α-PbO_2型TiO_2电子结构的第一性原理计算

基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法,从第一性原理计算的角度,应用GGA对Ti O2的高压相α-PbO2型Ti O2的晶格参数和电子结构作了比较系统的计算,得到优化后的晶格参数与实验值十分符合。电子结构计算表明α-PbO2型Ti O2属于间接带隙半导体,其禁带宽度为2.47 eV,大于锐钛矿型Ti O2计算的带隙值Eg=2.12eV,主要原因在于α-PbO2型Ti O2结构具有较低的晶体对称性,并且其Ti—O平均键长更长,Ti与O离子的正负电荷数较少,Ti3d轨道与O2p轨道杂化程度较弱。在理论上确认对称性较低的高压矿物—α-PbO2型Ti O2高压相的光催化效果不及常态相锐钛矿型Ti O2好。

β-PbO_2电极中加入纳米级TiO_2的性能研究

通过对传统电沉积β-PbO2工艺技术的改进(在镀液中加入纳米级TiO2),使镀层β-PbO2的脆性大大降低,从而使其可在温度为90℃的H2SO4介质中使用,镀层不会从基材剥落,而是自然损耗。

煅烧温度对TiO_2/硅藻土晶型结构与光催化性能的影响

以多孔非金属矿物硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶–凝胶法制备TiO2/硅藻土复合光催化材料。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis spectroscopy)等方法对硅藻土及不同温度处理得到的复合样品的晶体结构、表面性能及形貌进行表征。结果表明:载体硅藻土能够提高TiO2的晶型转变温度,并且使TiO2纳米颗粒分散均匀,有效抑制了团聚行为的发生。以10 mg/L的罗丹明B溶液为目标降解物,250 W汞灯为光源,研究不同热处理温度对TiO2/硅藻土复合材料的光催化活性的影响。结果表明:750℃煅烧2 h的样品光照120 min对罗丹明B的去除率接近100%,与Degussa P25的去除率相当。此时样品中具有两种TiO2晶型(A:R=9:1),说明TiO2的混晶效应能够有效地抑制光生电子-空穴复合,使样品具有比单一锐钛矿型TiO2更好的光催化性能。

纯钛表面TiO_2多孔膜的制备及其晶型研究

以硫酸为电解液, 纯钛(TA1)为阳极, 铜片为阴极, 以恒压和恒流阳极氧化方式在钛表面直接获得锐钛型和金红石型TiO2 多孔膜。采用X射线衍射仪对覆在钛基体上的阳极氧化膜进行了结构分析, 研究了电压、硫酸浓度、阳极氧化时间和电流密度对TiO2 多孔膜晶型的影响, 并讨论了其形成机理。结果表明: 在0.5 mol/L硫酸溶液中, 恒压(≥80 V)或恒流(≥0.6 A)时出现锐钛相TiO2; 恒压(≥100 V)1 min时即可出现锐钛相 TiO2; 恒压(≥150 V)或恒流(≥0.8 A)时出现金红石相TiO2。

纳米锐钛型TiO2催化超声降解甲基对硫磷农药的研究

采用高温活化处理过的纳米锐钛型TiO2 为催化剂,研究了各种因素对有机磷农药的代表性化合物———甲基对硫磷超声降解反应的影响.结果表明,在纳米锐钛型TiO2 的作用下,甲基对硫磷的超声降解效果明显优于单纯使用超声的降解.降解过程符合一级动力学反应.在超声波频率40kHz,输出功率5 0W ,催化剂用量10 0 0mg·L- 1 ,pH为5 0 0 ,温度为2 0℃,甲基对硫磷水溶液初始浓度5 0mg·L- 1 的条件下,5 0min时的降解率即可达到95 %以上.

金红石型TiO_2的快速晶型转变

硫酸溶解钛铁矿经处理形成钛液 ,在钛液进行常压水解时 ,加入SnCl2 与钛盐制成的复合晶种 ,引入质量分数为 7 0 %的SnO2 作为晶型转变促进剂 ,能有效地使锐钛矿型TiO2 转变为金红石型 ,TiO2 的晶型转变温度降低到 870℃ ,并大大缩短完成晶型转变所需时间 ,避免物料烧结 ,得到大小适中 ,外形规整 ,光学性能良好的金红石型TiO2 。研究还发现 ,在盐处理时加入质量分数为 0 5 %的Zn2 + ,进一步加快了晶型转变过程。

