第一性原理计算锐钛矿型TiO2电子结构及力学性能分析

 基于第一性原理中的密度泛函理论,采用CASTEP程序包,计算分析了锐钛矿型TiO2的能带结构、电子态密度和弹性常数等性能参数. 结果表明,锐钛矿型TiO2 属间接带隙半导,最小能隙为2.2eV. Ti和O之间存在明显的电子转移现象,电子分布具有强烈的定域性,但由于存在杂化现象,Ti-O键还表现出部分共价键特征. 在四方晶系中,这种离子键和共价键混合的网络状复合键结构使材料表现出大的体积弹性模量204.44GPa,由于在TiO2晶体结构中,滑移系统较少,材料断裂时突凸显脆性,韧性差,剪切模量相对较小为64.71GPa.     

第一性原理计算锐钛矿型TiO2电子结构及力学性能分析

基于第一性原理中的密度泛函理论,采用CASTEP程序包,计算分析了锐钛矿型TiO2的能带结构、电子态密度和弹性常数等性能参数．结果表明,锐钛矿型TiO2属间接带隙半导,最小能隙为2．2eV．Ti和O之间存在明显的电子转移现象,电子分布具有强烈的定域性,但由于存在杂化现象,Ti-O键还表现出部分共价键特征．在四方晶系中,这种离子键和共价键混合的网络状复合键结构使材料表现出大的体积弹性模量204．44 GPa,由于在TiO2晶体结构中,滑移系统较少,材料断裂时突凸显脆性,韧性差,剪切模量相对较小为64．71 GPa．     

纳米锐钛矿型TiO2的高温Raman光谱研究

采用沉淀－胶溶－絮凝法，以偏钛酸为反应物，制备出纯锐钛矿型纳米TiO2粉末，用XRD和TEM对其进行表征，采用高温Raman光谱仪对所制备的纳米TiO2从室温298K到高温1623K进行了原位研究。随着温度升高到723K时，Raman谱峰明显下降变宽，预示着锐钛矿相的结构发生变化，到1273K时，Raman特征频率峰几乎全部消失，仅显示出几个宽宽的凸起。     

水热法制备锐钛矿型TiO2及其紫外光催化研究

用水热法制备了锐钛矿型TiO2纳米材料,对其在紫外光（λ=254nm）照射下催化降解废水中甲醛进行了研究,结果表明：在37μg/L的甲醛浓度中,加入46.9mg自制锐钛矿TiO2后,于碱性条件下,36℃恒温反应1h甲醛降解率达51.10%。     

纳米TiO2粉体合成方法研究

采用溶胶-凝胶法、水热法制备纳米TiO2粉体和TiO2纤维。通过SEM和XRD分析测试,对所得粉体进行了表征。     

纳米锐钛矿型TiO_2的高温Raman光谱研究

采用沉淀 -胶溶 -絮凝法 ,以偏钛酸为反应物 ,制备出纯锐钛矿型纳米 Ti O2 粉末 .用 XRD和 TEM对其进行表征 .采用高温 Ram an光谱仪对所制备的纳米 Ti O2 从室温 2 98K到高温 16 2 3K进行了原位研究 .随着温度升高到72 3K时 ,Ram an谱峰明显下降变宽 ,预示着锐钛矿相的结构发生变化 ;到 12 73K时 ,Ram an特征频率谱峰几乎全部消失 ,仅显示出几个宽宽的凸起     

电化学法制备锐钛矿型纳米TiO2及其光催化性能研究

以金属钛为“牺牲阳极”，以惰性电极为阴极，在醇溶液中加入少量电解质，通电流使阳极溶解，阴极发生还原反应制备钛醇盐，对电解液直接水解，制备纳米TiO2，结果表明，TiO2为锐钛矿型，呈球形单分散结构，晶型和结构具有一定的热稳定性，粒径在10～20nm左右，对纳米TiQ的光催化性能研究表明，自制的纳米TiQ对甲基橙的降解是有效的，其反应速度受到光照强度、催化剂投入量和溶液初始浓度等因素的影响。     

锐钛矿TiO2膜的仿生制备及表征

根据仿生制备原理,以涂渍PVA的有机玻璃为基底,异丙醇钛-乙二醇-水为沉积液,通过控制沉积液浓度、pH值和温度,在温度小于100°C的温度下合成了TiO2膜.对TiO2膜的晶相、形貌和亲水性表征,结果表明,TiO2膜的微晶晶相结构为锐钛矿相,膜对波长大于400nm的可见光透过率为75%-85%,自然风干的膜表面均匀致密,在紫外光照10min后可达到超亲水状态.     

