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.

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。

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。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

可见光响应TiO_2中空球的制备及在降解水体中有机物的应用

采用天然聚合物(可溶性淀粉、羧甲基纤维素、魔芋)或葡萄糖为碳源,通过水热碳化合成法制备了粒径分布均一的亲水性碳球,以硫酸氧钛为钛源,通过二次水热合成方法制备了核-壳型C-TiO_2复合材料,再经高温煅烧制得TiO_2空心球。通过XRD、SEM和TEM对所制备的TiO_2空心球进行了表征,结果表明所制备的TiO_2的晶型为锐钛矿型,TiO_2呈中空结构。此外,以甲基橙为典型的模拟有机污染物,通过在模拟太阳光下对所制备TiO_2空心球的光催化降解有机物的性能进行了评价,结果表明,3h内即可将溶液里的甲基橙完全降解,因此,该TiO_2空心球具有良好的光催化性能,在降解废水中的有机物方面具有潜在的应用价值。

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%。

二氧化钛空心微球的合成及其光电化学性能

采用水热法合成了TiO2空心微球,并通过XRD、SEM、TEM对其结构和形貌进行了分析.将TiO2空心微球作为光阳极制作成染料敏化太阳电池,并进行光电化学性能测试.结果表明,电流-电压曲线测试表明以TiO2空心微球为光阳极的电池光电转换效率远高于以TiO2纳米晶为光阳极的电池;紫外-可见吸收光谱及电化学阻抗谱(EIS)显示TiO2空心微球的光吸收能力增强,电池的电荷转移阻抗更低,表明其空心的球体结构是其光电性能提高的主要原因.

骨架结构多孔TiO_2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能

以空心球状TiO2为基体、以片状TiO2为骨架,采用刮刀法制备了染料敏化太阳能电池的多孔TiO2光阳极薄膜。光电转化效率测试结果表明,当作为骨架支撑材料的片状TiO2含量为20wt%时,光阳极薄膜组装成太阳能电池的光电转化效率达到最高值4.53%,比商业P25制备的无孔无骨架TiO2薄膜电池(4.06%)及无骨架结构的多孔TiO2薄膜电池(4.17%)的性能均有显著提高。当片状TiO2的最佳含量为20wt%电池薄膜厚度为33μm时,太阳能电池光电转化效率进一步提升为7.06%。光电性能增强的原因是骨架结构有利于快速传输电子并增大染料吸附量。本研究通过设计制备具有骨架结构的多孔TiO2薄膜为提高染料敏化太阳能电池性能提供了新的思路。

分级微纳结构TiO_2空心球的制备及其在DSSC中的应用

以钛酸四丁酯为钛源,无水乙醇为溶剂,通过碳球模板法制备出直径为200nm、壳厚20～25nm的TiO2空心球(HS).通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附脱附等对产物的形貌、晶相组成、孔结构和紫外-可见光谱性质进行了表征,结果显示所制备的锐钛矿相TiO2空心微球是由初级结构纳米级TiO2晶粒构成的.将这种TiO2空心球应用于染料敏化太阳电池(DSSC)领域可以提高光阳极对光的散射.通过制备P25/HS-TiO2双层膜电极,相比单纯的P25纳米晶电极(Jsc=13.5mAcm?2,Voc=0.653V,FF=0.53,η=4.95%)可以得到更高的光电转化效率(Jsc=15.79mAcm?2,Voc=0.653V,FF=0.55,η=6.66%).

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.

TiO_2空心微球负载钒、铈催化剂的制备及其对氯苯催化燃烧性能研究

采用水热法制备TiO2空心球,以TiO2空心球为载体,采用等体积浸渍法分别制备了不同V负载量（3%~10%）的V2O5/TiO2和稀土改性后的V2O5-CeO2/TiO2催化剂,利用XRD,SEM,EDS,TEM对TiO2空心球及V2O5-CeO2/TiO2催化剂进行了表征,结果表明,空心球TiO2分散性良好,粒径在1.5μm左右,且其为锐钛矿结构,负载的V和大部分的Ce均匀分散在TiO2空心球体内部或者表面而未破坏TiO2空心球结构。考察了催化剂对氯苯的催化燃烧性能,活性评价结果表明当V负载量在5%时,V2O5/TiO2催化剂对氯苯催化燃烧性能最佳,在掺杂10%的稀土Ce后,催化燃烧氯苯的活性得到明显提高。