4-叔丁基吡啶对纳米晶TiO2电极的能带结构及光电化学性质的影响

应用光谱电化学方法测定了纳米晶TiO2电极在不同浓度的4-叔丁基吡啶(TBP)电解液中的平带电势(Efb).TBP对纳米晶TiO2电极的能带结构具有显著的影响.在不含和含有0.2或0.4 mol.L-1TBP的0.2 mol.L-1高氯酸四丁基铵(TBAP)/乙腈溶液中,TiO2电极的Efb依次为-2.25,-2.46和-2.60 V.当加入Li+后,TiO2电极的Efb正移.在不含和含有0.2或0.4 mol.L-1TBP的0.2 mol.L-1 LiClO4/乙腈溶液中,TiO2电极的Efb依次为-1.12,-1.22和-1.30 V.用时间分辨电流方法测定了陷阱态分布,在不含和含有0.2或0.4 mol.L-1TBP的0.2 mol.L-1 TBAP/乙腈溶液中,TiO2电极的陷阱态密度依次为3.52×1016,3.18×1016和3.37×1016 cm-2,陷阱态分布的最大值分别位于-1.99,-1.89和-1.85 V处.Li+的加入进一步减少了陷阱态密度.在不含和含有0.2或0.4 mol.L-1TBP的0.2 mol.L-1 LiClO4/乙腈溶液中,TiO2电极的陷阱态密度依次为8.39×1015,1.11×1016和9.22×1015cm-2,陷阱态分布的最大值分别位于-0.72,-0.84和-0.95 V处.最后,研究了N3染料敏化的纳米晶TiO2电极在含有不同浓度TBP的电解质溶液中的光电化学性质.结果显示,随着TBP浓度的增加,Voc增大,使TiO2电极的光电转化效率增加.

纳米TiO2电极的制备及电化学降解邻硝基苯酚

采用阳极氧化技术在钛片表面制备出纳米TiO2，并通过扫描电子显微镜（sEM）对其进行表征。利用制备的Ti／TiO2电极作为阳极、以Pt丝电极作为阴极，电化学降解邻硝基苯酚。使用紫外一可见光谱和液相色谱技术，对降解过程中的产物进行定量的测定。结果表明，制备的纳米TiO2电极对邻硝基苯酚具有较高的电化学催化性能。同时，对降解过程阳极效率和瞬时电流效率及其动力学因素进行了探讨。

网状Ti/TiO_2电极光电催化氧化若丹明B

用阳极氧化法制备出一种网状Ti/TiO2 电极 ,扫描电镜和拉曼光谱对电极表面TiO2 膜的形貌和晶体结构的检测结果表明 :膜的结构和性能受阳极氧化过程中氧化速率的影响 ,在控制实验条件下 ,锐钛型TiO2 是其主要结晶形态 .若丹明B的光电催化降解和光催化降解的实验结果表明 :外加偏压可以有效地提高有机物的光催化降解效率 .TOC的测定结果显示 ,在光电催化氧化过程中 ,若丹明B几乎完全矿化 .若丹明B在光电催化降解过程中 。

聚吡咯敏化纳米结构TiO_2电极的光电化学研究

在NaNO3和吡咯单体的混合溶液中电合成聚吡咯膜,用PPy膜敏化TiO2纳米结构电极,取得了明显的敏化效果;探讨了合成聚吡咯膜时的条件(温度、时间、NO-3浓度等)对敏化结果的影响;比较了在对甲苯磺酸根离子中与在NO-3中合成PPy膜所产生的敏化效果,表明阴离子的类型和性质对敏化效果有很大影响;初步探讨了PPy膜对TiO2纳米结构电极产生敏化作用的机理。

可见光照射下纳晶TiO_2电极对染料污染物的光电催化降解研究

为揭示TiO2光催化降解染料的反应机理,研究了可见光照射下各种染料污染物在正、负不同偏压下的降解情况.以溶胶-凝胶结合水热法制备的TiO2薄膜为光电极,通过检测反应过程中染料溶液的紫外-可见吸收光谱及总有机碳变化情况,深入探讨了外加电压在光电催化降解染料中的作用.同时,通过电子自旋共振技术检测了染料降解过程中活性自由基的生成情况.实验结果表明,在可见光照射下,外加正偏压时,阳离子染料如罗丹明B和孔雀绿虽也褪色,但矿化率比较低;而负偏压作用时,阳离子型染料在可见光与偏压的共同作用下,以分子中共轭结构的破环为主,产生较高的矿化率.

