锐钛矿纳米晶粒TiO_2薄膜的制备及分析

以金属钛为靶材,采用射频磁控溅射方法制备纳米晶粒TiO2 薄膜。利用扫描电镜、紫外-可见光谱仪、X射线衍射仪研究不同热处理温度下制备的纳米晶粒TiO2 薄膜的结构及表面形貌。实验结果显示,用射频磁控溅射得到的纳米晶粒TiO2 薄膜与衬底结合紧密,薄膜表面致密、平整,经 550℃晶化的纳米晶粒TiO2 薄膜为均一的锐钛矿相,具有良好的紫外光吸收率。

退火温度对纳米TiO_2薄膜结构和亲水性的影响

采用射频磁控溅射方法制备出纳米二氧化钛 (TiO2 )薄膜 ,研究了不同退火温度对薄膜微观结构和超亲水性的影响。结果表明 :退火温度升高 ,晶粒长大 ,孔隙率减小 ;常温制备 30 0℃以下退火的TiO2 薄膜为无定形结构 ,亲水性差 ;4 0 0℃～ 6 5 0℃退火的薄膜为锐钛矿结构 ,表现出超亲水性 ;80 0℃退火薄膜为金红石结构 。

射频磁控溅射制备纳米TiO_2薄膜及其光致特性研究

在室温下采用射频溅射法制备纳米TiO2 薄膜 ,并用XRD、AFM、Raman谱仪等手段研究了不同溅射气压及不同退火温度处理后薄膜的结构及其相应的亲水性、光催化能力。结果表明 :在室温下制备的薄膜为无定形结构 ,当退火温度超过4 0 0℃时转化为锐钛矿结构。在 4 0 0℃下退火

水热法制备TiO_2纳米线薄膜的光生阴极保护性能

应用水热法在钛箔表面制备TiO2纳米线薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见分光光度法对薄膜进行表征,用电极电位和电化学阻抗谱考察TiO2光生阴极保护性能.结果表明:薄膜由纵横交错的锐钛矿型TiO2纳米线组成,纳米线的直径约10nm.在150℃下反应6h生成的TiO2纳米线薄膜在0.3mol·L-1 Na2SO4溶液和0.3mol·L-1 Na2SO4+0.5mol·L-1 HCOOH混合溶液中对与TiO2薄膜耦连的403不锈钢均有良好的阴极保护效应.TiO2膜所在溶液中含有HCOOH时,可使耦连的403不锈钢在0.5mol·L-1 NaCl溶液中电极电位负移约545mV,界面反应电阻显著变小,表明电解质溶液加入HCOOH可以增强TiO2纳米线薄膜对403不锈钢的光生阴极保护效应.

TiO_2纳米薄膜微观结构及光学性能研究

用sol gel法制备了纳米TiO2 薄膜 ,用原子力显微镜 (AFM)观察了薄膜的表面形貌 ,测量了薄膜的表面粗糙度 (RMS)为 2 .832nm ;用红外光谱 (IR)研究了TiO2 薄膜前驱体溶胶的组成 ;探讨了TiO2 薄膜的焙烧温度、层数等制备条件对TiO2 光催化活性的影响 ,结果发现在 4 90℃ ,8层膜的TiO2

不同波长紫外光照下纳米TiO_2薄膜的光致亲水性与循环伏安行为

通过溶胶 -凝胶方法分别在ITO和玻璃表面制备了纳米TiO2 薄膜 ,研究了纳米TiO2 薄膜在 2 5 4及 3 65nm的紫外光照射下的循环伏安行为和光致超亲水性 .在紫外光的照射下 ,TiO2 薄膜电极可表现出两个光电化学过程 ,纳米TiO2 薄膜的光致超亲水性转变及两个光电化学过程的速率均取决于紫外光的波长 ,原因在于纳米TiO2 薄膜对两种波长的光的吸收率和光子的能量不同 .提出了光电化学过程的机理 ,认为紫外光照射下纳米TiO2 薄膜的超亲水性变化与产生Ti3 +

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%。

纳米TiO_2介孔薄膜的模板组装制备研究

以TiCl4为无机前驱体、三嵌段高分子共聚物EO20PO70EO20为模板剂，在非水条件下制备了有序的锐钛矿TiO2纳米晶介孔薄膜。通过热重-差热(TG-DTA)分析、X射线衍射(XRD)分析、原子力显微观察(AFM)及N2吸附-脱附等测试对样品进行了表征。结果表明，薄膜具有均一的大介孔孔径(～10nm)，其BET比表面积为150m^2·g^-1，薄膜较宽的无机壁厚显著提高了介孔结构的热稳定性。通过红外(IR)光谱分析考察了溶胶-凝胶过程中发生的物理化学变化。在对薄膜表面形貌进行AFM观察的基础上初步探讨了嵌段共聚物EO20PO70EO20对薄膜孔结构形成的导向机理。

