具有介孔结构的锐钛矿型C,Co-MTiO2抗菌性能研究

为了开发不需要人造光源激发,只需要微弱室内光线且改性离子不易泄漏的新型无机抗菌材料,以钛酸异丙酯为钛源,表面活性剂十二胺为模板剂,通过水热合成和超声波联用技术,合成了非金属元素C和金属元素Co共掺杂的具有介孔结构的锐钛矿型二氧化钛(C,Co-MTiO2).用N2等温吸附-解吸附、X-射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和X-射线光电子能谱(XPS)对材料进行了表征,结果表明,该材料为热稳定性好,比表面积高,具有较大介孔孔径的锐钛矿型TiO2.在无人造光源激发的室内环境中,进行了材料的抗菌性能以及细菌吸附研究,结果表明这种材料在该环境中对大肠杆菌(E.colli)有很好的抑制作用和吸附作用,比Co-MTiO2的抑菌活性提高了20%,具有很好的应用前景.     

(S,Co)双掺杂TiO2改性第一性原理

为提高TiO2晶体的光催化性能,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,研究了S和Co分别单掺杂和双掺杂锐钛矿TiO2的晶体结构、电子结构和光学性质.研究结果表明:原子替位掺杂后体系晶格畸变较小;禁带中杂质能级的出现使TiO2光吸收带边发生了明显红移,且在可见光区的吸收效率显著增加,大大提高了光催化效率.与单掺杂比较发现,(S,Co)双掺杂红移现象更加明显且在可见光区均有吸收,为较好的掺杂改性方式.该成果对实验合成性能较佳的TiO2具有较好的指导意义.     

不锈钢基底上TiO2薄膜的制备和结构分析

为了在不锈钢表面形成良好膜基结合强度且成分结构可控的TiO2薄膜,首先利用双层辉光离子渗镀技术在不锈钢表面形成渗Ti层,渗金属温度为950℃,然后将渗钛试样置于真空管式炉在200～750 ℃温度范围内进行热氧化从而形成不同结构的TiO2薄膜.重点就氧化温度对所形成TiO2薄膜的组织成分和相结构的影响进行了研究.结果表明:不同温度下不锈钢表面均形成了致密、均匀的钛氧化物薄膜,且Ti、O元素在不锈钢基底上形成了扩散层,随着温度升高,扩散层厚度增大.XRD分析结果表明:在温度低于300℃时,生成相为TiO和锐钛矿TiO2的混晶;在300～600 ℃的温度范围,为单一锐钛矿TiO2结构;在650℃以上时,晶型转变为金红石结构.     

钛网表面TiO2纳米管表征及光催化性能研究

采用阳极氧化的方法在钛网基体上制备了二氧钛纳米管.利用SEM、XRD、TEM和XPS对试样进行了表征,并对其紫外光光催化性能进行了测试.结果显示,以钛网为载体试样,SEM照片显示出特别的背脊结构.XRD分析表明TiO_2纳米管在热处理温度450℃与550℃之间发生了锐钛矿相向金红石相的转变.由XPS拟合分峰后表明,试样表面Ti元素存在方式有TiO_2和Ti_2O_3.经热处理TiO_2纳米管降解罗丹明B实验表明,锐钛矿与金红石混合结构较单纯锐钛矿结构光催化效率高,金红石含量存在一个最佳值.     

介孔结构Na4W10O32/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光光催化性能的研究

用溶胶-凝胶和程序升温水热法制备了介孔结构的Na4W10O32/TiO2多酸纳米晶复合光催化剂.用ICP-AES、XRD、拉曼散射光谱、TEM和N2吸附测定等技术对其组成和结构进行了表征.考察了催化剂的可见光光催化性能.结果表明:Na4W10O32均匀地分散在TiO2网络内部,而且其基本骨架结构未发生改变;该催化剂比锐钛矿TiO2,H6P2W18O62/TiO2和H4SiW12O40/TiO2具有更高的可见光光催化活性.     

纳米TiO2的合成、表征及紫外吸收性能

以钛酸正丁酯(TNB)为原料，在Triton X-100／正己醇／环己烷／水的微乳体系中合成纳米TiO2微粒，用TEM、XRD、FT-IR和TG-DTA对产物进行结构表征，并对纳米TiO2在紫外-可见区的吸收性能进行了研究．实验结果表明：TiO2前驱体经550℃焙烧后粒子粒径为10～30nm，平均晶粒尺寸为14．7nm，晶型为锐钛矿型；当纳米TiO2悬浮液中TiO2的质量分数大于0．075％时，几乎完全吸收紫外线，而且对可见光的透光性也较普通TiO2略好．     

Cr掺杂锐钛矿相TiO2电子结构的第一性原理计算

对Cr掺杂TiO2进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究．通过对能带、态密度及电子分布密度图的分析,发现在Cr掺杂后,Cr原子3d轨道上的电子在TiO2的导带底产生了不稳定的杂质能级,使得禁带宽度变窄,在较小的光量子能量照射下（即在较大波长的光照射下）它的催化性能有所提高;但由于它的杂质能级波动幅度较大,在短波长的光照射下,跃迁上的电子容易发生跌落,使得掺Cr的锐钛矿相TiO2光催化性能降低．     

[111]-/{101}晶面共暴露的锐钛矿型TiO2纳米晶的制备及可提高的光催化性能

本文以层状钛酸H1.07Ti1.73O4为前驱体，以不同含量的HF溶液为形貌控制剂，在温和的水热条件下(120~180 ℃)采用一锅法合成了共暴露[111]-/{101}晶面的方块状为主的锐钛矿型TiO2纳米晶；对制备的xHF-T180 (x = 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 mL)锐钛矿型TiO2纳米晶的晶体结构、形貌、微观结构、比表面积、元素电子态、光学性能和电荷迁移行为进行了表征；并对其光催化降解MB性能进行了评价. 研究结果表明，与CM-TiO2和其他xHF-T180锐钛矿型TiO2纳米晶相比，2.5HF-T180显示了最高的k值(0.0165 min-1)，分别是Blank (0.0009 min-1)、CM-TiO2 (0.0083 min-1)、0.5HF-T180 (0.0126 min-1)、1.0HF-T180 (0.0113 min-1)、1.5HF-T180 (0.0142 min-1)、2.0HF-T180 (0.0130 min-1)和3.0HF-T180 (0.0123 min-1)样品的18.33、1.99、1.31、1.46、1.16、1.27和1.34倍. 2.5HF-T180显示了最高的光催化活性可以归因于其最小的颗粒尺寸、最大的比表面积、最弱的荧光光谱强度和最小的电阻的协同效应. 本研究为合成具有较高光催化性能的锐钛矿型TiO2纳米晶以处理有机染料废水提供了新思路.