氮铂共掺杂纳米二氧化钛的制备及表征
第１７卷第１期２００６年３月
化学
ＣＨＥＭＩＣＡＬ
研究
ＲＥＳＥＡＲＣＨ
Ｖ０１．１７Ｎｏ．１
Ｍａｒ．２００６氮铂共掺杂纳米二氧化钛的制备及表征
吴遵义，姚兰英
（浙江工商大学食品、生物与环境工程学院，杭州３１００３５）
摘要：采用溶胶一凝胶法制备了氮掺杂纳米Ｔｉ０：（Ｎ—Ｔｉ０：），并用光分解沉积法在Ｎ—Ｔｉ０：表面负载上微量金属Ｐｔ形成铂－氮共掺杂纳米Ｔｉ０：（Ｐ∥Ｎ－ＴｉＯ：）．通过ｘ射线衍射、光电子谱、紫外一可见吸收、扫描电镜和光电流测试对催化剂进行了表征．结果表明：Ｐｔ和Ｎ共掺杂对Ｔｉ０：的晶型和形貌影响不大，但其吸收边带较纳米ＴｉＯ：约红移２０ｎｍ，Ｐ∥Ｎ—Ｔｉ０：电极在可见光区的光电流约为纳米Ｔｉ０：电极的４倍．
关键词：纳米二氧化钛；氮铂共掺杂；光电流；半导体；光催化剂
中图分类号：ＴＢ３８３文献标识码：Ａ文章编号：１００８一１０１１（２００６）０１一００２４—０４
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ＴｉＯ：作为光催化剂在水的光分解制氢¨ｏ、光自洁幢。等方面有着广泛的应用，但由于Ｔｉｏ：禁带能隙（３．２ｅＶ）较宽，只有在紫外光照射下才显示光催化活性，因此，通过改性或敏化使ＴｉＯ：在可见光区具有光学活性为光催化研究领域的重要课题．自Ａｓａ“列发现Ｎ掺杂能使ＴｉＯ：在可见光照射下分解水以来，阴离子掺杂引起了人们的关注．一些课题组已相继报道了碳、氮、硼、硫、氟等非金属掺杂Ｔｉ０：和～些新的半导体催化材料ｐ。１的制备和光催化性能，这些催化剂在可见光区均有一定的光催化活性．最新研究表明，采用不同离子共掺杂或阴、阳离子共掺杂悼叫。等方法可以进一步扩大Ｔｉ０：光催化剂的光吸收范围并提高其催化活性．当金属粒子沉积在ＴｉＯ：表面后，金属－ＴｉＯ：界面间的ｓｃｈｏｔｔｋｙ势垒可以有效的充当电子陷阱，降低光生电子与空穴的复合几率¨…．因此，可以预见，将金属粒子复合到阴离子掺杂Ｔｉ０：催化剂上对Ｔｉ０：的许多性质会有改变．作者通过光解法在氮掺杂ＴｉＯ：纳米颗粒表面复合上金属Ｐｔ纳米颗粒，并对该复合催化剂进行了表征．
收稿日期：２００５一ｌＯ一２３．
作者简介：吴遵义（１９７９一），男，硕士，从事光催化方面的研究．Ｅｍａｊｌ：０４９８１ｗｕｚｕｎｙｉ＠１６３．ｃｏｍ
第１期吴遵义等：氮铂共掺杂纳米二氧化钛的制备及表征
１实验部分
１．１光催化剂的制备
（１）ＴｉＯ：超微粒的制备：１２．５ｍＬＴｉ（Ｏｃ。Ｈ。）。用４ｍＬ无水异丙醇稀释后，在剧烈搅拌下缓慢滴入１５０ｍＬ去离子水中，溶液用稀硝酸调节至ｐＨ一２，室温下搅拌数小时后，升温至７５℃，晶化３ｈ，得澄清透明的胶体溶液．用旋转蒸发仪脱除溶剂，在不同温度下焙烧后，得纳米Ｔｉ０，．
（２）氮掺杂纳米Ｔｉ０：的制备¨１：将１５０ｍＬ上述方法制得的ＴｉＯ：溶胶倒入５００ｍＬ的烧杯中，磁搅拌下加入过量的三乙胺．此时，澄清透明的溶胶变成了黄色凝胶，同时有放热现象．反应一段时间后，超声１５ｍｉｎ，又得透明的胶体溶液．用旋转蒸发仪脱除溶剂，在不同温度下焙烧后，得氮掺杂纳米Ｔｉ０：（Ｎ—Ｔｉ０：）．（３）铂、氮共掺杂催化剂的制备：将适量的７．７２３×１０～ｍｏｌ?Ｌ。１Ｈ：ＰｔＣｌ。溶液与０．５ｇＮ．ＴｉＯ：混合，再加入０．１ｍ０１．Ｌ一的甲酸溶液，使悬浮液总体积达到２０．ｍＬ．用稀碱将悬浮液调至弱碱性，通Ｎ：除氧１５ｍｉｎ，以５００ｗ的高压汞灯为光源照射悬浮液使Ｈ：ＰｔＣｌ。在光照下分解并沉积于Ｎ．ＴｉＯ：之上，高速离心分离，沉淀用去离子水反复清洗，直至无Ｃｌ一离子检出，在１００℃下真空干燥，得铂、氮共掺杂催化剂（Ｐ∥Ｎ．ＴｉＯ：）．
１．２催化剂的表征
用ＲｉｇａｋｕＤ／ＭＡｘＲＢ型ｘ射线衍射仪（ｃｕ、蠡缸）对样品作物相分析，工作电压４０ｋＶ，通过ｓｃｈｅⅡｅｒ公式估算其粒径；用ＶＧＥｓｃＡＬＡＢＭＫ—ＩＩ型ｘ射线光电子能谱仪估计样品中氮的含量，Ａｌ蠡缸（１４８６．６ｅＶ）射线为激发源，污染碳ｃ，。（２８４．６５ｅＶ）为结合能标准．
