纳米TiO2的相变及锐钛矿晶粒生长

通过TiCl     

pH值对TiO2相结构的影响

TiO2作为光催化性能最好的半导体材料之一已经引起了广泛的重视。其光催化性能与相结构密切相关,本文深入分析了水解反应过程中pH值对TiO2晶型形成的影响。研究结果表明,在弱酸性条件下可以得到锐钛相;在强酸性条件下出现了热力学的稳定相金红石相。     

相变和晶粒尺寸对二氧化钛陶瓷无压烧结行为的影响

分别采用XRD和光学显微镜对亚微米和纳米TiO2粉体进行表征,通过恒速无压烧结,研究了相变和晶粒尺寸对二氧化钛粉体在不同升温速率下的烧结致密化过程和烧结行为的影响。结果表明,纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2致密化开始温度分别是450、750和1 000℃;纳米锐钛矿、纳米金红石和亚微米锐钛矿型TiO2烧结致密化速率最高时所对应的温度分别是880、920和1 025℃。相变的存在可以降低烧结温度,加快烧结速率;粒径小的粉体烧结温度低,且致密度高。     

溅射于NiMnCo上的TiO2薄膜的结构与相变

利用射频磁控溅射方法以纯金属钛做靶材在氩氧混合气 体中制备了TiO₂薄膜. X射线衍射结果表明, 在NiMnCo合金基底上成功地沉积了 具有金红石、 金红石/锐钛矿和锐钛矿结构的TiO₂薄膜, 工作气压从0.2 Pa变 化到2 Pa, TiO₂薄膜的结构由金红石相变到锐钛矿相. 低于600 nm时, 厚度对T iO₂薄膜结构没有明显影响.     

反相微乳法制备纳米TiO2粒子及w和反应物浓度对粒径的影响

在Triton X-100／正己醇／环己烷／水体系中以钛酸正丁酯为原料,制备了粒径小,分散均匀的TiO2纳米粒子,研究了水与表面活性剂的摩尔比W(W=[H2O]／[表面活性剂])以及钛酸正丁酯浓度对粒径的影响．结果表明粒子平均粒径(D)与w存在明显的线性相关,可表示为：D=5．60 2．40w．而钛酸正丁酯浓度的影响较复杂,随着浓度从0．120mol／kg增加到0．246mol／kg,粒子粒径先减小,然后增大．此外,还采用激光粒度散射的方法表征了反相微乳体系水核的大小及分布,水核直径在5．5～8．8nm．     

Zn掺杂锐钛矿TiO2的电子结构及光学性质的研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Zn掺杂锐钛矿TiO_2进行了结构优化,并对掺杂前后的能带结构、电子态密度和吸收光谱进行了计算。研究表明:Zn掺杂锐钛矿TiO_2体系为间接带隙半导体,在价带顶部引入了杂质能级,杂质能级主要由O-2p轨道和Zn-3d轨道贡献,杂质能级的引入增强了TiO_2对可见光区的响应,增大TiO_2的光吸收范围。实验结果表明:Zn掺杂使锐钛矿TiO_2吸收边红移,并能增强TiO_2的光电效应,可用于材料的光阴极保护。     

反应时间和温度氟掺杂TiO2结构及光催化性能的影响

以TiCl_4为钛源,以NaF为氟源,采用水热法在不同条件制备了F掺杂TiO_2粉体.结果表明,F元素的掺杂使锐钛矿型含量增多.随着反应温度升高、反应时间的延长,产物中锐钛矿型含量增多.F掺杂促进产物晶粒的生长,并且F进入TiO_2晶格中改变了晶胞结构.F掺杂减小了TiO_2带隙宽度,提高了光利用率.延长反应时间制备的F掺杂TiO_2比纯TiO_2具有更好的光催化性能.     

