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.     

铬掺杂纳米二氧化钛乳液的制备及其光催化性能

以四氯化钛(TiCl₄)、硝酸铬(Cr(NO₃)₃·6H₂O)、D-山梨糖醇、有机羧酸等为主要原材料,采用新技术——络合-控制水解法,在室温下合成铬(Cr)掺杂纳米TiO₂无色透明乳液.分别用XRD、纳米激光粒度分析仪、和紫外-可见分光光度仪等,对样品的物相、粒径、组成、光吸收、光催化等性质进行了表征.结果显示,当Cr的掺杂物质的量比为0.5%,回流时间为15 min,pH为6时,所得样品Cr掺杂纳米TiO₂无色透明乳液的光催化性能最好;在光照50 min后,其对酸性红3R的降解率最大达96%.     

纳米二氧化钛粉末离子掺杂研究

采用溶胶-凝胶法制备了13种离子掺杂的纳米TiO2光催化剂．系统的考察了它们光催化降解甲基橙的催化活性．并且对其可能的光催化活性的影响因素进行了全面的分析．发现其催化活性的变化与这些离子的掺杂浓度、离子半径、离子的电子亲和势、离子的电子构型、离子掺杂对TiO2造成的晶格畸变以及离子在TiO2晶体中的能级位置等因素有关．其中,掺杂V^5 、Ag^ 、Ni^2 、La^3 、Fe^3 及W^6 能够有效提高光催化降解甲基橙的脱色率;而对于Cr^3 以及闭壳型的Zn^2 、Al^3 等对TiO2光催化活性的影响较小．甚至有所降低．     

锐钛矿型TiO2(101)表面吸附NO2微观特性的理论研究

TiO2作为传感器的敏感材料具有灵敏度高、响应时间快、工作温度低等独特优点,故而受到广泛重视。本文通过基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一原理的平面超软赝势方法,运用CASTEP软件包模拟计算了NO2吸附在锐钛矿型TiO2(101)面的吸附距离、吸附能、电子态密度以及光学性质。通过完整锐钛矿型TiO2(101)面和含有1个氧空位缺陷表面对NO2的吸附计算发现,NO2分子在表面吸附时,以O端吸附结构最为稳定;含有1个氧空位的表面对NO2的吸附能大于锐钛矿型TiO2(101)完整表面;吸附过程为放热过程;NO2分子在含有1个氧空位缺陷表面发生吸附时,对可见光低能部分的吸收率较好,可见光范围内的吸收和反射性质发生明显的改变,光学气敏传感器的特性表现显著,以此来探测汽车尾气中NO2气体的含量。研究为锐钛矿型TiO2作为灵敏传感器材料探测汽车尾气有害气体的实验室研制提供理论基础。
     

S掺杂锐钛矿TiO_2电子结构的第一性原理研究

对完整锐钛矿TiO2晶体及S掺杂锐钛矿TiO2晶体电子结构进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究.通过对能带、态密度的分析,发现在S掺杂后,O原子,S原子与Ti原子在导带区发生了强烈的相互关联作用,致使Ti原子3d轨道上的电子向S原子的3p轨道,O原子的2p轨道移动,使得导带向低能区移动,从而使TiO2的禁带宽度变小,吸收边红移.从而揭示了S掺杂导致锐钛矿TiO2晶体禁带宽度变小的机理.理论计算与实验结果基本相符.     

Au掺杂锐钛矿TiO2的光吸收能力第一性原理计算

TiO_2作为光催化材料由于其带隙较大只能吸收380 nm以下的近紫外光,为了令锐钛矿TiO_2更广泛应用于光催化领域中,需要对锐钛矿进行改进来增强其光吸强度甚至增加其对可见光的吸收能力.采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,通过Au原子替换TiO_2的钛原子获得Ti_1-mAu_mO_2材料计算模型,使用Material studio8.0中的CASTEP模块对Au掺杂锐钛矿TiO_2进行第一性原理计算,讨论了Au掺杂对锐钛矿晶体能隙、态密度、光吸收京数等方面的影响.结果显示,Au掺杂可以使晶体的禁带宽度减小,并且使TiO_2的光吸收系数阈值发生红移,增强了光吸收的能力,在可见光区表现出一定程度的吸收.     

铽掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能的研究

以Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2为研究内容,采用溶胶-凝胶法合成不同Tb~(3+)掺杂量、不同煅烧温度的Tb~(3+)-TiO_2光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外(FT=IR)等现代分析技术对Tb~(3+)掺杂TiO_2纳米晶样品的结构进行测试、表征.以孔雀石绿溶液为目标降解物,研究了稀土Tb~(3+)掺杂量和煅烧温度对其光催化活性的影响.实验结果表明:Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2能够细化晶粒,提高热稳定性;Tb~(3+)掺杂提高了TiO_2光催化活性.当煅烧温度为400℃时,Tb~(3+)-TiO_2=2.50%的催化剂,在自然光照射下,降解孔雀石绿溶液3h,降解率可达81.1%.     

N/Fe共掺杂锐钛矿TiO_2(001)面协同作用的第一性原理研究

基于周期性密度泛函理论,本文研究了Fe在锐钛矿TiO2(001)面吸附、替位掺杂及晶隙掺杂,以及N在Fe/TiO2(001)稳定结构上的吸附及掺杂.讨论了不同掺杂后晶体稳定结构、形成能、能带结构及态密度的变化.为与表面氧空位进行对比,计算了氧空位存在下TiO2(001)面的能带结构.通过形成能的比较可以发现,Fe原子更倾向于掺杂在晶体(001)表面晶隙,N则倾向于吸附在Fe顶部,并形成稳定的N-Fe键.通过对电子结构的分析发现:稳定的N-Fe共吸附形式,使得TiO2呈现出金属性,有利于其催化氧化性能的提升.     

