Ce掺杂TiO_2纳米复合薄膜的制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶技术,以CTAB作为模板剂,提拉法镀膜制备了Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜,利用XRD、N2吸附-脱附、UV-Vis、SEM及XPS对样品进行了表征。结果表明,铈离子以Ce4+和Ce3+两种形式存在于体系中,而CTAB有效抑制了TiO2晶粒的长大和二氧化钛晶相的转变,加入CTAB的Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的吸收带边较纯的TiO2发生了红移。光催化活性表明,这种处理方式明显提高了TiO2光催化活性。在紫外光照120 min下,CTAB(1.0%)/Ce(1.0%)-TiO2纳米复合薄膜的光催化活性最佳,对甲基橙降解率达到95.3%。

利用掺杂及梯度复合技术对生物材料进行TiO_2(Ta^(5+))/TiN薄膜表面改性的研究

采用磁控溅射技术同热氧化相结合的方法合成TiO2(Ta5+)/TiN复合薄膜,并对薄膜的硬度、摩擦磨损等力学特性以及血小板粘附等血液相容性进行了研究.研究结果表明,掺杂使血液相容性提高,梯度复合使力学特性改善,因而薄膜具有良好的力学耐久性和血液相容性.此外,薄膜与血液的界面张力也被测试.结果表明,低的薄膜/血液界面张力改善了TiO2(Ta5+)/TiN复合薄膜的血液相容性.

N掺杂TiO_2对聚乙烯复合薄膜的光催化降解研究

以快速溶胶-凝胶法制备了具有不同N掺杂量的TiO2光催化剂,在室温光照240 h条件下,用于固相光催化降解碳酸钙填充聚乙烯复合材料薄膜;采用X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光漫反射仪(UV-Vis)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)等手段分析了催化剂和薄膜的形貌及化学特征,并测定了复合材料薄膜的失重.结果表明,未掺杂的TiO2光催化剂使复合材料薄膜失重0.97%,掺杂的TiO2光催化剂使其最大失重达到21.3%.这是由于掺杂的TiO2光催化剂加速复合材料薄膜碳链的断裂和光氧化腐蚀、在薄膜表面形成大量的凹坑所致.与此同时,0.5%质量分数N掺杂的TiO2光催化剂光催化降解聚乙烯复合材料薄膜的活性最高.

PBST/TiO_(2)/MgO复合薄膜的制备及性能

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对TiO_(2)/MgO NPs改性,采用溶液共混法制备了聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)/TiO_(2)/MgO NPs纳米复合薄膜,并探讨了其在食品包装方面的应用。研究了改性TiO_(2)/MgO NPs对PBST基体机械、阻隔、抗菌和保鲜性能的影响。结果表明:复合膜的抗拉强度和水蒸汽透过率分别为29.39MPa和2.43×10^(-11) g·m/(m^(2)·s·Pa),相较PBST基体抗拉强度提高了24.32%,水蒸汽透过率降低了32.37%,且对金黄色葡萄球菌(S.aures)和大肠杆菌(E.coli)抑菌效果显著,分别达到98.7%和97.2%,并对圣女果有良好的保鲜性能,当改性后的TiO_(2)/MgO NPs质量含量为5%时,复合薄膜的性能最佳。

Cu掺杂SnO_2/TiO_2复合薄膜的制备及性能研究

制备Cu掺杂的纳米Sn O2/Ti O2溶胶,采用旋涂法在载玻片上镀膜,经干燥、煅烧制得Cu掺杂的Sn O2/Ti O2薄膜,通过对比实验探讨掺杂比例、条件、复合形式等对结构和性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、UVVis等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为探针考察了其光催化降解性能。XRD测试结果显示薄膜的晶型为锐钛矿型,结晶度较高。SEM谱图显示薄膜表面无明显开裂,粒子分布均匀,粒径约为20 nm。EDS测试结果表明薄膜材料中含有Cu元素,谱形一致。UV-Vis吸收光谱表明Cu掺杂以及Sn O2/Ti O2的复合使得在近紫外区的光吸收比纯Ti O2明显增强。光催化实验表明Cu掺杂后使得Sn O2/Ti O2复合薄膜对甲基橙的光催化降解效率进一步提高,Sn O2/Ti O2复合薄膜的光催化活性在10%Cu掺杂时达到最高。

