TiO2薄膜制备及光诱导超亲水性能研究

以玻璃为基底,采用溶胶一凝胶法,利用旋涂技术在玻璃表面制备了膜厚小于100nm,粒径在10-30nm之间的纳米TiO2薄膜;利用XRD,AFM系统研究了煅烧温度及膜厚对薄膜亲水性的影响．结果表明,煅烧温度可以控制TiO2薄膜晶相类型,从而强烈影响薄膜的亲水性,煅烧温度为550℃时TiO2薄膜亲水性能达到最佳,经紫外光照2h后接触角为6°;研究还发现TiO2薄膜的亲水性随膜厚增大而提高,当膜厚超过85nm后趋于稳定．     

钴镍共掺TiO2纳米薄膜的物理化学性质研究

利用涂覆提拉法从钴镍的TiO2反胶束纳米溶胶中制备钴镍共掺TiO2纳米薄膜,用原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光谱对钴镍共掺TiO2纳米薄膜的形貌和光谱性质进行表征测试.结果表明,钴镍共掺扩宽了TiO2的光响应范围,提高了光学活性,掺杂1.5％钴镍的TiO2薄膜的平均粗糙度和比表面积最大以及紫外可见光吸收最强.热处理发现,与500C热处理温度相比,700C热处理的钴镍共掺TiO2薄膜有优越的光学活性.     

Fe元素掺杂TiO2纳米品结构和光物理性质研究

使用反胶束方法,制备TiO2纳米溶胶和Fe元素掺杂TiO2纳米溶胶,通过提拉涂覆及热处理方法在玻璃基底上形成一定厚度的二氧化钛纳米薄膜和Fe掺杂二氧化钛纳米薄膜,并且在不同温度下对陈化干燥后的TiO2凝胶和Fe元素掺杂TiO2凝胶进行热处理,得到不同粒径的锐钛矿型二氧化钛纳米晶体和Fe元素掺杂TiO2纳米晶体.研究表明,700℃热处理纳米晶的晶粒粒径远远大于500℃纳米晶的粒径,500℃热处理得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜的可见区光学活性不如未掺杂的TiO2纳米晶薄膜,而700℃热处理条件得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜的在可见区光学活性远优于未掺杂的TiO2纳米晶体薄膜.高温处理得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜将在太阳能光催化和光电转换等方面具有潜在的应用前景.     

Fe元素掺杂TiO_2纳米晶结构和光物理性质研究

使用反胶束方法,制备TiO2纳米溶胶和Fe元素掺杂TiO2纳米溶胶,通过提拉涂覆及热处理方法在玻璃基底上形成一定厚度的二氧化钛纳米薄膜和Fe掺杂二氧化钛纳米薄膜,并且在不同温度下对陈化干燥后的TiO2凝胶和Fe元素掺杂TiO2凝胶进行热处理,得到不同粒径的锐钛矿型二氧化钛纳米晶体和Fe元素掺杂TiO2纳米晶体.研究表明,700℃热处理纳米晶的晶粒粒径远远大于500°C纳米晶的粒径,500℃热处理得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜的可见区光学活性不如未掺杂的TiO2纳米晶薄膜,而700℃热处理条件得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜的在可见区光学活性远优于未掺杂的TiO2纳米晶体薄膜.高温处理得到的Fe元素掺杂TiO2纳米晶体薄膜将在太阳能光催化和光电转换等方面具有潜在的应用前景.     

TiO2纳米膜紫外可见光谱研究

采用反胶束法制备TiO2纳米溶胶,利用浸渍提拉方法制备TiO2薄膜,通过对膜进行紫外可见光谱分析,探讨了影响TiO2纳米膜厚度和禁带宽的各种因素.实验结果表明溶液的配比、陈化时间、热处理温度、涂覆次数等都将直接影响二氧化钛薄膜的紫外光谱和禁带宽.     

