PS/TiO_2核壳型微球和空心TiO_2微球有序排列的制备

利用纳米级二氧化钛(TiO2)溶胶微粒与聚苯乙烯(PS)胶体颗粒的混合悬浮液,以垂直共沉积的方法制备了核壳型PS/TiO2微球的有序排列。当利用煅烧的方法去除PS胶粒晶体模板后,可以形成空心TiO2微球的三维有序排列。考察了混合悬浮液中两种胶体颗粒的体积比(PS∶TiO2=R)对空心TiO2微球有序排列形成的影响。实验结果表明,合适的R值(6∶1)对于空心微球有序排列的形成至关重要。与此同时,浸渍填充法对照实验的结果表明,煅烧过程中TiO2纳米颗粒晶型转化引起的收缩是造成TiO2空心球产生的主要原因。

氮掺杂空心TiO_2纳米粒子的制备与研究

采用一种简便的方法合成了氮掺杂空心TiO2纳米粒子。以聚苯乙烯(PS)纳米粒子为模板、氨水为催化剂、三乙醇胺为抑制剂,采用溶胶-凝胶方法合成了PS/TiO2(核/壳)纳米复合粒子。考察了氨水、三乙醇胺和钛酸正丁酯用量对TiO2壳层表面形态和厚度的影响。氨水用量3.00g时TiO2壳层表面较光滑,氨水用量6.00g时其表面变得粗糙;三乙醇胺用量0.10g时TiO2壳层表面较粗糙,三乙醇胺用量0.20g时其表面变得光滑;钛酸正丁酯1.00和3.00g时,TiO2壳层厚度为25和43nm。研究中三乙醇胺同时又作为氮掺杂剂,通过煅烧得到了氮掺杂空心TiO2纳米粒子,它对可见光具有光响应。

空心TiO_2-Q-PDEAEMA/M(0)复合纳米微球的“点击”化学制备与表征

以聚苯乙烯球为模板,水解钛酸四正丁酯制备出了空心TiO2微球。采用原子转移自由基聚合法合成了聚N,N-二乙基胺基甲基丙烯酸乙酯(PDEAEMA)高分子链,利用"点击"化学在空心TiO2微球表面接枝PDEAEMA高分子链,季铵化后与贵金属离子进行离子交换用硼氢化钠还原得TiO2-Q-PDEAEMA/M(0)复合纳米微球。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等对制备的复合微球进行了表征。结果表明,TiO2-Q-PDEAEMA/M(0)空心纳米复合微球在水中的分散行为具有pH敏感性。

N掺杂空心TiO_2微球的合成与表征

采用无皂乳液聚合合成的聚苯乙烯(PS)微球为模板、氨水/三乙醇胺为催化体系,通过溶胶-凝胶方法合成了PS/TiO2(核/壳)复合微球,然后通过煅烧制备了N掺杂、锐钛型空心TiO2微球.在反应体系中三乙醇胺扮演双重角色,既是TiO2生成及包覆过程的抑制剂又是空心TiO2微球的N掺杂剂.改变氨水、三乙醇胺和钛酸正丁酯用量可控制TiO2壳的形态和尺寸.氨水用量增加,PS/TiO2复合微球的壳表面变得粗糙;三乙醇胺用量增加,壳表面变得光滑;钛酸正丁酯用量提高导致壳层变厚.改变三乙醇胺用量可调节空心TiO2微球中的N掺杂量;N掺杂空心TiO2微球具有可见光响应和光催化作用.

Ag-TiO_2空心复合微球制备及其光催化性能

为了提高空心TiO2的光催化活性和拓展其对可见光的响应,以聚苯乙烯为模板合成TiO2空心微球,再通过KBH4还原AgNO3,制备了TiO2空心壳层表面载有Ag单质粒子的复合微球。利用SEM、TEM、XRD和EDS对Ag-TiO2空心微球的形貌结构和组成进行表征,并以有机染料罗丹明B(RhB)为目标降解物,研究该复合微球的光催化性能。在紫外光下,载银量为2%的Ag-TiO2复合微球2h内对RhB的降解率比同条件下空心TiO2提高23.8%;在可见光下,载银量为2%的Ag-TiO2复合微球在6h内对RhB的降解率比同条件下空心TiO2提高28.2%。结果表明,壳层表面载有适量Ag单质粒子的空心TiO2复合微球,其光催化活性和对可见光的响应显著高于纯空心TiO2微球。

