暴露高活性晶面TiO_(2)的制备及其对甲基橙的光催化降解性能研究

以硫酸钛[Ti(SO_(4))_(2)]作钛源,以氢氟酸作形貌控制剂,通过一锅水热法制备了暴露高活性{001}晶面的TiO_(2)光催化剂,采用SEM、TEM、XRD、XPS等方法对催化剂进行表征。以甲基橙染料为目标降解物,考察了原料的配比、反应温度、反应时间等因素对TiO_(2)光催化剂降解效果的影响。结果表明,当F/Ti摩尔比为1.0,水热反应温度为180℃,水热反应时间为12 h时制备的TiO_(2)催化剂性能最佳,对甲基橙的降解率可达到92.5%。TiO_(2)对甲基橙的光催化降解符合一级动力学过程。

具有高活性(001)晶面的Cr-TiO_2微球的制备及可见光催化性能

采用一步水热法制备了具有高裸露率(001)晶面的锐钛矿相Cr掺杂TiO2(Cr-TiO2)微球,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对样品进行了表征.结果表明,掺杂的Cr元素以Cr3+离子和CrO3团簇2种形式存在,Cr3+离子进入TiO2晶格,形成Cr3+→Ti4+电荷转移跃迁,Cr-TiO2在可见光区具有强烈吸收.少量的Cr掺杂有利于形成平整的高活性(001)晶面.以可见光降解酸性红染料作为探针反应研究了Cr-TiO2的催化活性.结果表明,具有(001)晶面的Cr-TiO2的催化效率明显优于普通的Cr-TiO2.

具有高活性(001)晶面的TiO_2纳米方块的制备及光催化性能

采用水热法制备了尺寸为70～100 nm,具有高活性（001）晶面的锐钛矿相TiO_2纳米方块,利用FE-SEM、TEM、XRD和UV-Vis DRS等手段对催化剂结构和光吸收性能进行分析,同时考察了水热反应温度和溶液p H对TiO_2形貌和（001）晶面暴露率的影响。以酸性红染料为目标污染物,对催化剂的光催化活性进行研究。实验结果表明,合成TiO_2纳米方块的最佳条件为水热温度180℃、溶液p H=4～5。（001）晶面的光催化活性优于（101）晶面,具有33%（001）晶面暴露率的TiO_2纳米方块的光催化活性是普通TiO_2的1.6倍。

具有高活性能量{001}晶面锐钛矿TiO_(2)的进展研究

概述了近年来国内外众多有关高活性能量{001}晶面锐钛矿TiO_(2)的研究进展。简述了其在光催化分解水制氢、降解有机物、染料敏化太阳能电池、光催化选择性及锂电池等方面的应用,以及展望了其今后的研究方向。

N掺杂富含(001)晶面TiO_2纳米片的制备及N掺杂浓度对可见光催化活性的影响(英文)

采用水热法制备了富含(001)晶面的锐钛矿型TiO2纳米片,并通过改变热处理过程中NH3流速制备不同N掺杂浓度的TiO2纳米片.运用X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨率透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱和荧光光谱对光催化剂进行了结构和性能表征,并以罗丹明B为目标降解物,考察了N掺杂浓度对TiO2纳米片可见光催化活性的影响.结果表明,NH3流速为40ml/min时制备的N掺杂TiO2纳米片具有最低的光生电子-空穴复合速率,最高的OH产生能力并表现出最高的光催化活性.同时,讨论了N掺杂浓度对TiO纳米片可见光催化活性影响的机理.

