDS） 分析该膜层的表面形貌和元素组成,探究制备TiO2纳米管较优的电压和占空比参数. 采用优化条件下的TiO2纳米管探究其光催化降解甲基橙的性能. 实验结果表明,当脉冲电压从50 V 升高至80 V,占空比为15%时,获得TiO2纳米管表面质量最好,管径随电压的升高而增大;光催化6 h后,甲基橙溶液降解了21.2%. TiO2纳米管可通过脉冲电压阳极氧化法制备,并具有光催化降解甲基橙的能力.     

UV-辐照TiO_2纳米管阵列脱色甲基橙废水研究

在近中性的电解液中,采用恒电压阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列膜催化剂,研究了阳极氧化电压、氧化时间、电解液中氟离子浓度等对二氧化钛纳米管阵列表观形貌的影响,并分析了其晶型.以甲基橙模拟废水为目标物,测试了催化剂的光催化脱色效率.结果表明:催化剂的制备条件影响其表观形貌和晶型,进而影响其光催化效率;本实验制备的TiO2纳米管阵列的孔内径约为30~50 nm,壁厚约20~25 nm;热处理前催化剂为无定形型,550℃下热处理后的催化剂晶型以锐钛矿为主;同直接光解相比,光催化脱色甲基橙废水的效率提高了40%.     

超临界乙醇制备TiO2/石墨烯纳米复合材料及其表征

以氧化石墨为载体、钛酸异丙酯为前驱体,利用超临界乙醇的超临界性能和还原性,制得了晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料.通过红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）对采用Hummers法制得的氧化石墨（GO）进行表征;同时利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对TiO2/石墨烯纳米复合材料进行研究.结果表明：成功制得了氧化石墨（GO）和晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料,并且发现二氧化钛在石墨烯纳米片层上呈现为有规则的颗粒,分散均匀,平均粒径为8.24 nm.     

Au NPs decorated TiO2 nanotubes array candidate for UV photodetectors

This work reports the Au nanoparticles (NPs) deposited on TiO2 nanotubes (NTs) which were successfully synthesized by a simple two-step anodization method. This fabrication process is notable for a simple and inexpensive method for obtaining pure TiO2 NTs and Au NPs deposited TiO2 NTs. The prepared samples were characterized by field emission scanning electron microscope (FESEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and I-V curve. We found that the size of Au NPs can be controlled by changing the bias voltage during the deposition. The photodetectors of Au NPs/TiO2 devices showed good wavelength selectivity with high photocurrent as compared to pure TiO2 NTs devices. Subsequently, Au NPs deposited on TiO2 NTs at bias voltage of 70 V was potentially used in fabrication of UV photodetector. At this applied voltage, a high density of Au NPs was uniformly deposited on TiO2 NTs. As a result, it enables a high photocurrent and great responsivity in UV region. It is suggested that the Au NPs deposited TiO2 NTs device shows good promise for UV photodetectors with possibility to fine-tune properties in both UV and visible regions and is worthy of further investigation.     

Photoluminescence Properties and Photoactivities of N-doped TiO_2 Nano-powders with Oxygen Vacancies

In order to study the effect mechanism of N-doping on the visible-light photoactivity of TiO2,N-doped and un-doped TiO2 nano-powders were prepared by an acid-catalyzed sol-gel method and characterized by X-ray diffraction(XRD),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),electron spin resonance(ESR),UV-Vis diffuse reflection spectra(DRS),and photoluminescence spectra(PL)techniques.Their photoactivities are evaluated by the photocatalytic degradation of methylene blue(MB)in aqueous solution under UV light and visib...     

