Ti基体上形成微弧氧化膜组成和结构的研究

在甘油磷酸钙和醋酸钙电解液中采用直流电源对纯Ti进行了微弧氧化.采用微弧氧化方法所制备的氧化膜具有粗糙多孔的结构,且微孔直径随着电压的增加而增大.AES分析表明在基体与氧化膜界面发生了扩散,从基体钛到氧化膜的表面氧的浓度逐渐增大,钛的浓度逐渐减小.XPS分析表明氧化膜的组成随着所施加的微弧氧化电压而改变,微弧氧化电压为200 V时TiO2、Ti2O3和TiO占Ti的原子百分比分别为72.61%、22.08%和5.31%;当微弧氧化电压为350 V时氧化膜表面Ti元素只由TiO2、Ti2O3,组成,且占Ti的原子百分比分别为85.48%、14.52%.     

负载量与SO2-4对V2O5/TiO2催化氨氧化3-甲基吡啶反应的影响

以2种商品化的TiO2为载体,用浸渍法制备了一系列V2O5负载量不同的V2O5/TiO2催化剂,通过X射线衍射表征了V2O5在载体TiO2表面的分散情况,考察了催化剂对3-甲基吡啶气相氨氧化合成3-氰基吡啶反应的催化性能.结果表明,钒氧物种在TiO2载体表面呈高度分散时V2O5/TiO2催化剂表现出更优的催化性能,其中以Sigma公司生产TiO2为载体制备的5%V2O5/TiO2催化剂的性能最优,对应93%的3-甲基吡啶转化率和90%的3-氰基吡啶选择性;载体中含硫酸盐会降低催化剂催化活性.     

附载光催化剂TiO2/活性炭光催化氧化NO2-的研究

探讨了光催化剂TiO2/C的制备条件和不同制备条件对NO2-的光催化氧化效果.研究表明,制备TiO2/C的最佳条件为Ti(OCH3)4的用量为10 ml,附载光催化剂样品在400℃下焙烧5 h,TiO2/C的用量为0.5 g时光催化效果最好.     

V2O5/TiO2可见光催化降解孔雀石绿的研究

利用组合化学的方法,以三苯基胺类有机污染物孔雀石绿为降解对象,对复合光催化剂MOx/TiO2(M＝Zn,Ni,La,Mo,V,Si)的催化降解性能进行了筛选,表明V2O5/TiO2体系具有最优异的光催化降解性能.在此基础上,对V2O5/TiO2催化剂进行了优化.结果表明:当采用钛酸丁酯溶胶-凝胶法制备、n(V2O5) : n(TiO2)为15%时,V2O5/TiO2催化剂有最佳的光降解效果,降解率可达96%.     

Ti/TiAl微层板的高温氧化机理研究

对前期采用电子束物理气相沉积法制备的Ti/TiAl微层板进行了高温氧化研究,利用XRD、SEM、EDS对涂层的相结构变化、表面形貌、化学成分进行了实验分析。结果表明,随着温度升高,Al向富Ti区域的扩散越来越快,界面融混现象愈加严重。微层板的高温氧化机制为：Ti原子的不断外扩散使氧化膜中各层的Ti含量都有增加,Al2O3和TiO2分别具有热力学生成优势和动力学生长优势,表面氧化由最初的Al2O3膜逐渐向(TiO2 Al2O3)及TiO2过渡。     

1（TiO2）n（n=1～3）催化水解异氰酸的反应机制

采用B3LYP方法对N、H、C、O使用6-311++G(d,p)基组,对Ti使用LANL2DZ赝势基组,研究计算1(TiO2)n(n=1～3)催化水解HNCO的微观反应机制。研究HNCO和H2O在1(TiO2)n上的不同进攻方式。为了考察催化剂对反应的影响,研究了在没有催化剂作用下的HNCO+H2O的微观反应机制。结果表明:无催化剂条件下反应的发生需要克服活化能158.20 kJ/mol。1(TiO2)n对反应有着良好的催化效果,显著降低了反应的活化能垒,使反应能够在温和的条件下进行。H2O优先进攻催化剂的方式是能量上有利的过程,与实验结果吻合。     