低温制备N-Fe共掺杂TiO_2-SiO_2可见光催化复合薄膜

采用溶胶-凝胶结合低温(<100℃)热水后处理法,在塑料衬底上制得N-Fe共掺杂锐钛矿TiO_2-SiO_2复合薄膜。采用多种技术手段对薄膜样品进行了表征,并考察了薄膜样品在可见光下对罗丹明B的降解能力。研究结果表明,有机衬底上形成了锐钛矿TiO_2纳米晶弥散分布的复合薄膜,薄膜具有较高的可见光催化效率,150min后对罗丹明B的降解效率达到77.4%,其中矿化率达61%。

玻璃基TiO_2/(Cu,Al)复合薄膜可见光活性影响因素研究

以钛酸四丁酯、硝酸铜和硝酸铝为先驱原料,乙醇为溶剂,二乙醇胺为稳定剂制备了玻璃基TiO2/(Cu,Al)复合薄膜。采用XRD、SEM和分光光度计研究了薄膜焙烧温度对复合薄膜晶相组成、形貌以及可见光催化活性的影响,采用UV-Vis分光光度计表征了混合离子加入量对复合薄膜光谱响应的影响规律。结果表明,掺杂混合离子的TiO2复合薄膜在450℃即可开始形成锐钛矿相,直至600℃一直保持锐钛矿相,表现出很好的晶体结构稳定性,而纯TiO2薄膜550℃焙烧时即出现金红石相;SEM晶相结构显示550℃焙烧的复合薄膜晶体形成均匀,致密,对基片覆盖率高,相应的可见光催化活性也最高;随着混合离子加入量的增加,光谱响应吸收边不同程度地红移至可见区,尤以掺杂量n=2 mol的Ti100-x/CuxAl2x复合薄膜吸收边红移最大(较纯TiO2薄膜大约红移75 nm)。光催化实验表明,复合薄膜的可见光活性显著提高,掺杂量n=2 mol的Ti100-n/CunAl2n复合薄膜对酸性红B的降解脱色率可达67.3%,比纯TiO2的降解脱色率(5.5%)提高了近12倍。

等离子合金化/热氧化复合技术制备光催化N掺杂TiO_2薄膜

目的提高316L不锈钢表面的光催化和亲水性能。方法通过等离子表面合金化技术在316L不锈钢表面制备结合良好的TiN薄膜,然后对TiN薄膜进行热氧化,得到N掺杂TiO_2薄膜。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜及紫外-可见分光光度仪对制备的N掺杂TiO_2薄膜进行表征,并通过光催化实验和亲水性实验考察其光催化性能和亲水性。结果经过空气中450℃氧化处理2 h的薄膜中存在锐钛矿晶型的TiO_2,样品中的N元素取代了部分O。未掺杂TiO_2和N掺杂TiO_2的带隙宽度分别为3.25、3.08 e V。经热氧化处理后,薄膜表面致密,无裂纹和微孔,均匀分布着尺寸相近的微小凸起物。经可见光照射150 min后,N掺杂TiO_2薄膜对亚甲基蓝溶液的最终降解率为20%。此外,N掺杂TiO_2薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30 min内接触角降为8.5°。结论 N掺杂TiO_2薄膜能有效提高316L不锈钢表面的光催化和亲水性能。

Pb掺杂TiO_2薄膜的制备及光催化活性研究

以硝酸铅和钛酸丁酯[Ti(OBt)4]为前驱体,用溶胶-凝胶法在活性炭表面制成了Pb掺杂TiO2薄膜.并用X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-VIS)、透射电镜(TEM)对制得的Pb掺杂TiO2薄膜进行了表征.分别用甲基橙水溶液的光催化脱色反应、有机磷农药一氧化乐果(omethoate)水溶液的光催化降解反应评价了不同Pb掺杂TiO2薄膜的光催化活性.结果表明,薄膜为金红石和锐钛矿的混合晶相.相对于未掺杂的TiO2薄膜,由于金红石含量的增加,不同Pb掺杂TiO2薄膜的吸收带发生了微小的红移.Pb掺杂使薄膜的光催化活性明显提高,当Pb/TiO2质量分数为1.7％时,薄膜显示出最高的光催化活性. TiO2薄膜中的Pb可能以Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)两种形态存在,在紫外光的辐射下,Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)可能通过浅势俘获TiO2的光生电子和空穴而发生相互转化,减少了光生电子和空穴的简单复合,从而提高了薄膜的光催化活性.

