二氧化钛纳米片的合成及光催化性能

以钛酸丁酯为钛源,在乙醇与乙腈的混合体系中,一步法制备外露(001)面的TiO2纳米片。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和激光拉曼光谱仪等表征手段,分别对产物的形貌和结构进行了表征。考察了体系中乙腈和钛酸丁酯的浓度等因素对产物形貌的影响。并以亚甲基蓝为探针研究了产物的光催化活性。

二氧化钛纳米片的合成及其光催化活性

大尺寸二维二氧化钛纳米片在电子器件中有重要的作用,但是目前的合成仍面临挑战。本工作提出了以碳酸铯(Cs_(2)CO_(3))和锐钛矿二氧化钛(TiO_(2))为原料,高温固相合成层状钛酸盐,并研究钛酸盐合成的实验条件。研究固相反应产物钛酸铯(Cs_(0.7)Ti_(1.825)O_(4))的结晶性随原料的混料方式、摩尔比、投料量、煅烧时间等的变化关系。结果表明:采用固态混料方式煅烧获得的产物仅有单一物相Cs_(0.7)Ti_(1.825)O_(4),而采用溶液混料的方式得到的产物含有金红石二氧化钛和钛酸铯的两相混合物。在反应温度为800℃、反应原料摩尔比为n(Cs)/n(Ti)=1/(2.6~4.0)时,均可得到产物Cs_(0.7)Ti_(1.825)O_(4)。并且产物钛酸铯结晶性随着反应物的投料量和煅烧时间的增加而提高。用盐酸处理获得的体相钛酸铯(Cs_(0.7)Ti_(1.825)O_(4)),获得质子化的产物(H_(0.7)Ti_(1.825)O_(4))。四丁基氢氧化铵(TBAOH)对质子化产物进行剥离,并获得二氧化钛少层纳米片(Ti_(0.91)O_(2))。研究发现,当大分子与钛酸盐中可交换质子的摩尔比为0.5[n(TBAOH)/n(H^(+))=0.5]时,可诱导有序的片层结构(Ti_(0.91)O_(2))生成。该层状结构煅烧处理后用作光催化剂进行水分解制氢的研究。光催化实验在模拟太阳光下进行,并用乙醇做牺牲剂。研究发现Ti_(0.91)O_(2)的催化活性与剥离条件下TBAOH/H^(+)的摩尔比相关,当n(TBAOH)/n(H^(+))=0.5时,获得的纳米片显示出最优的产氢活性。

富勒烯和酞菁锌修饰的二氧化钛纳米片应用于太阳光下的光催化还原

高效的光催化剂对于满足当今绿色化学的发展具有特别重要的意义.本文采用表面修饰法,制备了一种二维羧基锌酞菁-羧基C60-二氧化钛(Zn Pc-C3-Ti O2)纳米片,其中表面修饰的Zn Pc和C60衍生物分别用于扩展太阳光的吸收范围和促进光生电荷分离.得益于其独特的结构和良好的协同效应,Zn Pc-C3-Ti O2纳米复合材料在太阳光下选择性光催化芳香硝基化合物还原为芳香胺的反应中显示出良好的应用前景.特别地,对于光催化硝基苯还原为苯胺的反应,Zn Pc-C3-Ti O2复合材料同时表现出较高的催化转化效率和选择性(均高达99%).

纳米粒径二氧化钛钛片与人Tenon’S囊成纤维细胞的相容性

目的:研究纳米粒径二氧化钛钛片与人Tenon’S囊成纤维细胞的相容性。方法:将人Tenon’S囊成纤维细胞与纳米粒径二氧化钛钛片体外复合培养,设细胞与二氧化钛钛片复合培养的对照组和单独细胞培养的阴性对照组,倒置显微镜观察计算人Tenon’S囊成纤维细胞接种后的粘附情况,MTT法检测材料对细胞增殖影响。结果:人Tenon’S囊成纤维细胞在纳米粒径二氧化钛钛片上有良好的粘附、生长,MTT检测显示纳米粒径二氧化钛钛片对细胞增殖的影响大于二氧化钛钛片。结论:纳米粒径二氧化钛钛片具有良好的细胞相容性,可望作为眼台栓钉的材料。

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.