暴露高活性晶面的TiO_2纳米管的制备及生物活性

采用多次阳极氧化技术,在金属钛表面制备(001)晶面族择优生长的TiO_2纳米管阵列,研究电解液成分对锐钛矿TiO_2不同晶面相对比例的影响并考察其生物学活性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法分析纳米管阵列的形貌特征和晶体结构,通过生物矿化CaP盐的沉积和蛋白吸附实验评价样品晶面对生物活性的影响。结果表明:通过改变电解液中H_2O的含量,能够便捷调控锐钛矿TiO_2纳米管中不同晶面的相对比例。当H_2O含量为2%(体积分数)时,制备得到的TiO_2纳米管阵列(004)晶面的织构系数T_(c(004))可达4.76。而具有(001)优势晶面族的TiO_2纳米管,在类人体环境中能够为生物矿化和蛋白吸附提供更多的活性位点,加速羟基磷灰石的沉积并增加蛋白吸附量,表现出更优异的生物学活性。

(001)/(101)晶面暴露TiO_(2)光催化氧化甘油制备甲酸研究

采用水热法制备了(001)/(101)晶面暴露的TiO_(2)催化剂,对其光催化氧化甘油制备甲酸性能进行了研究。利用SEM、TEM、XRD、XPS、EPR、Raman、UV-vis DRS和PL对TiO_(2)的结构和光学性能进行表征。结果表明,以钛酸异丙酯为Ti源,以氢氟酸为形貌控制剂,通过水热法合成的TiO_(2)暴露出(001)晶面。氢氟酸加入量为2 mL的样品(TiO_(2)-2F)同时暴露锐钛矿(001)和(101)晶面,表现出最高的催化活性和选择性。紫外光照射4 h,TiO_(2)-2F催化剂上甘油转化率为49.0%,甲酸选择性为55.6%。界面接触的(001)和(101)晶面形成表面异质结,抑制光生载流子的复合,提高甘油光催化氧化活性。(001)晶面的氧空位和配位不饱和O_(2c)-Ti_(5c)-O_(2c)键合方式使甘油及其中间产物深度氧化,提高甲酸选择性。机理分析表明,·OH和·O^(-)_(2)是甘油选择性氧化制备甲酸的关键活性物种。

晶面调控促进Pt/TiO_(2)催化剂对丙烷及苯系物的催化氧化活性

在TiO_(2)水热合成过程中,通过引入氟化铵(NH4F)和氢氟酸(HF)作为晶面调控剂,来获得高暴露(001)晶面的锐钛矿型TiO_(2),并通过浸渍法负载Pt制得相应的Pt/TiO_(2)催化剂。结果表明:NH4F和HF的介入,虽然均能提高纳米TiO_(2)的(001)晶面暴露比例,并增大其晶粒尺寸,但同时均降低了其比表面积,协同影响着催化剂的催化活性;HF的介入对TiO_(2)的(001)晶面调节功效最大,显著提高了所得Pt/TiO_(2)-HF催化剂对苯系物及丙烷的催化氧化活性;相较于空白Pt/TiO_(2)催化剂试样,在Pt/TiO_(2)-HF催化剂作用下的苯系物T_(97)由198℃降低至181℃,丙烷T50由431℃降低至363℃(T_(97),T_(50)分别表示转化率为97%,50%时的反应温度)。

具有高活性晶面的TiO_2光催化剂研究进展

高能量的锐钛矿相TiO_2由于在光催化作用中具有潜在的高活性而成为研究热点,介绍理论预测的几种高活性晶面锐钛矿相TiO_2的形貌和形成机理,综述近年来合成具有高活性晶面锐钛矿相TiO_2光催化剂的制备方法与研究进展,提出未来的发展方向。

非水溶剂热法制备(001)面暴露的F/TiO_2纳米晶及其光催化活性

采用非水体系溶剂热法制备了(001)面暴露的锐钛矿相F/TiO2纳米光催化剂.结果表明,F的掺杂对TiO2纳米单晶的形成影响很大.一方面,F离子作为晶面导向剂稳定(001)晶面,形成(001)面暴露的锐钛矿相TiO2;另一方面,F离子也起到稳定剂作用,抑制纳米粒子的快速生长.以光催化降解甲基橙为模型反应比较了不同F/TiO2样品和商业P25样品的光催化活性.同时,通过选用不同捕获剂,研究了F/TiO2和P25样品在甲基橙降解反应中的活性物种.