La掺杂对纳米TiO_2薄膜晶体结构和光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备La掺杂纳米TiO2薄膜;利用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其结构和形貌进行表征;通过对紫外光照射下亚甲基蓝溶液的光催化降解率评价其光催化性能;研究不同掺杂量、热处理温度以及pH值对La掺杂纳米TiO2薄膜光催化性能的影响,并对其光催化的影响机制进行探讨。研究结果表明:适量La掺杂能抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,引起晶格膨胀,导致晶格畸变;La掺杂使TiO2的吸收光谱发生红移,扩展TiO2的光谱吸收范围,有效地提高纳米TiO2薄膜的光催化性能,且光催化反应符合一级动力学方程;La掺杂量(摩尔分数)为0.5%的纳米TiO2薄膜在400℃热处理2h后具有最大的光催化效率98.2%,其光催化效率比纯TiO2薄膜的光催化效率提高约40%。

Fe_2O_3掺杂TiO_2薄膜对甲基紫溶液光催化降解

甲基紫是一种相当稳定的有机物 ,能被 Ti O2 光催化降解 .本文采用 sol-gel工艺在玻璃表面制得了均匀透明的 Ti O2 薄膜 ,研究了热处理温度、涂覆层数、掺杂 Fe2 O3 等制备工艺 ,以及溶液 p H值和助催化剂H2 O2 等因素对 Ti O2 薄膜的光催化性能和稳定性的影响 .结果表明 ,掺 Fe2 O3 的 Ti O2 薄膜对甲基紫的降解率明显优于未掺 Fe2 O3 的 Ti O2 薄膜 .

N-TiO_2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板,采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列.扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明:两种阵列的纳米管均为六角形结构,直径约为100nm,壁厚约为20nm;在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中,掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面,仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置;表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化,增强了纳米管阵列的光吸收效率,促进了光生载流子的分离.光催化实验结果表明,N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.

离子掺杂对纳米TiO_2薄膜光催化性能的影响

采用溶胶凝胶法制备含有不同掺杂离子的TiO2溶胶和纳米粉,采用浸渍提拉法将溶胶涂敷在自制的多孔陶瓷膜件上,考察其对蚁酸溶液(1%)的光降解作用。研究结果表明,在适宜掺杂浓度(1%Fe3+,0.5%La3+(摩尔浓度))下,Fe3+/La3+-TiO2膜的光催化性能最好。采用X射线衍射仪分析、原子力电子显微镜和吸收光谱仪等研究单独掺杂Fe3+、La3+和复合掺杂Fe3+/La3+离子的作用及膜的性能,从而确定出提高TiO2光催化活性的最佳掺杂工艺。

Cr^(3+)掺杂对TiO_2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶 凝胶法制备了TiO2 粉末和以釉面瓷砖为载体的TiO2 薄膜,讨论了不同Cr3+ 掺杂浓度对TiO2 光催化活性的影响,并采用UV VIS对其光学性能进行了检测.结果表明,Cr3+ 掺杂和釉面瓷砖的交互作用能够显著提高TiO2 薄膜的光催化活性,最佳掺杂浓度为6 0 4×10 1 7个·cm- 3,且随着TiO2 光催化活性的提高,薄膜的吸收带边发生了明显的红移。

Ni控制掺杂TiO_2薄膜的光电化学及光催化活性

采用溶胶-凝胶法通过分步控制工艺制备了镍离子不同掺杂方式的TiO2薄膜。通过甲基橙的光催化降解动力学来表征其光催化活性。结果表明:镍离子非均匀掺杂在掺杂量0.5%时可以明显增强TiO2的光催化活性,而均匀掺杂提高TiO2的光催化活性较小。光电化学表征结果显示:镍离子非均匀掺杂TiO2薄膜的瞬时光电流信号较强,说明其光生载流子易于生成且分离效果较好;循环伏安曲线表明,光照时Ni非均匀掺杂的TiO2薄膜改变了体系的氧化还原电位,说明了薄膜内建电场的建立。基于半导体的P-N结原理探讨了镍离子非均匀掺杂TiO2薄膜的光催化活性机理。