TiO_2纳米片/石墨烯复合电极材料的制备及其超级电容器性能

以无定形TiO_2粉体为前驱体,利用水热反应制得TiO_2纳米片,后与氧化石墨复合并还原得到TiO_2纳米片/石墨烯(rGO)复合电极材料。利用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对其形貌和结构进行表征。结果表明,TiO_2纳米片是由粒子聚集而成,在复合材料中,TiO_2纳米片进入到了石墨烯片层之间,增加了复合材料的比表面积。循环伏安(CV)、恒电流放电(CP)和循环寿命测试表明,TiO_2/rGO纳米复合电极材料在三电极体系中,电流密度为1A·g^(-1)时,比电容高达240.9 F·g^(-1)。2 000次循环后仍保持初始电容68%,表现出优秀的超级电容器电极材料性能。

基于CdS敏化Fe∶TiO2纳米片的光电传感器对Cu2+的检测

以钛酸四丁酯(C_(16)H_(36)O_4Ti)和三氟化铁(FeF_3)为原料,用水热法制备了铁掺杂二氧化钛(TiO_2)纳米片,并将其修饰ITO电极表面。通过连续离子吸附与反应(SILAR)法制备了ITO/Fe∶TiO_2/Cd S光电传感器,并用于Cu^(2+)的检测。Fe^(3+)的掺杂使TiO_2的带隙宽度变窄,对光的吸收产生红移,基于CdS的敏化效应,与TiO_2结合后拓宽了可见光的吸收利用率,降低了电子-空穴的复合率,使光电信号显著增强。在0.2~4.0μmol/L和4.0~80.0μmol/L范围内,Cu^(2+)浓度与传感器检测的电流值呈良好的线性关系,检出限为85 nmol/L(S/N=3)。将传感器分别用于桶装水、自来水、邕江水中Cu^(2+)的测定,加标回收率为94%~111%。

碳量子点在八面双锥和纳米片TiO2上的光催化

依次用溶剂热法和水热法制备得到暴露(101)晶面的八面双锥体二氧化钛OBP-TiO2和不同碳负载量的N-CDs/OBP-TiO2复合催化剂,以及暴露(001)晶面的纳米片二氧化钛TNS和不同碳负载量的N-CDs/TNS复合催化剂。利用TEM、XRD、XPS等表征手段对这2类复合催化剂的形貌结构、化学成分等作了鉴定。系统研究了碳量子点负载量对可见光降解RhB的光催化性能影响。实验发现,由于N-CDs的加入,均能较大提高2类复合催化剂的光催化性能。(101)高裸露晶面N-CDs/OBP-TiO2比(001)高裸露晶面N-CDs/TNS的光催化活性高。

TiO2/氮化硼纳米片复合材料制备及光催化活性研究

以乙醇胺-水二元体系为分散溶剂,通过超声辅助液相剥离法制备少层氮化硼纳米片(BNNSs),并以此为载体,利用水热合成法成功制备TiO2/BNNSs复合光催化材料。通过FT-IR、Raman、XRD、XPS和SEM对两者的结构与形貌进行表征。以亚甲基蓝降解实验为探针评价样品的催化活性,发现该复合光催化剂对亚甲基蓝的降解率可达96.43%,催化剂循环使用性良好。

界面态对聚酰亚胺/TNSs纳米复合材料介电和绝缘性能的影响

纳米复合材料具有优异的介电、热学及力学性能,广泛用于微电子、高电压绝缘等领域,二维纳米填料具有长纵比大、表面能低,以及易于在基体内分散等特点,是聚合物基复合材料的研究热点。该文通过原位聚合法制备不同组分的二氧化钛纳米片(TNSs)/聚酰亚胺(PI)纳米复合薄膜。研究结果表明,TNSs表面含有羟基且均匀分散在PI基体内,通过调控TNSs组分可以得到低介电常数、高击穿场强的纳米复合材料。无机–有机界面态影响复合材料的介电及绝缘性能,TNSs表面羟基与PI分子链中氧原子形成氢键,构建界面键合区,界面键合区内偶极极化、电子和离子极化受到抑制,导致介电常数降低。界面键合区抑制极化与过渡区界面极化共同影响复合材料介电常数的变化。另外,界面键合区形成的深陷阱捕获载流子导致复合材料击穿场强提升。该文工作为设计和制备低介电常数、高击穿场强纳米复合薄膜提供了一条有效的途径。

