TiO2光催化膜负载机理和技术研究进展

为更好地推进均匀、牢固和高活性TiO2光催化膜的制备及其应用研究，从固体表面化学、固相扩散以及烧结反应3个方面综述了载体性质对TiO2膜催化活性和牢固度影响的研究，即TiO2在载体表面的吸附和键合作用、载体元素在TiO2膜内的扩散渗透作用以及烧结过程中载体性质对TiO2晶粒和晶型的影响．     

Ti/Pr_2O_3-nanoTiO_2膜电极的制备及电催化活性

用溶胶-凝胶法在Ti基表面修饰一层的TiO2膜和稀土Pr掺杂的TiO2膜,分别制得空白Ti/nanoTiO2膜电极和Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极。XRD测试表明Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极组分晶型为锐钛矿,颗粒粒径计算为15.8 nm。SEM测试形貌表明Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极表面颗粒尺寸在10~15 nm之间,无团聚,颗粒均匀分布。循环伏安法探究了空白Ti/nanoTiO2膜电极和Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极分别在无机相H2SO4溶液和有机相DMF溶液中电催化还原活性。结果表明:在两种溶液中,Ti/Pr2O3-nanoTiO2膜电极与空白Ti/nanoTiO2膜电极相比,电催化活性在无机和有机相中分别增强3.0倍和2.8倍,并且该方法制备的电极电催化稳定性高。     

TiO2担载在新型载体上的光催化电极

介绍了一种将TiO2光催化剂担载在新型载体上的光催化电极.新型载体是用炭质材料和聚四氟乙烯制备的,它具有电合成H2O2的功能.在电流密度为15 mA/cm2时,光催化电极不仅具有高达80%的电合成H2O2的电流效率,而且该电极的电位处在0.02 V(SCE)左右,使载体表面的TiO2光催化剂获得了约+0.47 V的阳极偏压(相对平带电势),对增加TiO2光催化反应效率十分有益.在具有新型光催化电极的光反应体系中,水中的有机分子受到来自溶液中大量·OH自由基(H2O2被紫外光分解的中间产物)的均相氧化(即光化学氧化),以及来自TiO2表面光生空穴的复相氧化(即光催化氧化).在光化学氧化和光催化氧化的联合作用下,有机分子的矿物化反应速度显著提高.     

工业生产TiO2颗粒表面Al2O3包膜的研究

以尿素为沉淀剂，用强迫水解方法对工业生产TiO2颗粒表面进行了Al2O3包膜表面改性．研究了氧化钛粉体分散性与pH值关系，包膜pH、温度及陈化时间等影响．采用FESEM、XRD和Zeta电位仪进行表征，结果表明：在碱性条件下可以在TiO2颗粒表面获得较理想的Al2O3包膜；工业生产TiO2颗粒进行Al2O3包膜表面改性，包膜层晶体结构以γ-Al2O3为主，分散性和稳定性提高．     

多层TiO_2膜的镀制及其光催化作用初探

研究了在玻璃表面镀制多层TiO2 膜的技术,对实验条件进行了较深入的探索。获得的十层TiO2 膜结合牢固,测定其结构为锐钛矿型TiO2 ,并对其厚度进行估算。对此膜初步探讨了对某些有机染料的光催化降解反应,为膜的推广应用奠定了基础     

TiO2光催化氧化技术在水处理中的应用

介绍TiO2光催化氧化反应机理、TiO2光催化氧化技术及其在处理染料废水、农药废水、含油废水、造纸废水、含表面活性剂废水等方面的应用,并对其目前存在的问题进行了简单的阐述。     

构建高结晶TiO2@无定形TiO2同质核壳结构及光催化析氢性能应用

目前对于TiO2的研究主要集中在锐钛矿和金红石相上,对于非晶相TiO2和不同结晶度的混合TiO2的复合结构研究较少.因此,以NH2-MIL-125(Ti-MOF)衍生获得的高结晶TiO2为前驱体模板,钛酸四丁酯在其表面原位水解形成一层无定形TiO2纳米片,得到高结晶TiO2@无定形TiO2同质核壳结构(简写为C-TiO...     

