TiO2纳米薄膜的制备及其紫外-可见光谱研究

用磁控溅射技术在普通载玻片上制备了不同厚度透明的锐钛矿相二氧化钛(TiO2)纳米薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等分析方法对试样进行表征,并测试了其紫外-可见透射光谱,计算了此薄膜的禁带宽度,其值接近TiO2禁带宽度的理论值3.2eV。

TiO_2 nanofilm growth by Ti ion implantation and thermal annealing in O_2 atmosphere

TiO2 nanofilms on surface of fused silica were fabricated by Ti ion implantation and subsequent thermal annealing in oxygen ambience. The silica glasses were implanted by 20 k V Ti ions to 1.5 × 1017ions/cm2 on an implanter of metal vapor vacuum arc(MEVVA) ion source. Effects of annealing parameters on formation,growth and phase transformation of the TiO2 nanofilms were studied in detail. Optical absorption spectroscopy,Raman scattering spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy measurements were done to figure out formation mechanism of the TiO2 nanofilms.The formation of TiO2 nanofilms was due to out-diffusion of the implanted Ti ions to the substrate surface,where they were oxidized into TiO2 nanoparticles. Formation, phase, and thickness of the TiO2 nanofilms can be well tailored by controlling annealing parameters.

(Ni-Mo)/TiO_2纳米薄膜光催化降解刚果红的性能与机理

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-Mo)/TiO2薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构和光谱特性进行了表征,以刚果红为模拟污染物对薄膜的光催化性能进行了测定,并讨论了刚果红溶液的pH值对薄膜光催化活性的影响.采用循环伏安技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索.结果表明:(Ni-Mo)/TiO2薄膜是由粒径为50-100nmTiO2纳米粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合薄膜.薄膜具有较高的光催化活性,卤钨灯照射80min后,复合薄膜光催化刚果红的降解率是多孔TiO2(DegussaP25)/ITO(氧化铟锡)纳米薄膜的2.43倍.(Ni-Mo)/TiO2薄膜光催化活性的提高主要归因于薄膜层中有效形成的(Ni-Mo)/TiO2异质结和良好的电子通道,以及Ni-Mo纳米晶合金对溶解氧和激发电子还原反应的催化作用.分别给出了在紫外和可见光下薄膜光催化降解刚果红的反应机理.

复合电沉积制备SnO_2/TiO_2薄膜及其光电催化性能

为了寻求廉价、高效和稳定的光催化剂,用复合电沉积技术在紫铜片上制备了Sn/TiO2薄膜,经300℃热氧化使之形成SnO2/TiO2复合电极.利用SEM,XRD对薄膜进行了表征,以甲基橙为模型化合物,对复合电极的光催化和光电催化性能进行了测定.研究表明：该薄膜由0.3～1μm的颗粒构成,每个颗粒又由纳米晶粒形成;电极具有多孔结构,膜中的SnO2以两种不同的晶体结构存在;在薄膜质量相等的情况下,SnO2/TiO2薄膜的光催化活性是纯TiO2粒子膜的2.87倍;外加一定偏压下,其催化性能大幅度提高.

金红石二氧化钛表面二氧化硅纳米膜成膜机理

研究以硅酸钠为原料,利用液相沉积法在以硫酸氧钛为原料制备的金红石型二氧化钛表面包覆二氧化硅纳米膜。使用透射电镜分析二氧化钛表面二氧化硅包覆膜的形貌,结合红外光谱与X射线光电子能谱分析技术研究金红石型二氧化钛表面包覆二氧化硅纳米膜的成膜过程以及成膜机理。以激光粒度测定仪分析二氧化硅包覆二氧化钛样品在水溶液中的分散程度。实验表明,二氧化硅包覆层与基底二氧化钛之间存在Si—O—Ti键。将反应液pH值控制在不同的范围内可以在二氧化钛颗粒表面包覆不同形貌的二氧化硅包覆层,形成岛状膜或连续致密膜。粒径分析表明二氧化硅包覆能够很好地提高二氧化钛的分散程度。

复合电沉积法制备Sn-TiO_2纳米薄膜

采用复合电沉积法制备了TiO2质量分数为20.86%的Sn-TiO2纳米薄膜,研究了阴极电流密度、镀液温度、TiO2微粒的悬浮量等因素对薄膜中TiO2含量的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对热处理后的SnO2-TiO2复合薄膜进行了表征,以甲基橙为模型化合物对薄膜的光催化性能进行了测定。结果表明,在最佳工艺下所得复合纳米薄膜具有优异的光催化活性。

高效复合纳米薄膜材料在水处理中的应用

采用溶胶-凝胶溶液浸涂法制备Ti O2纳米材料,将其负载于全透光类玻璃球体,并用其对城市生活污水原水和生物二级处理水进行处理.利用紫外灯作为光源,探究不同涂裹次数及不同反应容器光学性质对废水处理效率的影响,并观察Ti O2薄膜的重复使用效率.研究结果显示,Ti O2薄膜对原水中的氨氮和化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）去除率可分别达到23.13%和68.68%;对生物二级处理水的氨氮和COD去除率可分别达到43.95%和78.95%;涂裹次数增至5次,去除率可比涂裹1次时提高4~5倍;以内壁反光材料为反应容器时处理效果无显著性差异（P〉0.05）;Ti O2薄膜重复使用4次时,对氨氮仍有29.9%的去除率,且仍可使COD降低35.09%左右.研究表明,Ti O2薄膜是一种具有良好光催化性能且可回收利用的纳米材料.

