Structural and photocatalytic properties of TiO2 films fabricated on silicon substrates by MOCVD method

Silicon(111) and Silicon(100) were employed for fabrication of TiO2 films by metal organic chemical vapor deposition( MOCVD).Titanium(Ⅳ) isopropoxide(Ti[O(C3H7)4]) was used as a precursor. The as-deposited TiO2 films were characterized with FE-SEM, XRD and AFM. The photocatalytic properties were investigated by decomposition of aqueous Orange Ⅱ. And UV-VlS photospectrometer was used for checking the absorption characteristics and photocatalytic degradation activity. The crystalline and structural properties of TiO2 film had crucial influences on the photodegradation efficiency. For MOCVD in-situ deposited films on Si substrates, the photoactivities varied following a shape of “M”: at Iower(350℃ ), middle(500℃ ) and higher(800℃ ) temperature of deposition, relative lower photodegradation activities were observed. At 400% and 700% of deposition, relative higher efficiencies of degradation were obtained, because one predominant crystallite orientation could be obtained as deposition at the temperature of two levels, especially a single anatase crystalline TiO2 film could be obtained at 700℃.     

TiO_2/Ti薄膜电极制备和光电催化降解罗丹明B的研究

以TA1钛合金为原料采用阳极氧化法制备新型薄膜电极 -TiO2 Ti电极 ,运用X射线衍射法、扫描电镜对电极表面膜的粒径、物相进行了表征。结果表明 ,控制反应条件 ,薄膜中二氧化钛晶型以锐钛矿型为主 ,粒径 45～ 5 0nm ,将其应用于光催化氧化水中的罗丹明B ,该电极对其降解有很好的光催化活性 ,同时 ,外加一定的偏压可以提高光催化氧化的效率     

不同煅烧温度制备TiO_2及光解2-氯苯甲酸

为了考察煅烧温度对TiO2结构和光催化活性的影响,以酞酸丁酯作为前驱体,利用溶胶-凝胶法在不同煅烧温度下制备TiO2,并用亚甲基蓝测试其光催化活性。TG热重分析表明,450~700℃时TiO2有晶型变化,XRD表征说明,TiO2晶型受煅烧温度影响显著,其中450~600℃煅烧制备的TiO2为锐钛矿型,650℃煅烧时TiO2出现金红石晶型;亚甲基蓝光解实验结果表明,煅烧温度显著影响TiO2的光催化活性,其中,450~600℃煅烧TiO2对亚甲基蓝光解效果较好,光降解2.5h后降解率高达95%~97%;550℃煅烧制备的锐钛矿型TiO2对2-氯苯甲酸有一定光解催化效果,紫外光解4h后降解率高达80%左右,光解过程符合零级动力学模式。     

Highly active mixed-phase TiO2 photocatalysts fabricated at low temperature and the correlation between phase composition and photocatalytic activity

The idea of varying volume ratio of water to ethanol in solvent was firstly employed to yield phase composition controllable mixedphase titanium dioxide (TiO2) photocatalysts via a low temperature solvothermal route at 353 K. It was found that anatase contents increase from 0 to 100% with increase of ethanol contents in solvent. The mixed-phase TiO2 with 60% anatase content exhibited the best photocatalytic activity in photodecomposing formaldehyde (FAD) under UV light irradiation, which increases by about ...     

低量Gd~3+掺杂TiO_2粉体的制备及催化活性

利用溶胶-凝胶法在700℃制备了纯的和不同Gd3+掺杂量的TiO2纳米粉体,并用XRD技术对样品进行了表征。研究了Gd3+掺杂量对样品相结构、晶粒尺寸和光催化降解亚甲基蓝的活性的影响,利用相结构与纳米TiO2光催化活性关系探讨了Gd3+掺杂对纳米TiO2的光催化活性。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0.2%(质量),TiO2复合纳米粉体的光催化活性最佳,降解率为86%,其金红石相含量为15.4%,平均晶粒粒径为15nm;Gd3+掺杂强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变、减小晶粒尺寸和晶格膨胀程度这三方面均有利于提高光催化活性。     

低温燃烧合成纳米Ni掺杂TiO2光催化剂的表征及活性研究

采用低温燃烧合成法制备了Ni掺杂TiO₂光催化剂,通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线粉末衍射(XRD)、激光散射、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等方法对催化剂的光吸收特性、晶相组成、粒度分布、升温过程中化学变化等进行了表征,以亚甲基蓝为模型污染物考察了催化剂在可见光下的光催化活性.结果表明,相对P25而言,Ni掺杂TiO₂的光吸收带边红移,当Ni/Ti原子比为0.4时,催化剂的带隙宽度为2.3eV,对应的吸收带边为564nm;催化剂晶型以锐钛矿TiO₂为主,随Ni掺杂量增大,NiTiO₃比例升高;催化剂粒径主要分布在50～150nm之间,占总量的96.9%;升温过程中催化剂在445.2℃发生晶型转化,出现锐钛矿和NiTiO₃晶体.催化剂显示出较高的催化活性,在可见光作用150min后最高可使93.9%的亚甲基蓝分解,活性高于P25.     

