ZnO/TiO_(2)核-壳纳米结构的低温制备及其光电性能研究

ZnO因其自身的高电荷复合、化学性质活泼,导致其应用受到限制,通过表面修饰进行复合可实现电子-空穴的分离并提高其化学稳定性。以二水合醋酸锌、六水合硝酸锌、六氟钛酸铵为原料,采用溶胶-凝胶、水热和液相沉积相结合的方法,在低温条件下制备出ZnO/TiO_(2)单异质结。采用XRD、SEM、EDS、TEM、PL等对样品进行表征并对其光电性能进行测试。结果表明,在沉积时间为20 min时,ZnO/TiO_(2)核-壳结构形貌最规整,其中ZnO直径约115 nm,TiO_(2)薄膜厚度约7.6 nm;TiO_(2)的负载,降低了电极中光生电荷的复合,提高了ZnO对光子的收集能力,光电流密度提升大约10倍,达到0.21μA/cm^(2),表现出优异的光电化学性能。

SiS_(2)/ZnO范德华异质结光催化水分解第一性原理研究

基于第一性原理方法,研究了SiS_(2)/ZnO范德华异质结的电子结构和光催化性质.结果表明,SiS_(2)/ZnO异质结是带隙值为1.32 eV的半导体材料,表现出交错排列的能带结构.在异质结界面处,形成了从ZnO指向SiS_(2)的内置电场,该内置电场的存在使得SiS_(2)/ZnO异质结中形成了特殊的“Z-型”载流子迁移模式,有利于电子空穴对的有效分离,同时增强了载流子的氧化还原能力.异质结构具有良好的热力学稳定性,且带边位置跨越水的氧化还原电位.与单层材料相比,SiS_(2)/ZnO异质结光吸收谱出现红移现象,表现出更宽的光吸收范围(从可见光到紫外光)及更强的光吸收强度(达到10~5 cm^(-1)量级).另外,通过施加双轴应变,可以有效调控SiS_(2)/ZnO异质结的带隙值.以上结果表明SiS_(2)/ZnO异质结有潜力成为新型光催化剂用于全解水.

两步法合成ZnO／TiO2异质结构

采用电纺和水热处理两步法,通过水热后处理在电纺的TiO2纤维上生长了ZnO二级结构,制备了ZnO/TiO2异质结构的复合材料,并研究了反应时间对ZnO生长的影响。采用SEM,TEM对异质结构的微观结构进行了表征,XRD对ZnO/TiO2进行了物相分析。

纳米TiO_2/Zr_xTi_(1-x)O_2异质结构薄膜的制备及其光催化性质

首次报道了采用溶胶 凝胶工艺制备TiO2/ZrxTi1-xO2异质结构光催化薄膜的新方法。薄膜样品的表面形貌、吸收光谱以及光催化性质的测试结果表明,在TiO2光催化薄膜与衬底之间引入ZrxTi1-xO2过渡层,很容易获得晶粒尺寸很小的纳米薄膜;其光催化活性和抗失活稳定性都有明显提高,且超过了DegussaP25薄膜。

In_2TiO_5/In_2O_3异质结构的制备及光催化性能

以酞酸丁酯和硝酸铟为起始物,甘氨酸为燃料,脱脂纤维为模板,采用自蔓延燃烧法制备了In2Ti O5/In2O3异质结构半导体光催化剂.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能量色散谱仪、热重-差热分析仪、紫外-可见漫反射光谱仪和氮气吸附-脱附仪等对样品进行了表征.以罗丹明B(Rh B)为目标降解物,考察了催化剂的光催化性能.结果表明,在In/Ti摩尔比为2∶1、焙烧温度为800℃、焙烧时间为2 h条件下制备的介孔In2Ti O5/In2O3光催化材料在高压汞灯(125 W)辐照下,120 min可使10 mg/L Rh B的脱色率达到92.1%,降解过程服从一级动力学模型.在相同的光催化条件下,In2Ti O5/In2O3的光催化性能明显优于In2Ti O5,且In2Ti O5/In2O3光催化剂还具有一定的可见光催化活性.

TiO_2与ZnO复合纳米结构电极的光电化学研究

利用尿素加压共沉淀法以Ti(SO4)2与Zn(NO3)2为原料制备了TiO2-ZnO复合纳米粒子,其纳米结构电极的光电化学研究结果表明,反应物摩尔比为3∶1,于530℃煅烧制备的复合纳米结构电极的光电转换效率最高.对吸附染料RuL2(SCN)2∶2TBA的纳米结构TiO2和各种复合纳米粒子的纳米结构电极进行光电研究的结果表明,染料对各纳米结构电极都起到了敏化作用,其中也是由反应物摩尔比为3∶1,于530℃煅烧制备的纳米结构电极的光电转换效率最高.对聚3-甲基噻吩修饰的纳米结构TiO2和摩尔比为3∶1,于530℃煅烧的复合纳米粒子构成的纳米结构电极进行光电性能研究,结果表明,聚3-甲基噻吩与半导体纳米粒子之间存在p-n结,在一定条件下p-n结的存在有利于光生电子/空穴的分离,从而提高了光电转化效率.