响应面法分析Ti/TiO_2电极光电催化富里酸的过程

利用响应面分析法对影响Ti/TiO2电极光电催化降解富里酸的主要因素进行了探讨.通过Design-Expert5软件可得到1个二次响应曲面模型.结果表明,最佳的pH值、K2S2O8投加量和偏电压分别为3.8、88.40mg/L、0.88V,此时富里酸的去除率达到最大(57.06%).方差分析表明,模型具有较高的回归率(R2=97.54%),与实验结果吻合程度较高.

纳米TiO_2电极在不同介质中的电化学行为

采用循环伏安法、循环方波伏安法、线性扫描等电化学暂态方法研究了纳米 Ti O2 电极在不同介质中的阴、阳极电化学行为 ,考察了酸的种类、酸度、电位、温度等条件对电极的电化学性质及稳定性的影响 .结果发现 ,在非氧化性酸 (H2 SO4、HCl)介质中存在 2对可逆氧化还原峰 ,可逆半波电位 Er1/ 2 分别为 -0 .5 2和-0 .86V,峰电流和峰电位受酸度、酸中阴离子的影响很小 ;在氧化性酸 (H2 C2 O4、HNO3 )介质中则呈现一种异相表面电催化行为 ;在碱性和中性 (KOH、KCl)介质中纳米 Ti O2 电极的阴极电化学行为呈现半可逆氧化还原行为 .在阳极扫描区间 (-0 .5～ 1 .5 V)内 ,纳米 Ti O2 电极均呈现惰性 .

有机体系中制备纳米TiO_2掺杂Ni电极及其性能测试

在无隔膜电解槽中合成金属醇盐N iTim(OR)3m+1(acac)m+1,直接水解形成凝胶,干燥后在550℃煅烧2 h,制得纳米N i/TiO2粉体。通过电合成与沉积得到高活性的纳米N i/TiO2修饰电极,采用循环伏安比较研究了TiO2和N i/TiO2电极在H2SO4溶液中的氧化还原行为。结果表明,所得前驱体中含有乙酰丙酮基[acac-],所得纳米粉体粒径为20 nm;N i/TiO2电极在1 mol/L H2SO4溶液中有两对氧化还原峰,掺杂N i电极的放电电流明显增大,达到75 mA.cm-2。

纳米SnO_2/TiO_2电极的制备及其电催化降解间-硝基苯酚

用电化学方法在乙二醇溶液中制备锡、钛醇盐配合物Sn0.75Ti(OCH2CH2OH)(7-x),将电解液水解、干燥后在400℃煅烧2 h,得到纳米级SnO2/TiO2粉体。通过红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)对电解产物进行测试,纳米SnO2/TiO2粉体通过X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征。实验表明,在有机体系电解得到的纳米SnO2/TiO2粉体颗粒分散较理想,粒径在100～200 nm。再通过溶胶-凝胶法在钛丝表面得到纳米SnO2/TiO2电极,采用循环伏安法研究电极在酸性溶液和间-硝基苯酚溶液中的氧化还原行为和电催化活性。结果表明,纳米TiO2掺杂SnO2电极的氧化峰电流达到143×10-3A/cm2,氧化还原峰电位差明显减小,催化降解间-硝基苯酚的COD去除率达到86.1%,具有较高的电催化活性。