将石英玻璃片浸入Ｔｉ０：溶胶，用浸渍－提拉法在玻片上镀Ｔｉ０：膜．用Ｔｕ．１８００型可见一紫外分光光度仪测定石英样品膜在２００—８００ｎｍ的吸光度；取边长为０．３ｃｍ的玻璃片块，用浸渍一提拉的方法镀膜，制得样品膜后再用Ｈｉｔａｃｈｉｓ－５７０观察样品的形貌；用ＫＢｒ压片，在ＮｉｃｏｌｅｔＭａｇｎａ５５０型红外光谱仪上测定红外光谱．将ＴｉＯ：溶胶滴在经过预洁净处理的２ｃｍ×４ｃｍ的导电玻璃（０１’Ｅ）上，在ＭｏｄｅｌＫＶ４ａ型涂膜仪上以２０００ｒ／ｍｉｎ的速度旋转涂膜，室温凉干后，在６７３Ｋ下焙烧２ｈ，即制得ＴｉＯ：膜的工作电极．用同样的方法可制得涂有Ｎ—Ｔｉ０：膜的工作电极．Ｎ，Ｐｔ共掺杂ＴｉＯ：膜的工作电极则是在已制备的Ｎ．Ｔｉ０，电极的基础上用光沉积Ｐｔ法制得．在Ｎ—ＴｉＯ：电极上滴上适量的ｌｍｍ０１．Ｌ。１Ｈ：ＰｔＣｌ。溶液，铺匀后，经５００ｗ高压汞灯照射数分钟后，即可制得Ｎ，Ｐｔ共掺杂ＴｉＯ：膜的工作电极．按同样方法，可制得Ｐｔ掺杂Ｔｉ０：膜的工作电极．在１００ｍＬ石英烧杯中盛有０．０５ｍｏｌ?Ｌ。ＮａｏＨ溶液作为电解质溶液，以饱和甘汞电极（ｓｃＥ）为参比电极，铂电极为辅助电极，通过电化学工作站（Ｃｈｉ６００）记录，－ｙ，，－￡特征曲线，测量光电流时，以５００ｗ高压汞灯为光源，经ＴｏｓｈｉｂａＧＬＡＳＳ，Ｂ＿４７型滤光片滤去紫外光，从电极正面照射．
２结果与讨论
２．１光催化剂的ＸＲＤ分析
图１（Ａ）为Ｎ?ＴｉＯ：在不同温度焙烧２ｈ后的ｘＲＤ图谱，可以看出，在３００℃下焙烧只有锐钛矿晶相形成，
ｈ；（ａ）３００气；（ｂ）４００屯；（ｃ）５００℃；（ｄ）６００℃
，
．（Ａ）Ｎ．Ｔｉ０２在不同温度下焙烧２
（Ｂ）不同Ｐｔ含量的Ｐ∥Ｎ?Ｔｉ０２（４００℃，２ｈ）（ａ）０％；（ｂ）Ｏ．２５％；（ｃ）０．５％；（ｄ）１．０％；（ｅ）２．Ｏ％
图ｌ样品的ｘＲＤ图谱
ＸＲＤｏｆｔｈｅ
化学研究２００６年
与文献”１报道相符．样品为淡黄色，可以初步判断有少量的氮进入了ＴｉＯ：晶格．４００℃焙烧后开始有少量金红石相出现，焙烧温度升高，金红石相比例增多，６００℃焙烧２ｈ后ＴｉＯ：完全转化成金红石相．图１（Ｂ）为Ｎ—ＴｉＯ：（４００℃）样品掺不同量Ｐｔ的ｘＲＤ图谱，在ｘＲＤ图中没有Ｐｔ的特征衍射峰，Ｐｔ的掺杂量不同对ｘＲＤ谱峰基本没有影响．根据ＳｃｈｅｆＩ．ｅｒ公式可以估算出Ｎ—ＴｉＯ：（４００℃，２ｈ）粒径约为ｌｏ～１２姗．
２．２光催化剂的ＳＥＭ图，
图２是在不同温度焙烧得到的Ｎ—ＴｉＯ：和Ｐ∥Ｎ—ＴｉＯ：（４００℃，ｏ．５％）的扫描电镜形貌图．从图中可以看出，它们基本上是球形的，分布均匀，随温度的升高，颗粒变大，与ｘＲＤ分析的结果一致．由于Ｐｔ的量少，图中没有发现Ｐｔ颗粒．
ａ：Ｎ』１１０２（３００℃）ｂ：Ｎ．Ｔｉ０叠（４（）０℃）ｃ：Ｎ』ｎ０２（５００℃）ｄ：Ｎ．Ｔｉ０２（６（ｘ＇℃）ｅ：Ｎ－Ｔｉ０２（４００℃，Ｏ．５％ｎ）
图２不同温度焙烧的Ｎ—ＴｉＯ：和负载Ｏ．５％Ｐｔ的Ｎ－１＇０２的ｓＥＭ图（１：５００００）
Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇ∞ｆｏｒＮ—Ｔｉ０２趾ｄＰ∥Ｎ－Ｔｊｏｊｃａｌｃｉｎｅｄａｔ
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２．３ＸＰｓ和ＵＶ—Ｖｉｓ分析
由样品的Ｆ－ＩＴ—ＩＲ图可以看出，经４００℃焙烧后，在Ｎ—ＴｉＯ：和Ｐ∥Ｎ．ＴｉＯ：中的三乙胺均已被除去．样品的）【Ｐｓ谱图（图３）说明Ｎ掺杂的ＴｉＯ：主要包括Ｔｉ，Ｏ，Ｎ和极少量的ｃ元素，它们的结合能分别为：Ｔｉ２ｐ，４５８ｅＶ；Ｏ
ｌｓ，５３ｌ“；Ｎｌｓ，３９６ｅＶ和Ｃｌｓ，２８４ｅＶ．其中Ｃ可能来自样品的表面污染，由Ｎ的结合能可定量地判定Ｎ—ＴｉＯ：（４００℃，２ｈ）中Ｎ的原子分数为２％．
图３Ｎ－Ｔｉ０２（４００℃，２ｈ）的ｘＰＳ谱图Ｆｉｇ．３ＸＰＳｓｐｅｃｔｍｍｏｆＮ－Ｔｉ０２（４００℃，２ｈ）
（ａ）Ｔｉ０２；（ｂ）Ｐｔ—Ｔｉ０２；（ｃ）Ｎ—Ｔｉ０２；（ｄ）Ｐ∥Ｎ—Ｔｉ０２图４样品的紫外可见吸收光谱
｝。ｌｇ．４ＵＶ。Ｖｉｓａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒａ．ｄｔｌｌｅｓａｍｐｌｅｓ
图４是样品的紫外一可见吸收光谱图．ＴｉＯ：半导体的禁带宽度Ｅ。约为３．２ｅＶ，当载流子从价带（主要是Ｏ的２ｐ轨道）跃迁至导带（主要指Ｔｉ３＋的￡：。轨道）时，在紫外光区会有较强的吸收．从图中可看出，掺氮后的Ｎ—Ｔｉｏ：吸收边带相对于Ｔｉｏ：约有近２０ｎｍ红移，根据夫＝１２４０／碰１１』，可算出Ｎ—Ｔｉｏ：的禁带隙约为２。９ｅＶ，这主要是因为Ｎ部分取代０后，Ｎ的２ｐ轨道与Ｏ的２ｐ轨道杂化，使其带隙变窄哺］．而沉积在催化剂表面的Ｐｔ对其吸收边带没有影响．
２．４催化剂的光电性质
