氮掺杂TiO2的制备及其固定化研究

氮掺杂改性是提高TiO2光催化剂对太阳光利用率的有效途径,本文介绍了具有可见光催化活性氮掺杂TiO2的制备方法,以及氮掺杂TiO2固定化研究.     

氮掺杂暴露（001）面二氧化钛的制备及其可见光催化性能研究

以尿素为氮源、HF为调控剂,采用水热法制备了以（001）活性面为主的氮掺杂型TiO2催化剂.SEM、TEM、XRD、Raman及UV-Vis测试结果表明,TiO2及N-TiO2产品均为暴露（001）面的纳米片状锐钛矿结构,TiO2在高温900℃煅烧仍能保持锐钛矿结构.F-不仅对（001）面的暴露起到很好的调控作用,而且抑制了TiO2在高温下向金红石相的转化.氮的掺杂窄化了TiO2的禁带宽度,使其边带红移,在可见光区域有很强的吸收峰.并且,随着氮掺杂量的增多,N-TiO2在可见光的吸收峰增强.以可见光降解染料罗丹明B溶液作为探针反应,研究了不同N/Ti配比的N-TiO2的可见光催化活性,氮掺杂TiO2的可见光催化活性比照纯TiO2有明显的改善.     

氮掺杂对TiO_2薄膜光学性能的影响

目的研究氮掺杂对TiO2薄膜的折射率、透过率、吸收光谱和光学禁带宽度的影响,寻找最佳的掺N量,通过掺N来提高TiO2薄膜对可见光的敏感度。方法用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上,控制氩气和氮气的流量比,生长出不同氮含量的TiO2薄膜。结果适量地掺杂可以提高薄膜的折射率;氮掺杂的TiO2薄膜的光学吸收边发生了明显的红移现象;可见光吸收带中存在肩峰的根本原因是出现了新的氮的2p能级。结论通过适量的氮掺杂可以有效地减小TiO2薄膜的光学禁带宽度,从而提高TiO2薄膜对可见光的响应和太阳光的利用效率,拓宽了TiO2薄膜在太阳能电池、光催化降解及建筑材料等方面的应用。     

氮对光催化性能的影响:TiO_2纳米球和纳米线对比研究

使用阳极氧化和氨气退火N化的方法制备了N掺杂的TiO2纳米球薄膜和纳米线薄膜.经过N掺杂TiO2纳米线薄膜与未掺杂纳米线可见光区的光吸收强度相差不大,能带宽度从未掺杂样品的3.2eV缩小为3.1eV.TiO2纳米球薄膜在可见光区的光吸收显著增强,能带宽度由未掺杂样品的3.2eV缩小为2.8eV,同时纳米球生长被抑制,其直径约为50nm,明显小于未掺杂TiO2样品的100mn.在可见光照射TiO2氮掺杂纳米线薄膜和纳米球薄膜降解4h后,溶液中亚甲基蓝的浓度分别降至45%和44%,N掺杂样品获得了优异的可见光光催化活性.研究表明N掺杂导致的O空穴浓度增加和能带宽度有效减小是其可见光区光催化活性增强的主要原因.     

氮掺杂二氧化钛制备及掺杂机理研究进展

综述了国内外氮掺杂二氧化钛的光催化剂性能及提高可见光响应效率的最新进展,分析了氮掺杂二氧化钛的制备方法和掺杂机理,指出了通过对N掺杂TiO2的掺杂机理进行系统的研究,可以揭示N掺杂TiO2的真实反应机理。     

水解沉淀法制备氮掺杂TiO_2可见光光催化剂

为拓展TiO2可见光的响应范围,以氨水为氮源,在常温条件下采用水解沉淀法制备了氮掺杂TiO2粉末。以X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和X射线光电子能谱等对TiO2进行了表征。对可见光照射下的光催化活性进行了测试,并考察了煅烧温度及掺杂量等对光催化活性的影响。结果表明:氮掺杂致使TiO2吸收边带向可见光区偏移,在降解亚甲基蓝的实验中表现出良好的可见光催化活性;随煅烧温度的增加,氮摩尔分数增加,晶粒增大,可见光催化活性减弱;煅烧温度为400℃,氮的摩尔分数为2%时制备样品的光催化活性最高。     

掺氮光敏化纳米晶TiO2的研制

以四氯化钛、氨气或氨水为原料,醇为溶剂制备了掺杂氮的可见光敏化纳米晶TiO2,通过紫外可见吸收光谱验证了它具有良好的可见光吸收性能,吸收阚值最大可以达到830nm。XRD分析表明这种方法制备的TiO2为纳米金红石型或锐钛矿与金红石的混晶,制得的样品经350C热处理后比文献报道的在600℃处理的TiO2具有更好的可见光吸收。通过TG-DTA曲线、FT-IR、紫外一可见光谱图分析了氮的掺杂过程,指出前躯体中氮的存在形式以及氧化钛晶格中掺杂氮的存在状态对氧化钛的可见光敏化有重要影响。     