KDP晶体(001)晶面纳米压痕的仿真研究

在KDP晶体（001）晶面上进行了四种压头（即：维氏压头、玻氏压头、圆锥压头、球形压头）的纳米压痕仿真研究。仿真结果表明：完全加载时四种压头与KDP晶体接触位置存在不同程度应力集中。当载荷在0-8 m N范围内时,其与等效应力影响深度呈近似线性递增关系。完全卸载时,残余应力分布深度为1.3-1.5μm。相同载荷条件下,各压头对应的塑性损伤层深度之间关系与等效应力影响深度之间关系一致。此外,通过纳米压痕实验验证了KDP晶体材料模型及相关参数的正确性。

微乳溶剂热法制备暴露{001}晶面的纳米TiO_(2)

以NH_(4)F为形貌控制剂,通过微乳溶剂热法制备暴露{001}晶面的纳米TiO_(2)。以环己烷为油相,以十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂配制微乳液,微乳液中水与表面活性剂的物质的量比为20∶1。通过改变n(F/Ti)(F与Ti的物质的量比)以及溶剂热反应的时间,探究制备高活性{001}晶面TiO_(2)的最佳条件。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱仪(XPS)对制取的纳米TiO_(2)光催化剂进行表征。通过在紫外光下降解40 mg/L的甲基橙溶液,考察制备的TiO_(2)光催化剂的催化活性。结果表明:F/Ti配比为0.25、溶剂热反应42 h条件下所制取TiO_(2)的光催化活性最高;紫外光照降解反应1 h后,其对甲基橙的降解率可以达到93.6%;与焙烧获取的锐钛矿TiO_(2)相比,光催化活性明显提高。

可见光响应(001)晶面纳米TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以钛酸丁酯为钛源,氢氟酸为形貌控制剂,采用水热法合成了具有高表面能(001)晶面的锐钛矿相TiO_2纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱分析(UV-vis)对样品的形貌、结构和谱学性能进行表征,并以甲基橙溶液为目标污染物,研究其光催化性能和最佳制备条件。结果表明,以氢氟酸为形貌控制剂时,可制备锐钛矿相(001)晶面纳米TiO_2纳米材料,能拓宽TiO_2体系光响应范围,并具有较高的光催化性能;当反应温度为180°C、时间为24 h、F/Ti摩尔比为1.5时,样品对甲基橙溶液光催化降解率最高,在紫外光照射条件下1 h内降解率可达99.08%,其可见光降解率为66.79%。

Au/石墨烯改性富含{001}晶面TiO_(2)及光催化性能

以钛酸丁酯为Ti源、HF为形貌控制剂,通过水热法制备富含{001}活性晶面的锐钛矿TiO2,并以Au和石墨烯(GP)对其进行复合改性。通过X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X线光电子能谱(XPS)及荧光光谱(PL)等方法对光催化剂进行结构表征,并考察光催化剂在氙灯照射下催化降解罗丹明B(RhB)的活性。结果表明:经过Au和GP复合改性后,TiO2的光谱响应和光生电子-空穴分离的能力显著增强,光催化活性显著提高,为高活性光催化剂的研究提供了新的思路。

高(001)晶面锐钛矿二氧化钛纳米材料的合成与应用

综述了高能(001)晶面二氧化钛纳米材料的最新的不同合成手段,探讨了其合成发展方向,对其作为潜在的优异新材料在光催化、电池等领域的最新应用进行了综述,并展望了其作为酸碱催化剂和载体在加氢催化剂中的潜在应用前景。

