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氟碳铝板表面溶胶-凝胶法低温制备TiO2纳米膜聚乙二醇对膜性能的影响

艾凡荣 , 李勇 , 闫洪

材料保护

用传统的溶胶一凝胶法制膜，晶化热处理温度达500℃，不适合耐热性较差的基体。采用过量水体系的溶胶-凝胶法低温制备了纳米TiO2薄膜，研究了聚乙二醇（PEG）质量分数、分子量对纳米TiO2膜在氟碳铝表面成膜特性的影响。结果表明：制备睁纳米TiO2膜表面较平整、均匀，表现为锐钛矿型结构，对亚甲基蓝溶液具有良好的光降解作用，但膜会产生裂纹；随着PEG质量分数和分子量的增加，纳米TiO2膜的开裂倾向减小。

关键词: 纳米TiO2膜 , 光催化活性 , 过量水体系溶胶-凝胶法 , 低温 , 氟碳铝板 , PEG , 形貌 , 组构

Effect of Substrate Pretreatment on Controllable Growth of TiO2 Nanorod Arrays

材料科学技术（英文）

关键词: 预处理条件 , 可控生长 , 二氧化钛 , 石英衬底 , 纳米棒 , 阵列 , 光催化活性 , 技术需求

纳米ZnO-TiO2复合半导体的La3+改性及其光催化活性

程刚 , 周孝德 , 李艳 , 仝攀瑞 , 王理明

催化学报

采用溶胶-凝胶法对纳米ZnO-TiO2复合半导体进行了La3+改性,用热重-差示扫描量热、扫描电镜、 X射线衍射和拉曼光谱分析了La3+/ZnO-TiO2的晶化温度和微晶结构,并以活性艳红K-2BP为模型降解物,在固定催化剂投加量和通气量条件下考察了La3+掺杂量和煅烧温度对La3+/ZnO-TiO2光催化活性的影响. 结果表明, La3+掺杂使ZnO-TiO2晶型转变温度提高,衍射峰蓝移且峰强度减弱,晶粒进一步减小. La3+掺杂量为0.5%, 煅烧温度为500 ℃, 40 min时对活性艳红K-2BP的降解率为100%, 表观反应速率常数k值达到了0.182 min-1, 为不掺La3+的ZnO-TiO2复合半导体的1.4倍.

关键词: 镧 , 氧化锌 , 氧化钛 , 复合半导体 , 稀土掺杂 , 光催化活性 , 活性艳红

暴露{001}面TiO2纳米片分等级花状结构的制备及其光催化活性

向全军 , 余家国

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(10)60186-6

以钛酸盐纳米管为前驱体,在HF-H2O-C2H5OH的混合溶液中,采用一种简单的醇热方法合成了具有87%暴露{001}面的TiO2纳米片自组装形成的分等级花状TiO2超结构.运用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和N2吸附-脱附等方法对样品进行了表征,并在紫外光照射下于空气和溶液中分别考察了其光催化降解丙酮和甲基橙反应活性.结果表明,这种分等级花状结构TiO2的光催化活性比商业P25和在纯水中制备得到的片状锐钛矿TiO2的光活性高得多.这主要是由于该样品具有分等级的多孔结构,暴露的{001}晶面和增强的光吸收能力.这种分等级花状TiO2超结构在太阳能电池、光催化产氢、光电子器件、传感器和催化方面也具有巨大的应用前景.