Fe/TiO_2-CeO_2催化剂室温高效催化降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)和浸渍相结合的方法制备Fe/TiO2-CeO2催化剂,以X射线衍射(XRD)和N2物理吸附-脱附对催化剂结构进行了表征.结果表明,Ti的添加抑制CeO2晶粒长大,使TiO2-CeO2具有更小的晶粒尺寸和更高的比表面积.甲基橙催化降解的结果表明当催化剂中Fe,Ti,Ce摩尔比为1∶2∶6时催化剂活性最高,以H2O2为氧化剂对10.0 mg.L-1甲基橙溶液进行催化湿式氧化反应,在低温5~30℃范围内,催化剂均表现出高的催化活性.室温25℃时,当催化剂和氧化剂H2O2(30.0wt%)用量分别为0.07 g和0.04 mol.L-1时,50 min后甲基橙的降解率达96%,且6.0wt%Fe/10.0wt%TiO2-90.0wt%CeO2催化剂的催化性能是6.0wt%Fe/CeO2的1.5倍.同时,催化剂重复性实验结果表明6.0wt%Fe/10.0wt%TiO2-90.0wt%CeO2催化剂具有良好的稳定性.     

Ag/TiO2中空纳米纤维结构材料的太阳光催化性能

利用一种模板辅助的两步法制备银修饰的TiO2中空纤维光催化纳米结构材料(Ag/TiO2),借助于扫描电子显微镜(SEM),X光电子能谱(XPS),X线衍射(XRD),UV-vis光谱,Zeta电位等技术以及亚甲基蓝(MB)在不同光源条件下的降解脱色对目标材料结构、性能等进行了表征.结果表明:在空气气氛和适当温度下处理前驱材料(Ag+-Ti 4+/CF)可以同时实现模板(CF)的去除,Ti 4+→TiO2和Ag+→Ag的原位转化;材料的纳米纤维结构化和适量Ag(0.20%,质量分数)的引入有利于其太阳光催化性能的提高;该纤维材料易于分离,再利用.该纳米纤维结构材料良好的太阳光催化性能是众多因素协同作用的结果.     

钒钛催化剂制备工艺参数对其表面结构与催化性能的影响

研究V2 O5/TiO2催化剂的制备工艺,如载钒量、煅烧时间、助催化剂和浸渍次数等,对催化剂表面结构及催化分解气相邻二氯苯的影响.采用漫反射紫外光谱(DRUVS)、X射线衍射(XRD)、BET等方法对催化剂进行表征.结果表明,随着载钒量的增大,催化剂表面活性物质含量增多,催化性能增强；延长煅烧时间会导致催化剂的团聚增加、比表面积减少,但有利于催化剂表面生成低聚态活性钒和V4+,从而提高其催化活性；添加助催化剂WO3和采用多次浸渍均能抑制活性钒的团聚,促进表面低聚态活性钒的分散；单聚和低聚钒酸盐是VOx/TiO2催化剂的活性物质,而高聚钒对催化分解气相邻二氯苯有抑制作用.     

TiO2纳米管负载V2O5催化剂的制备、表征及其在3-甲基吡啶氨氧化反应中的应用

采用10 mol/L NaOH溶液对商品化TiO2进行碱处理制备TiO2纳米管,通过X射线粉末衍射、N2吸脱附、扫描电镜等手段表征了碱处理温度和时间对TiO2纳米管结构和形貌的影响.研究发现:120～150 ℃碱处理生成TiO2纳米管,180 ℃则为纳米棒;400 ℃焙烧后纳米管的BET比表面积大于100 m2/g,而纳米棒的比表面积小于50 m2/g.以TiO2纳米管为载体,采用浸渍法制备V2O5负载的催化剂,拉曼(Raman)光谱、程序升温还原(H2-TPR)分析等表明钒氧物种在TiO2纳米管表面呈高度分散状态.3-甲基吡啶氨氧化反应结果表明,以120 ℃制备的TiO2纳米管为载体负载V2O5催化剂的催化选择性最高.     

