过渡金属掺杂TiO2纳米片的制备及其增强光催化性能研究

以钛酸四丁酯(TBOT)为反应物前驱体,采用溶剂热法制备了一系列过渡金属(TM=Mn, Co, Ni, Cu, Zn)掺杂TiO₂(TM-TiO₂)纳米片状结构光催化材料.利用XRD,TEM,UV-Vis DRS,XPS等手段表征了材料的结构、形貌及光学特性.通过罗丹明B(RhB)降解实验测试了上述材料的光催化活性并讨论了光催化作用机理.实验结果表明：与纯TiO₂相比,TM-TiO₂的光催化活性明显增强,不同的TM掺杂浓度对TM-TiO₂光催化性能的影响存在一定的差异,其中Cu-TiO₂表现出相较于其他4种过渡金属离子掺杂TiO₂更优的光催化性能.TM-TiO₂光催化性能的提高得益于离子掺杂在TiO₂晶格中引起的局部晶格畸变增强了TiO₂的光吸收能力,同时有效促进了光生电子与空穴的分离.     

锐钛矿相TiO2纳米棒阵列的制备及其应用

为系统研究锐钛矿相的TiO₂纳米棒阵列的转化时间对其微结构与相应Sb₂S₃太阳电池光伏性能的影响,通过使用水热法在FTO导电玻璃/TiO₂致密层衬底上沉积了长度、直径、面密度分别为510nm、45nm、250μm^-1的ZnO纳米棒阵列,以FTO导电玻璃/TiO₂致密层/ZnO纳米棒阵列为模板,利用(NH₄)₂TiF₆和H₃BO₃,将ZnO纳米棒阵列成功地转化为锐钛矿相TiO₂纳米棒阵列。使用SbCl₃与Tu配合物的DMF溶液作为前驱体溶液,通过旋涂热解法在所得锐钛矿相TiO₂纳米棒阵列上沉积了Sb₂S₃薄膜,以spiro-OMeTAD作为空穴传输层,组装了Sb₂S₃敏化TiO₂     

金红石型纳米TiO2颗粒的制备及其光催化性质

采用沉淀\|胶溶法在70 ℃合成了平均粒径为20 nm且粒度分布均匀的金红石型TiO₂纳米颗粒. 通过XRD, TEM和Raman测试表明, 样品由多晶粉末组成, 具有单一的金红石型TiO₂结构, 粒度分布均匀. 金红石型TiO₂纳米颗粒对罗丹明B染料的光降解作用优于热处理得到的金红石型TiO₂纳米颗粒的光催化作用, 略低于P25 TiO₂纳米颗粒对罗丹明B染料的光催化能力.     

TiO2纳米颗粒胶体活化系统设计及流场仿真分析

紫外光(UV)诱导纳米颗粒胶体射流加工可实现硬脆晶体材料亚纳米级超光滑表面的加工,根据其材料去除原理可知,伴随抛光过程的进行,胶体中TiO₂纳米颗粒表面会吸附一层工件表面的被去除原子,从而影响TiO₂纳米颗粒胶体的活性和光催化性.为了实现TiO₂纳米颗粒胶体的循环使用,基于O₃/UV高级氧化法对使用后的TiO₂纳米颗粒胶体再活化机理进行了研究,同时结合紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统设计了TiO₂纳米颗粒胶体活化系统,对系统内的再活化反应室结构进行了流体动力学仿真,仿真结果表明其结构设计满足TiO₂纳米颗粒胶体的活化要求.     