纳米结构TiO_2/PS及TiO_2空心球的自组装与表征

以TiCl4的盐酸溶液配制的TiO2溶胶为前驱体,以聚苯乙烯微球为载体,在表面活性剂存在下,通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球.利用XRD,SEM,TG-DTA等对复合颗粒进行了表征.研究表明:纳米结构TiO2/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.

水热沉淀法制备Pt掺杂TiO_2空心球及其对罗丹明B的降解

以硫酸钛、尿素为原料,碳球为模板,采用水热沉淀法制备了TiO2空心球,用水合肼还原氯铂酸的方法得到Pt掺杂的TiO2空心球.利用X线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等测试手段对所得的样品进行了表征,并以高质量浓度的罗丹明B为降解物考察了其在紫外光下的光催化活性.实验结果表明,掺杂少量的Pt不会影响TiO2空心球的晶型.光催化降解实验表明,水热沉淀法制备的Pt-TiO2空心球在紫外光下具有比商品二氧化钛P25(Degussa)更高的光催化活性,特别是Pt掺杂量2.0%的TiO2空心球的光催化活性最高,当光催化反应2 h后对罗丹明B的脱色率可达100%.

TiO_2空心微球的制备方法研究进展

综述了国内外有关TiO2空心微球制备方法的研究进展,包括模板法、Ostwald熟化法、LBL自组装法、喷雾反应法等,介绍了这些方法制备空心微球的基本原理,结合实例举证探讨了上述各种方法的优缺点,展望了这一领域未来的研究热点和发展方向。

TiO2包覆空心玻璃微珠的制备及其在隔热涂料中的应用

基于核-壳材料设计原理,以无水乙醇为溶剂、钛酸正丁酯为钛源、冰醋酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备TiO2包覆空心玻璃微珠,探讨了玻璃微珠和水用量、pH值、陈化时间、煅烧温度等反应条件对包覆效果的影响。结果表明:按V(钛酸四丁酯)∶V(无水乙醇)∶V(水)∶V(冰醋酸)∶V(空心玻璃微珠)=10∶60∶5∶3∶10,pH值=3.0~4.0条件制备溶胶,陈化12 h,550℃下煅烧3 h,得到了性能较好的TiO2包覆空心玻璃微珠材料。以自制TiO2包覆空心玻璃微珠为主要隔热材料制备了水性隔热涂料,其添加量为4%,涂料涂层厚度为300μm时,热箱法评估试样板内外表面温差可达15℃,具有良好的隔热效果。

空心状TiO_2的模板法制备及光催化性能研究

以蔗糖为碳源,采用水热法合成了碳球模板剂,再以钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,使纳米TiO2沉积于碳球上,经高温煅烧制备TiO2空心球并研究了其对亚甲基蓝光催化降解的性能。结果表明,在最佳制备条件及使用量下,紫外光照150min后,TiO2对亚甲基蓝的降解率可达到86.8%。SEM、TEM及XRD结果表明制得的TiO2呈不规则空心球状,壁较薄且结构疏松,具有锐钛矿相。相比商品化P25,空心球的禁带宽度稍有变宽,但相同条件下的光降解性能仍优于P25。

多孔TiO2空心球降解挥发性有机物的性能

为实现挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的高效吸附-矿化,本研究以SiO2为模板、十二胺为成孔剂制备了不同壁厚的多孔TiO2空心球,并以相同壁厚的SiO2@TiO2实心核壳材料做对比研究空心结构的光学和反应特性.采用透射电镜、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、表面光电压谱等手段表征材料物化结构,以甲苯为VOCs的代表进行光催化降解实验.结果表明,多孔空心TiO2的比表面积和吸附性能均优于实心TiO2.同时,空心腔体显著提高了光吸收率和载流子分离效率.当壁厚为27 nm时空心材料对甲苯的降解速率和矿化效率分别达到了1.14 mg·m^-3·min^-1和81.3%,是相同壁厚条件下实心材料的2.15倍和2.31倍.