基于GO/TiO2复合材料的乙醇气体传感器

为探讨氧化石墨烯复合材料的气敏性能,以氧化石墨、钛酸四丁酯为主要原料,采用水热法制备氧化石墨烯(GO)与Ti O2复合材料并研究其乙醇气体敏感性能。以钛酸四丁酯及氧化石墨烯为原料,在水性体系中合成Ti O2质量分数不同的GO/Ti O2复合材料,进行XRD和SEM表征及气敏性能测试,讨论了温度、Ti O2质量分数、乙醇浓度等因素对敏感性的影响。结果表明:在工作温度为250℃时,GO/Ti O2(Ti O2质量分数为10%)具有乙醇最佳的气敏响应,显示了良好的气体敏感性,可以用于检测乙醇的气体浓度。     

低温一步水热法制备W掺杂TiO2

为提高TiO2的液相光催化性,对TiO2进行金属离子掺杂改性.采用低温水热一步法,以钛酸正丁酯和Na2WO4.H2O为前驱体,在水溶液中,通过水热反应成功制备了W掺杂锐钛矿TiO2纳米颗粒(W/TiO2).通过俄歇电子能谱、X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱和荧光光谱对其结构和形貌进行了表征,并通过光催化降解亚甲基蓝溶液,评价了光催化性能.结果显示,W6+取代Ti 4+位置进入TiO2晶格形成固溶体,提高了TiO2的热稳定性,抑制了光生电子/空穴的复合,因此,光催化活性提高.低温水热一步法具有不需二次加热,通过调节前驱体配比和水热温度控制产物成分、结晶度等优点.     

S2O82-/TiO2-ZrO2固体酸催化废弃动植物油脂制备生物柴油

本文制备了S2O82-/TiO2-ZrO2固体酸催化剂,对其催化废弃动植物油脂与甲醇发生酯交换反应制备生物柴油的反应条件进行了研究。结果表明,催化剂S2O82-/TiO2-ZrO2表现出了较高的催化活性,S2O82-/TiO2-ZrO2在反应压力3.5KPa下催化废弃动植物油脂的最佳酯交换反应条件为:反应温度为125℃,醇油摩尔比10:1,催化剂用量5%,反应时间3 h,此时废弃动植物油脂的酯化率超过89%,且催化剂重复和再生使用效果良好。     

六钛酸钾纳米晶须的水热反应相转变行为

以偏钛酸为钛源,与无水碳酸钾混合,利用高温固相法成功制备了六钛酸钾(K2Ti6O13)纳米晶须,并通过不同的水热反应条件考察了K2Ti6O13晶须相转变过程.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段表征了K2Ti6O13水热反应过程中的物相转变与形貌变化.结果表明:在不同酸介质水热反应条件下,K2Ti6O13发生相转变,并可控得到锐钛矿相TiO2纳米颗粒、纳米棒及纺锤体金红石TiO2,这种相转变过程可归结为K2Ti6O13风洞结构的溶解-重组机制;在浓NaOH作用下,K2Ti6O13通过剥离与重组作用,向Na2Ti3O7相转变.此外,考察了酸介质水热产物的催化性能,可见光条件下,1mol/LHCl、130℃保温12h得到锐钛矿纳米TiO2颗粒具有优异的光催化性能.     

Ti/TiO_2界面的整流特性研究

采用电化学阳极氧化法在钛片表面构筑了一层结构有序、纳米级的TiO2纳米管阵列膜层,考察了制备电压对TiO2纳米管阵列形貌和尺寸的影响,应用扫描电子显微镜(SEM)对膜层的形貌进行了表征,测量了Ti/TiO2界面的整流特性,研究了TiO2纳米管阵列膜层结构与Ti/TiO2界面的整流特性的关系。结果表明:制备电压对TiO2纳米管阵列的结构起到关键的作用,二氧化钛纳米管之所以具有整流特性是由于Ti/TiO2界面具有类似p-n结的性质。利用二氧化钛纳米管的整流特性,人们可以制备出各种性能优良的材料和器件。     

TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3绝缘结构的真空沿面闪络特性

基于变插入层介电常数的多层绝缘结构能改善电场分布、提高真空沿面闪络特性.通过真空热压烧结制备了TiO2/Al2O3-Al2O3-TiO2/Al2O3(A-B-A)3层绝缘结构,A层w(TiO2)为0.5%到20%.测量了该绝缘结构的真空沿面闪络特性,发现闪络特性随w(TiO2)的增加而提高,当w(TiO2)为20%时,其脉冲初次闪络电压较同等厚度的Al2O3陶瓷提高了63%.研究发现:A层的介电常数可由w(TiO2)调控,介电常数的增大能有效降低真空-绝缘子-阴极三结合点处的电场强度;A层表面存在的TiO2颗粒可以减小二次电子发射系数并改善表面电荷分布;TiO2的电导率虽比Al2O3高,但其仍为绝缘体,即使TiO2含量较高时也不会形成贯穿的导电通道.     

