掺杂二氧化钛/碳的制备及可见光催化制氢

采用深度低共熔溶剂为前驱体,通过一步热解法制备N,O掺杂多孔碳纳米片原位复合N,C掺杂TiO_(2)异相结光催化剂。所得多孔异相结提供了更高的比表面积和更多活性位点。高温形成的锐钛矿相和金红石相TiO_(2),构成异相结,有利于光生电子和空穴的分离,抑制光生载流子重组。此外,TiO_(2)与碳纳米片复合,光生电子转移到碳纳米片表面,进一步分离光生电子和空穴。元素掺杂两相TiO_(2),使禁带宽度变窄,拓宽了对可见光的吸收利用,提高了光催化还原水析氢活性。在可见光析氢测试中,产氢速率达到28.7 mmol·(g·h)^(-1),是单独使用锐钛矿TiO_(2)的29.3倍。

原位碳、氮共掺杂二氧化钛空心球的制备与可见光光催化性能

在H2O2-HF的乙醇-水混合溶液中,通过水热处理碳氮化钛(TiCN)制备了碳、氮共掺杂TiO2空心球(CNTH).用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱表征了所制备的样品.在可见光(λ≥400nm)照射下,通过降解甲基蓝检测了碳、氮共掺杂TiO2空心球的光催化活性.结果表明,源于TiCN中的部分碳和氮原子原位掺入了TiO2的晶格中,部分碳掺入TiO2点阵的间隙中.该材料在整个可见光区展示了增强的可见光吸收,其带边明显红移.光催化研究表明在强可见光吸收和独特的空心球结构的协同作用下,碳、氮共掺杂TiO2空心球展示了比P25更高的可见光光催化活性.

钇离子掺杂对二氧化钛纳米薄膜光诱导超亲水性能的影响及其机理

用溶胶-凝胶法和浸渍-提拉法工艺,在玻璃表面上制备了均匀、透明的钇离子(Y3+)掺杂二氧化钛纳米薄膜。用XRD分析了样品的晶相及其与热处理温度的关系,用X射线光电子能谱(XPS)分析了薄膜表面氧的状态,用可见光吸收光谱分析了涂膜层数对透光率的影响,用接触角仪测定了其亲水性。研究了Y3+掺杂本身和具体的掺杂量、光照强度和时间对薄膜亲水性的影响。研究结果表明,掺杂Y3+的二氧化钛纳米薄膜,在物质的量分数x(Y3+/Ti4+)=1.5%时,经紫外光照30min或自然光照1h后,与水的接触角小于5°,表现出超亲水性;与纯二氧化钛纳米薄膜相比,其超亲水性对光诱导更为敏感;在有实用意义的超亲水性的稳定方面也有明显的改善;这应部分地与固体化学所描述的Y3+掺杂所造成固定、额外并且是高浓度的氧空位有关。

钒掺杂二氧化钛薄膜制备与材料特性分析

以钛酸四丁酯和乙酰丙酮钒(Ⅲ)为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了钒掺杂二氧化钛薄膜,利用XRD、紫外-可见吸收光谱、FT-IR及XPS等表征手段,将其与未掺杂二氧化钛薄膜进行了材料特性对比研究。结果表明两种薄膜均为锐钛矿结构,引入钒后二氧化钛的禁带宽度由3.28eV减小至3.15eV,吸收带边红移至可见光范围;XPS分析证实制备的钒掺杂二氧化钛薄膜中钒以四价和五价两种氧化价态存在,可能在二氧化钛禁带中引入较深的杂质能级而引起价带顶向禁带拓展,从而产生引起禁带宽度变窄效应,扩展了二氧化钛带边光吸收。理论分析还表明,钒掺杂引起的深能级杂质在二氧化钛晶界处易于形成有效的陷阱俘获光生空穴,从而抑制光生载流子的复合,尤其适于用作光催化材料。

基于铝离子掺杂二氧化钛薄膜的染料敏化太阳能电池的光电性能(英文)

采用水热法制备出Al3+掺杂二氧化钛薄膜,通过玻璃棒涂于导电玻璃上,在450°C的温度下烧结并将其用N3染料敏化制成染料敏化太阳能电池(DSSCs).通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及DSSCs测试系统对其进行了测试表征,研究了Al3+掺杂对TiO2晶型及染料敏化太阳能电池的光电性能影响.XPS数据显示Al3+成功掺杂到了TiO2晶格内,由于Al3+的存在,对半导体内电子和空穴的捕获及阻止电子/空穴对的复合发挥重要作用.莫特-肖特基曲线显示掺杂Al3+后二氧化钛平带电位发生正移,并导致电子从染料注入到TiO2的驱动力提高.DSSCs系统测试结果表明,Al3+掺杂的TiO2薄膜光电效率达到6.48%,相对于无掺杂的纯二氧化钛薄膜光电效率(5.58%),其光电效率提高了16.1%,短路光电流密度从16.5mA·cm-2提高到18.2mA·cm-2.