有机体系中纳米TiO_2/ZrO_2修饰电极的制备及电催化活性

电催化技术以其可控制性强、反应条件温和、设备占地面积小、可以与其它方法相结合等诸多优点而日益引起人们的广泛关注。纳米TiO2膜电极具有独特的光电性质和电化学性质,且纳米TiO2膜在酸碱中的稳定性好。ZrO2是一种多功能材料,特别是在催化领域中表现出独特的催化活性和选择性,

Ti基表面NiO修饰纳米TiO_2电极材料的制备及电催化活性

在无水乙醇和乙酰丙酮混合溶液中,电解Ti、Ni金属制得电极材料前驱体NiTim(OR)3m+1(acac)m+1。将其直接水解、干燥后在550℃煅烧2h,制得纳米NiO/TiO2粉体。通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、电子透射显微镜(TEM)测试表明,前驱体中含有乙酰丙酮基[acac-],颗粒平均尺寸为20nm。通过电合成与沉积得到高活性的纳米NiO/TiO2修饰电极,采用循环伏安和循环方波伏安研究NiO/TiO2电极在H2SO4溶液中的氧化还原行为以及还原草酸的电催化活性。结果表明,NiO/TiO2电极在1mol·L-1H2SO4溶液中有两对氧化还原峰Epc1=-0.61V,Epc2=-1.05V(vs·SCE),掺杂Ni电极的放电电流明显增大,达75mA·cm-2。间接电还原草酸为乙醛酸,收率和电流效率分别达93%和96%。

FFC法制备海绵钛的TiO_2电极行为研究

本文采用分析纯TiO2粉体、粘结剂及造孔剂制备了TiO2电极。通过水煮法测定所制备电极的孔隙率,同时还分析了其物相组成。在此基础上,采用不同电极组装方式进行了电解实验,对电解后的产物进行了X射线衍射仪分析。研究结果表明,所研制的TiO2电极孔隙率达到50%以上;烧结后的电极成份几乎都是金红石型TiO2;在确定的电极组装方式下进行电解实验,能够获得较大的电解电流,而且电解产物含钛量达到98%(w)以上。

氧流量对染料敏化TiO_2电极光电性质的影响

利用直流磁控溅射法在不同氧流量下沉积TiO2薄膜,并制备了染料敏化太阳电池(Dsscs)。研究了氧流量对TiO2薄膜晶体结构、表面化学成分和对染料敏化TiO2电极光电性质的影响。发现在锐钛矿和金红石的混合晶型的TiO2薄膜中,对应金红石结构的拉曼谱峰强弱与TiO2电极的开路电压有相同的变化趋势;随着氧流量的增大,TiO2薄膜表明吸附的氧原子减少,这在一定程度上有助于增大染料敏化TiO2电极的短路光电流。

叶黄素敏化介孔TiO_2电极的制备及特性

通过表面活性剂的蒸发诱导自组装获得高比表面积(166.89m2/g)的介孔TiO2电极材料,将其调制研磨后滚涂在ITO膜导电玻璃上,煅烧后吸附叶黄素实现电极敏化。结果表明,在植物体内不具备光电化学活性的叶黄素,在介孔TiO2膜电极中却表现出活跃的光电化学活性,光电池的开路光电压达594mV。

真空条件下电解TiO_2制备海绵钛中TiO_2电极制备及工艺参数确定

制备了熔盐电解TiO2制备海绵钛过程中所需的TiO2电极,实验结果表明:在电极制备过程中,各组分质量比量分别为TiO2(锐钛型):聚乙烯醇:H2O=100:5～8:8～10,成型过程中压力控制范围为10～15MPa,烧结温度在900～1300℃之间,烧结时间为4～16h。对TiO2电极质量测试结果表明,按上述工艺制备的电极完全能够满足电解过程的需要。

不同方法制备的TiO_2薄膜电极光电性能比较

用Doctor-B lade和D ip-Coating方法制备了粒子膜和溶胶-粒子膜两类TiO2纳米晶薄膜电极,利用BAS-100B电化学工作站和IM-6 e交流阻抗仪研究了两种电极的光电化学性能.由光电流和交流阻抗谱(EIS)的测试结果发现,由于引入溶胶,增加了TiO2纳米粒子与基底的附着力,改善了TiO2纳米粒子与基底以及TiO2纳米粒子之间的电性接触,使得溶胶-粒子膜电极的电荷转移电阻远远小于粒子膜电极,提高了溶胶-粒子膜电极的光电流.