图５是在ｏ．７５Ｖ（ｖｓｓＣＥ）下不同电极的光电流图谱．在光照间隙里，呈现明显的阳极光电流平台；无光照时，只有微量暗电流通过电极．在可见光照射下，通过电极的光电流按ＰＬ／Ｎ—ＴｉＯ：＞Ｎ—ＴｉＯ：＞Ｐｔ／ＴｉＯ。＞ＴｉＯ：的顺序降低，以ＰＬ／Ｎ－ＴｉＯ：为电极时光电流达到５．３斗Ａ，而以ＴｉＯ：为电极时光电流只有０．９斗Ａ，这说明
第ｌ期吴遵竖笺：霾鲴共援鍪缝鲞三氢化丛笪墅垒区麦堡望
氮掺杂后的Ｎ．ＴｉＯ：，可被可见光激发产生光生电子一空穴对，Ｐｔ的存在则提高了光生电子－空穴的分离效率，显示出较强的阳极光电流．
图６是电极的光电流一电压特征曲线，从一ｙ曲线可了解电极的零电流电势的变化情况．零电流电势相当于纳米半导体的表面平带能，零电流电势向正向移动时与电极表面负电荷降低相对应¨引．在可见光照射下，Ｐ∥Ｎ－ＴｉＯ：电极的零电流电势与ＴｉＯ：及Ｎ－ＴｉＯ：电极相比，约有Ｏ．４２Ｖ正移，这表明Ｐｔ的存在加速了光生电子的界面迁移过程，这有利于提高其阳极光电流．而在同样的条件下，Ｎ－ＴｉＯ：电极与ＴｉＯ：电极零电流电势差别很小，这说明Ｎ．ＴｉＯ：和Ｔｉｏ：阳极光电流差异主要是由于它们具有不同的禁带隙宽度，而不是由于界面间电荷传递速度的差异．
（ａ）Ｔｉ０２；（ｂ）ｎ．Ｔｉ０２；（ｃ）Ｎ．Ｔｉ０２；（ｄ）ⅣＮ－１１０２（ａ）Ｔｉ０２（ｂ）ＮｊＩｘ０２（ｃ）Ｐｔｍ０２（ｄ）ⅣＮ．Ｔｉ０２
图５可见光照射下几种工作电极的ｎ曲线图６几种工作电极在可见光照射下的，－Ｅ曲线Ｐｈｏｔｏｃｕ册ｎｔ瑚鲫１８ｅｏｆｍｅｏＴＥｓｔｏＦｉｇ．６－ｎｌｅｄｅｐｅ础ｍｃｅｏｆ‰ｐｈ０眦ｕｒｒｅｎｔ∞ｖｏｌｔ孵Ｆｉｇ．５
ｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｂｔｉｍｄｉａｔｉ帅删ｄｅｒ、ｒｉｓｉｂｌｅｂｇＩｌｔ结论：采用Ｎ，Ｐｔ双组分对ＴｉＯ：共掺杂制备的催化剂Ｐ∥Ｎ—ＴｉＯ：具有许多特殊的性质．Ｎ的掺杂减小了ＴｉＯ，的带隙，在可见光区有吸收并表现出一定的阳极光电流，适量Ｐｔ掺杂抑制了光生载流子的复合，加速了电子界面传递速度，从而更进一步提高了其阳极光电流。可作为光催化处理污水的理想催化剂．
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氮铂共掺杂纳米二氧化钛的制备及表征
作者：吴遵义， 姚兰英， WU Zun-yi， YAO Lan-ying
作者单位：浙江工商大学食品、生物与环境工程学院,杭州310035
刊名：
化学研究
英文刊名：CHEMICAL RESEARCH
年，卷(期)：2006,17(1)
被引用次数：14次
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本文链接：https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html,/Periodical_hxyj200601007.aspx
二氧化钛纳米管的制备与应用概要
2012 /2013 学年第 2 学期环保材料课程考核试卷 A■、B□ 课程代码： 17000450 任课教师_施文健考试形式：开卷■、闭卷□ 课程性质：通识□、基础□、专业■、必修■、选修□、考试□、考查■、指选□、跨选□适用年级/专业二年级/环境工程学分/学时数 2/32 考试时间1周…………………………………………………………………………………………………………学号1117030320 姓名陈柱良专业环境工程得分 撰写小论文：环境工程材料――×××研究进展 学生通过对应用于防止、治理、修复环境污染的材料，包括净化材料、环境修复材料以及环境替代材料等材料中就某一种具体的环境工程材料的研究进展进行综述。学生的工作由国内外文献检索、阅读、归纳总结、并对该研究领域进行展望、小论文写作组成。小论文内容：题目、前言（目的意义）、国内外研究现状包括：材料的制备方法、材料表征、理化性能、在环境工程中的应用，写出学生自己的学习后的认识、观点或展望在该领域研究方向及应用前景。具体要求：查阅的中文文献≥10篇、英文文献≥5篇、小论文字数5000字左右、列出参考文献。