不同碳源掺杂的二氧化钛光催化活性研究

采用树脂、葡萄糖作为碳源,掺杂在钛酸四丁酯中,水解后经过独特的煅烧过程,成功合成碳掺杂的TiO2纳米粒子。通过X射线衍射、扫描电镜、氮气吸附等技术对其进行表征。在可见光与紫外光下降解罗丹明B的实验表明,合成的碳掺杂的TiO2在可见光以及紫外光下均显示了较高的催化活性。

二氧化钛/碳纤维多孔薄膜的制备及其催化性能

以聚乙二醇(PEG)为制孔剂,通过溶胶凝胶浸渍涂覆法和烧结法将二氧化钛(TiO2)负载于经表面修饰的碳纤维(CF)上,制备多孔TiO2/CF光催化材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征材料的形貌和晶型结构,研究TiO2/CF光催化材料对甲基橙溶液的吸附性能,并以质量浓度为80 mg/L的甲基橙溶液为目标降解物,测试材料在紫外光照下的催化性能。结果表明:PEG制孔剂对得到的TiO2/CF光催化材料表面形态和TiO2晶型结构有明显的影响;多孔TiO2/CF光催化材料对偶氮类甲基橙染料的吸附符合准二级动力学方程,且吸附量随PEG分子质量的增大而增加;PEG分子质量为2 000时,可得到具有良好催化效果的多孔TiO2/CF材料。

铂非均匀掺杂二氧化钛薄膜的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了铂非均匀掺杂的二氧化钛薄膜,并用UV-vis分光光度计及电化学工作站表征了薄膜的光吸收性能和光电化学行为,通过对甲基橙的光催化降解动力学来表征催化剂的光催化活性.结果表明Pt非均匀掺杂可以明显增强二氧化钛的光催化活性,而均匀掺杂的效果较差;Pt非均匀掺杂的最佳量为0.3mol%.催化剂薄膜的电化学行为显示:Pt非均匀掺杂二氧化钛薄膜的开路电压高,交流阻抗小.并从半导体的PN结原理探讨了Pt非均匀掺杂二氧化钛的催化活性机理.

碳掺杂二氧化钛粉体的制备及光催化性能研究

以硫酸钛和尿素为前驱,葡萄糖(C6H12O6)为碳源,采用均匀沉淀-水热法制备了碳掺杂的二氧化钛(TiO2)粉体,通过对甲基橙在汞灯(模拟紫外光)和氙灯(模拟太阳光)下的降解试验,研究了掺碳量对TiO2粉体光催化活性的影响。结果表明:碳掺杂可提高TiO2粉体在可见光范围内降解甲基橙的能力,当碳、钛摩尔比为0.225时,碳掺杂TiO2粉体在可见光范围内的光催化活性最强。

碳掺杂二氧化钛的制备及其可见光催化性能

以钛酸丁酯为前驱物,葡萄糖为碳源,采用一种简单的湿法工艺制备碳掺杂二氧化钛光催化剂,并考察碳掺入量及焙烧温度对催化剂性能的影响.利用XRD、FE-SEM、TEM、BET、XPS、UV-vis漫反射光谱等手段对样品进行表征测试,通过可见光(>420nm)光催化降解甲基橙溶液来评价样品活性.结果表明:二氧化钛掺碳后,锐钛矿特征峰显著减弱,但其吸收波长拓展到可见光区;高于275℃时,样品的结晶性随焙烧温度的升高逐渐增强;光催化结果表明,以250℃、葡萄糖含量为17%的条件下制备的样品表现出更好的光催化性能,8h对甲基橙溶液的降解率达到了86.3%,约为商用P25的5倍.表征结果表明此样品基本粒子粒径在5nm左右,比表面积高达380m2/g.

碳掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展

碳掺杂Ti O2光催化剂已成为非金属掺杂材料研究的热点之一。简要概述了碳掺杂Ti O2的制备方法和掺杂机理的研究,并指出了C掺杂Ti O2研究中有待解决的问题。

退火条件对氮掺杂二氧化钛薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射技术,在室温下用TiO2陶瓷靶在玻璃基底上制备N掺杂TiO2薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和紫外可见光分光光度计研究了不同退火条件对薄膜的微观结构和光学性能的影响。实验结果表明:真空退火后的薄膜结晶性能均较差,随着退火温度的升高,薄膜表面的缺陷增加,薄膜内部的N含量均减少,禁带宽度从2.83eV增加到3.21eV;常压条件下退火,薄膜的结晶性变优,晶粒变大,薄膜内部N含量减少,禁带宽度增加到2.93eV。

碳掺杂对二氧化钛电子能带结构影响的研究进展

TiO2具有良好的光催化活性、化学性质稳定等特点,引起了人们的广泛关注.介绍了碳掺杂对TiO2电子能带结构影响的研究进展,分别就碳掺杂锐钛矿型和金红石型TiO2的电子能带结构的改变进行了较详细的综述.