暴露{001}晶面TiO_(2)纳米片自组装微球的制备及光降解性能

为提高TiO_(2)的光催化性能,基于光催化反应的表面特性,通过一步溶剂热法制备了暴露{001}晶面TiO_(2)纳米片自组装微球,并研究了不同钛源、不同溶剂和不同反应时间对产物的影响;通过FESEM、TEM、HRTEM、XRD、XPS等手段对所得产物进行表征;通过甲基橙降解时评价样品的光降解性能。结果表明:选用异丙醇钛为钛源、异丙醇为溶剂、二乙烯三胺为盖帽剂、反应时间为12 h条件下合成的自组装微球具有大小均一、分散性好的多级结构并且暴露出高活性{001}晶面;且合成的TiO_(2)微球具有较高的光降解性能,仅在光照15 min后,甲基橙的降解率便达到了100%。

具有大尺寸(001)晶面的有机DAST晶体生长与THz波产生

具有大尺寸(001)晶面的有机晶体DAST(4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲苯磺酸盐)的生长对构建高强度宽带THz辐射源具有重要意义,但也极具挑战性。本论文采用斜板法结合缓慢冷却技术,研究了生长液浓度对晶体长宽比的影响。通过对生长条件的精确控制,生长出了具有大面积(001)晶面的DAST晶体。经检测,晶体具有良好的表面质量。晶体在无需表面抛光的条件下,实现了单周期太赫兹脉冲输出,光-太赫兹转换效率达到0.66%。

溶剂热法制备(001)晶面暴露的TiO_2异质复合物及其光催化性能研究

通过溶剂热法合成(001)晶面暴露的TiO_2/BiVO_4异质复合物可见光光催化剂,采用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱等技术对催化剂结构、成分和性质进行了表征。结果表明,在波长420nm的可见光照射降解罗丹明B染料中,TiO_2/BiVO_4异质复合物的活性相比于纯相TiO_2和BiVO_4大大提高,且不同复合比例的光催化剂对活性影响较大。当质量比为80%时,TiO_2/BiVO_4异质复合物表现出最强的可见光光催化活性。同时讨论了TiO_2/BiVO_4异质复合物光催化性能优异的原因。

六角片状氢氧化镁(001)晶面优先生长条件的研究

以常温工业合成氢氧化镁为原料,采用水热法制备六角片状氢氧化镁阻燃剂。研究了水热条件对氢氧化镁(001)晶面生长的影响并从生长基元的角度对其进行了解释。采用SEM、XRD、激光粒度仪和接触角测试仪对水热处理后的氢氧化镁进行表征。结果表明,原料初始粒度越小越有利于(001)晶面生长,当水热介质中碱浓度为6～8mol/L、水热温度为140～180℃时,氢氧化镁(001)晶面的生长速度最快,当氢氧化镁的含量大于15wt%时会明显抑制(001)晶面的生长。

F掺杂制备具有高暴露(001)晶面的BiOCl纳米片及其光催化性能

采用溶剂热-煅烧法,通过F掺杂合成了一系列具有高暴露(001)晶面的BiOCl纳米片。应用X射线衍射、N2物理吸附、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外可见漫反射光谱、红外光谱和光电流响应等物理化学方法对合成的样品进行了表征分析。结果表明,掺杂适量的F可以促进BiOCl(110)优势晶面的生长,形成高暴露(001)晶面,同时可抑制BiOCl晶粒的长大,并增大BiOCl纳米片的比表面积和提高其表面羟基的数量。在模拟太阳光下,光催化降解偶氮染料罗丹明B结果表明,F掺杂能显著提高BiOCl对罗丹明B的光催化降解活性。其中F1.0-BiOCl对罗丹明B的降解速率是BiOCl的2.67倍。此外,F1.0-BiOCl对酸性橙Ⅱ的光催化降解活性是商业光催化剂P25(TiO2)的1.24倍。F掺杂引起光催化活性大幅提升的主要原因是,高暴露(001)晶面的生成提升了BiOCl纳米片对染料的吸附性能,同时加快了光生e-和h+分离。