Gd^(3+)掺杂TiO_2纳米粉体的晶粒尺寸、表面特性和光催化活性

利用酸催化的溶胶-凝胶法制备了纯的和不同Gd3+掺杂量的TiO2纳米粉体,并用XRD、BET、XPS、SPS等技术对样品进行了表征.研究了Gd3+掺杂量和焙烧温度对样品光催化降解亚甲基蓝的活性、相结构、晶粒尺寸和表面织构特性的影响,并结合表面光电特性和表面组成等探讨了Gd3+掺杂对纳米TiO2的光催化活性的影响机制.结果表明:与纯TiO2相比,适量掺杂Gd3+可以显著提高其光催化活性.当Gd3+掺杂量为0·5%(质量),焙烧温度为500℃时,TiO2复合纳米粉体的光催化活性最佳,其锐钛矿含量为100%,平均晶粒粒径为15·55nm,比表面积为12·81m2·g-1.Gd3+掺杂强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,减小晶粒尺寸,提高光响应阈值,这三方面均有利于提高光催化活性.XPS分析表明,Gd3+掺杂导致TiO2纳米粉体的表面羟基含量降低.

聚乙二醇含量对纳米TiO_2多孔薄膜性质的影响

以钛酸丁酯为无机原料、二乙醇胺作稳定剂 ,加入聚乙二醇 (PEG)作模板制备前驱体溶胶 ,通过溶胶 凝胶工艺和浸渍提拉技术在玻璃基片上制备了孔径在 10～ 10 0 0nm范围内可调的纳米TiO2 多孔薄膜 .通过ESEM ,AFM ,UV VIS ,N2 吸附 ,XPS和XRD等测试手段研究了PEG(10 0 0 )的加入量对薄膜结构及性能的影响 .结果表明 ,当10 0mL溶胶中PEG的加入量在 4 0 g左右时 ,可以得到三维扩展的多孔结构 ,孔的形状规则且分布均匀 ,孔径为2 0 0～ 5 0 0nm ,薄膜比表面积可达 76 1m2 /g ,而过多的PEG加入量反而导致薄膜性能下降 .

纳米TiO_2晶粒生长动力学研究

研究了纳米ＴｉＯ２粒子热处理过程的晶粒生长,结果表明:低于８２３Ｋ锐钛矿晶粒的长大速率较小,８２３Ｋ后锐钛矿晶粒的长大速率显著增加．锐钛矿晶粒的生长动力学符合五次方方程,表观生长活化能由于纳米尺寸和相变效应的影响在高温区和低温区表现不同,高于８２３Ｋ时为(２０１．５５±５．６２)ｋＪ/ｍｏｌ,低于８２３Ｋ时为(３８．６７±６．３７)ｋＪ/ｍｏｌ;金红石晶粒的生长符合二次方方程,表观生长活化能为(１０８．７２±５．０６)ｋＪ/ｍｏｌ．

不锈钢金属丝网上TiO_2纳米薄膜光催化剂的研究

以钛酸正丁酯为原料 ,采用溶胶 -凝胶法在金属丝网上制备了 Ti O2 薄膜光催化剂 .利用 SEM,TEM,AES和 Raman光谱研究了薄膜的表面及结构特性 .以甲醛的光催化氧化反应为试验反应 ,考察了提拉次数、PEG浓度和焙烧温度对 Ti O2 薄膜光催化剂活性的影响 .将 Ti O2 薄膜的结构特性与其光催化活性进行了关联 .结果表明 ,在前驱体溶胶中加入 1 0 % PEG4 0 0 ,提拉 3次并于 4 0 0℃下焙烧可制得具有中孔结构和结晶完好的锐钛矿型 Ti O2 薄膜 。

掺镧TiO_2纳米薄膜材料的制备与光催化性能研究

用溶胶-凝胶法研究了掺镧TiO_2纳米薄膜材料。在钛醇盐溶液前驱体中,通过提拉方式镀膜在玻璃上,从而形成自净玻璃。论文对不同的掺镧量、不同的聚乙二醇加入量以及不同镀膜次数的TiO_2材料的透光性、光催化降解性分别进行了测试和研究,并对相关机理进行了探讨。研究表明:对于单层膜的TiO_2材料,掺镧与不掺镧对透光性的影响不大,但掺镧后光催化活性大大提高;对于单层膜的TiO_2材料,随着聚乙二醇的增多,透光率整体呈下降趋势,催化活性先增加后减小。对于多层膜的TiO_2材料,随着层数增加,在紫外光区,透光性变化不大,在可见光区,透光性有所下降。在两层膜后,层数的增多对催化活性影响不大。由实验知:在100mL基体溶液中,当掺入0.5gLa(NQ_3)_3·nH_2O,加入0.2g聚乙二醇,镀膜两层时,透光性好且光催化活性也高。