混晶纳米TiO_2薄膜光催化降解亚甲基蓝

以钛酸四丁酯为原料采用浸渍提拉法在普通瓷片表面制备TiO2混晶薄膜,用XRD对薄膜进行表征,选用亚甲基蓝催化降解考察TiO2混晶薄膜的催化能力,探讨了紫外光光照强度、亚甲基蓝初始浓度和pH对光催化降解的影响。结果表明:600℃煅烧4h可制备金红石为13.2%的混晶薄膜,平均粒径为22nm;初始浓度在0.313～0.937mg/L,催化反应符合一级动力学方程,半衰期随初始浓度的增加而减小;在光照强度为40W和pH为13时降解率为45.6%,并可多次重复使用。     

Si掺杂TiO2纳米管阵列制备、表征及其光催化氧化降解室内典型VOCs

以Na2SiF6/HF为电解液,采用阳极氧化法一步制备了Si掺杂的TiO2纳米管阵列光催化剂,通过SEM、XRD、DRS和EDX等表征手段对制备的催化剂进行了表征,并以甲苯为降解目标物,考察了Si掺杂的TiO2纳米管阵列光催化剂的活性以及各种反应参数对活性的影响.结果表明,TiO2纳米管阵列以锐钛矿和金红石2种晶形存在,Si高分散于TiO2纳米管的管壁上.Si的掺杂提高了TiO2对紫外光的吸收,其禁带宽度与TiO2相比发生了蓝移.Si掺杂的TiO2纳米管阵列具有较大比表面积.当以电解液中Na2SiF6浓度为0.03 mol·L-1,在400℃焙烧1 h制备的Si掺杂的TiO2纳米管阵列为光催化剂时,甲苯的降解率最高,降解率达到60%,与纯TiO2纳米管阵列相比,催化活性提了1倍.     

Preparations of TiO2 film coated on foam nickel substrate by sol-gel processes and its photocatalytic activity for degradation of acetaldehyde

Anatase TiO2 films were successfully prepared on foam nickel substrates by sol-gel technique using tetrabutyl titanate as precursor. The characteristics of the TiO2 films were investigated by XPS, XRD, FE-SEM, TEM and UV-Vis absorption spectra. The photocatalytic activities of TiO2 films were investigated by photocatalytic degradation reactions of gaseous acetaldehyde, an indoor pollutant, under ultraviolet light irradiation. It was found that Ni^2＋ doping into TiO2 films due to the foam nickel substrates resulted in the extension of absorption edges of TiO2 films from UV region to visible light region. The pre-heating for foam nickel substrates resulted in the formation of NiO layer, which prevented effectively the injection of photogenerated electrons from TiO2 films to metal nickel. The TiO2 films displayed high photocatalytic activity for the degradation of acetaldehyde, and were enhanced by calcining the substrates and coating TiO2 films repeatedly. The high activity was mainly attributed to the improvement of the characteristics of substrate surface and the increase of active sites on photocatalyst.     

纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3粒子的制备及表征研究

目的研究室温条件下纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3粒子的物相、显微组织及其光催化活性。方法采用钛酸丁酯为原料,通过酸催化的胶溶-沉淀法制备纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3复合粒子,利用SEM,XPS,XRD,Raman及紫外-可见漫反射光谱等手段对复合粒子进行表征。结果 XPS分析表明,微米Cr_2O_3粒子的表面存在C,O,Ti,Sn,Cr等元素。场发射扫描电镜观察表明,粒径大小为10~15 nm左右的TiO_2颗粒包覆在Cr_2O_3微粒表面,从而形成纳米/微米复合结构。Raman光谱结果显示,空载实验获得的TiO_2颗粒样品呈现锐钛矿型。UV-Vis光谱分析表明,负载Cr_2O_3微粒后使半导体的吸收峰值明显红移,在370,460,600 nm处出现了3个吸收峰,最大吸收波长达到750 nm左右。结论锐钛矿相TiO_2成功包覆在微米Cr_2O_3粒子表面,扩展了复合半导体的光响应范围,有望实现可见光催化活性。     