纽扣状TiO_2纳米球在钙钛矿太阳能电池中的应用

将具有(001)高能面的纽扣状二氧化钛纳米球添加到无空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池多孔骨架层材料中,能改变骨架层的形态结构,有利于形成高覆盖率的钙钛矿吸光层;同时纳米球可以提高光生载流子的分离和输运效率,有利于获得更高的开路电压和填充因子.优化纳米球与二氧化钛颗粒的比例,在AM1.5的标准光强下,钙钛矿太阳能电池的光电转换效率由9.42%提升至11.5%.

TiO2纳米片阵列的表面改性及其在杂化太阳能电池中的应用

通过水热法在氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO glass)上成功制备出TiO2纳米片(TNS)阵列。使用三苯胺配合物D2对FTO/TNS进行表面改性处理,并使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、紫外可见吸收光谱、瞬态光电流、荧光光谱、接触角、电流密度–电压(J–V)测试仪、电化学阻抗谱对电极的结构形貌、表面特性以及电池的光电特性进行了表征,发现表面改性可提高有机聚合物与无机材料之间的化学相容性。接触角测试表明:TiO2表面改性后由亲水性向疏水性转变。电化学阻抗分析表明:TiO2表面改性后界面的复合电阻和电子寿命分别由原来的866.8?·cm2和48.1μs增大至932.2?·cm2和127.1μs。J–V曲线表明:与未改性的电池相比,改性后电池的光电转换效率由未改性的0.20%提高到1.52%。

Cu∶CdS/TiO2的制备及其光电化学性能研究

采用水热法制备(001)晶面裸露的TiO2纳米片阵列薄膜,并采用水热法进行CdS纳米颗粒复合,探讨不同水热反应时长对复合薄膜结构及性能的影响。为了提高复合薄膜的光电化学性能,在水热反应过程中引入Cu前驱体,并探讨不同掺杂浓度对复合薄膜性能的影响。研究结果表明Cu元素掺杂有效拓宽了CdS复合TiO2纳米片阵列薄膜(CdS/TiO2)的光吸收范围,并且提高了CdS/TiO2的光电化学性能。当水热反应3 h,Cu掺杂浓度为1∶1000时,CdS/TiO2的光电性能达到最佳。

析氢反应中高指数晶面控制中间体吸附过程的原位拉曼研究

电催化水还原是一种在温和条件下制氢的有效途径。高指数晶面控制是有望实现优良析氢反应(HER)催化活性的方法之一。然而,高指数晶面控制的机制尚不清楚。在此,我们结合原位拉曼光谱和理论计算,阐明了高指数晶面增强Ti@TiO2纳米片催化性能的机理。在这个过程中,水分子倾向于吸附到高指数晶面表面,然后还原成氢。我们的工作为在能量和环境相关的问题上利用原位拉曼光谱研究过渡金属基电催化剂的电催化机理奠定了基础。

N-TiO_2/RGO催化剂的制备及其光催化性能的研究

以三乙胺为氮源,HF为形貌控制剂,采用水热法一步合成了N掺杂(001)面锐钛矿TiO_2纳米片/还原氧化石墨烯(N-Ti O2/RGO)复合催化剂,通过XRD、FTIR、SEM、TEM和Raman对样品的组成结构和形貌进行表征。以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,研究了不同掺N量和氧化石墨烯加入量下制备的复合材料的光催化性能。实验结果表明:当n(N)∶n(Ti)为0.5,氧化石墨烯加入量为15 m L时,N-TiO)2/RGO复合材料的光催化性能最好。在催化剂用量为0.5 g/L,罗丹明B溶液初始浓度为20 mg/L时,紫外光催化反应30 min后,罗丹明B的降解率可达94.02%。