溶胶溶剂热晶化法制备纳米TiO2微晶

采用二氧化钛溶胶溶剂热晶化法成功制备了锐钛矿型TiO2纳米微晶，研究了不同制备条件对TiO2晶型和粒径的影响，并用XRD、TEM、TG—DTG—DTA进行表征。结果表明，制得的TiO2纳米微晶粒径小、粒度均匀、热稳定性好、纯度高、单分散．     

锐钛矿型TiO2空位缺陷性质的第一性原理研究

近年来运用减小TiO2禁带宽度的方法来提高TiO2的活性在实验上被广泛研究。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了锐钛矿相TiO2点空位缺陷性质和在具有点空位缺陷情况下的晶体结构、能带结构与态密度状况。分析发现缺陷使晶体结构发生畸变;近邻缺陷氧原子有靠近氧空位而远离钛空位的趋势,而近邻缺陷钛原子有靠近钛空位而远离氧空位的趋势;氧空位缺陷使费迷能级升高大约2．6eV而钛空位缺陷使费米能级降低,并在价带顶部产生一个与价带顶能量相差约0．25eV的杂质能级。结果表明,氧空位使导带变宽是n型杂质而钛空位使导带变窄是P型杂质,氧空位附近多余电子的主要贡献在价带,引起电荷布居数变化并改变了晶体中电子局域化运动的性质。     

高温气溶胶反应器中制备纳米TiO2颗粒的形态和结构

在高温管式气溶胶反应中,利用ＴｉＣｌ４,气相氧化制备纳米ＴｉＯ２颗粒,研究了ＴｉＯ２颗粒的形态和结构特征,实验结果表明氧气预热温度升高,ＴｉＯ２粒子粒径减小,分布变窄,反应气氛中加入ＡｌＣｌ３后ＴｉＯ２粒变得圆整,ＴｉＯ２粒径随ＡｌＣｌ３用量增加而减小,粒子中金红石含量随ＡｌＣｌ３用量增加而增大,反应温度升高时ＴｉＯ２粒子粒度增大,但金红石含量在反应温度为１２００℃时出现最大值,控制反应温度为１１     

锐钛型TiO_2性能研究 Ⅱ.锐钛型TiO_2的光化学活性封闭及其表征

用水热法ＳｉＯ２致密包覆封闭锐钛型ＴｉＯ２表面的光化学活性点，以Ｃｒ２Ｏ２－７的还原反应考察包覆层的致密性及包覆效果。讨论了ＴｉＯ２浆液的浓度、温度、ｐＨ及保温熟化等反应条件对ＳｉＯ２致密包覆的影响。     

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．     

Pt掺杂锐钛矿型TiO2电子结构和光学性质第一性原理研究

为了研究Pt掺杂对锐钛矿型TiO2电子结构和光学性质的影响,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对未掺杂和Pt掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质做第一性原理计算。得到了掺杂前后的品格结构常数、结合能电子态密度分布、能带结构、介电函数虚部、光吸收系数等性质,定性地分析了掺杂前后能带结构和光学性质的变化。研究结果表明,Pt掺杂锐钛矿型TiO2带隙中能产生新的能带,而且能带位置明显下移,掺杂后不但能使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,表现出较高的光催化活性,理论与实验基本吻合。     

溶剂诱导结晶PET的形态和晶体结构

应用X射线衍射和扫描电子显微镜研究了溶剂诱导结晶PET的形态和结晶结构。表明球状结构仅在表层形成,结晶程度、晶粒尺寸和晶区密度都依赖于所用溶剂,同时结晶度随处理时间的变化可用作溶剂渗透动力学的测定。     

超临界干燥法制备的锐钛矿TiO2纳米晶的性能研究

采用超临界干燥法制备了锐钛矿TiO2纳米晶,以光催化降解活性艳红X-3B作为测试反应,考察了不同温度焙烧的TiO2纳米晶的光催化活性,并用BET,XRD和TG等手段表征了催化剂的物理化学性质.结果表明,采用该方法制得的TiO2纳米晶具有较高的晶相转变温度;随着焙烧温度的升高,锐钛矿TiO2纳米晶活性逐渐提高,而且800℃焙烧的样品具有与Degussa P25商品催化剂相当的光催化活性,这可能是由于结晶度的提高降低了充当光生电子-空穴对复合中心的缺陷的浓度.     

第一性原理计算Zr/S共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法对Zr/S共掺杂锐钛矿相TiO2的晶格参数、电荷布居、能带结构、电子分态密度和吸收光谱进行了计算.计算结果表明:Zr/S共掺杂导致锐钛矿相TiO2的晶格畸变使其体积变大,共掺杂时Zr和S的电荷布居数与单掺杂前的布居数略有不同;Zr/S共掺杂还导致锐钛矿相TiO2的禁带宽度变大0.1eV,达到2.30eV,但是由于Zr/S共掺杂在TiO2禁带之内引入了杂质能级,这些杂质能级可以作为电子跃迁的"台阶"而降低电子从价带跃迁到导带所需的激发光子能量,这有可能是实验上制备的Zr/S共掺杂TiO2具有较高光催化活性的内在原因.     

溶剂和酸处理对聚吡咯膜电性能的影响

在大气氛围中,采用电化学沉积的方法在钽电极表面合导电聚吡咯膜,实验发现,机械拓磨促进了电极表面缺陷位置的增加,有利于聚吡咯膜的形成,从对支撑电 液老化机理的探讨出发,讨论了溶剂组分对聚吡咯膜电气性能的影响,由于吡咯单位的质子化作用是导致支撑电解液老化的根本原因,因此采用亲核性强的１,２－丙二醇碳酸酯（ＰＣ）和亲核性稍弱的乙腈（ＡＮ）混合溶剂配制支撑电解液,既可以合成出具有较高电导率的吡咯膜,又可以     

气相燃烧合成TiO2纳米颗粒的形态与结构

建立了CO气相燃烧合成纳米颗粒材料技术，利用TiCl