载体对负载型TiO_2催化剂光催化性能的影响

以活性碳 (AC)和镁铝尖晶石 (MA)为载体 ,采用真空吸附水解法制备了负载型光催化剂TiO2 /AC和TiO2 /MA ,并采用TiO2 溶胶负载法制备了活性碳负载催化剂TiO2 (C) /AC .以氯仿为探针分子研究了其在催化剂上的吸附及光催化降解反应性能 .结果表明 ,催化剂的制备方法、TiO2 负载量与载体的吸附性能对光催化活性有明显的影响 .通过优化制备条件 ,TiO2 /AC催化剂的催化活性可提高到纳米TiO2 的 2 5倍 .氯仿在AC上的饱和吸附量较高 ,但吸附强度较弱 ;在纳米TiO2 上的吸附情况则正好相反 .氯仿在AC和TiO2 上吸附性质的差异有利于吸附在TiO2 /AC上的氯仿分子从活性碳载体向TiO2 光催化活性中心迁移 .镁铝尖晶石载体对光催化反应没有明显的促进作用 ,与其基本上不吸附氯仿分子有关 .与TiO2 胶体负载法相比 ,真空吸附水解法是一种较好的负载型TiO2

Co-Cr共掺杂金红石型TiO_2电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势平面波方法计算了Co、Cr单掺杂以及Co-Cr共掺杂金红石型TiO2的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明:纯金红石的禁带宽度为3.0eV,Co掺杂金红石型TiO2的带隙为1.21eV,导带顶和价带底都位于G点处,仍为直接带隙,在价带与导带之间出现了由Co 3d和Ti 3d轨道杂化形成的杂质能级;Cr掺杂金红石型TiO2的直接带隙为0.85eV,在价带与导带之间的杂质能级由Cr 3d和Ti 3d轨道杂化轨道构成,导带和价带都向低能级方向移动;Co-Cr共掺杂,由于电子的强烈杂化,使O-2p态和Ti-3d态向Co-3d和Cr-3d态移动,使价带顶能级向高能级移动而导带底能级向低能方向移动,极大地减小了禁带的宽度,也是共掺杂改性的离子选择依据.掺杂金红石型TiO2的介电峰、折射率和吸收系数峰都向低能方向移动;在E<2.029eV的范围内,纯金红石的ε2、k和吸收系数为零,掺杂后的跃迁强度都大于未掺杂时的跃迁强度,Co-Cr共掺杂的跃迁强度大于Co掺杂及Cr掺杂,说明Co、Cr共掺杂更能增强电子在低能端的光学跃迁,具有更佳的可见光催化性能.

锐钛矿型纳米TiO_2在棉织物上的原位生长及其抗紫外线性能

室温条件下白色棉府绸织物二浸二轧自制的TiO2-SiO2复合溶胶，于98—100℃水热处理20min后晾干。织物的紫外线透过率和UPF测定结果显示，复合溶胶整理后棉织物的紫外线防护性能大大提高。采用SEM、AFM和XRD对整理后棉织物进行表征发现织物上有锐钛矿型纳米TiO2生成，其粒径为30m左右。标准水洗实验证明，棉织物上原位生长的锐钛矿型纳米TiO2与织物结合牢固，10次水洗后织物的抗紫外线性能没有下降，反而有所提高。

包覆型催化剂WO_3-TiO_2的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯为钛源,采用水解法制备金红石型TiO2粉体,用浸渍法将制备的TiO2粉体包覆不同浓度的WO3(记为WO3-TiO2),并采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(LRS)、透射电镜(TEM)和紫外?可见漫反射光谱(DRS)等手段对所得的光催化剂进行了表征。以紫外光为光源,Fe3+为电子牺牲剂,包覆型WO3-TiO2粉体为光催化剂,通过光催化分解水析氧实验,研究催化剂的光催化活性。结果表明:WO3包覆能显著提高TiO2的光催化活性,在12 h内,包覆2%WO3的TiO2光催化分解水产氧速率最高,达到约420μmol/(L.h)。

双晶型TiO_2薄膜的低温制备及表征

采用溶胶-凝胶法低温制备了具有锐钛矿、板钛矿双晶型的TiO2薄膜.分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、UV-Vis透光率曲线和原子力显微镜(AFM)等手段对所得TiO2溶胶和薄膜进行了性能表征.采用光催化降解罗丹明B水溶液评价TiO2薄膜的光催化活性.结果发现,所得TiO2薄膜具有较高的透明度和光催化活性.同时,考察了溶胶回流温度对所制备TiO2薄膜性能的影响,发现升高溶胶回流温度可以完善薄膜的晶型,增大薄膜的粗糙度,从而提高薄膜的光催化活性.溶胶回流温度为100℃时所制备的TiO2薄膜具有最高的光催化活性.