钛网表面TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能研究型实验设计

采用阳极氧化法在钛网表面制备了TiO2纳米管阵列,研究氧化电压对TiO2纳米管形貌和光催化性能的影响。采用XRD、SEM对样品的物相和形貌进行表征,利用紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪分析样品的光学性能,以罗丹明B作为降解对象研究样品的可见光催化活性。结果表明,不同电压条件下制备的TiO2纳米管均为无定形态,电压为20V时制备的TiO₂纳米管光催化性能最佳,对其进行热处理可提高其光催化性能。该实验可操作性强,内容涵盖了材料制备、表征和光催化性能测试等多方面知识点,可激发学生的学习兴趣,培养学生的科研素养和创新思维。     

声发射方法研究Co-40Cr合金高温氧化过程的膜/基界面缺陷

用热重分析(TGA)研究了Co-40Cr合金及其离子注钇样品在1 000℃空气中的恒温氧化动力学规律.用扫描电镜(SEM)对不同样品表面Cr2O3氧化膜的形貌进行了观测.用声发射(AE)方法对合金表面氧化膜在恒温生长阶段和空冷阶段的开裂与剥落进行了实时监测,根据相应的氧化膜开裂模型,对声发射信号在时域和数域上的分布情况进行了分析.结果表明离子注钇降低了Co-40Cr合金的恒温氧化速率,并提高了合金表面Cr2O3氧化膜的抗开裂和抗剥落性能.离子注钇提高合金抗氧化性能的主要原因在于钇细化了合金表面Cr2O3氧化膜的晶粒,提高了氧化膜的高温塑性和蠕变能力,并且显著降低了Cr2O3/Co-40Cr界面缺陷的数量和大小.     

一维TiO2纳米线的水热合成及高温原位XRD研究

采用水热法和高温煅烧法制备了锐钛矿TiO2纳米线,利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线粉末衍射仪对反应产物的表面形貌、元素组成和晶体结构进行了表征。结果表明,水热合成产物为钛酸纳米线,形貌均一,长度约十几μm。通过高温原位XRD方法考察了钛酸纳米线向锐钛矿相TiO2纳米线相转变的过程,得到了锐钛矿相TiO2纳米线。     

铝表面氧化膜究竟能溶于哪些溶液中

研究发现铝表面生成的氧化膜可溶于盐酸,不溶于硫酸、硝酸等酸。但在硫酸、硝酸水溶液中加入NaCl,铝表面的氧化膜可溶解。铝表面的氧化膜在CuCl2溶液中可溶解,但在CuSO4、Cu（NO3）2的溶液中不能溶解。     

液相沉积法制备光催化TiO2/SiO2复合薄膜及其表征

通过液相沉积法在较低的温度下制备了TiO2/SiO2复合薄膜,利用UV-Vis、XRD和SEM等表征手段对薄膜的透明性、物相和表面形貌进行了表征;并在紫外光照下,通过薄膜对罗丹明B水溶液的光催化降解实验,评价了沉积薄膜的光催化活性.实验结果表明,在室温下制备的液相沉积膜具有较好的光催化活性.     

环保催化剂SnO_2-TiO_2的程序升温还原及脱附研究

对以CO为还原剂同时还原SO2和NO分别为S和N2的反应,SnO2和TiO2(锐钛矿)没有催化活性,但它们组合成固溶体后,显示出很高的活性,说明它们之间存在协同效应 采用CO-TPR和NO-TPD证实SnO2和TiO2之间的协同效应表现为几何效应即TiO2使SnO2良好分散在TiO2的内孔表面和电子效应即TiO2促进SnO2表面晶格氧的还原和削弱NO的吸附能力 CO-TPR研究证明SnO2或SnO2-TiO2中被CO还原的晶格氧数只是总晶格氧数的10-5,说明这部分晶格氧为表面晶格氧,这是在CO存在下SnO2或SnO2-TiO2具有催化氧化还原活性的前提     

磁控溅射Ni-0.5Y微晶涂层高温氧化行为研究

研究了纯镍及其表面磁控溅射Ni-0．5Y微晶涂层在1000℃空气中的恒温氧化和循环氧化行为．通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对涂层以及表面NiO氧化膜的形貌和结构进行了研究．此外，用激光拉曼(Raman)谱对2种样品表面NiO氧化膜内应力大小进行了测量，结果表明：Ni-0．5Y微晶涂层与基体镍相比有更低的氧化增重速率，表面NiO氧化膜的晶粒尺寸明显减小，膜的高温塑性得以改善．同时，氧化膜内的压应力水平也有所降低，因而改善了NiO氧化膜的粘附性和保护性．磁控溅射涂层的微晶结构以及稀土元素钇的存在均有助于提高涂层的抗高温氧化性能．     