二氧化碳纳米管的制备与应用 前言： 纳米TiO 2是一种重要的无机功能材料,多呈颗粒状，它在环境光催化领域作为催化剂已引起广泛重视[1,2]。由于其具有无毒、气敏、湿敏、介电效应、光电转换、光致变色及催化活性高、氧化能力强、稳定性好等优点[3,4]而被广泛应用于各种光催化反应技术中,如自洁材料、介电材料、催化剂极载体、传感器、光催化太阳能电池、光裂解水制氢以及光催化降解大气和水中污染物等领域。Ti02纳米管是其又一种存在形式，纳米Ti02在光催化降解水中有机污染物方面有明显的优势[5]，而且还能够解决汞、铬、铅等金属离子的污染问题。由于纳米管具有大的比表面积，因而具有较高的吸附能力，可望提高其光催化性能；特别是若能在管中填充更小的无机、有机、金属或磁性纳米级颗粒形成一维复合纳米材料，将会大大改善Ti02的光电、电磁、催化及抗菌等性能。目前,对TiO 2纳米薄膜、纳米粉体及掺杂改性的纳米TiO 2复合材料的制备、结构相变及其应用已进行了大量研究。但对于TiO 2纳米管的光电性能、催化性能及其应用的研究还处于起步阶段。TiO 2纳米管是纳米TiO 2的一种新的存在形式,与其他形态的纳米TiO 2材料相比,它具有更大的比表面积和更强的吸附能力,有望进一步提高TiO 2的光电转换效率和光催化性能,特别是若能在该纳米管中掺杂部分无机、有机、金属或者磁性材料而制备出复合纳米材料,则TiO 2纳米管的光电性能和催化活性将得到大大的改善。
纳米二氧化钛的制备及性质实验
南京信息工程大学综合化学实验报告 学院：环境科学与工程学院 专业：08应用化学 姓名：章翔宇 潘婷 袁成 钱勇 2010年6月25号
纳米二氧化钛的制备及性质实验 1、实验目的 熟悉溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛的方法及相关操作； 理解二氧化钛吸附实验的原理和操作； 掌握数据处理的方法 2、溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛 2.1 需要的仪器 恒压漏斗、茄行烧瓶、量筒、移液管、铁架台、磁力搅拌、磁子、冷凝管、温度计、烘箱、研钵 2.2 需要的试剂 钛酸丁酯异丙醇浓硝酸蒸馏水 2.3 实验步骤 1.50ml钛酸丁酯溶16ml的异丙醇中，摇匀（在恒压漏斗中进行） 得到溶液A 2.取200ml 的蒸馏水，加入0.32 ml 的浓硝酸，摇匀（在茄行烧瓶中进行），得到 溶液B 3.将烧瓶固定在铁架台上，进行磁力搅拌，将溶液A 逐滴滴加至溶液B中，使两溶液 缓慢接触，并进行水解反应，得到溶液C 溶液C室温回流，记载下当时的室温 4.回流分若干天进行，保证回流时间不少于48小时，得到溶液D 5.蒸干方式：将溶液D进行水浴加热85度并不断搅拌将水分蒸发干，得E 6.将E放入烘箱100烘干 7.研磨至粉末状； 2.4 实验结果 1、回流分4天进行，总计回流时间50小时，室温为15℃。 2、经研磨，得到白色细粉末状固体。称量得二氧化钛质量为11.233g,理论产量不小于11.785g，损失为产品转移过程中损失。 3、纳米二氧化钛性质实验 3.1 二氧化钛吸附试验 1、仪器：烧杯（500mL），容量瓶（1000mL），样品瓶（6个），电子天平，磨口瓶，超 声波清洗机，玻璃注射器，过滤器，分光光度计 2、试剂：二氧化钛粉末，染料X-3B（分子量615），蒸馏水 3、实验步骤： 1、用电子天平称取60mg染料，配成1000mL的60mg/L溶液（避光保存）。 2、将烧杯润洗后，倒入100ml染料溶液，再倒入称量好的50mg的二氧化钛粉末。 静置后置于超声波清洗机中（70℃超声40分钟，注意避光）。剩余原液取样保存编
用水量对溶胶-凝胶法制备氮掺杂纳米二氧化钛的影响
徐驰等：铜/钨酸锆功能梯度薄膜的热应力场特征有限元分析· 97 ·第38卷第1期 用水量对溶胶–凝胶法制备氮掺杂纳米二氧化钛的影响 胡裕龙1,2，刘宏芳1，郭兴蓬1 (1. 华中科技大学化学与化工学院，武汉 430074；2. 海军工程大学理学院，武汉 430033) 摘要：采用两种用水量的溶胶–凝胶工艺制备了氮掺杂二氧化钛(N-TiO2)纳米颗粒粉末，对样品进行了X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及紫外–可见漫反射谱分析，并以甲基橙的光催化降解实验研究了样品的可见光催化性能。结果表明：采用用水多的溶胶–凝胶工艺可获得可见光催化活性高的N-TiO2，且N-TiO2的颗粒粒径较小；由于溶胶中过量的N掺杂剂可在N-TiO2前驱体凝胶离心分离时被去除，可进行较低温度的煅烧，易于获得N掺杂浓度较高的N-TiO2。另外，采用用水多的工艺时，氮掺杂剂对TiO2颗粒的氮化及凝胶化过程也有很大的影响，有些含氮化合物作为掺杂剂可能会明显降低N-TiO2的可见光催化活性。 