HF-PCVD法TiO_2纳米晶的粒径与晶型控制

以TiCl4和O2为反应体系,采用高频等离子化学气相沉积(HF-PCVD)法制备了晶化完整的锐钛和金红石混晶型TiO2纳米晶,球形体的晶粒分散性良好,分布较为均匀;研究了控制粒径大小和晶相组成的关键反应条件。XPS,TEM,XRD结果显示:增加TiCl4进料量、延长停留时间均利于锐钛相向金红石相转化,但粒径有所增大;添加AlCl3使金红石相含量较未掺杂时有较大幅度提高,且粒径随掺铝量增加而减小。本实验条件下,TiO2纳米晶的粒径为25nm^60nm,金红石相含量在12.0%~53.6%间可控。

负载型纳米TiO_2复合载体及其CoMo催化剂的酸性及孔特性的研究

总结了复载不同纳米尺度的复合载体及其CoMo催化剂的表面酸性及孔结构特性的表征结果。结果表明,负载型纳米TiO2与基载体γ Al2O3存在着相互作用。当负载比较少量的纳米TiO2时,复合载体的总酸量随着TiO2含量的增加而增加,超过γ Al2O3的酸量,但当TiO2的含量比较高时复合载体的酸量又降低,纳米TiO2优先负载在γ Al2O3的强酸中心位;负载了CoMo活性组分后酸量增加。不同粒径的纳米TiO2对复合载体和催化剂的酸分布没有明显影响,但对总酸量有影响。对不同尺度TiO2,随着TiO2负载量的增加以及负载金属活性组分的增加,表面积、孔容和最可几孔径均有不同程度的减少。

锐钛矿型TiO_2水溶胶的低温制备及其表征

Anatase titanium dioxide hydrosol was prepared at low temperature by a simple method. The title material was characterized by TEM, XRD, FTIR and BET, respectively. The photocatalytic activity of the as-prepared TiO2 was evaluated by the degradation of methyl orange solution under sunlight and the photocatalytic oxidation of acetone in air. The results showed that the titanium dioxide hydrosol was composed of anatase phase with average grain size of about 7 nm, and the crystallinity became more perfect with the increase of temperature. The BET surface areas were more than 220 m2·g-1 for these samples. It is found that the photocatalytic activity was much better for the higher heat processing temperature. Especially, the photocatalytic activity of the sample with a heat treatment of 110 ℃ was better than that of P25. In addition, TiO2 hydrosol also possessed good photocatalytic activity under the sunlight illumination.

Y掺杂纳米TiO_2的合成及晶型转变过程

以钛酸四丁酯和硝酸钇为原料 ,采用溶胶 -凝胶法制备了掺杂不同量 Y的 Ti O2 纳米材料 ,通过XRD、TEM、TG-DTA对产物的晶体结构、晶粒大小、形貌进行了表征 ,并研究了 Ti O2 在锐钛型和金红石型之间的晶型转变过程。结果表明 ,产物的平均粒径为 3 0 nm左右。Y的掺入延缓了 Ti O2

金红石型纳米TiO_2用于重防腐涂料耐候性的研究

对金红石型纳米TiO2用于防腐涂料耐候抗老化性能进行了研究。用不同配比的纳米TiO2制备的纳米复合涂料,能有效阻止基体树脂的氧化,延长涂料使用寿命,提高涂料防腐性能,而且改性能力与纳米粉体的加入量呈一定比例关系。纳米TiO2吸收光谱表明,TiO2在200～400nm紫外光区能吸收95%以上的紫外光。

负载型TiO_2固定相光催化降解含酚废水的试验研究

以 2 0W紫外灯为光源 ,研究了将TiO2 粉末负载在硅胶颗粒上 ,对含酚废水进行光催化降解。由试验得出光催化反应过程中的工艺条件 ,在此基础上添加H2 O2 、Fe3 + 、Cu2 + ,反应 1h后 ,苯酚的降解率达 95

Ce掺杂锐钛矿型TiO2密度的泛函理论应用

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)方法,模拟计算了纯的TiO2和Ce掺杂锐钛矿TiO2的能带结构、态密度及光学性质,分析了Ce掺杂对锐钛矿TiO2的晶体结构、能隙、态密度和光吸收系数的影响.结果表明:Ce掺杂锐钛矿TiO2晶体后,Ce的4 f轨道进入导带使导带底向低能端移动,禁带宽度变小,吸收带红移,可见光区具有较大的光吸收系数,从而有助于提高TiO2的光催化活性,理论与实验基本吻合.

负载型纳米TiO_2复合载体的制备及其酸性研究

采用溶胶 凝胶法在γ Al2 O3上制备出负载型纳米TiO2 ,并用XRD ,TEM对TiO2 的晶型及粒子大小进行了表征。结果表明 ,在 5 5 0℃煅烧后 ,TiO2 仍为锐钛矿结构 ,且通过控制制备条件 ,TiO2 粒径可控制在 5nm～ 10nm之间及 15nm～ 2 0nm之间 ,TiO2 都以纳米粒子的形式高分散负载在γ Al2 O3上。另外 ,还用NH3 TPD对复合载体进行酸性表征。实验发现 ,纳米TiO2 对复合载体的酸量影响较大。复合载体的酸量并不是随TiO2 含量的增加而一直下降 ,而是先降低 ,当TiO2 含量达到 30 %后又开始增加。纳米TiO2 对复合载体的酸强度和酸度分布影响较小。