复合纳米Fe2O3/TiO2的制备、表征及光催化活性

采用将TiO2加入Fe(OH)3胶体中的方法制得复合的Fe2O3/TiO2纳米粒子.以光催化降解甲胺磷研究其光催化活性,并通过XRD、TEM、DRS等分析方法,探讨了影响其光催化活性的原因.结果表明,Fe2O3的复合量对Fe2O3/TiO2的活性影响很大,当n(Fe)n(Ti)＜0.3%时,复合物Fe2O3/TiO2的光催化活性大于TiO2,最佳的复合量为0.2%.当复合量大于0.5%时,复合物Fe2O3/TiO2的光催化活性低于TiO2.锻烧温度及锻烧时间对复合物Fe2O3/TiO2光催化活性均有影响.用XRD确定掺杂前后TiO2的晶型均为锐钛矿型,当复合量大于0.7%时才能看到Fe2O3的衍射峰.TEM照片表明,由于复合量小,复合前后颗粒直径和晶粒直径基本一致.反射率光谱图表明,在360～650 nm范国内复合物Fe2O3/TiO2吸收光的性能比TiO2好,亦即增强了对可见光的吸收.     

纯相TiO_2稀磁半导体纳米颗粒的室温铁磁性研究

采用溶胶凝胶法制备了450和550℃退火温度下的TiO_2纳米颗粒,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和X-射线光电子谱(XPS)对样品进行了表征.结果表明,TiO_2样品均为锐钛矿相结构,形貌均匀整洁,铁磁性在室温下存在磁滞现象,550℃退火后样品的磁化强度增强,并且Ti 2p和O 1s结合能升高.分析表明,TiO_2样品中少量的Ti确3d轨道有电子占据,3d轨道中的电子使得Ti离子向低价态转变,低价态的Ti离子3d轨道中的电子之间发生转移相互作用导致样品中产生了铁磁性.     

K2O对V2O5-WO3/TiO2催化剂的中毒作用

实验室制备了V2O5-WO3/TiO2的脱硝催化剂,采用模拟中毒法,在此催化剂上负载碱金属氧化物K2O,通过BET,XRD,SEM等方法对微观结构进行表征.在SCR活性试验台上研究不同含量K2O对催化剂脱硝活性,N2O生成率和SO2氧化率的影响.结果发现:K2O对于催化剂的毒性较强,随着添加量的增大,NO脱除率急剧下降,SO2的氧化率大大提高;较大含量的K2O(nK/nV=1,摩尔比)使催化剂比表面积有所减少,催化剂颗粒发生轻微团聚,微观结构变化不大,但NO的脱除率小于50%(380℃),N2O的生成率和SO2的氧化率均增加;K2O通过与V2O5的活性酸性位结合,使催化剂中有效活性位数量大为降低,导致脱硝活性下降.     

Cu/SO_4~(2-)/TiO_(2-)Al_2O_3催化剂的制备及其催化性能研究

采用共沉淀法制备复合载体TiO2-Al2O3,并采用SO42-进行改性,然后负载上铜,制成Cu/SO42-/TiO2-Al2O3催化剂.借助红外光谱、X射线衍射等方法,研究该催化剂性能与结构的关系.催化性能的测试结果表明:Cu/SO42-/TiO2-Al2O3对于富氧条件下丙烯选择性还原NO反应具有良好的催化活性和水热稳定性,在275℃能使NO转化率高达83%.添加Ti不影响-γAl2O3的晶相结构,添加SO42-能与钛形成具有超强酸的结构,从而能够有效促使Cu/SO42-/TiO2-Al2O3催化性能的提高.