Fe，Gd共掺杂改性TiO2的可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了铁和钆共掺杂纳米TiO2粉体材料,研究了共掺杂粉末在可见光下的光催化性能.紫外可见吸收光谱分析显示:共掺杂粉末在可见光区有较强吸收,共掺杂离子以协同作用拓展TiO2光谱响应.光催化降解实验表明,共掺杂TiO2粉体有很高的可见光光催化活性,以550 ℃热处理的同时掺杂质量分数为0.05%Fe和0.05%Gd的TiO2粉体光催化效果最好,在可见光下对甲基橙的降解率为79.6%.     

氮掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

以双氰胺为氮源,温和条件下采用Sol-Gel法制备氮掺杂TiO2粉末.XRD结果显示:所制备的样品是以锐钛矿相为主、含少量金红石相的混和相;UV-Vis漫反射光谱结果显示:相对于TiO2,氮掺杂纳米二氧化钛(N/TiO2)的光吸收阈值没有发生明显的红移,但可见光吸收强度明显增大.n(N):n(Ti)=0.12:1、煅烧温度400℃、煅烧时间2 h条件下制备的N/TiO2光催化剂的催化活性最佳,可见光下,300 min内可使甲基橙的降解率达到60%.     

S、La3+共掺杂TiO2的制备及其可见光下光催化制氢性能

采用溶胶一凝胶法制备了S、La3 共掺杂TiO2可见光光催化剂.通过UV-Vis DRS、XRD、XPS、电化学等手段对催化剂进行了表征.以可见光光催化制氢为探针反应考察了催化剂的活性.结果表明:两种元素掺杂没有改变TiO2的晶型,但掺杂后增强了TiO2晶格畸变;La3 掺杂显著地提高了S/TiO2的可见光活性.相对于纯TiO2和S/TiO2,S、La3 共掺杂时TiO2的粒径更小,平带电位负移更明显,光的吸收边带红移更显著.当S、Ti的量比,n(S)/n(Ti)为5:1、La3 掺杂量(质量分数)为0.75%、煅烧温度为450℃时,La3 /S/TiO2的光催化活性最高.     

纳米TiO_2对HIPS高性能化的改性研究

为使高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)高性能化 ,该文通过对纳米TiO2 表面预处理及选择特定的高分子分散剂和母料法制备工艺制备了HIPS/纳米TiO2 复合材料。测试结果表明 ,在纳米TiO2 含量为 2 %时 ,复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度及弹性模量上升至最大值 ,显示出纳米TiO2 对HIPS具有同时增强增韧效果 ,且复合材料的耐热性能、阻燃性能和抗热老化性能都得到提高 ,同时复合材料的流变行为和加工性能与原HIPS相近     

单斜态TiO2电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对锐钛矿相TiO2和单斜态TiO2的电子结构,能带、电子态密度进行了分析.结果表明:相对于锐钛矿相TiO2,单斜态TiO2的原子布居、Ti-O键长及重叠布居数发生了变化;单斜态TiO2的禁带变宽,理论预测其光吸收波长可发生蓝移.     

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.     

TiO2纳米薄膜和TiO2／ZnFe2O4纳米复合薄膜的光学性能研究

用磁控溅射方法制备了ＴｉＯ２ 纳米薄膜和ＴｉＯ２／ＺｎＦｅ２Ｏ４ 纳米复合薄膜,研究了不同温度热处理和不同含量纳米铁酸锌对纳米ＴｉＯ２ 薄膜光学性能的影响。研究结果表明：用磁控溅射方法制备的纳米薄膜的厚度和晶粒尺寸均匀,并且随着热处理温度的升高而增大,掺杂纳米ＺｎＦｅ２ Ｏ４后ＴｉＯ２ 纳米薄膜的晶粒尺寸略有减小。ＸＲＤ 研究发现ＴｉＯ２／ＺｎＦｅ２Ｏ４ 纳米复合薄膜由非晶相向锐态矿相转变的温度高于纳米ＴｉＯ２ 薄膜。ＴｉＯ２ 纳米薄膜和ＴｉＯ２／ＺｎＦｅ２ Ｏ４ 纳米复合薄膜的光吸收边都随着晶粒尺寸的降低而发生蓝移,在相同热处理条件下,掺杂纳米ＺｎＦｅ２ Ｏ４ 后,纳米ＴｉＯ２薄膜的光吸收边发生了较大范围的红移,红移量随着掺杂量的增加而增大。通过热处理和掺杂纳米ＺｎＦｅ２Ｏ４ 可以实现对纳米ＴｉＯ２ 薄膜光吸收边大范围的调制。     

