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纳米复合TiO_2粉体的相结构、耐热及抗菌性能研究

纳米光催化抗菌陶瓷具有广谱抗菌、杀菌彻底、持久、无毒健康、环境友好等优点,是传统银系抗菌陶瓷的换代产品。但是纳米钛系抗菌剂耐热性较差,制约了纳米抗菌陶瓷的应用和发展。本文从提高纳米钛系抗菌剂的耐热性和光催化性能出发,采用Al2O3、SO42-、ZnO、SnO2、La2O3等异质复合相,利用纳米复合的方法,综合考察了异质复合相的引入对纳米二氧化钛的晶粒生长、晶型转化、紫外-可见光响应和抗菌性能的影响。本文还着重探讨了纳米复合TiO2光催化剂的结构机理,提出了异质复合相在纳米TiO2表面“均匀表面吸附”结构模型和结构组元之间“键和约束机制”,合理地解释了本论文试验的结果。同时,确定了适于提高纳米钛系抗菌剂耐温性的异质复合相的选择原则。主要结果如下:液相共沉淀法是形成表面均匀吸附结构,即复合结构的简单而有效的手段。制备过程中的各种因素,如反应方式、反应物浓度、脱水方式、沉淀剂种类、反应温度、滴加速度与搅拌速度、陈化、热处理的温度与时间  (本文共127页) 本文目录 | 阅读全文>>

中央民族大学
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二氧化钛从锐钛矿到金红石的局域原子结构及其拉曼光谱研究

二氧化钛广泛应用于光催化和清洁能源领域,相比其他半导体,由于其具有无毒、稳定性好等优势,越来越引起人们的重视。在自然界中,Ti02主要有金红石和锐钛矿两种结构,其中锐钛矿相常用于作催化剂,金红石相则常用于化妆品和工业涂料等领域。在高温下锐钛矿结构将不可逆地转变成金红石结构。但其结构相变的发生没有确定的转变温度,相变过程中原子的局域配位、重构等特征仍未明确,这是理解从锐钛矿到金红石的结构相变的微观机理的关键环节。本文将以溶胶凝胶法制备的Ti02颗粒为研究对象,利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪,并结合原子对分布函数技术系统研究了Ti02凝胶颗粒从锐钛矿向金红石转变过程中的晶粒尺寸、相含量等晶体学参数的变化规律、拉曼光谱的变化特征,以及相变过程中Ti06八面体的局域原子配位特征。主要结果如下:(1)X射线衍射的定量分析表明,用溶胶-凝胶法制备的TiO2经6 h烧结后,锐钛矿的临界尺寸约为73 nm,其相...  (本文共47页) 本文目录 | 阅读全文>>

云南大学
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硅基微纳结构与暴露(001)面锐钛矿二氧化钛纳米材料的制备研究

硅/有机杂化太阳能电池(Silicon-based inorganic/Organic Hybrid Solar Cells,简写为SOHCs)结合了晶硅太阳能电池和有机太阳能电池的优势,成为近几年来研究的热点,而硅基微纳结构的引入能有效减少器件的反射强度,增大有机物与硅基材料的接触面积,从而利于器件性能的提高。另一方面,高暴露(001)面锐钛矿二氧化钛(TiO_2)由于其高表面能而具有较高的光催化活性,在光催化、太阳能电池等领域具有潜在的应用。为此,本论文系统的研究了SOHCs中硅基微纳结构的制备,同时成功制备高暴露(001)面锐钛矿TiO_2薄膜并开展了表面特性的相关测定工作,最后,初步拓展二种材料在SOHCs电池中的应用探索。本论文主要开展了以下工作:1.采用水浴法,在碱性环境中成功制备了金字塔型硅基纳米材料,为SOHCs太阳能电池的结合组装奠定了基础。实验结果表明,当C_(KOH)=0.10 mol/L,C_(IPA)=...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

河北科技大学
河北科技大学

低温制备锐钛矿二氧化钛的研究

采用溶胶凝胶水浴法,在低温下制备了较小粒径的TiO_2纳光微粒。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积分析仪(SSA)、紫外-可见漫反射吸收光谱仪(UV-Vis DRS)等手段对TiO_2纳米微粒进行了分析表征。结果表明,所制备的纳米TiO_2为单一的锐钛矿晶型并具有介孔结构,平均粒径为5 nm,平均孔径为3.6 nm,比表面积为208.7 m~2·g~(-1),禁带宽度为3.06 eV,其表面只存在C、O、Ti三种元素。以甲基橙为模型污染物,考察了该纳米TiO_2在紫外光、可见光和太阳光下的光催化活性,结果表明该纳米TiO_2的光催化活性均高于商品TiO_2(P25)。经过400℃煅烧后,TiO_2纳米粉体的光催活性明显降低,平均粒径为10 nm,比表面积为100 m~2·g~(-1)。采用溶胶-凝胶法,无外加碳源,低温煅烧制备了自掺杂碳的纳米TiO_2微粒(C-TiO_2...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>

《热加工工艺》2017年18期
热加工工艺

不同浓度铈掺杂二氧化钛的锐钛矿结构热稳定性研究

当今社会如何有效经济地处理污染物以及寻找开发绿色环保可再生能源已成为关系国家经济社会发展的重要议题。半导体材料为催化剂的光催化技术,为解决环境污染和利用太阳能提供了有效的思路,半导体光催化材料Ti O2因其氧化能力强,化学性质稳定,无毒无害,成本较低等优势而广泛应用于污水处理[1]、抗菌抑菌[2]、太阳能电池[3]、制氢[4]等领域。由于Ti O2自身的结构特点,在实际光催化过程中会受到两个主要问题的制约。其一是由于Ti O2较宽的禁带宽度导致太阳光利用率较低[5],另外一点是光生电子空穴对复合率较高造成量子效率下降[6]。为了克服这些缺点,大量研究集中在对Ti O2的改性,离子掺杂能够减小带隙以及引入中间能带,使吸收光谱红移,增大对太阳光的利用率;另一方面还可以引入杂质,造成更多的晶体缺陷或者增加氧空位,捕获光生电子或空穴,提高光催化效率[7]。不仅如此,掺杂离子种类与掺杂浓度会显著影响锐钛矿向金红石的转变过程。在Ti O2的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《材料科学与工程学报》2004年03期
材料科学与工程学报

低温制备锐钛矿结构的纳米TiO_2

1 引 言自从 1972年 ,A .Fujishima等[1 ] 发现受辐射的TiO2 表面能发生对水的持续氧化、还原反应以来 ,人们对于纳米TiO2的制备及其光催化性能研究投入了大量的工作。大量研究表明 ,锐钛矿结构的纳米TiO2 显示出优异的光催化活性[2 ,3] 。目前合成纳米TiO2 的化学方法主要有溶胶 凝胶法、水热法等。在用溶胶 凝胶法制备TiO2 的过程中 ,从溶胶体系中直接得到的TiO2 粉通常为无定形态 ,要想得到光催化活性较高的锐钛矿结构 ,必须进行热处理 ,而热处理过程常引起纳米TiO2 颗粒的长大[4 ,5] 。水热法制备锐钛矿TiO2 粉 ,常需将反应体系在高压反应釜中保温若干时间 ,反应时间较长 ,设备复杂 ,成本高[6 ] 。因此 ,发展纳米TiO2 的低温制备方法成为近几年的研究热点。K .I .Gnanasekar等[7] 将异丙醇钛室温水解 ,得到的TiO2溶胶在 85℃下陈化 ,得到锐钛...  (本文共5页) 阅读全文>>