Preparation and characterization of aligned carbon nanotubes coated with titania nanoparticles

Titania (TiO2) is an environmental-friendly photo- catalyst material with high stability and efficiency, so its preparation methods received extensive atten- tion[1―4], and the products were advanced from dis- persed nano-powder and fastness nano-film[5,…     

同主族C-Si共掺杂TiO2可见光区光催化性能的第一性原理计算

本文利用密度泛函理论（DFT）第一性原理平面波超软赝方法对C-Si共掺杂TiO2电子结构、差分电荷密度和光学特性进行了研究,计算结果表明,共掺杂能明显降低体系的带隙(约为1.7eV)。能有效增加其光催化活性;从总态密度图可以得到,费米能级附近的杂质态降低了载波跃迁能。C-Si的共掺杂能有效提高其在可见光区域的吸收系数,特别是在三种不同的构型中,第三构型在可见光区域具有最大吸收系数。     

N,F和S掺杂对TiO_2电子结构与光学性质的影响

基于第一性原理的计算方法研究了掺杂N,F,S的锐钛矿相TiO2的晶体结构、电子结构及光学性质。计算结果表明掺杂后晶格发生了变化,同时导带位置下移导致了TiO2的禁带宽度变小。S掺杂使TiO2在紫外光区和可见光区有更强的光吸收特性。     

多孔结构TiO2纳米膜的光催化活性及其动力学研究

考察了多孔结构TiO2 膜的光催化活性 ,并通过X射线衍射 (XRD)、电镜分析 (SEM)、光电能谱分析 (XPS)对催化剂表面进行了表征 ,结果表明 :TiO2 的晶型为锐钛矿型 ,粒子平均半径为 32 .94nm ;这种结构TiO2 纳米膜在对甲基橙的降解中显示了较好的光催化活性 ( 5 0min光照后 ,最高降解率达到了 92 .1% ) ;对光催化动力学进行了初步研究 ,结果表明 ,光催化降解在所考察范围内为一级反应     

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。     

Ti02纳米管状结构的可控制备及形成机理研究

利用自制的锐钛矿相TiO2纳米粉体为反应底物,在浓碱条件下,采用水热方法制备了长度100～200 nm,直径约10 nm的TiO2纳米管。通过研究碱种类及浓度、水热反应温度、反应时间及清洗方式对产物形貌及物相组成的影响来探究其形成机理。利用TEM及XRD对不同工艺条件下获得产物的形貌及物相组成进行了分析表征。研究表明,TiO2纳米管状结构在水热处理过程中可由部分片状结构自发卷曲而成,酸处理可促进片状结构向管状结构转化。调整清洗溶液的pH值为1时,可直接得到晶型完整的锐钛矿型TiO2纳米管。     

石墨烯杂化钛酸管复合光催化剂的制备与表征

以化学法还原的石墨烯和纳米TiO2为原料,采用水热法制备出一系列具有良好可见光活性的石墨烯 钛酸管复合光催化剂,并研究石墨烯含量和水热温度对其光催化性能的影响.结果表明：当石墨烯质量分数为5%时,复合光催化剂的催化活性最佳;采用较低水热温度制备出的复合光催化剂具有更大的比表面积和更优异的催化性能,其比表面积为一般石墨烯 TiO2复合光催化剂的10倍;在可见光照射条件下,其降解罗丹明 B的速率常数可达8.76×10-2 min-1,远高于文献报道的TiO2类光催化剂降解的速率常数;其可见光活性来源于石墨烯的敏化作用.     

碳纳米管上沉积铂工艺的研究

对碳纳米管上沉积纳米级金属铂颗粒的工艺进行了探索性的研究。经处理后的碳纳米管与氯铂酸乙醇溶液 ,在一定温度时缓慢加入 H2 O2 ,Na2 S2 O4溶剂 ,然后在室温下电磁搅拌 ,清洗、过滤 ,烘干后的黑色粉末放置管式炉中在氮气气氛下保温。经 X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜 (TEM)的检测结果表明 ,沉积在碳纳米管上的铂颗粒尺寸细小 ,分布均匀 ,无铂颗粒大块聚集。这为碳纳米管作为催化剂载体的研究奠定了基础