铁元素掺杂TiO2纳米晶薄膜结构和光学性质研究

通过反胶束法制备掺铁（1%）的TiO2纳米溶胶,用浸渍提拉法在洁净的玻璃基底上形成不同条件下铁掺杂的TiO2（Fe-TiO2）纳米薄膜,分别在500℃和700℃温度下对陈化干燥的铁掺杂的TiO2凝胶进行热处理,得到不同粒径和不同堆积的铁掺杂TiO2纳米晶体.将不同制备条件下得到的（Fe-TiO2）纳米膜进行UV-可见光谱、SEM图像进行研究.实验表明：经过700℃热处理的铁掺杂的TiO2纳米晶粒比500℃铁掺杂的TiO2纳米晶粒大,且薄膜不同涂覆次数对TiO2纳米晶粒的大小与堆积均产生一定的影响;随着膜涂覆层数的增加,掺Fe-TiO2纳米薄膜的紫外可见吸收光谱出现明显红移,吸光度也大大增加。     

锐钛矿纳米晶粒TiO2薄膜的制备及分析

以金属钛为靶材,采用射频磁控溅射方法制备纳米晶粒TiO2薄膜.利用扫描电镜、紫外-可见光谱仪、X射线衍射仪研究不同热处理温度下制备的纳米晶粒TiO2薄膜的结构及表面形貌.实验结果显示,用射频磁控溅射得到的纳米晶粒TiO2薄膜与衬底结合紧密,薄膜表面致密、平整,经550℃晶化的纳米晶粒TiO2薄膜为均一的锐钛矿相,具有良好的紫外光吸收率.     

Fe元素掺杂二氧化钛纳米薄膜的光物理化学性质

分别用硝酸铁溶液浸渍法和反胶束溶胶制备法中添加硝酸铁的掺铁方式,制备铁元素掺杂TiO2(Fe-TiO2)纳米薄膜.对Fe元素掺杂二氧化钛纳米薄膜和未掺铁二氧化钛薄膜的紫外可见光谱进行研究,发现硝酸铁浸渍法制备的掺铁二氧化钛薄膜吸收光谱发生红移,在可见光区表现出一定的光学活性,而反胶束制备过程中掺杂的二氧化钛薄膜吸收光谱发生蓝移.膜的半导体禁带宽研究表明,与纯二氧化钛薄膜相比,浸渍法制备的膜禁带宽变小了,而反胶束制备过程中掺杂的二氧化钛薄膜其禁带宽变大了,表明不同的掺方式对膜的电子结构产生了不同的影响,从而影响了膜的光催化反应活性.     

改性溶胶包覆法制备聚苯胺/TiO2-Fe3O4纳米复合物及吸波性能研究

通过改性溶胶法制备了Fe3O4纳米粒子均匀弥散于TiO2中的TiO2-Fe3O4二元纳米复合物,再在不同pH条件下原位聚合生长聚苯胺(PAn),获得了三元包覆纳米复合物PAn/TiO2-Fe3O4.采用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、粉末X-射线衍射(XRD)及电磁测量等手段对TiO2-Fe3O4和PAn/TiO2-Fe3O4的形貌、结构及性能进行了表征.实验结果表明,通过调节TiO2溶胶形成及包覆过程温度、介质pH值,能获得Fe3O4纳米粒子均匀弥散于TiO2中的二元纳米复合物,且其中TiO2为锐钛矿结构,Fe3O4为立方晶系,而形成的三元复合物PAn/TiO2-Fe3O4则呈现微米纤维结构.当三元复合物中Fe3O4和TiO2的的质量分数分别为6.4%和15.8%时,PAn/TiO2-Fe3O4在13.6 GHz处具有最大的反射损耗-36.4 dB,小于-10 dB的吸收带宽达到4.4 GHz,具有良好的吸波性能.     

Pd改性TiO2的光谱特性及气相甲苯光催化降解性能

采用等体积浸渍法和溶胶-凝胶法制备了Pd负载(用Pd/TiO2表示)和Pd掺杂(用Pd-TiO2表示)两类TiO2催化剂,用XRD、SEM、UV-Vis DRS等对其进行分析.结果表明,用溶胶-凝胶法制备Pd-TiO2,能有效抑制产物晶粒的增长和团聚,提高晶体的相转变温度和对可见光的吸收;而用浸渍法制备Pd/TiO2,虽然也能抑制晶粒的团聚,但在500 ℃焙烧温度下,产物晶相中便出现了金红石相,且晶粒大小比纯TiO2还大.将Pd-TiO2催化剂应用于气相甲苯光催化降解反应,得到了良好的效果,当n(Pd)/n(Ti)=0.3％时,Pd-TiO2催化剂的甲苯单程降解率达到45.1％.     