锐钛矿相纳米TiO_2的拉曼光谱表征及光催化活性的研究

为了研究锐钛矿型纳米TiO2光催化活性,本文以钛酸四丁酯为原料,利用溶胶—凝胶法制备了纯锐钛矿型TiO2纳米粉体及不同金属离子掺杂的锐钛矿型TiO2纳米粉体,采用XRD、Raman光谱对纳米TiO2进行了表征,考察了不同金属离子掺杂对TiO2光催化降解甲基橙活性的影响。结果表明:不同离子掺杂后的TiO2与纯TiO2相比,拉曼谱峰强度降低,平均粒径变小,光催化活性提高。     

Photocatalytic activity of TiO<Subscript>2</Subscript> sensitized by CdS quantum dots under visible-light irradiation

In this paper, CdS quantum dots sensitized TiO2 composite powders (QD-CdS/TiO2) were synthesized by impregnating TiO2 powder into CdS sol with different concentrations. X-ray diffraction pattern (XRD) shows the crystal structures of CdS and TiO2 are cubic phase and anatase phase separately in QD- CdS/TiO2 powder samples; the crystal size of CdS in QD- CdS/TiO2 is about 3-7 nm, while TiO2 crystal size is about 20 nm. With increasing CdS content in QD-CdS/TiO2 composite, the UV-Vis absorption spectrum shifted to the longer wavelength lines, exhibiting obvious quantum size effect. The fluorescence intensity of QD-CdS/TiO2 irradiated by blue light is weaker than that of pure CdS. When the molar ratio of CdS and TiO2 is about 1∶2, the QD-CdS/TiO2 powder has the best catalytic properties under visible-light irradiation, and the degradation rate of rhodamine B (RhB) is up to 92.2% within 60 min.     

稀土掺杂TiO2光催化抗菌材料的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法并结合旋转涂膜法制备了稀土掺杂光催化抗菌薄膜(Ce/TiO2,Pr/TiO2,Gd/TiO2,Dy/TiO2,Y/TiO2,Eu/TiO2),研究了烧结制度、烧结温度、烧结时间、稀土掺杂量等因素对材料光催化抗菌性能的影响,分别确定了最佳制备工艺条件.结果表明,除Ce掺杂TiO2薄膜含有极少量金红石型TiO2外,其余全部由单一锐钛矿型TiO2构成,薄膜表面均存在缺陷;RE/TiO2光催化抗菌薄膜对大肠杆菌平均杀菌率皆在90%以上,较纯TiO2杀菌率(34%)有明显提高.稀土元素掺杂显著提高了光催化材料对可见光的响应.材料经反复使用和高温、高压、冲刷等处理,薄膜完整不脱落,始终有很...     

掺银TiO2薄膜的制备及其光催化性能

采用Ｓｏｌ－ｇｅｌ法在玻璃板表面制得均匀的ＴｉＯ２薄膜,并利用光催化还原法镀银得到掺银ＴｉＯ２薄膜。用掺银的ＴｉＯ２薄膜和未掺银的ＴｉＯ２薄膜在高压汞灯和太阳光的照射下,对有机物苯酚水溶液进行催化光解研究。结果表明掺银ＴｉＯ２薄膜的光催化活性明显大于未掺银ＴｉＯ２薄膜,这是提高ＴｉＯ２光催化效率的可行方法。     

Morphological structure and physicochemical properties of nanotube TiO2

Morphological structure and physicochemical properties of nanotube TiO2 were investigated. It was found that the TiO2 nanotube consisted of 2-5 monolayers of TiO2 molecules, and its inner diameter was between 4.2 and 5.9 nm. The nanotube TiO2 powder had high specific surface area and pore volume (379 m2/g and 1.431 cm3/g respectively) and its decolorization activity for Reactive Brilliant Red X-3B was 2 times higher than that of raw TiO2 (p-25). This new type of TiO2 was hopeful for application in photocatalysis and composite nanomaterial.     

SrTiO3/ TiO2复合纳米薄膜的缺陷态

采用电化学方法,研究 SrTiO3/ TiO2复合纳米结构电极和 TiO2电极的缺陷态性质。结果表明：SrTiO3/ TiO2复合电极和 TiO2电极捕获的电子总量分别为 0. 84 ×1017cm 2和 1. 21 ×1017cm 2;两电极相比,SrTiO3/ TiO2复合电极的缺陷态密度较小,可减少光生电子和空穴的复合,增大光生载流子的浓度,增强复合材料的光活性。