CuO/TiO2复合材料制备与光催化性能研究

采用溶胶—凝胶法在550℃热处理条件下制备纯TiO₂及CuO/TiO₂复合光催化材料.通过X射线衍射、扫面电子显微镜和荧光光谱等方法对催化剂的晶体结构、微观形貌，以及光生电子和空穴复合率进行表征，并以亚甲基蓝作为目标污染物，研究其光催化性能.结果表明，采用550℃热处理工艺制备的纯TiO₂为锐钛矿结构，Cu元素加入后，TiO₂中出现了微量的金红石，促进了锐钛矿向金红石转变，并且产生了CuO相，形成了CuO/TiO₂复合材料.CuO的产生有利于抑制光生电子与空穴的复合，但CuO/TiO₂对亚甲基蓝的降解率低于纯TiO₂,这可能是CuO/TiO₂复合材料的纳米颗粒团聚现象增强，比表面积降低所致.     

SiO2-TiO2复合膜在染料敏化太阳能电池中的应用

文章通过St?ber法合成粒径为300 nm的SiO₂纳米球，将该纳米球以乙醇为溶剂配置成一定浓度的悬浮液，通过旋涂法使其在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells, DSSCs)的光阳极P25上形成一层薄膜，再将形成的P25-SiO₂复合膜放入TiO₂溶胶中浸泡一定时间，使得光阳极上的SiO₂纳米球被TiO₂纳米粒子包裹，形成SiO₂-TiO₂核壳结构薄膜。与没有散射层的DSSCs相比，以该核壳结构薄膜作为DSSCs的光散射层电池的光电转换效率提高了18%。     

Au/TiO2的制备方法对其SPR的影响

纳米金粒子沉积在TiO₂表面制得具有表面等离子体共振效应(SPR)的Au/TiO₂,是目前提高TiO₂光催化剂对太阳能的利用率和量子效率的重要途径之一,本文以氯金酸(HAuCl₄·3H₂O)和P25型纳米TiO₂为原料,采用紫外可见分光光度计探讨了温度对化学还原制备金溶胶的SPR的影响; 并以紫外漫反射进行表征.比较了化学还原热沉积法、化学还原光沉积法和光还原沉积法制得Au/TiO₂的SPR差异,结果表明,光还原沉积法是一种高效、经济且环境友好型制备较强SPR的Au/TiO₂的方法.     

通过部分刻蚀策略制备具有增强载流子转移的TiO2@NH2-MIL-125(Ti)复合材料用于光催化还原Cr(VI)

金属-有机骨架(MOFs)材料具有孔隙率高、比表面积大、晶体高度有序、结构和功能可调控等独特优势，但是由于单一MOF材料导电性差、电子-空穴复合快等缺点，严重限制了光催化性能。因此，利用MOF基复合材料在两组分间的协同作用以获得增强的光催化性能引起了研究者的广泛关注。本文采用蒸馏水原位刻蚀法制备了具有不饱和钛-氧簇、介孔结构和紧密界面的TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料。X射线光电子能谱表明TiO₂和NH₂-MIL-125(Ti)之间具有很强的电子相互作用，证实了TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料的形成。光电化学测试和热力学测试表明TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料提高了异质结界面载流子的电荷分离效率，降低了载流子的转移阻力，这有利于光激发电子的转移和Cr(VI)的还原。因此，与原始NH₂-MIL-125(Ti)和NH₂-MIL-125(Ti)完全衍生的TiO₂相比，最优的TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料(MT-2)表现出良好的光催化还原Cr(VI)性能。基于自由基捕获实验和电子顺磁共振波谱测试结果，推测了TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料增强光催化活性的II型机理。     

ZIF-8修饰同质异相结TiO2的光催化固氮性能研究

光照条件下合成了微量ZIF-8定向修饰同质异相结TiO₂的ZIF-8/TiO₂复合材料以提高TiO₂的光催化固氮能力.利用X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、UV-Vis漫反射谱、电化学阻抗谱等对合成材料的结构组成、形貌及光电性能等进行表征.结果表明,适量的ZIF-8修饰除了能显著增加TiO₂复合材料的比表面积和改善孔径分布范围之外,还能增强对可见光的吸收能力以及光生电荷的分离能力.光催化测试结果表明,ZIF-8/TiO₂-3复合材料的平均固氮速率达到了742μmol·L^-1·g^-1·h^-1,约为同质异相结TiO₂的3.78倍,ZIF-8的3.71倍.经5次光催化循环后其光催化性能几乎没有衰减,表现出较好的光催化固氮活性和高的稳定性.为光催化固氮材料的设计提供了参考.     