关键词：用水量；溶胶–凝胶法；氮掺杂；二氧化钛；可见光光催化活性 中图分类号：O643.1 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)01–0097–08 EFFECT OF WATER DOSAGE ON SYNTHESIS OF NITROGEN DOPED TITANIA NANOPARTICLES BY SOL–GEL METHOD HU Yulong1,2，LIU Hongfang1，GUO Xingpeng1 (1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074; 2. College of Science, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China) Abstract: Nitrogen doped titania (N-TiO2) nanoparticles were prepared by sol–gel processes at different water dosages. The particles obtained were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy, and ultravio-let–visible diffuse reflectance spectrum. The visible light photocatalytic activities were evaluated by photocatalytic oxidation of methyl orange. It was found that N-TiO2 with a high visible light photocatalytic activity can be obtained by the sol–gel process at a great amount of water. When a great amount of water was used in the sol–gel process, the as-prepared N-TiO2 had smaller nanocrys-tallite grain size. Since the excess of nitrogen dopant in sol could be removed during the centrifugation process of N-TiO2 precursor gel, the calcination process could be performed at a lower temperature, which facilitates to obtain N-TiO2 at a high nitrogen doping level. Besides, the nitrogen dopant had an effect on nitridation reaction and gelation process of titania nanoparticles during the syn-thesis process at a great amount of water. Some compounds with nitrogen as dopant might depress a visible light photocatalytic activ-ity of the N-TiO2 nanoparticles. Key words: water dosage; sol–gel process; nitrogen doping; titania; visible light photocatalytic activity 溶胶–凝胶技术所需实验设备相对简单，实验条件较容易控制，被广泛用于制备纳米材料。溶胶–凝胶法制备N-TiO2时，通常是通过Ti前驱体水解获得TiO2纳米颗粒溶胶，然后再对TiO2纳米颗粒溶胶进行氮化处理并使溶胶凝胶化。在Ti前驱体水解时，有两种典型的工艺：一是用少量的水，H2O与Ti的摩尔比通常小于5；[1–3]另一种工艺是用较大量的水，典型的是Burda等[4–6]采用的工艺，H2O与Ti的摩尔比约为3000，采用该法制备的TiO2纳米颗粒溶胶进行氮化处理并使溶胶凝胶化后，可获得高的N掺杂浓度。由于目前还没有标准、统一的光催化活性的测试装置及方法，它们之 收稿日期：2009–07–20。