掺杂TiO_2薄膜太阳光催化降解甲基橙的研究

研究采用溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜。通过对TiO2薄膜掺杂稀土元素La和Ce,考察了该薄膜在太阳光光照下对甲基橙溶液的降解率。研究结果表明,稀土元素掺杂在一定程度上阻抑了TiO2的结晶程度,使晶粒变细,促进了其光催化性能的提高。而在所采用的两种稀土元素中,掺镧的效果好于掺铈。该研究结果为该技术的实用化研究提供可靠的依据。

Fe^(3+)掺杂的TiO_2纳米复合粒子的合成及表征

利用酸催化的溶胶 -凝胶法合成了一系列不同Fe3 + 掺杂量的TiO2 纳米复合粒子 .用XRD ,TEM ,UV vis等技术进行了表征 .结果表明 :在所研究的掺杂量范围内 (xB=0 .0 0 0 5～ 0 .10 0 0 ) ,未发现有铁氧化物的晶相生成 ;Fe3 + 的掺杂可以实现TiO2 由锐钛矿 (anatase)结构向金红石 (rutile)结构的低温转化 ,随着Fe3 + 掺杂量的增大 ,对光的吸收发生红移 ,吸收强度增大 .掺杂适量的Fe3 + 可以使TiO2 纳米微粒的光催化活性得以提高 .

钇掺杂TiO_2/膨润土纳米复合光催化剂的性能研究

以膨润土为载体,钛酸四丁酯和氯化钇为原料,采用溶胶-凝胶法制备钇掺杂TiO2/膨润土纳米复合光催化剂,运用X射线衍射(XRD)、差热-热重(DTA-TG)和红外光谱(IR)对纳米复合光催化剂进行了表征,在太阳光照射下,通过染料酸性红B的降解反应,考察其光催化活性。实验结果表明:钇掺杂TiO2已进入膨润土层间,经500℃热处理后,在膨润土表面有锐钛矿型TiO2生成,并结合牢固;适量的钇掺杂降低了TiO2粒子的粒径,显著提高了光催化降解有机物的活性;随着光照时间的延长,染料酸性红B的特征峰510nm强度逐渐减弱,2h后彻底消失,酸性红B的去除率达97.38%。

Ce掺杂TiO_2薄膜电极光电催化降解甲基橙

用溶胶-凝胶法制备了泡沫镍负载TiO2及Ce离子掺杂TiO2薄膜电极,并以其为工作电极,建立了三电极光电催化体系。通过对水溶液中甲基橙的降解实验,考察了催化剂热处理温度、涂敷层数、外加电压、铈掺杂等因素对薄膜催化剂光催化性能的影响,结果表明,泡沫镍是光催化剂的优良载体;经500℃处理所得催化剂主要为锐钛矿相,催化活性最好;外加适当电压,有助于光催化降解;Ce的掺杂有易于TiO2催化活性的改善;外加适当电压有助于甲基橙的光催化降解。研究证明,500℃为铈掺杂TiO2薄膜的最佳热处理温度,外加一定电压、涂敷3层、掺杂n(Ce)/n(Ti)=2%的铈时催化剂的活性最高。

Co^(2+)掺杂的纳米TiO_2薄膜光催化特性及电化学阻抗谱研究

本文采用交流电沉积技术,在多孔氧化铝模板中合成出Co2+掺杂的纳米TiO2薄膜(Co2+/TiO2薄膜)。以次甲基蓝为降解物,研究了纳米Co2+/TiO2薄膜在可见光下的催化性能,考察了阳极偏压对光催化活性的影响。用电化学阻抗谱(EIS)研究了纳米Co2+/TiO2薄膜在次甲基蓝溶液中的电化学行为,给出了相应的等效电路和半导体能带结构参数-空间电荷层宽度。研究表明,适量Co2+掺杂可以提高TiO2薄膜的光催化活性。在Co2+/TiO2膜电极上施加一定阳极偏压,使空间电荷层宽度增加,因此能有效实现光生电子-空穴分离,进一步提高次甲基蓝的光催化降解效率。