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以偏钛酸浆料制备氮掺杂纳米二氧化钛及其可见光催化性能研究

黎经纬 , 傅敏 , 董帆 , 廖佳珍 , 边际 , 李红梅 , 刘红艳

人工晶体学报

以工业偏钛酸为前驱体、尿素为氮源,混合煅烧制备了不同氮含量的TiO2光催化剂(记为TiO2-xN-温度).用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱和紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)等对催化剂进行了表征.以亚甲基蓝为目标污染物,评价了样品的可见光光催化活性.结果表明,当催化剂中尿素与TiO2质量比为3∶1,煅烧温度为400℃(即TiO2-3N-400℃)时制得的样品活性最高.500 W的长弧氙灯照射4h,对亚甲基蓝降解率达到93.9%.

关键词: 二氧化钛 , 偏钛酸 , 氮掺杂 , 亚甲基蓝 , 光催化

载银TiO2介孔材料制备及其光催化性能研究

王峻 , 王新敏 , 张鹤 , 吴春春 , 申乾宏 , 盛建松

硅酸盐通报

以TiO2介孔球为载体、AgNO3为银源、KBr为沉淀剂,采用液相沉淀和光催化还原相结合的方法制备了AgBr-Ag-TiO2介孔材料.考察了样品结构及其光催化特性,对载银和光催化机理进行了探讨,并初步将样品应用于光催化涂层的制备.结果表明:AgBr在TiO2介孔球表面沉积,并通过TiO2光催化作用部分还原为单质银.一方面窄带隙的AgBr通过与TiO2耦合,可将TiO2的光响应波长拓展至可见光区;另一方面,所形成的银颗粒通过与TiO2形成肖特基结,抑制了光生电子、空穴的复合.因此,AgBr-Ag-TiO2介孔材料表现出较高的紫外光和可见光催化活性,光催化反应速率分别是单一TiO2介孔球的2.0倍和3.4倍,并保持了原有TiO2介孔球的吸附能力,在环境保护领域具有潜在的应用前景.

关键词: TiO2 , AgBr , 光催化 , 沉淀法 , 光催化还原

软模板法制备二氧化钛纳米晶及表征

李咏 , 宋伟明 , 韩雪佳 , 李世兴 , 杨颖 , 何锡凤

人工晶体学报

以钛酸丁酯为原料,正负表面活性剂自组装形成的囊泡为软模板,制备了二氧化钛纳米晶.采用XRD,TEM,TG-DSC,SEM和EDS,XPS等对二氧化钛纳米晶的微观结构进行表征.结果表明:二氧化钛纳米晶在囊泡双层膜内部,双层膜之间和外部均有析出;150℃,450℃,500℃,750℃,830℃焙烧得到锐钛矿相和金红石相二氧化钛纳米晶,并且随温度升高,锐钛矿相二氧化钛含量先增后减,500℃焙烧产物锐钛矿相二氧化钛含量最高,950℃焙烧产物只含有金红石相二氧化钛,二氧化钛纳米粒子呈不规则五边形,尺寸在80~110 nm之间.750℃焙烧产物对活性艳红具有较好的光催化活性.

关键词: 二氧化钛,囊泡 , 表面活性剂 , 软模板 , 光催化

TiO2光催化材料在饮用水深度处理中的应用研究进展

刘欣伟 , 陈勇 , 陈超 , 陈昌兵 , 张文通

材料开发与应用

综述了近年来TiO2光催化材料在饮用水深度处理中的应用研究进展,分析了存在的问题,展望了饮用水深度处理中光催化材料研究的发展方向.

关键词: TiO2 , 光催化 , 饮用水 , 深度处理

煅烧温度对Al-In-TiO2光催化纳米材料性能的影响

张文杰 , 都玲 , 陈金垒

材料热处理学报

采用溶胶-凝胶法制备0.5% Al-3% In-TiO2光催化剂,研究煅烧温度对材料性质和光催化降解活性的影响.结果表明,不同煅烧温度制备的0.5% Al-3% In-TiO2样品均为锐钛矿型TiO2晶型,TiO2晶粒尺寸和晶胞体积随煅烧温度升高增大.煅烧温度升高导致样品平均孔径增大,累积孔容积和比表面积减少.400℃制备的样品比表面积为108.9 m2/g,平均孔径为8.0 nm,累积孔容积为0.1395 cm3/g.0.5% Al-3% In-TiO2材料吸附染料能力随煅烧温度升高而下降.400℃制备的样品具有相对较强的光催化降解活性,经30 min光照后甲基橙溶液的降解率为58.1%.

关键词: TiO2 , 光催化 , 溶胶-凝胶 , 煅烧

Ce、N共掺杂锐钛矿相TiO2光学性能的第一性原理研究

祝卓茂 , 卞宝安 , 初冰 , 郑亚鹏 , 史海峰

人工晶体学报

采用密度泛函理论研究了Ce、N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构、态密度和光学特性.计算结果表明,不同位置Ce、N共掺杂对TiO2的杂质形成能、带隙和光学性质是有影响的.共掺杂带隙比单掺杂TiO2的更窄,导致电子从杂质能级激发到导带的概率增大,这会提高共掺杂TiO2的光量子效率.Ce、N共掺杂后TiO2吸收带边红移至可见光区的更远处,光学吸收系数比单掺杂时更强,这主要是由Ce、N共掺杂的协同效应引起的.带边位置的计算结果表明掺杂TiO2的强氧化还原能力得到保持.因此,Ce、N共掺后TiO2在可见光区具有良好的光催化性能.

关键词: TiO2 , 第一性原理 , 电子结构 , 光催化

水热法制备一维Ti-O纳米材料的性能与表征

王厚山

硅酸盐通报

本文采用水热法成功制备出了一维Ti-O纳米材料,研究了不同碱浓度,不同热水处理温度对纳米带形貌的影响,得到了一维Ti-O纳米材料最佳的制备工艺.结果显示,热水处理温度为180℃、碱的浓度为10 mol/L,热处理48 h可以得到Na2Ti3O7、H2Ti3O7和TiO2纳米带.纳米带的形成机制为“溶解-结晶”机制.制得的纳米带产物产率高,质量好,其宽度为50~200 nm,长度达到几十微米,有的纳米带甚至能够达到一百多微米,表面洁净,结晶良好,无缺陷.最后对温度对产物形貌的影响进行了讨论.

关键词: 二氧化钛 , 1D纳米材料 , 制备 , 表征

浓度对Al掺杂TiO2电子结构影响的第一性原理计算

田景芝 , 张苹 , 荆涛 , 邓启刚 , 阚伟

材料科学与工程学报

运用第一性原理超软赝势方法计算了不同Al掺杂浓度对TiO2能带结构、分波态密度、光吸收谱图的影响.计算结果表明:Al原子进入TiO2晶格后,晶胞体积减小;随着掺杂浓度的增大,禁带宽度减小,吸收带边红移越来越明显;不同掺杂浓度下,虽然Al的3s和3p轨道对导带和价带贡献较小,但对TiO2可见光吸收能力大有改善;在波长为100~280nm处,Al掺杂TiO2的紫外光吸收能力有所降低,波长为450~1000nm时,TiO2的可见光吸收能力明显增强.对比四种不同掺杂浓度下TiO2的光催化活性,发现浓度为9%左右时催化效果更好一些.

关键词: TiO2 , Al掺杂浓度 , 电子结构 , 第一性原理

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