β-PbO_2/TiO_2电极对茜素红废水的降解效果和机理研究

研究了掺杂不同比例的纳米TiO2对β-PbO2/TiO2电极催化性能的影响,结果表明,TiO2能明显提高β-PbO2电极的电催化性能,当TiO2掺杂比例为2%时电催化性能提高最显著.对茜素红废水进行研究,探讨了电解时间、支持电解质Na2SO4浓度、茜素红初始浓度和pH值等因素对CODCr去除效率和能量利用效率的影响.GC-MS检测结果表明,茜素红分子的蒽环在电解过程中开环并生成了带苯环或链状的小分子.用紫外-可见吸收光谱分析和GC-MS检测的结果,探讨了茜素红可能的降解机理.

溅射功率对染料敏化TiO_2电极光电性质的影响

用直流磁控溅射法在不同溅射功率下沉积了TiO2薄膜,并制备了染料敏化太阳能电池。I-V曲线的结果表明,150～200W,随着溅射功率的升高,电池的短路光电流和光电转换效率增大,200W时制备的TiO2电极的光电转换效率较175W时的提高了75%,225W时短路光电流和转换效率均有所下降;从喇曼光谱、透射光谱等的表征可知,200W时沉积的TiO2薄膜开始形成锐钛矿结构,并且其厚度比225W时沉积的薄膜更大。

钕掺杂Ti/TiO_2电极的制备并用于油田废水的降解实验研究

以Ti(OBu)4、二乙醇胺、C2H5OH、Nd(NO3)3为前驱体,制备稀土(Nd)掺杂TiO2溶胶,以钛电极为基体,用溶胶-凝胶法制备稀土(Nd)掺杂TiO2电极,优化了制备改性TiO2电极的稀土掺杂量、热处理温度及热处理时间。以油田废水为目标有机物,借助于COD去除情况分析电极的电催化氧化能力;分析了电极结构与电催化特性之间的关系。采用SEM、EDX和XRD分析了制备电极的表面形貌、元素组成、晶体结构。掺杂Nd后电极的表面凹凸感变小,表面更为平滑、致密,几乎没有裂缝,这种均匀一致的高密度小碎片结构可能具有较大的表面粗糙度和比表面积,有利于催化反应。TiO2电极的晶体结构主要为锐钛矿型。稀土的掺入使得晶相所对应的衍射峰强度变弱且峰形宽化,这说明适量Nd的掺杂使涂层表面TiO2晶粒细化了。结果表明,掺杂Nd元素的电极,掺杂比(质量比)为Ti:Nd=100:1、热处理温度为540℃、热处理时间为60 min时电极催化性能最好,此电极对目标有机物CODCr去除率达到81.6%,而不掺杂稀土元素的Ti/TiO2电极为阳极时COD-Cr去除率在同样时间内仅为67.7%,说明稀土的掺杂有利于电极催化性能的提高。

TiO_2电极表面氰基吡啶吸附的电化学SERS光谱

采用基于核壳纳米粒子的壳层隔绝纳米粒子增强拉曼(SHINERS)以及Au纳米粒子增强技术,对比研究了4-氰基吡啶(4-CNPy)在TiO2表面的吸附行为.结果表明,采用2种技术所获得的光谱存在明显的差别.利用前者得到了4-CNPy在TiO2电极上随电极电位变化的吸附方式.在电位为0时,分子以吡啶环上的N垂直吸附;随电位负移,部分分子变为倾斜吸附,且在电位为-1.0 V时倾斜角度变大.在正电位区间,分子始终以吡啶环上的N垂直吸附.而采用Au纳米粒子滴加在TiO2电极上的方式,则得到吸附在TiO2,Au及TiO2/Au复合结构上的总光谱信息.