热处理温度对溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法在多孔钛表面制备TiO2薄膜;研究不同热处理温度对TiO2薄膜晶相结构的影响,结果显示,随着热处理温度的升高,TiO2由无定形结构向锐钛矿型和金红石型依次转变,当热处理温度达到800℃时,锐钛矿全部转变为金红石;测试分析了钛基底和不同温度热处理后的TiO2薄膜样品在0.9%NaCl生理盐水中的耐腐蚀特性,发现800℃热处理TiO2薄膜的耐腐蚀性最强。     

二氧化钛薄膜光催化降解次甲基兰

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制得TiO2薄膜,研究以365 nm的紫外光为光源,次甲基兰在TiO2薄膜上的光催化降解效果与光照时间、镀膜层数的关系,以及膜的重复利用次数.实验表明:4层TiO2薄膜在光照4 h时光催化降解率达到95.9%.     

Ni（2＋）掺杂对TiO2薄膜光催化性能和亲水性的影响

采用sol-gel法制备了锐钛矿型TiO2薄膜与Ni2＋掺杂TiO2薄膜。通过XRD、AFM表征了薄膜的晶相和形貌特征,用接触角测定仪测定接触角以评估薄膜的亲水性,以甲基橙作为有机污染物研究了薄膜的光催化性能。实验结果发现：少量Ni2＋掺杂提高了TiO2薄膜的亲水性和光致亲水性。但Ni2＋掺杂却使TiO2光催化性能有所降低。结果表明,TiO2薄膜表面的光致亲水性与光催化特性无正相关性。     

稀土掺杂TiO2光催化剂的制备及其光催化活性的研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备稀土掺杂TiO2光催化剂RE/TiO2（RE=Pr、Nd、Gd、Er）,利用XRD、BET、DRS、SPS等手段进行表征,研究了稀土掺杂对TiO2的晶相结构、比表面积、吸光性能的影响,考察了RE/TiO2催化剂降解C2H4的气-固相光催化氧化反应性能.结果表明：掺杂适量的稀土离子可以抑制锐钛矿晶型向金红石晶型转变,细化晶粒,增加比表面积,提高光催化活性.     

Co-Pi和Cu2O共修饰TiO2薄膜及其光电化学性质研究

用阳极氧化法在Ti基片上制备出TiO2薄膜,然后通过电化学沉积法将Co-Pi和Cu2O沉积在TiO2薄膜表面.通过扫描电镜、X-射线衍射和光电化学性质测试,发现TiO2薄膜表面先沉积Co-Pi能够有效阻止Cu2O颗粒堆积,光电流显著提高.而先沉积Cu2O后沉积Co-Pi,则会使Cu2O还原为Cu,同时形貌发生改变.特别地,沉积300秒Co-Pi后再沉积Cu2O颗粒,能得到200 mA/cm2的最大光电流.     

稀土La掺杂的Ti/& nanoTiO2膜电极的制备及电催化活性

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料制备Ti基TiO2膜电极,制得稀土La掺杂的Ti/La2O3-nanoTiO2膜电极。运用XRD,SEM,CV等方式对所制得的掺杂电极进行了表征,XRD测试结果表明Ti/La2O3-nanoTiO2膜电极组分晶型均为锐钛矿型,颗粒粒径约为20nm。 SEM形貌显示Ti/La2O3-nanoTiO2电极表面颗粒比较均匀,颗粒尺寸约在10~15 nm之间。通过循环伏安法研究了Ti/La2O3-nanoTiO2膜电极在无机相HCl溶液中以及有机相马来酸溶液中的电催化还原活性。结果表明：在两种溶液中,稀土离子掺杂改性后的Ti/La2O3-nanoTiO2膜电极与空白Ti/nanoTiO2膜电极相比,电催化活性明显增强,并且该方法制备的电极电催化稳定性高。