TiO_2形态对ZnO压敏电阻微结构和性能的影响

简要介绍了研究ZnO低压压敏电阻的必要性;对比分析了微米粉体、纳米粉体和纳米胶体3种不同形态TiO2添加剂促进ZnO压敏电阻晶粒长大、压敏电压降低的效果,发现纳米胶体TiO2的效果优于其他2种形态的TiO2.

La-TiO_2/ZnO异质结纳米复合材料的光催化性能

利用溶胶-凝胶法与固相混合法制备了掺La超微纳米晶TiO2负载ZnO异质结纳米复合材料La-TiO2/ZnO。采用比表面积(BET和BJH)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见光吸收(UV-vis)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X-射线光电子能谱(XPS)表征催化剂的物理化学性能。La-TiO2/ZnO异质结光催化活性通过紫外光降解亚甲基蓝(MB)来评价,当nTiO2∶nLa∶nZnO=1∶0.015∶0.5时,光催化活性最佳。其主要原因是掺La超微纳米晶TiO2在ZnO表面形成多异质结,可有效抑制光生电子空穴对的复合。本文探讨了光催化活性较高的催化机理。

核-壳结构的TiO_2/ZnO纳米材料的制备

采用电化学阳极氧化法在含氟溶液中制得结构规则、有序核-壳结构的TiO2纳米管,再以上述TiO2纳米管为基质,在一定条件下水热合成制得TiO2/ZnO纳米复合材料,对所制备的纳米复合材料进行表征。在阳极氧化电压为60 V、反应时间9 h、溶液pH=6时制得的TiO2纳米管形貌最佳,当锌浓度为0.2 mmol/L时制得TiO2/ZnO纳米复合材料的包覆明显且清晰;同等条件下采用SDS制得的纳米材料尺寸比用CTAB的小。

溶胶-凝胶法制备TiO_2-Fe_2O_3半导体异质结构光催化材料

采用溶胶-凝胶法,以硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)和钛酸丁酯(Ti(OBu)4)为原料制备出均匀透明的TiO2-Fe2O3复合异质结构光催化薄膜材料,并将其在不同温度下进行了热处理。利用原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计对试样的表面形貌和透光率进行了表征。考察了不同组成、热处理制度和温度对材料光催化性能的影响,特别是对可见光区的光催化性能的影响,并对其光催化机理进行了探讨。结果表明:TiO2-Fe2O3复合异质结构光催化薄膜的光催化活性比纯TiO2结构薄膜有了明显提高,且向可见光波段偏移。

ZnO/TiO_2分级纳米结构的制备及气敏性能

采用静电纺丝法和水热法制备了ZnO/TiO_2分级纳米结构,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对材料的表面形貌和晶体结构进行了表征,并研究了ZnO/TiO_2分级纳米结构传感器的气敏特性.结果表明,ZnO/TiO_2分级纳米结构是ZnO纳米锥柱阵列均匀生长在TiO_2纳米纤维的表面,且水热法生长ZnO纳米锥柱阵列的过程未改变TiO_2纳米纤维的晶体结构.与ZnO纳米锥柱和TiO_2纳米纤维气敏元件相比,ZnO/TiO_2分级纳米结构气敏元件具有更高的灵敏度,且对丙酮具有较好的选择性.

n-型多孔Si/TiO_2纳米线异质结构的制备及光电化学性能

采用光辅助电化学腐蚀法制备了n-型多孔硅衬底,再采用水热法在其表面生长Ti O_2纳米线制得了三维n-型多孔Si/Ti O_2纳米线异质结构.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和X射线能量散射等表征证实了n-型多孔Si/Ti O_2纳米线异质结构的形成.紫外-可见漫反射光谱测试结果表明,n-型多孔硅与Ti O_2纳米线的复合提高了紫外-可见波段的光吸收.光电性能测试结果表明,3个样品中n-型多孔Si/Ti O_2纳米线异质结作为光电极的光电流最高,这说明n-型多孔Si/Ti O_2纳米线作为光电极具有更高的光电化学分解水性能.

核-壳结构ZnO/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能研究

采用电化学阳极氧化法制得结构规则、有序的TiO2纳米管,以TiO2纳米管为基质,在一定水热条件下合成核-壳结构的TiO2/ZnO复合纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-VIS DRS)等分析手段对所得材料的结构、形貌及光催化性能进行分析和表征。实验结果表明:TiO2/ZnO复合纳米材料的光催化性能较单一TiO2、ZnO纳米材料有所提高。当前驱体溶液加入量为20 mL,甲基橙溶液初始pH为3时,TiO2/ZnO复合纳米材料的光催化效率最高。

以CuC_2O_4微球为模板可控合成一维CuC_2O_4/ZnO异质结构(英文)

以CuC2O4纳米微球为模板,通过水热法在120℃、1 h时成功合成了一维CuC2O4/ZnO异质结构。采用热重分析(TGA)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能量散射X射线谱(EDX)、透射电子显微镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)等测试技术对产物的结构和形貌进行了表征。结果表明,所得产物为一维CuC2O4/ZnO纳米棒束,长约1μm,直径约500 nm。每个棒束由许多纳米棒沿同一方向组装而成。TEM照片和EDX光谱表明,CuC2O4和ZnO形成了均匀的异质结构。