亲水型TiO2纳米阵列的制备及其抗菌性能的研究

近年来研究发现,自然界材料表面结构的特异性,可通过制备相似仿生材料实现。鉴于抗菌材料的广泛需求和应用,仿生抗菌材料成为研究热点之一。由于其化学性质稳定、廉价易得及生物相容性良好,TiO₂材料可被用于仿生抗菌材料的研究,而制备具有仿生结构的可控TiO₂纳米阵列材料具有很大的研究意义。利用简易的水热合成法,通过调控反应时间在掺杂氟的SnO₂导电玻璃（FTO）上成功制备TiO₂纳米阵列材料,进行了物化性能和抗菌性能测试。材料物化分析表明：随着反应时间的增加,TiO₂纳米阵列沿（002）晶相排布更密集,且表面水接触角从85.97°逐渐变化为19.11°。材料的表面抗菌实验结果表明,TiO₂纳米阵列材料对革兰氏阴性菌和阳性菌均表现出了良好的抗菌效果,这将为制备表面亲水性的抗菌复合材料提供备选材料。     

金纳米星/TiO2/杯芳烃复合光催化材料的制备及可见光催化降解罗丹明B

先用各向异性的Au纳米星（AuNS）与TiO₂复合构筑金属-半导体异质核壳结构，再将硫杂杯[4]芳烃（STC[4]A）功能化于TiO₂/AuNS表面制得Au纳米星/TiO₂/杯芳烃（AuNS/TiO₂/ STC[4]A）复合光催化材料，并通过紫外可见光谱（UV-Vis）、Fourier变换红外光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）等对材料进行表征， 考察AuNS/TiO₂/STC[4]A对罗丹明B（RhB）的光催化降解活性.  实验结果表明，AuNS/TiO₂/STC[4]A对RhB降解率可达99%，5次循环实验后，降解率仅降低1.8%.      

构树叶制备介孔TiO2/SiO2复合材料的光催化性能及其动力学研究

以构树叶为生物模板和硅源,以钛酸四丁酯(TBOT)为前驱体,采用浸渍法制备了不同质量分数(w(TiO₂)=0、2.6%、4.0%、5.5%、7.0%和8.6%)的TiO₂/SiO₂复合材料.采用XRD、FTIR、SEM、XPS、TEM、BET、XRF、UV-Vis DRS等对复合材料进行了表征.结果表明,TiO₂/SiO₂复合材料主要由锐钛矿相TiO₂组成,形成了平均粒径为500 nm的纳米球.该材料具有典型的介孔结构,平均孔径为7.2 nm,比表面积为50.42 m~2/g.以罗丹明B作为模型,在紫外光照射下进行光催化降解实验来评价不同材料的光催化活性及进行动力学研究.实验结果表明,与w(TiO₂)=0催化剂相比,改变TiO₂质量分数所制备的TiO₂/SiO₂材料均表现出较强的光催化活性,其中掺杂w(TiO₂)=5.5%的催化剂具有最优的催化性能...     