Si掺杂金红石TiO2光学特性的第一性原理研究

TiO2是一种重要的n型金属氧化物半导体功能材料。近年来的实验与理论研究表明,运用杂质掺入来减小TiO2禁带宽度是提高其活性的一种有效办法。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法,从理论上研究了Si掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学特性。通过能带结构、态密度及电荷布居的分析发现,Si原子的引入使Si-Ti的键长发生明显的变化,近邻氧原子有靠近硅原子的趋势而近邻钛原子有远离硅原子的趋势。半导体禁带宽度没有明显变化,但是禁带中产生了一个杂质能级,该杂质能级主要是由Si的3p电子和Ti的3d电子杂化引起的。因此,Si掺杂能使材料的宏观特性表现为电子激发能量减小,材料活性增强,响应可见光范围达到480nm左右。     

Si掺杂金红石TiO2光学特性的第一性原理研究

TiO2是一种重要的n型金属氧化物半导体功能材料。近年来的实验与理论研究表明,运用杂质掺入来减小TiO2禁带宽度是提高其活性的一种有效办法。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法,从理论上研究了Si掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学特性。通过能带结构、态密度及电荷布居的分析发现,Si原子的引入使Si-Ti的键长发生明显的变化,近邻氧原子有靠近硅原子的趋势而近邻钛原子有远离硅原子的趋势。半导体禁带宽度没有明显变化,但是禁带中产生了一个杂质能级,该杂质能级主要是由Si的3p电子和Ti的3d电子杂化引起的。因此,Si掺杂能使材料的宏观特性表现为电子激发能量减小,材料活性增强,响应可见光范围达到480nm左右。     

不同晶体结构的TiO2薄膜的制备及表面性能研究

采用溶胶凝胶法制备具有不同晶体结构的TiO2薄膜，研究了环境湿度、基体材料和催化剂酸种类等条件对薄膜质量（如完整性和晶体结构的单一性等）的影响，并在优化后的工艺条件下分别制备出了具有单一锐钛矿相和单一金红石相的均匀致密的纳米晶TiO2薄膜，结合表面能测试和红外光谱分析研究了两种不同晶体结构的TiO2的表面性能，结果发现锐钛矿型TiO2和金红石型TiO2表面都能捕获 OH基团，锐钛矿型TiO2表面有更多的 OH基团，表面能更高，表面亲水性更好.      

Co^2＋掺杂和Co^2＋-Ni^2＋共掺杂对TiO_2光催化性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了掺杂钴离子和钴、镍离子共掺杂的复合纳米粒子二氧化钛光催化剂,以甲基橙的脱色降解为探针反应,评价了光催化剂的光催化活性,研究了不同掺杂量以及掺杂粒子不同时,对光催化剂催化性能的影响。结果表明：当钴的掺杂量在0.2%时,光催化剂的活性最佳,而钴镍共掺杂的掺杂量在0.4%时,光催化剂的活性最好,且钴掺杂的催化活性比钴镍掺杂的更有效。     

超高碳钢马氏体相变及超细晶粒对亚结构的影响

为了深入揭示淬火超高碳钢的马氏体亚结构及其产生的原因,通过对含碳量为1 4%(质量分数)的超高碳钢进行超细球化处理,获得了铁素体基体上分布超细碳化物的组织,并在此基础上进行了淬火处理.透射电子显微镜组织观测分析表明:奥氏体晶粒尺寸平均为2μm左右,淬火组织中存在大量板条马氏体,亚结构中含有大量位错与孪晶.通过计算证实,在马氏体亚结构形成过程中,随晶粒尺寸减小,孪晶切应力比滑移切应力升高得快,导致滑移成为变形的主要机制,位错大量增加.     

锌掺杂对纳米TiO2光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛和锌掺杂二氧化钛光催化剂，傅立叶变换红外光谱表征结果显示，随着焙烧温度升高，红外吸收峰进一步分裂；热重分析结果表明，掺锌后粒子表面对水的吸附能力增强；X射线衍射分析和Scherrer公式计算结果表明，随着温度的升高TiO2粒子半径增长加速，其结果与电子扫描显微镜和BET比表面积表征结果一致；光催化降解亚甲基蓝实验结果表明，掺锌2％(质量分数)的二氧化钛催化剂在530℃焙烧后催化活性最高。     

奥氏体晶粒尺寸对45V非调质钢组织和性能的影响

研究了４５Ｖ钢初始状态奥氏体晶粒尺寸对其组织和性能的影响，得出显微组织和力学性能的关系。结果表明，随相变前奥氏体晶粒尺寸增大，铁素体数量减小，硬度与强度提高，塑性降低。４５Ｖ钢先共析铁素体体积分数（ｆα）与硬度（ＨＶ）、缺口试样的强度（σｂＮ）和塑性（ΨＮ）的关系为ＨＶ＝３７０－４２Ｆα１／３，σｂＮ＝１４６６－１１１０ｆα１／３，ΨＮ＝３２＋０．５７ｆα。     