CuO/TiO_2异质多孔纳米结构的制备及其光催化性能

以Cu(OH)_2纳米棒阵列为前驱体,钛酸四丁酯为钛源,采用外向包覆合成法,利用Cu(OH)_2自身热分解产生的微量水分子与负载在其表面的钛酸四丁酯缓慢反应,制备了CuO/TiO_2异质多孔纳米结构,并研究了产物对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能。结果表明,得到的产物薄膜为直径2~4μm的微孔组成的多孔纳米结构,微孔的孔壁由直径500nm左右的纳米棒组装而成。产物CuO/TiO_2异质多孔纳米结构比纯TiO_2纳米结构对RhB有更好的光催化降解性能,这主要是由两方面的原因引起的:一方面,CuO/TiO_2异质多孔纳米结构具有更好的吸附性能和更大的比表面积;另一方面,产物CuO/TiO_2为异质复合纳米结构,异质结的存在能有效地降低光生电子空穴对的复合,从而提高产物的光催化降解效果。

多孔ZnO-SnO2异质结构的制备及气敏特性研究

本研究采用溶剂热法制备了SnO2介孔球,并以此为基础,将ZnO纳米颗粒负载到其表面,最终制备了ZnO/SnO2异质结构。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面测试(BET)对产物的晶体结构、微观形貌、元素化合态和孔结构进行了表征。气敏性能测试表明,多孔ZnO/SnO2异质结构对三乙胺具有优异的气敏性能,对100ppm三乙胺,灵敏度为88.4,响应和恢复时间分别为12s和15s。此外,该材料对三乙胺表现出优异的选择性。从材料的多孔结构和异质结构能带匹配两方面对多孔ZnO/SnO2异质结构的作用机理进行了分析。

纳米TiO_2-ZnO复合材料的制备及其光催化性能

本文以TiO2纳米管阵列作为模板,利用溶胶-凝胶法制备ZnO@TiO2纳米复合材料,通过SEM等测试手段对其结构进行了表征,并进一步研究了该复合材料在紫外光下对亚甲基蓝溶液的光催化效率。发现ZnO@TiO2复合材料的光催化效率与模板孔深孔径有关,并且由于TiO2与ZnO间的电荷转移作用,使得纳米复合材料的光催化效率高于TiO2模板和ZnO@AAO光催化效率的线性加合。

TiO_2分级结构/Ag_3PO_4复合材料的可见光催化性能

制备了具有分级结构的海胆状TiO2纳米材料,并通过原位沉积法将可见光响应的Ag3PO4纳米颗粒沉积到TiO2的纳米分级结构上,合成了具有高效稳定可见光催化性能的系列TiO2分级结构/Ag3PO4复合材料,对比测试了系列材料对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能.结果表明,TiO2分级结构/Ag3PO4复合材料光催化性能明显高于纯相的Ag3PO4光催化剂,同时也明显优于TiO2(P25)/Ag3PO4复合光催化剂,其中分级结构TiO2与Ag3PO4摩尔比为1∶1的复合材料具有最强的光催化性能,在可见光照射6min内可实现RhB的完全脱色.分析结果表明,与纳米颗粒TiO2相比,具有海胆状纳米结构的TiO2可为Ag3PO4的负载提供更多的担载位点,增加TiO2和Ag3PO4的接触面积,进而提升Ag3PO4光激发产生的光生电子-空穴的分离效率.同时在光降解过程中,Ag3PO4表面存在的少量Ag+会逐渐还原成单质Ag0,通过Ag0的等离子体共振效应,可增加对光子的吸收转换能力,从而进一步提高该复合材料光催化降解染料的性能.

用TiO_2,ZnO及Fe_2O_3纳米粒子光催化氧化庚烷的反应

制备了三种n 型半导体氧化物TiO2 ,ZnO和Fe2 O3 纳米粒子 ,用X射线衍射和N2 吸附技术分别对它们的结构及比表面积进行了表征 .考察了三种氧化物粒子对庚烷的气相光催化氧化反应的催化活性 .研究表明 ,对于同种催化剂 ,随着焙烧温度的升高 ,催化剂的粒径增大 ,比表面积减小 ,光催化活性下降 .三种催化剂纳米粒子的光催化活性顺序为TiO2 (锐钛矿 )>ZnO >Fe2 O3 ,金红石型TiO2 粒子的催化活性低于ZnO粒子 .

TiO_2/Fe_2O_3异质结薄膜的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Fe2O3异质结构的复合薄膜,运用XRD、AFM、紫外-可见光投射光谱等对薄膜的微结构、透光率及其光催化特性进行了表征,分析了薄膜结构对光催化性能的影响,并就可见光催化机理进行了探索。结果表明:具有异质结型的TiO2/TiO2/Fe2O3复合结构的薄膜在可见光区有较好的光催化效果,同时这一结构可有效地抑制电子-空穴复合。