复合催化剂AgI-Ag3PO4/TiO2纳米带的制备及其光催化性能研究

通过化学沉淀法在TiO₂纳米带上首先制备了Ag₃PO₄/TiO₂,然后利用离子交换法成功将AgI负载到Ag₃PO₄上,制备了具有优异催化活性的复合催化剂AgI-Ag₃PO₄/TiO₂。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）等分析方法对复合催化剂的形貌、晶型结构、元素组成等进行了表征,结果表明：TiO₂纳米带形貌规整,宽度在50~400 nm之间,AgI-Ag₃PO₄纳米颗粒均匀地负载于TiO₂纳米带表面;TiO₂纳米带晶型为典型锐钛矿相,AgI为六方晶相的β-AgI,Ag₃PO₄为立方晶相;AgI-Ag₃PO₄/TiO₂中Ag元素以+1价态存在于催化剂中,没有Ag单质析出,表明复合催化剂结构稳定。以罗丹明B作为复合光催化剂的模型反应物,评估了不同批次、AgI/Ag₃PO₄不同比例催化剂的光催化性能,结果显示：AgI-Ag₃PO₄/TiO₂系列催化剂的催化活性均高于单独的TiO₂、Ag₃PO₄和AgI;当AgI与Ag₃PO₄物质的量比为3∶5时,AgI-Ag₃PO₄/TiO₂具有最高的光催化效率,该催化剂在30 min后对罗丹明B的降解率可达到98.7%,并且在多次重复实验后仍然保持较高的催化活性。     

碳纳米管/纳米 TiO2-聚苯胺复合膜电极的电化学制备及表征

在含有0.2 mol/L苯胺的0.5 mol/L　H₂SO₄溶液中, 采用循环伏安法(CV), 以扫描速度50 mV/s, 扫描电位-0.1~0.9 V,在碳纳米管/纳米TiO₂(CNT/nanoTiO₂)膜电极上实现了苯胺的电化学聚合, 用电化学阻抗谱（EIS）和CV法对制备的碳纳米管/纳米TiO₂聚苯胺(CNT/nanoTiO₂ PAn)复合膜电极的电化学性质进行了表征, 从扫描电镜对膜层的微观形貌观察发现, 这种在纳米基体上聚合得到的聚苯胺膜层呈疏松、 多孔的纳米纤维网状结构, 同时具有良好的导电性, 不同于在普通金属基体上聚合得到的颗粒状聚苯胺膜.     

纳米PbO2/TiO2催化电极的制备及其对己二醛氧化的电催化性能

用电解法在乙二醇溶液中制备铅和钛醇盐配合物PbTi₂(OCH₂CH₂OH)_12-x, 将其电解液水解、 真空干燥后于450 ℃煅烧2 h, 得到纳米级PbO₂/TiO₂粉体, 通过溶胶 凝胶法在钛丝表面得到纳米PbO₂/TiO₂电极. 电解产物通过红外光谱(FT IR)和Raman光谱表征, 纳米PbO₂/TiO₂粉体使用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征, 并采用循环伏安法在盐酸和己二醛溶液中考察电极的氧化还原行为及电催化活性. 实验结果表明: 有机体系电解法得到的纳米PbO₂/TiO₂粉体颗粒
分散较理想, 粒径为100~150 nm; 纳米TiO₂掺杂PbO₂电极的氧化峰电流密度为157 mA/cm², 氧化还原峰电位差明显减小, 具有较高的电催化活性, 催化合成己二酸的电流效率和产率分别为89.2%和97.4%.     

纳米TiO2改性及其光催化降解室内VOCs研究进展

 作为室内空气中普遍存在的污染物,挥发性有机物（VOCs）对人体健康具有极大的潜在危害。绿色高效的光催化技术是降解VOCs的重要手段,但常规TiO₂催化剂存在光响应范围窄、量子效率低等缺点。因此,纳米TiO₂光催化剂的改性得到了广泛关注。目前的改性方法包括离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合等。本文综述纳米TiO₂光催化剂的改性方法,分析了各方法提高光催化效率的原理及影响因素,总结了改性TiO₂纳米材料降解室内VOCs的研究进展。     