金属泡沫镍负载纳米TiO2光催化降解甲醛和VOCs

采用溶胶-凝胶法制备了3种掺杂金属离子的纳米TiO₂光催化剂,并将其负载于泡沫镍板上,以室内空气典型污染物甲醛和VOCs为模型反应物,研究了对甲醛和VOCs气体的光催化作用并讨论了La³⁺的最佳掺杂比例以及环境因素对光催化效率的影响.结果表明:该TiO₂催化剂具有良好的锐钛矿型结构;负载掺La 1.5%TiO₂的泡沫镍板90min对甲醛和VOCs的降解率分别为94%和87%,远高于未掺:83%和72%,掺Fe     

混晶纳米TiO_2的制备及其光催化降解有毒有机污染物

以无定形TiO2沉淀为前驱体,在水热条件下得到了含板钛矿(121)相混晶纳米TiO2,考察了水热反应的温度和时间等因素对含板钛矿型TiO2光催化活性的影响.采用XRD、TEM对制备的TiO2进行初步表征,并结合光催化(λ≤387 nm)降解有机染料的光活性探针反应.结果表明,水热温度为150℃,时间为24 h时,可制得具有较高光催化活性的纳米TiO2,其纳米尺寸为14.20 nm,板钛矿相含量63.6%,锐钛矿含量为36.4%.光催化实验中跟踪研究了其对染料酸性桃红(sulforhodmineB,SRB)的褪色及2,4-DCP的降解情况,并对降解中间产物H2 O2、.OH进行跟踪测定,实验结果表明板钛矿相混晶TiO2的光催化主要涉及.OH氧化历程,光照射9 h对SRB和2,4-DCP的矿化氧化分别达到89%和78%,循环5次光催化降解SRB实验,催化剂表现出较好的稳定性,催化性能无明显变化.     

Ti-Zn催化剂合成及降解卷烟厂蒸叶废水的研究

采用溶胶-凝胶与水热相结合的方法合成了Ti-Zn复合催化剂,借助XRD、SEM、BET、UV-Vis等多种技术对其进行了表征,并将其用于卷烟厂蒸叶废水的光催化处理,考察了Ti-Zn比及投放量对催化剂光催化活性的影响规律。XRD分析表明,复合催化剂X射线衍射谱图中出现锐钛矿相TiO2的特征衍射峰,说明复合催化剂中的Ti以TiO2晶体形式存在,但谱图中并没有出现ZnO的特征衍射峰;UV-Vis吸收光谱表明,复合催化剂相比纳米TiO2其在紫外光区的吸收增强,即复合催化剂对光具有更高的利用率,但Ti-Zn比对复合催化剂吸收光谱影响不大。光催化实验表明,Ti-Zn复合催化剂的光催化活性明显高于纳米TiO2催化剂,且其光催化活性与Ti-Zn比及催化剂投放量有关,随着掺杂量及投放量的增加光催化活性均表现出了先增后降的变化趋势,当Ti-Zn比为10:1(摩尔比),投放量为1000mg/L左右时Ti-Zn复合催化剂对卷烟厂蒸叶废水表现出了较好的处理效果,废水COD去除率达到76.7%。     

漂浮型N-TiO_2/EP的制备表征及其光催化性能研究

以轻质、多孔的非金属矿物膨胀珍珠岩(Expanded perlite,EP)为载体,采用载体表面水合沉淀法制备出漂浮型N-TiO2/EP光催化剂,并利用X射线衍射、扫描电镜等分析技术,对N-TiO2/EP进行了表征。以辛烷模拟水面溢油,探讨了N掺杂对TiO2催化性能的影响。结果发现N掺杂可以抑制TiO2由锐钛矿向金红石的转变,焙烧温度为400℃时,N-TiO2/EP的催化活性最高。0.15g的N-TiO2/EP催化剂用于光降解0.5mL辛烷时,紫外光照射4h后,辛烷去除率达到96.02%。改用氙灯模拟太阳光照射,N-TiO2/EP的辛烷去除率达到82.14%,TiO2/EP的辛烷去除率为53.57%。     