蛋氨酸改性TiO_2空心纳米盒高效可见光催化RhB分解和NO氧化（英文）

由高能面TiO_2纳米片(TiO_2-NSs)组装成的TiO_2空心纳米盒(TiO_2-HNBs)显示出比单独TiO_2-NSs更强的光催化性能,但是TiO_2-HNBs依然属于紫外光催化剂,无法充分利用太阳能.因此,开发具有可见光响应的由高能面TiO_2-NSs组装而成的TiO_2-HNBs具有重要意义.本文将立方体TiOF_2与含有N和S元素的生物分子蛋氨酸混合,通过一步焙烧制备了具有可见光响应活性的N和S元素共掺杂的TiO_2-HNBs(掺杂催化剂标记为TMx,未掺杂催化剂标记为Tx,x代表焙烧温度).由立方体TiOF_2到锐钛矿相TiO_2空心纳米盒的转变是一个自模板转化过程.氟离子的存在降低了TiO_2高能面(001)面的表面能,从而使得高能面TiO_2纳米片的形成变得可能.因此,热处理立方体TiOF2可得到由高能面TiO_2纳米片组装的TiO_2空心纳米盒.本文系统研究了焙烧温度(300.500 oC)对所制TiO_2-HNBs结构与光催化性能的影响.结果发现,在350 ℃下焙烧,TiOF_2完全转化成锐钛矿相TiO_2-HNBs.但是焙烧蛋氨酸与TiOF2的混合物,需400 ℃才能完全实现TiOF_2到锐钛矿相TiO_2-HNBs的转变.这说明蛋氨酸的加入阻碍了TiOF_2向锐钛矿相TiO_2-HNBs的转变.XPS结果显示,经过400℃焙烧的蛋氨酸改性样品(TM400),N和S元素成功掺入了TiO_2-HNBs晶格,使其产生可见光催化活性.相对于400 ℃焙烧TiOF_2所得样品T400,蛋氨酸改性的TM400催化剂可见光降解罗丹明B染料(RhB)和NO氧化的性能分别提升了1.55倍和2.0倍,这与其更强的可见光吸收性能和光生载流子分离效率有关.400 ℃焙烧的蛋氨酸改性的TM400可见光催化活性稳定,连续5次可见光催化RhB降解后,其活性没有明显改变,显示了潜在的应用前景.

高电化学活性SnO2/TiO2空心微球的制备及其性能

采用一种简便的无模板溶剂热法合成了尺寸在1μm左右、具有堆叠结构的SnO2/TiO2空心微球。合成过程的研究结果表明:SnO2/TiO2空心微球在形成过程中经历了空心、被填充、分裂到再次形成空心结构的过程。随后,SnO2/TiO2空心微球作为锂离子电池负极材料的电化学性能测试结果表明:SnO2/TiO2空心微球在0.1 A·g^-1的电流密度下,其首次放电容量达到1484.9 mAh·g^-1,库伦效率为49.0%。经过600次循环后,其放电容量依然可以达到565.6 mAh·g^-1,显示了高的容量和循环稳定性。

TiO_2空心球的制备、修饰及应用

TiO_2空心球由于其具有比表面积大、吸附能力强、渗透能力强和电子迁移率高等特点,在锂离子电池、染料敏化太阳能电池、光催化和电流变流体等领域中展现出巨大的应用潜力。综述了TiO_2空心球常用的几种制备方法,如水热法、溶胶-凝胶法、液相沉积法和阳极氧化法,同时还介绍了TiO_2空心球的修饰研究以及其在相关应用领域中的最新研究进展。

TiO_2空心微球的制备及其在模拟太阳光下光催化降解罗丹明B活性

以钛酸丁酯为反应原料、油胺为模板剂,采用溶剂热法制备了TiO2空心微球.通过XRD、SEM、TEM、HR-TEM、N2吸附-脱附实验及FT-IR对其晶体结构、形貌、表面性质及比表面积进行了表征.在模拟太阳光下研究了TiO2对罗丹明B的光催化降解活性,并与商品TiO2(P25)的活性相比较.结果表明,空心微球为纯相锐钛矿型TiO2,球的直径处于2～5μm之间,构成微球的初级粒子的平均粒径为10.7 nm,BET比表面积为42.95 m2/g.所制备的TiO2空心微球在2 h内对罗丹明B溶液的光降解率达72%.因粒径较大而使其不易团聚,且极易回收,有利于实际应用.