气凝胶态可见光响应光催化剂的制备和性能研究

为改进纳米TiO₂光催化性能,采用水热法合成气凝胶态氧化石墨烯(graphene oxide, GO)/TiO₂复合光催化材料,并进行水热合成条件优化和催化剂结构分析。结果表明：以水为溶剂时,GO与TiO₂在120℃反应12 h可获得气凝胶态复合材料,其中,在28 W汞灯照射下GO与TiO₂质量比为1∶1的复合催化剂可在80 min内将10 mg/L的甲基橙溶液降解92.8%;在300 W氙灯(≥420 nm)照射下GO与TiO₂质量比为4∶3的复合催化剂可在3 h内将10 mg/L的甲基橙溶液降解86%,具有很高的可见光催化活性。研究表明：利用GO与TiO₂在一定条件下形成气凝胶态复合多孔材料,能够显著改进纳米TiO₂的光催化性能。     

2D TiO2/Ag3PO4异质结复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶剂热法制备了二维TiO₂纳米片（2D TiO₂）,然后通过原位生长法在其表面沉积Ag₃PO₄,得到2D TiO₂/Ag₃PO₄异质结复合光催化材料。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、紫外可见分光光谱法（UV-Vis）、X射线光电子能谱（XPS）、N₂吸附-脱附法（BET）等手段对催化材料进行了表征,评价了2D TiO₂/Ag₃PO₄在可见光下催化降解罗丹明B （RhB）的性能,并结合荧光和电化学测试结果,提出了2D TiO₂/Ag₃PO₄的可见光催化机理。结果表明,2D TiO₂/Ag₃PO₄的吸附-光催化降解性能随着Ag₃PO₄含量的增加而提高;少量H₂O₂可以极大地提高2D TiO₂/Ag₃PO₄的光催化活性;光催化降解RhB过程中的主要活性物质是·OH和·O^-₂,异质结的存在使2D TiO₂/Ag₃PO₄具有比2D TiO₂更优异的光催化活性、电荷分离能力和更快的光电子转移速率。     

纳米TiO2对土壤中硝态氮质量比及硝酸还原酶活性的影响

用室内模拟培养实验考察纳米TiO₂对土壤中硝态氮质量比及硝酸还原酶（nitrate reductase, NR）活性的影响. 结果表明: 纳米TiO₂可降低土壤中硝态氮质量比和NR活性, 随着培养时间的增加, 降低程度呈先增加后降低的趋势; 在相同采样时间下, 纳米TiO₂在不同土壤中硝态氮质量比和NR活性的降低程度为沙土>黑土>草炭土, 且降低程度随纳米TiO₂添加量的增加而增加; 紫花苜蓿使纳米TiO₂对土壤中硝态氮质量比和NR活性的降低程度减弱. 因此, 纳米TiO₂可降低土壤反硝化作用强度和速率; 紫花苜蓿可降低纳米TiO₂的生物毒性.     

TPU/TiO2/PDMS复合纤维膜的制备及性能研究

为了制备兼具防紫外线性能和疏水性能的TPU/TiO₂/PDMS复合纤维膜，采用静电纺丝与纳米颗粒超声负载相结合的技术将TiO₂纳米颗粒成功地负载于TPU静电纺丝纤维膜中，并用PDMS对负载了TiO₂纳米颗粒的TPU静电纺丝纤维膜进行固化处理，SEM结果表明：TPU/TiO₂/PDMS复合纤维膜的表面被成功地负载上了TiO₂纳米颗粒，且分布较均匀；防紫外测试结果表明TiO₂纳米颗粒在纤维膜上的负载使TPU静电纺丝纤维膜的UPF值得到了极大的提升，随着TiO₂纳米颗粒负载量的增加，TPU/TiO₂/PDMS复合纤维膜的UPF值逐渐增加，且当TiO₂纳米颗粒负载量为1.5 wt%时，UPF值大幅提升了75.8%.接触角测试结果表明在TiO₂纳米颗粒与PDMS共同构筑的粗糙且低表面能的复合纤维膜表面下，纤维膜的表面由亲水转变为疏水状态，随着TiO₂纳米颗粒...