修改稿收到日期：2009–10–12。 基金项目：材料化学与服役失效湖北省重点实验室开放基金(200802)和煤燃烧国家重点实验室开放课题(FSKLCC0809)资助项目。第一作者：胡裕龙(1973—)，男，博士研究生。 通讯作者：刘宏芳(1968—)，女，博士，教授。Received date:2009–07–20. Approved date: 2009–10–12. First author: HU Yulong (1973–), male, postgraduate student for doctor degree. E-mail: huyl1217@https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html, Correspondent author: LIU Hongfang (1968–), female, Ph.D., professor. E-mail: liuhf2003@https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html, 第38卷第1期2010年1月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 38，No. 1 January，2010
硫氮掺杂碳纳米管
Sulfur e nitrogen doped multi walled carbon nanotubes composite as a cathode material for lithium sulfur batteries Yinchuan Li a ,Rui Mi b ,Shaomin Li b ,Xichuan Liu b ,Wei Ren b ,Hao Liu b ,*,Jun Mei a ,**,Woon-Ming Lau b a School of Materials Science and Engineering,Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010,PR China b Chengdu Green Energy and Green Manufacturing Technology R&D Center,Chengdu Development Center of Science and Technology,China Academy of Engineering Physics,Southwest Airport Economic Development Zone,Shuangliu,Chengdu 610207,PR China a r t i c l e i n f o Article history: Received 31October 2013Received in revised form 26February 2014Accepted 6April 2014Available online 11May 2014Keywords:Nitrogen doped Carbon nanotubes Lithium e sulfur batteries Sulfur distribution a b s t r a c t The performance of lithium sulfur (Li/S)battery was greatly improved by the employment of nitrogen doped carbon nanotubes (N-CNTs)based cathode.By manipulating its structure thereby creating more defects,N-CNTs presents better dispersion of sulfur particles on N-CNTs and higher electrical conductivity compared with their non-doped counterpart,which explain the reason why N-CNTs/S composite shows improved performance.The speci?c discharge capacity was maintained at 625mAh g à1and 513mAh g à1after 