多价硫掺杂二氧化钛的制备及可见光催化性能

采用低温水热法制备了多价硫(S4+/S0)掺杂的二氧化钛催化剂(S-TiO2),运用低温氮吸附、X射线粉末衍射、紫外可见漫反射光谱和X射线光电子能谱等技术对催化剂进行了表征,并以可见光催化降解丙酮作为模型反应考察其可见光催化活性.结果表明,与TiO2相比,S-TiO2催化剂的BET比表面积大、孔径分布集中、光谱吸收边红移、锐钛矿向金红石的相转化被抑制,具有较高的可见光催化活性.     

合成高光催化活性的锐钛矿型二氧化钛纳米晶

本文采用新方法制备了具有高光催化性能的锐钛矿型二氧化钛纳米晶,以钛酸四丁酯为原料、冰醋酸为抑制剂,通过缓慢水解,紫外光辐射诱导,低温热处理晶化等手段来控制产物晶粒尺寸和分散性.样品经粉末XRD、TEM、氮气吸附等手段进行了表征.结果表明,经过紫外线辐射后,在较低的温度（300℃）下热处理获得了晶化度较好,晶粒尺寸微小（6.7 nm）,分散性好,高比表面的锐钛矿型TiO2纳米晶,对罗丹明B溶液的脱色具有与P25相近的光催化活性,400℃热处理获得钛矿型TiO2纳米晶的光降解性能高于P25.     

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.      

铸造纯钛表面微弧氧化工艺研究

微弧氧化技术可以有效地改善钛合金的表面性能.实验以Na3PO4·12H2O为电解质对铸造纯钛进行微弧氧化.结果表明,不同电压的微弧氧化效果不同,铸造纯钛的微弧氧化的最佳工艺参数为电压275V,电解质浓度15g/L,时间15min.纯钛微弧氧化后表面为一层为致密和一层带有微孔的双层TiO2氧化膜,氧化膜是由于火花放电和排出气体形成的.     

地表水的臭氧化处理研究

对地表水臭氧化的效果进行研究。臭氧氧化反应所需的时间较短，在2min之内反应基本完成。臭氧处理地表水后，水质可以产生显著的变化，除了直接降低CODMn，负荷、芳香族有机污染物的含量、有效杀灭藻类外，还可通过溶解氧的增加及水的可生化性的增强来改善水质。     

纯钛表面微弧氧化和水热处理的研究

 在电压400 V下对钛试样进行微弧氧化(MAO)处理,之后再分组进行水热处理0、4、8和12 h,用扫描电镜观察试样表面形貌,内置能谱仪分析表面元素组成,X射线衍射仪分析表面的晶相,手持式粗糙度仪检测表面粗糙度。结果发现MAO处理后,试样表面出现蜂窝状的多孔结构,孔呈火山口状;其氧化膜组成主要是金红石型二氧化钛和锐钛矿型二氧化钛。水热处理的表面生成更多晶体,其组成元素主要是Ti、Ca、P和O;水热处理12 h的膜层的钙磷比与骨的接近,X射线衍射图谱也提示随水热处理时间的延长,HA生成量增多。MAO处理组前后粗糙度有统计学差异,而不同水热处理时间组,粗糙度没有统计学差异。     

光催化氧化法去除水中的酚类物质

选取水中常见的酚类物质（如邻硝基酚、邻氨基酚和邻苯二酚）作为研究对象，在以ＴｉＯ２（锐钛矿型）为催化剂、高压汞灯照射下研究其在水溶液中的降解情况。实验结果表明：酚类物质较易发生光催化降解。邻硝基酚、邻氨基酚和邻苯二酚的降解可近似看作一级反应，其半衰期分别为３２．４，２２．４，１３．９ｍｉｎ，并从反应机理上给予了解释。水中邻硝基酚的紫外吸光值随时间的变化情况的测定结果说明该物质在水中矿化较完全。     

TiO_2团簇的离散变分-X_α研究

利用离散变分 Xα(DV Xα)方法计算了不同大小TiO2 团簇模型的电子能级 ,并与实验结果进行了比较 ;给出了不同团簇的计算结果 ,并据此分析了各团簇的电子结构特征 .结果显示 :随着团簇增大 ,其电子能级的计算结果向能带理论的计算结果接近 ,而小团簇模型则更适合于研究原子之间的键合性质 .     

乙酰丙酮稀土配合物对纳米二氧化钛的表面改性

采用吸附法以乙酰丙酮稀土配合物对纳米二氧化钛进行表面改性。研究了稀土配合物含量、稀土元素种类、吸附温度、溶剂用量、吸附时间等条件对改性催化剂光降解甲基橙活性的影响,获得了合适的改性条件。结果表明,改性后的纳米二氧化钛光催化活性比未改性的纯二氧化钛有了很大幅度的提高,乙酰丙酮稀土配合物是一种优良的表面改性剂。     

钛白表面苯乙烯固相接枝改性

提出了钛白表面苯乙烯固相接枝改性新工艺,并对工艺的各主要影响因素进行了较为详细的研究,得出了最佳的工艺条件.在此基础上,分析研究了力化学法钛白表面苯乙烯固相接枝改性机理,认为钛白苯乙烯改性的作用机理是负离子聚合反应和自由基聚合反应; 钛白和改性剂的性能是该工艺能够实施的内因和热力学因素,搅拌磨中的机械力化学作用、引发剂的化学作用、外加热和自生热以及由此产生的体系温度变化是该工艺能够实施的外因和重要动力学因素,由外因和内因的共同作用使这一工艺得以顺利高效进行.