(Ni-Mo)-TiO_2纳米薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能

以恒电流复合电沉积方法制备(Ni-Mo)-TiO2薄膜。采用SEM、XRD和DRS对薄膜的表面形貌、相结构和光谱特性进行表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性进行测定,讨论罗丹明B溶液的pH值、通入气体以及不同辐射光波对薄膜光催化性能的影响,并推测光催化机理。结果表明:(Ni-Mo)-TiO2薄膜是由TiO2纳米粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合薄膜。薄膜具有较高的光催化活性,在可见光和紫外光照射下,罗丹明B的降解率分别为多孔P25 TiO2粒子薄膜的2.0倍和1.7倍。复合薄膜光催化活性的提高主要源于在薄膜层中能有效形成(Ni-Mo)/TiO2异质结和良好的电子通道,它一方面可以促使光生电荷的分离,另一方面加速了氧气与激发电子的还原反应。

Ag-TiO_2/SnO_2纳米薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能

以光还原法沉积Ag修饰TiO2/SnO2,制备Ag-TiO2/SnO2纳米薄膜,讨论紫外光照时间、光照强度、AgNO3浓度等工艺条件对光催化活性的影响。用XRD和SEM对薄膜的结构、表面形貌和化学组成进行表征,以罗丹明B为模拟污染物对光催化性能进行测定。结果表明,最佳条件下制备的Ag-TiO2/SnO2薄膜,Ag担载量为0.51%(at%),Ag簇直径在30～90nm之间。薄膜具有较高的光催化活性,对罗丹明B的降解率是修饰前TiO2/SnO2薄膜的1.92倍,是相同质量TiO2/ITO薄膜的2.54倍。催化活性的提高,源于反应机制的改变。薄膜中Ag-TiO2异质结的引入,一方面进一步促使光生电荷分离,另一方面加速了氧气与激发电子的还原反应。

Ag改性TiO_2/SnO_2纳米薄膜及光催化降解甲基橙的性能

以光还原沉积法对TiO2/SnO2薄膜进行Ag改性,制备Ag-TiO2/SnO2纳米薄膜,讨论紫外光照时间、光照强度、AgNO3浓度等工艺条件对光催化活性的影响。用XRD和SEM对薄膜的结构、表面形貌和化学组成进行表征,以甲基橙为模拟污染物对光催化性能进行测定。结果表明:在最佳条件下制备的Ag-TiO2/SnO2薄膜,Ag担载量为0.51%(摩尔分数),Ag簇直径在30～90nm之间;薄膜具有较高的光催化活性,对甲基橙的降解率是修饰前TiO2/SnO2薄膜的2.02倍,是相同质量TiO2/ITO薄膜的3.30倍;催化活性的提高,源于反应机理的改变;薄膜中Ag-TiO2异质结的引入,一方面进一步促使光生电荷的分离,另一方面加速了氧气与激发电子的还原反应。

TiO_2光催化纳米薄膜的晶化处理

TiO2光催化纳米薄膜在400℃~800℃温区内恒温退火1h^2h,以消除膜内非晶,提高薄膜光催化活性。热处理前后试样的检测结果表明:退火使TiO2薄膜内非晶晶化,晶粒长大,光响应电流增大。随退火温度的升高,TiO2薄膜出现由非晶→锐钛矿→金红石的转变。其中,600℃退火1h的TiO2薄膜为锐钛矿加金红石的混晶结构,光电流密度最大IUV=41.2A/m2,光催化活性最好。

TiO_2纳米膜光催化降解有机污染物的研究

用溶胶-凝胶方法制备TiO_2纳米膜,探讨了金属离子铁离子和贵金属Ag、Pt掺杂对TiO_2纳米膜光催化降解性能的影响。研究了TiO_2纳米膜及掺杂改性的TiO_2纳米膜对水杨酸的降解作用,同时还尝试光催化去除过滤后的生物二级处理系统出水中的有机物。实验结果表明TiO_2纳米膜有优良的光催化降解性能。

TiO_2纳米晶和薄膜的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米晶和薄膜,分别用X射线衍射(XRD)和差热-热重分析(DTA-TGA)对不同温度热处理的样品进行了表征,并考察了薄膜的光催化性能。结果表明:在500℃焙烧2h制备的TiO2纳米晶及薄膜具有完整的锐钛矿相结构,粒径约30nm左右,60min内甲基橙降解率可达到90%,具有很好的光催化活性。