100cycles at 0.2C and 0.5C,respectively,which was about 2times as that of CNTs.This method is proved to be a promising way to develop cathode materials for lithium sulfur batteries. Copyright a2014,Hydrogen Energy Publications,LLC.Published by Elsevier Ltd.All rights reserved. Introduction The increasing capabilities of portable electronic devices as well as the desire for long driving distances between re-charges of electric vehicles require electrical energy storage systems with high energy density [1].The Lithium/sulfur (Li/S)battery is an attractive and promising candidate among emerging battery technology.It has attracted great interest as potential energy storage devices for electrical vehicles and other applications needing large-scale electricity storage [2].Conventional Li/S cells consist of a lithium metal anode,an organic liquid electrolyte,and a sulfur composite cathode [3].Sulfur is useful in the cathode because assuming complete reaction to Li 2S,it has a theoretical speci?c capacity of 1672mAh g à1,and energy density of 2600Wh Kg à1[4],which is signi?cantly higher than the conventional lithium-ion cathode materials [5]. *Corresponding author .Tel.:t862867076208;fax:t862867076210.**Corresponding author .Tel.:t862867076202. E-mail addresses:mliuhao@https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html, (H.Liu),meijun12@https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html, (J. Mei). Available online at https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html, ScienceDirect journal homepage: https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html,/locate/he i n t e r n a t i o n a l j o u r n a l o f h y d r o g e n e n e r g y 39(2014)16073e 16080 https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html,/10.1016/j.ijhydene.2014.04.047 0360-3199/Copyright a2014,Hydrogen Energy Publications,LLC.Published by Elsevier Ltd.All rights reserved.