关键词: 二氧化钛 , 纳米片 , {001}晶面 , 分等级花状二氧化钛超结构 , 光催化活性 , 丙酮 , 甲基橙

棒状结构Pt/PbWO4微米晶的合成、表征及其高光催化性能

余长林 , 白羽 , 何洪波 , 范文宏 , 朱丽华 , 周晚琴

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61009-9

PbWO4是一类重要的半导体,广泛运用于高能物理领域无机闪烁晶体.它具有许多独特的物理性能,如衰减时间短(10 ns)、能量密度高(8.28 cm3)、低光产率(300 photons/MeV)、短辐射长度(0.9 cm)和高抗辐照损伤等. PbWO4纳米晶体的激子荧光、热荧光和其它光学性能主要取决PbWO4晶体的形貌和微观结构.目前已经合成了不同结构的PbWO4纳米/微米晶体,如四角双锥微米晶、微米球、纳米棒、纳米纺垂体等.近年来, PbWO4的光催化性能也引起人们的重视.研究发现, PbWO4晶体的光催化性能和其形貌、微观结构密切相关.如在不同形貌的十四面体、三维多尺度微米球和纳米颗粒中, PbWO4微米球表现了极高的光催化活性.此外, PbWO4微米球由于密度大,非常容易分离,从而有利于其回收利用,在循环使用时具有很高的稳定性.因此,合成具有特殊形貌的PbWO4纳米/微米晶体具有重要的理论和现实意义.此外,合成贵金属/半导体复合纳米结构是提高光催化性能的另一有效策略.在贵金属/半导体复合纳米结构中,光生电子(e–)和(h+)的复合可以在很大程度上得到抑制,因为光生e–可以快速地迁移至贵金属颗粒中心,从而加速e–和h+的分离.本文利用水热结合焙烧法首先合成了长度大于1μm的棒状PbWO4微米晶.然后利用光化学沉积法,在PbWO4微米晶表面沉积不同含量(0.5 wt%,1 wt%,和2 wt%)的Pt纳米粒子.利用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)、光致发光谱(PL)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对所制PbWO4和Pt/PbWO4进行了表征.表征结果表明,合成的PbWO4和Pt/PbWO4的比表面积很小(1.5–1.9 m2/g),沉积的Pt纳米粒子为金属态. UV-Vis DRS测试表明,沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进可见光的吸收.另外, PL的结果则证实Pt纳米粒子的存在还可抑制PbWO4晶体在光照下产生的光生e–和h+的分离.而XRD和高分辨TEM分析表明PbWO4微米棒的晶体生长方向为(–102)晶体方向.电子选区衍射表明,棒状PbWO4微米晶具有极高的结晶度.以氙灯为光源进行了光催化降解染料酸性橙II的光催化性能测试.结果表明,当沉积1–2 wt%Pt纳米粒子时,可使光催化活性提高2倍左右.另外, Pt/PbWO4微米棒的密度较大,非常容易进行离心分离催化剂及其循环使用.在第一次使用时酸性橙II的降解率为93%,而在第四次使用时酸性橙II的降解率仍维持在88%,表现出很好的光催化稳定性. Pt/PbWO4具有很高的光催化活性的原因,一方面是由于其具有很高的结晶度和独特的棒状结构,另一方面是由于沉积的Pt纳米粒子在光照下可以产生表面等离子共振,促进了可见光的吸收和光生e–与h+的分离.

关键词: 棒状 , 钨酸铅微米晶 , 铂纳米粒子 , 光催化活性 , 光催化稳定性 , 表面等离子体 , 电子-空穴分离

Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜的制备及其可见光催化活性研究

云广平 , 梁燕萍 , 吴振森

电镀与涂饰

以不锈钢为基底,采用化学复合镀的方法制备了Ni-P/TiO2膜,然后采用阴极电沉积的方法在其基础上制备了Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜.通过X射线衍射和紫外-可见光谱对Ni-P/TiO2和Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜进行了表征,并以甲基橙模拟有机污染物,在可见光下测试了其光催化活性.结果表明,TiO2/Cu2O复合膜的光催化性能有较大程度的提高;在相同的条件下,甲基橙在Ni-P/TiO2膜上的降解率只有10.8%,而在Ni-P/TiO2/Cu2O复合膜上的降解率达到65.2%.