Fe元素掺杂二氧化钛纳米薄膜的光物理化学性质

分别用硝酸铁溶液浸渍法和反胶束溶胶制备法中添加硝酸铁的掺铁方式,制备铁元素掺杂TiO2(Fe-TiO2)纳米薄膜.对Fe元素掺杂二氧化钛纳米薄膜和未掺铁二氧化钛薄膜的紫外可见光谱进行研究,发现硝酸铁浸渍法制备的掺铁二氧化钛薄膜吸收光谱发生红移,在可见光区表现出一定的光学活性,而反胶束制备过程中掺杂的二氧化钛薄膜吸收光谱发生蓝移.膜的半导体禁带宽研究表明,与纯二氧化钛薄膜相比,浸渍法制备的膜禁带宽变小了,而反胶束制备过程中掺杂的二氧化钛薄膜其禁带宽变大了,表明不同的掺方式对膜的电子结构产生了不同的影响,从而影响了膜的光催化反应活性.

二氧化钛涂覆多壁碳纳米管的制备及可见光催化活性

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为反应性模板,金属钛粉为钛源,采用熔盐法制备碳化钛涂覆的MWCNTs中间体,然后通过控制氧化制备二氧化钛涂覆的MWCNTs复合光催化剂.考察了熔盐反应温度、MWCNTs和钛粉的摩尔比及氧化温度等对产物的结构和形貌的影响.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对其进行了系统的表征;以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了催化剂的可见光(λ>420nm)催化活性.结果表明:所制备的催化剂基本保持了原始MWCNTs的纤维状形貌,二氧化钛涂层在MWCNTs表面分布均匀,并与MWCNTs之间结合紧密,形成了Ti-O-C键.MWCNTs增强了污染物亚甲基蓝在催化剂表面的吸附,Ti-O-C键的形成使得在二氧化钛价带附近形成了杂质能级,提高了对可见光的吸收和利用,因此所制备的TiO2/MWCNTs复合光催化剂表现出较高的可见光催化活性.

二氧化钛薄膜的改性技术研究进展

二氧化钛薄膜具有价廉、无毒、稳定性好且易回收再利用等优点,在环境污染治理中具有十分广泛的应用前景。目前二氧化钛薄膜的光催化技术步入实用化阶段,但还存在光催化活性低和太阳光利用率低等许多技术难题。总结了近年来二氧化钛薄膜的改性技术,涉及贵金属沉积、过渡金属离子掺杂、非金属掺杂、表面光敏化和半导体复合等方面的国内外研究进展,并在此基础上对今后二氧化钛薄膜改性技术的发展进行了展望。

掺碳二氧化钛光催化的研究进展

二氧化钛具有稳定性好、光效率高和不产生二次污染等特点。当前的研究工作主要是通过金属以及非金属的掺杂改性以提高其可见光活性以及抑制电荷复合。本文介绍了二氧化钛非金属碳掺杂改性的研究进展。分别就碳掺杂机理、制备方法、主要影响因素以及共掺杂等方面进行了详细的综述。

添加Fe^(3+)对二氧化钛薄膜吸收光谱及光催化活性的影响

用阳极氧化法制备多孔状的纳米晶二氧化钛薄膜 ,通过往阳极氧化的电解液中添加Fe3 + 使Fe3 + 进入二氧化钛薄膜中。研究了掺杂Fe3 + 对二氧化钛薄膜吸收光谱和光催化活性的影响 ,发现掺杂Fe3 + 使二氧化钛薄膜对入射光的吸收带边发生红移 ,讨论了其作用机制。

添加Fe^(3+)对二氧化钛薄膜吸收光谱及光催化活性的影响(英文)

用阳极氧化法制备多孔状的纳米晶二氧化钛薄膜 ,通过往阳极氧化的电解液中添加Fe3+ ,使其进入二氧化钛薄膜中 ,研究了掺杂Fe3+ 对二氧化钛薄膜吸收光谱和光催化活性的影响。在阳性氧化时通过往电解液中添加不同含量的Fe3+ 可以制得掺杂Fe3+ 浓度不同的薄膜 ,研究了掺杂Fe3+ 浓度不同对薄膜吸收光谱和光催化活性的影响。用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外 可见吸收光谱仪和X光电子能谱对薄膜进行了表征。实验发现掺杂Fe3+ 使二氧化钛薄膜对入射光的吸收带边发生红移 ,讨论了其作用机制。

TiCl_4为原料掺碳二氧化钛的可见光催化活性

为拓展二氧化钛对可见光的响应,采用水解法和其它步骤制备了碳掺杂二氧化钛粉末。用X射线衍射和紫外-可见光漫反射吸收光谱以及X射线光电子能谱对制备的样品进行了表征,对可见光照射下的光催化活性进行了测试,并考察了光催化的重复性。结果表明:碳掺杂致使二氧化钛在可见光区的光吸收增强,在降解甲基橙的实验中表现出良好的可见光催化活性。