多孔空心柱状TiO_2制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

以工业P25Ti O2为原料,采用水热法制备多孔空心柱状Ti O2,并对其进行结构、形貌表征。所得产物为多孔空心柱状结构,分散性较好,富含孔隙,比表面积为38.71 m2/g,平均孔直径为58.14 nm。以该Ti O2为吸附剂吸附处理含铬废水,结果表明:Ti O2对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,p H对Ti O2的吸附性能影响很大,在p H=2.15,Ti O2的质量浓度为2 g/L,Cr(Ⅵ)的质量浓度为10 mg/L时,Ti O2吸附率达84%。Ti O2吸附Cr(Ⅵ)后,使用碱液可将吸附的Cr(Ⅵ)离子脱附,表现出良好的再生性能。

TiO_2空心球制备及在染料敏化太阳能电池和锂离子电池中应用的研究进展

空心球结构的半导体氧化物具有密度低、比表面积大、机械和热稳定性好等优点。空心球结构对TiO_2纳米材料的电化学性能有着显著的优化作用,TiO_2空心球作为一种重要的半导体氧化物具有良好的物理和化学性质,在多种领域均表现出潜在的应用价值,制备大小和壳层数均可控的半导体TiO_2空心球已引起了研究者的广泛关注。主要综述了在硬模板、软模板和无模板条件下TiO_2空心球的制备方法;同时还介绍了其在染料敏化太阳能电池和锂离子电池方面的最新研究进展;最后,对TiO_2空心球的可控合成前景进行了展望。

TiO_2:Eu^(3+)空心球的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯、氧化铕等为原料,采用碳球模板法,合成不同物质的量浓度Eu3+掺杂的TiO2:Eu3+(n(Eu3+)/n(Ti 4+)=0.25%~1%)空心球材料。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等测试手段,对样品的结构、形貌和组成进行表征。并利用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计,通过催化染料甲基橙(MO,pH=3)脱色降解实验研究空心球的光催化性能。结果表明:以碳球模板法制备的TiO2:Eu3+为空心球结构,尺寸均匀(200~300nm),为锐钛矿相,适量Eu3+的掺杂并没有改变TiO2主晶相结构。当Eu3+掺杂量为0.5%时,光催化性能最好。光催化反应多次循环后,催化剂仍具有较好的结构稳定性和光催化稳定性。

低温无模板法制备TiO_2空心球及其光电性能

基于Ostwald熟化作用的机理,采用无模板法,在低温水热条件下制备了Ti O2空心球(Ti O2-HS)。探讨了水热反应时间和表面活性剂的种类对Ti O2-HS形貌的影响。在以Ti(SO4)2为钛源,尿素为表面活性剂,180℃水热反应15 h后得到了微米级、锐钛矿型的Ti O2-HS,比表面积和孔容积分别达到了100.728 m2/g、0.270 cm3/g,平均吸附孔径为10.718 nm。将Ti O2-HS应用于染料敏化太阳能电池的光阳极,光电转换效率达到5.48%。表明空心球结构提高了材料的比表面积,增强了光子吸收效率,光电性能得到了很大提高。

逐层自组装法制备纳米二氧化钛空心微球

本文采用溶胶-凝胶法与自组装技术相结合的工艺,以聚乙二醇为模板制备了多层组装的TiO2空心微球。采用TEM对产物进行了表征。以甲基橙溶液的脱色降解率,考察了不同煅烧温度和组装层数对TiO2空心微球光催化性能的影响。结果表明:500℃煅烧下组装四层的TiO2空心微球光催化效果最佳,2h内对甲基橙的催化效果可达到97.25%。