磁性离子掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶-浸渍法在镍片表面制备了磁性离子掺杂改性的TiO2薄膜.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶体结构及表面形貌进行表征,并通过碱性染料罗丹明B的光降解实验评价了其光催化活性.结果表明:Fe3 、Ni2 对TiO2薄膜的光催化活性起促进作用,其最佳掺杂量分别为0.2%和0.5%,罗丹明B的在2 h内的降解率分别提高了27%和7%,而Co2 掺杂引起催化剂失活.XRD结果表明,掺杂磁性离子的TiO2经450 ℃煅烧2 h后均为锐钛矿相,适量金属离子的掺杂使TiO2的粒径减小.     

晶粒尺寸及晶界碳化物对蠕变断裂的影响

用单相Ｃ０及只在晶界上有碳化物析出Ｃ２的两种Ｆｅ－１５Ｃｒ－２６Ｎｉ奥氏体合 金，在应力３９．２ ＭＰａ，温度 １１２３ Ｋ下，研究了晶粒尺寸及晶界碳化物对蠕变断裂 性质的影响。结果表明：两种合金的最小蠕变速率ｅｍ及断裂时间ｔｒ很好地符合 Ｄｏｂｅｓ－Ｍｉｌｉｃｋａ关系即：是断裂应变。Ｃ０与Ｃ２合金在研究的 晶粒尺寸范围内（２０－３００μｍ），断裂应变差别不大，但Ｃ２合金的断裂时间比Ｃ０合 金长一个数量级。Ｃ０合金断裂时间与断裂应变都在晶粒尺寸约４０μｍ的有最大值。 Ｃ合金断裂时间则在晶粒尺寸约８０μｍ时有最大值，但断裂应变与晶粒尺寸无关。 文中还探讨了它们随晶粒尺寸变化的原因。     

Zn掺杂对TiO_2晶相及光催化性能的影响

采用改进的溶胶-凝胶法制备ZnO-TiO2复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)对其微晶结构和光吸收性能进行表征.以甲基橙作为模拟降解物,结果表明,改变水和乙醇的含量以控制溶胶向凝胶陈化的时间影响ZnO-TiO2的催化活性.当n(Zn)∶n(Ti)为3∶15、煅烧温度为500℃时产物催化效率最好,紫外光照5 h,降解率为96.4%.XRD结果显示,ZnO-TiO2主要以锐钛矿相TiO2和立方Zn2TiO4晶相存在,且Zn2TiO4晶相在n(Zn)∶n(Ti)≥3∶15时才会出现.紫外-可见漫反射吸收光谱显示,相比单纯TiO2,Zn O-TiO2吸收边蓝移.     

转晶对纳米锐钛TiO2光催化活性的影响

加热处理纳米锐钛TiO2使其发生转晶,因而得到一种利用可见光激发的光催化剂,并对此催化剂用x射线衍射,红外吸收,紫外可见吸收等方法进行了表征．用该方法得到的TiO2为催化剂,进行可见光催化降解酸性红B的研究．结果表明,随着加热温度的升高,TiO2转晶比例逐渐增大,温度升到1000℃,全部锐钛型转变成金红石型TiO2,但TiO2在500℃下加热30min催化活性最高,酸性红B的光降解效果明显优于单独使用纳米锐钛型、纳米金红石型TiO2和按照转晶的比率混合的锐钛型和金红石型TiO2．这种显著提高的光催化作用归因于加热所形成的特殊锐钛-金红石界面耦合状态,导致光生电子从金红石相转移到锐钛相,避免了电子-空穴对的复合．     

钼掺杂对纳米TiO2粉体相结构的影响

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯的与Mo掺杂TiO2粉体,利用XRD、DSC-TGA等测试手段对制备的TiO2粉体进行表了征。结果表明：掺杂Mo对二氧化钛的晶型转变有影响,经600℃煅烧后呈金红石与锐钛矿的混合晶型,Mo^6＋替代TiO2晶格中Ti^4＋,对晶型转变起到了抑制作用。