N掺杂TiO_2纳米膜吸附胆红素分子的石英晶体微天平研究

以柠檬酸催化溶胶-凝胶法合成了晶粒尺寸为16.9nm的锐钛矿型N掺杂TiO2(N-TiO2)纳米颗粒,并用旋转涂膜法制备了N-TiO2纳米薄膜。采用石英晶体微天平(QCM)技术研究了胆红素在纳米N-TiO2膜表面的吸附动力学行为,考察了缓冲溶液pH、硅烷亲脂试剂三甲基氯硅烷及金属离子修饰纳米N-TiO2膜对胆红素吸附的影响。结果表明,胆红素在纳米N-TiO2表面的吸附平衡常数K为4.30×107 L.mol-1;亲水性N-TiO2表面羟基与胆红素分子中的羧基的酯化作用是胆红素吸附量随pH升高而增大的原因;金属离子修饰的N-TiO2表面电荷导致吸附量增加,其吸附量随离子电荷和相对原子质量的增加而增加。

氧化钛涂膜玻璃的纳米压痕实验及有限元模拟

采用纳米压痕法测定了涂覆不同厚度溶胶—凝胶TiO_2纳米薄膜的玻璃基体表面的力学性能,讨论了薄膜厚度对膜—基复合系统的硬度和弹性模量的影响。结果表明:膜—基复合系统的硬度和弹性模量与TiO_2薄膜的厚度无关。同时采用有限元法对压痕过程进行了数值模拟,通过与实验及文献结果相比较证明了有限元模拟的有效性。

磁控反应溅射TiO_2薄膜的实验研究

应用直流和中频交流程序自动控制磁控溅射设备,利用金属T i靶、纯F e靶制备出了有一定厚度的质量较好的不同氧流量的F e掺杂T iO2薄膜,T iO2薄膜被沉积在玻璃基底上。薄膜的制备用程序控制。通过在T iO2薄膜中形成一定的结构,并利用各种分析测试手段对其性能进行了测试,初步探讨了不同氧流量对T iO2薄膜的影响。实验表明程序自动控制不同氧流量F e掺杂T iO2薄膜的特性有了很大改变。

聚苯胺/TiO_2复合纳米膜电极的制备及其光电性能

采用原位化学氧化法,在酸性TiO2溶胶中未加分散剂制备了聚苯胺修饰的TiO2稳定溶胶,并以涂刮法在柔性导电塑料薄膜上成膜。利用FT-IR、XRD、TEM、选区电子衍射、紫外-可见光谱、光电流-电压曲线对所制备的复合溶胶及复合膜进行了表征。结果表明TiO2与聚苯胺之间实现了结构上的复合,聚苯胺的引入改善了TiO2膜对太阳光的利用率,提高了TiO2膜的光电响应性能。这种用复合溶胶制备聚苯胺/TiO2复合膜的方式扩大了成膜基底的范围。

氧化钛纳米薄膜对玻璃表面的强化机制研究

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃基体表面制备的掺铈和未掺铈的纳米TiO2薄膜,对玻璃基体具有强化作用。涂覆未掺铈TiO2薄膜的玻璃与涂膜前相比较,其抗弯强度和断裂韧性分别增加了7%和24%,涂覆掺铈薄膜后玻璃的力学性能增加的更为显著。借助原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,探讨了薄膜对玻璃基体表面强化的作用机制。研究表明,涂覆在玻璃表面均匀致密的纳米结构TiO2薄膜,通过高温烧结,原子间发生相互扩散,牢固地粘附于玻璃表面,使玻璃表面的微裂纹、断键等得以修复,从而提高了玻璃的力学性能。

针形颗粒二氧化钛纳米薄膜的制备(英文)

使用醋酸修饰的溶胶-凝胶法制备了一种由针形颗粒构成的二氧化钛纳米薄膜.研究发现,可以通过控制溶胶-凝胶过程的反应条件控制所制备的纳米薄膜的形貌.对这种形貌的形成机理进行了讨论.

TiO_2纳米膜光催化深度处理城市污水的实验研究

采用溶胶-凝胶方法制备光催化性能优良的TiO2纳米膜,应用X射线衍射仪分析了TiO2纳米膜的结构,探讨了铁离子和贵金属Ag、Pt掺杂对TiO2纳米膜光催化降解性能的影响,研究了TiO2纳米膜及掺杂改性TiO2纳米膜对生物二级处理系统出水中有机物光催化去除的性能。贵金属Ag、Pt掺杂提高了TiO2纳米膜光催化性能,而铁离子掺杂则降低了其催化性能。未掺杂的TiO2纳米膜使二级出水的COD下降8.9%,而贵金属Ag、Pt掺杂的TiO2纳米膜则使COD分别下降19.4%和22.3%。实验结果表明TiO2纳米膜有优良的光催化降解性能,TiO2纳米膜有广阔的应用前景。