CdS/TiO2复合半导体薄膜的制备及其光催化性能

以微弧氧化法制备出锐钛矿型TiO₂,进而以化学水浴法沉积CdS,通过调控时间,制备CdS/TiO₂复合半导体薄膜. X射线检测表明,微弧氧化所制备的TiO₂为锐钛矿结构, 化学水浴法制备的CdS主要以离子离子的方式沉积在TiO₂薄膜上. SEM及可见光催化降解亚甲基蓝的试验表明,沉积时间为15 min的复合半导体薄膜上的CdS粒子呈圆球形、单层孤立、均匀地分散在TiO₂表面,绝大多数粒子的粒径在nm级别,分布比较均匀,对亚甲基蓝有着较好的光催化性能,与TiO₂薄膜相比,复合半导体薄膜的光催化性能有很大的提高. 结合光催化评价结果,对复合半导体薄膜的光催化剂机制进行了讨论.      

Visible light induced photodegradation of organic pollutants on nitrogen and fluorine co-doped TiO2 photocatalyst

The nitrogen and fluorine co-doped TiO2 polycrystalline powder was synthesized by calcinations of the hydrolysis product of tetrabutyl titanate with ammonium fluoride. Nitrogen and fluorine co-doping causes the absorption edge of TiO2 to shift to a lower energy region.The photocatalytic activity of co-doped TiO2 with anatase phases was found to be 2.4 times higher than that of the commercial TiO2 photocatalyst Degussa P‘25 for phenol decomposition under visible light irradiation. The co-doped TiO2 powders only contain anatase phases even at 1000%. Apparently, ammonium fluoride added retarded phase transformation of the TiO2 powders from anatase to futile.The substitutional fluorine and interstitial nitrogen atoms in co-doped TiO2 polycrystalline powder were responsible for the vis light response and caused the absorption edge of TiO2 to shift to a lower energy region.     

乙二胺溶胶凝胶法氮掺杂TiO_2的光催化研究

以钛酸四丁酯(TBT),乙二胺(EDA)为前驱体,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂纳米TiO2光催化剂。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光发射光谱(FES)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、和BET比表面分析对其光谱特征、晶相结构、表面组成、比表面积进行了表征,以苯酚为模拟污染物考察了其光催化活性。结果表明:该方法制备的N掺杂纳米TiO2的光谱吸收带发生了明显红移,当EDA/TBT(摩尔比)=1/10及焙烧温度为550℃时,所制备样品对可见光的吸收最强,可见光照射150min苯酚的降解率为34.6%,紫外光照射100min苯酚的降解率达到97.8%。     

活性炭负载TiO2催化剂对直接耐酸大红4BS溶液的光催化降解研究

采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载型TiO2催化剂,采用了XRD、BET和SEM对催化剂进行表征。研究了催化剂对直接耐酸大红4BS的紫外光催化降解,比较了活性炭、P25和TiO2／AC对4BS溶液的降解能力,探讨了催化剂煅烧温度和投加量以及染料溶液的初始浓度对光催化降解率的影响,并对催化剂进行了回收再生实验。结果表明,500℃下煅烧的TiO2／AC催化剂比表面积为1147．88m^2／g、TiO2粒径为21．9nm、晶相组成以锐钛矿为主,具有良好的光催化活性和稳定性;90min后2g／L催化剂对150mg／L的4BS溶液紫外光催化降解率达到99．8％。     

钛酸四丁酯水解制备TiO_2半导体光催化剂研究

研究了钛酸四丁酯水解制备TiO2 粉末的两大影响因素R值 (R是水和钛酸四丁酯的摩尔比 )和烧结温度 .通过光催化氧化五氯苯酚钠实验 ,结合对催化剂晶型结构、比表面积的表征分析 ,综合评价所制备的催化剂 .实验结果表明 ,当R =10 0、烧结温度为 6 5 0℃、烧结时间为 1h ,钛酸四丁酯水解所制备的TiO2 半导体光催化剂催化活性和使用寿命均比较理想 .从晶型结构分析 ,当催化剂中锐钛矿和金红石按一定比例共存时 ,其催化活性较单一金红石或锐钛矿高 .实验认为锐钛矿与金红石的最佳比约为 2∶1     

金属掺杂纳米TiO2薄膜的制备和抗菌性能研究

采用sol—gel法在载玻片表面制备了Ce,Cu,i．a,Ag掺杂的锐铁矿相TiO2薄膜,并通过SEM,XRD．FT—IR及UVVIS进行了表征,比较了薄膜的抗菌性能．UV—VIS研究表明,金属掺杂纳米TiO2薄膜在近紫外区吸光度有明显提高。抗菌实验表明掺Ag的TiO2薄膜抗菌效果最佳。