关键词: 不锈钢 , 化学复合镀 , 镍磷合金 , 二氧化钛 , 氧化亚铜 , 复合膜 , 光催化活性

预涂镧盐的二氧化钛薄膜制备和性能

姜承志 , 卢旭东

电镀与精饰 doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2009.10.002

在玻璃表面预涂一层硝酸镧掺杂的TiO2薄膜.研究了镧盐掺杂对样品相结构、晶粒尺寸和光催化降解亚甲基蓝活性的影响.利用相结构与TiO2薄膜光催化活性关系,探讨了镧盐掺杂对TiO2薄膜的光催化活性的影响.结果表明,与纯TiO2薄膜相比,适量掺杂镧盐可以显著提高其光催化活性.当预涂w(硝酸镧)为0.3%溶液时,TiO2薄膜的光催化活性最佳,降解率为94.56%,镧盐强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,减小晶粒尺寸,这两方面均有利于提高光催化活性.

关键词: TiO2薄膜 , 晶粒尺寸 , 溶胶-凝胶 , 光催化活性 , 镧盐

Ce掺杂ZnO纳米晶的光催化性能研究

汪应灵 , 谢友海 , 薛载坤 , 刘国光

人工晶体学报

以Zn( NO3)3·6H2O、Ce( NO3)3·6H2O为原料,明胶为模板分散剂,采用凝胶模板燃烧法制备纯ZnO和Ce/ZnO纳米晶,利用XRD、TEM、BET、UV-Vis漫反射进行表征.以染料罗丹明B为目标降解物考察了样品的光催化活性.结果表明:产物粒子形状基本为球形,结晶良好,属六方晶系结构.相比纯ZnO,Ce/ZnO对光具有更高的吸收利用率,在紫外和可见光下对罗丹明B的降解能力均有明显提高；随Ce掺杂量的增加,样品的粒径减小,比表面积增大,罗丹明B的降解率相应增大,在紫外和可见光下降解率分别可达98.6％、78.3％,其原因在于Ce掺杂有利于在ZnO纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离.

关键词: ZnO纳米晶 , Ce掺杂 , 凝胶模板燃烧法 , 光催化活性

纳米自洁净玻璃的光催化活性、紫外-可见光透过率及亲水性

张馨 , 陈红 , 高锦岳 , 隋喜云 , 张书勤 , 周大凡

功能材料

详细研究了用以表征自洁净玻璃主要性能的各种测定方法:采用紫外光辐照降解甲基橙-分光光度法测定自洁净玻璃对有机物的降解效率即光催化活性;利用紫外可见光分光光度计扫描测量其透过率光谱曲线;用接触角测定仪测量其样品表面的亲水性.上述测定方法已成功地应用于自洁净玻璃的研制与工业化生产过程中的质量检测.

关键词: 纳米TiO2薄膜 , 自洁净玻璃 , 光催化活性 , 亲水性 , 接触角

高结晶度氮掺杂介孔TiO2的制备及光催化活性

刘二强 , 郭晓玲 , 秦雷 , 申国栋 , 王向东

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(11)60437-3

以钛酸丁酯为钛源,尿素为氮源,聚丙烯酰胺(PAM)和聚乙二醇(PEG)为复合模板剂,采用溶胶-凝胶法,在氮气和空气气氛中分段煅烧,制得高结晶度氮掺杂介孔TiO2光催化剂.利用X射线衍射、透射电镜、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等技术对其进行了表征.结果表明,当PAM和PEG的质量比为1:4时,先在氮气中600℃煅烧,后在空气中500℃煅烧所得样品是锐钛矿相,具有良好的孔隙结构和较高的结晶度,平均孔径为5.11 nm,晶粒尺寸为12.5 nm,比表面积110.8 m2/g.掺杂介孔TiO2的氮主要以取代氮和化学吸附分子γ-N2的形式存在,少量以间隙氮形式存在.氮掺杂使TiO2的能带变窄,吸收带边明显红移,且使光吸收强度显著增大.光催化降解甲基橙实验结果表明,与未掺杂样品相比,氮掺杂介孔TiO2在可见光作用下表现出较高的催化活性.

关键词: 介孔二氧化钛 , 氮掺杂 , 高结晶度 , 光催化活性 , 甲基橙