染料在纳米TiO_2薄膜表面吸附性能的研究

采用溶胶 凝胶法制备纳米TiO2 薄膜 ,并通过吸附染料形成染料 TiO2 复合薄膜。分析了染料与TiO2 薄膜的相互关系 ,利用紫外可见、比表面等技术研究染料在纳米TiO2 薄膜表面的吸附性能 ,并计算出TiO2 薄膜对染料的最大吸附率。研究表明 ,染料溶液浓度、温度以及TiO2 薄膜浸泡时间对染料吸附量有着显著的影响 ,染料的吸附性能直接影响着太阳能电池的光电转换效率。

醋酸处理对TiO_2纳米薄膜光催化性能的影响

用溶胶 -凝胶方法在普通玻璃基体上制备了均匀透明的TiO2 纳米薄膜 ,并经 5 0 0℃煅烧 2h ,煅烧后的TiO2 薄膜在2mol·L-1的CH3 COOH水溶液中处理 2 4h ,最后分别在 10 0和 5 0 0℃进行第二次热处理 .醋酸处理前后的薄膜分别用UV vis ,SEM ,XRD和XPS进行了表征 ,并用甲基橙水溶液的光催化降解评价TiO2 纳米薄膜的光催化性能 .结果发现 :用醋酸处理后的TiO2 纳米薄膜的光催化活性高于处理前薄膜的光催化活性 ;而且 ,酸处理后经 5 0 0℃热处理的TiO2 纳米薄膜的光催化活性明显高于经 10 0℃热处理的TiO2

水热法大面积制备TiO_2纳米棒阵列薄膜

TiCl3饱和NaCl溶液中采用外加添加剂尿素的新技术,于一定条件下用水热法在玻璃基板上制备出大面积TiO2纳米棒阵列薄膜。研究了尿素含量、反应温度、反应时间和TiCl3起始浓度对产物的影响,并讨论了反应机理。

镧铁掺杂的纳米TiO_2薄膜的光吸收性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为原料,在生物载波片上制备了金属离子镧铁双元掺杂纳米TiO2薄膜,经过440℃高温热处理后,TiO2为锐钛矿型;通过紫外可见分光光度计测量薄膜的透射光谱,发现掺杂后TiO2的吸收边有改变,薄膜对可见光的吸收也明显加强。

扩散火焰法控制TiO_2纳米晶粒径和晶型的研究

以TiCL4为前驱体,利用自行设计开发的扩散火焰燃烧反应器,通过调节关键反应条件,即中心环TiCL4进料浓度和氧气含量,控制合成粒径尺寸和晶型组成可控的TiO2纳米晶。TEM、XRD研究表明,制得的纳米晶分散性好,分布均匀,晶化完整,由锐钛矿型和金红石型两种晶型组成。在本实验条件下,通过调节TiCL4进料浓度和中心环氧气含量,制得了粒径大小在9.4nm￣15nm、锐钛矿型含量在68.3%￣100%间可控的TiO2纳米晶。

TiO_2纳米薄膜微结构及光催化性能研究

以钛酸丁酯Ti(OBu)4为原料,采用溶胶-凝胶法在普通钠钙玻璃表面制备了TiO2纳米薄膜,用XRD、UV-VIS等技术对薄膜微结构及紫外吸收性能进行了表征,选用食用油光催化降解为模型对TiO2薄膜光催化性能进行了评价。探讨了退火温度对薄膜晶相结构及其光催化活性的影响,450℃退火处理的薄膜呈锐钛矿和金红石型混晶结构,锐钛矿相平均晶粒尺寸为28.8 nm,金红石相平均晶粒尺寸为40.4 nm,700℃退火后为纯金红石相。焙烧温度在450—490℃光催化活性较为理想,480℃附近光催化活性达到最高。涂膜层数增加,光催化活性增强,8层膜的光催化活性最高。

界面电子转移对纳米TiO_2薄膜导电性的影响

研究纳米 Ti O2 薄膜的导电性与薄膜厚度和基底材料的关系 .结果表明 ,沉积在 Ti和Si基底上的 Ti O2 薄膜的电阻率随着膜厚的增加而非线性增大 ,分别经历了导体、半导体到绝缘体或半导体到绝缘体的电阻率范围的变化过程 ,Ti O2 薄膜导电层厚度也不相同 ,沉积在玻璃表面 Ti O2 薄膜为绝缘体 .这些现象是界面电子在界面的转移所致 。