电压对氮掺杂TiO_2/Ti光催化剂在可见光下催化性能的影响

为拓展TiO2对可见光的响应范围,采用先恒流再恒压的阳极氧化法制备了TiO2/Ti光催化剂,并运用等离子体基离子注入(PBII)技术对TiO2/Ti光催化剂进行了氮的掺杂改性研究。通过SEM和XRD对不同电压下制备的氮掺杂TiO2/Ti光催化剂进行了分析。结果表明,TiO2氧化膜粗糙多孔,主要是由锐钛矿相和金红石相组成,其最佳的制备电压为160V,离子注入条件为-30kV,4×105N.cm-2。氮元素主要以三种形态存在于TiO2的薄膜上,即原子β-N、分子γ-N和O-Ti-N。在可见光的照射下与未掺杂的TiO2/Ti光催化剂相比,氮掺杂的TiO2/Ti光催化剂表现出较好的光催化活性,其对罗丹明B的去除效率提高了12%。     

第一过渡系金属离子掺杂的TiO2纳米粒子光催化活性的研究

用溶胶-凝胶法制备纯的和分别掺杂第一过渡系金属离子(V5 、Cr3 、Mn2 、Fe3 、Co2 、Ni2 、Cu2 和Zn2 )的TiO2纳米粒子,以甲基橙的光催化氧化评价纳米粒子的活性,借助XRD考察掺杂对TiO2相变及粒径的影响,探讨金属离子的物化性质与其对TiO2性能影响的关系,研究掺杂改性的机制.结果表明:除Cr3 外的其它离子掺杂均能提高TiO2活性且最佳掺杂量相近,反应过程中V2O5析出使0.1%V-TiO2活性逐渐降低;掺杂均能轻微抑制锐钛矿向金红石的转变,对晶粒长大轻微抑制或无影响;离子适中的Ea/r及全充满或半充满的电子构型均有利于TiO2活性提高,两者谁占主导地位随掺杂离子不同而不同;离子化合价高于 4时高化合价对催化剂活性的正效应能完全克服不适的Ea/r与电子构型的负效应.第一过渡系金属离子掺杂对TiO2活性的影响由金属离子的Ea/r、电子构型及价态共同决定,与掺杂对TiO2结构相变和粒径的影响关系不大.     

凹凸棒/TiO_2复合材料对苯酚的光催化性能研究

以凹凸棒为载体,采用溶胶—凝胶法制备复合材料光催化剂凹凸棒/TiO2,利用SEM、FI-IR对复合材料结构进行了表征,通过分析苯酚的光催化降解,评价其光催化活性,研究了凹凸棒载体粒度、凹凸棒掺杂量、紫外光照等因素对光催化降解效果的影响.实验结果表明:凹凸棒粒度为0.077 mm,m凹凸棒/mTiO2质量比为5∶1时复合材料光催化降解苯酚的效果最佳;紫外光照射对复合材料去除苯酚的效果无明显影响.     

钒—氮共掺杂TiO_2光催化剂的合成优化

采用溶胶—凝胶法合成了钒—氮共掺杂TiO2光催化剂,通过在模拟太阳光下降解苯酚测定其光催化活性.考察了钒源用量、水解温度、陈化温度、陈化时间等因素对钒—氮共掺杂TiO2光催化降解苯酚性能的影响.结果显示,最优条件下合成出的钒—氮共掺杂TiO2在模拟太阳光下催化反应4h,对浓度为60mg/L的苯酚的降解率达到91.83%.     

一维多孔TiO_2/SiO_2光子晶体能带结构模拟计算

为展宽光子带隙,提出多孔薄膜层状结构的一维光子晶体模型。采用有效介质理论计算多孔薄膜有效介电常数,使用平面波展开法,模拟计算了一维多孔TiO_2/SiO_2光子晶体的能带结构。结果表明:电介质层孔隙率变化、厚度变化时,带隙宽度和中心频率都能被有效地调制,可实现紫外、可见光波段宽带隙的光学介质组合。这为可见光区光电子器件的制备提供了新的思路。     

介孔SO42-／TiO02固体酸催化合成丙酸丁酯

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法制备了介孔SO42-/TiO2固体超强酸．利用X射线衍射、红外光谱等技术考察了催化剂的结构特征和表面酸性以及其对丙酸丁酯的酯化反应活性．结果表明,SO42-／TiO2固体酸保持了完好的锐钛矿晶型、较强的酸性和热稳定性;当焙烧温度为550℃,硫酸浸渍液浓度为1．0mol／L时,丙酸的转化率最高．同时对丙酸和丁醇的酯化反应进行了研究,考查了醇、酸摩尔比,催化剂用量,反应时间对酯化反应转化率的影响．适宜的反应条件为：n酸：,2醇为1．0：1．3,催化剂用量5g／mol丙酸,反应时间2h,丙酸的转化率达92％以上．