选择性氮掺杂的碳纳米管的结构、组成和化学
选择性氮掺杂的碳纳米管的结构、组成和化学 摘要 掺杂有一系列氮含量为（0-10%）的碳纳米管（CNT）通过使用二茂铁，NH3和二甲苯或吡啶在一个浮动催化剂CVD上进行合成的方法。XPS和Raman显微镜用来定量评估掺氮碳纳米管的组成和结构特性（N-CNTs）。XPS分析表明C1s 光谱轨迹随着氮掺杂N1sXPS光谱发生的移位和扩大显示出三种主要类型的氮协调（吡啶，镍铬合金和季），伴随着吡啶型选择率从0增加到4.5%。一阶拉曼光谱出现的五峰由于氮含量不同在峰强度和宽度上有所不同。D和G带集合强度的比例随着氮含量线形变化。用碘滴定的方法来测量所制备的N-CNTs还原位点的数量。这是通过掺杂氮的方法对碳纳米管化学活性有决定性影响的第一份报告。针对规律性增长和CNTs的选择性掺杂氮已经报道的方法，提出了一种新的方法来系统地研究纳米碳组成和结构对化学和电化学活性在应用上的影响。 1 简介 石墨烯晶格中杂原子（硼、硫、磷和氮）掺杂兑SP2碳材料的物化特性有着不同的影响。其中氮的取代掺杂尤其受到重视，因为其对硬度、导电性和化学活性显著改变进行了理论预测和实验观察。掺氮碳材料合成的几种方法已经在应用中，包括溅射沉积、含氮聚合物石墨化和预先形成的碳爆漏在升温过程中已形成反应气体（HCN和NH3）。虽然前两条线路通常制得的材料可以分别用作惰性涂料和吸附剂。后一条线路特别有希望合成可以增强化学反应中电子转移过程的活性碳，可以应用在电池和燃料电池中。虽然许多研究已经评估了掺氮碳的结构组成特性之间的关系，但是掺氮对物理化学特性的影响没有得到充分界定。举个例子，碳表面积、表面功能和石墨化程度由于采用碳材料和前处理及加工过程的不同而有相当大的差异。进一步，掺杂氮的过程是一个采用活化条件的复杂过程（比如反应气体浓度、时间、温度），因此，关于掺氮碳会得到许多不同的甚至相互矛盾的结论。 一个引人注目的替代方案可以使其直接生长和纳米碳进行氮的取代掺杂，这个方法使用到气相前体而不是像传统方法那样使用液相或者固相前体。通过化学气相沉积技术合成的气相纳米碳对于物化性质有着很好的控制能力，比如杂原子掺杂、结晶度和边缘暴露程度。我们实验室之前的报告已经描述在碳纳米管电极上掺氮对于氧化还原和、过氧化氢分解和邻苯二酚氧化反应的影响。在此，我们提出对于采用吡啶和NH3，通过改进的流化催化剂合成碳纳米管进行控制增长
硅胶负载氮掺杂二氧化钛的制备及性能的研究
硅胶负载氮掺杂二氧化钛的制备及性能研究 摘要: 利用溶胶-凝胶法，以硅胶为载体、以钛酸四丁酯为钛源、尿素为氮源制备了具有良好性能的“硅胶负载氮掺杂二氧化钛”( NTS) 光催化剂。考察主要硅胶目数对光催化活性的影响。结果表明，在氮投加量为 30%、钛硅比为 1/1、焙烧温度为 500 ℃的条件下，硅胶目数为120-200时制备的 NTS 具有最佳的光催化活性。氮掺杂二氧化钛( NT) 经硅胶负载后，其表面孔结构发生了变化，且热稳定性增加。亚甲基蓝降解实验表明: 与 T、NT 相比，NTS 体现出更高的光催化活性。 关键词: 光催化;TiO2; 氮掺杂; 硅胶;亚甲基蓝降解 The preparation of silica gel nitrogen doped TiO2 and performance research Tingwei Hu,Yang Yan,Lewei Wen,Jinlong Liu (Hubei institute for nationalities ,institute of chemical and environmental engineering ,hubei enshi ) Abstract: Using sol-gel method,silica gel as the carrier and tetrabutyl titanate as titanium source ;urea as nitrogen source was prepared with good performance of “silicon nitrogen doped TiO2 photocatalyst(NTS)”.Studying the effect of main silicon mesh optical catalytic activity.Results showed that the nitrogen additive amount was 30%,titanium silicon ratio of 1/1,calcination
纳米二氧化钛制备方法
1. 纳米TiO 2粉体制备方法 物理法 气相冷凝法: 预先处理为气相的样品在液氮的气氛下冷凝成核制得纳米TiO2 粉体,但该法不适于制备沸点较高的半导体氧化物 高能球磨法: 工艺简单,但制得的粉体形状不规则,颗粒尺寸分布宽,均匀性差 化学法 固相法: 依靠固体颗粒之间的混合来促进反应,不适合制备微粒 液相法: 就是将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛) ,再经煅烧得到TiO2. 研究最广泛。 以四氯化钛为原料,其反应为 TiCl4 + 4H2O → Ti (OH) 4 + 4HCl , Ti (OH) 4 → TiO2 + 2H2O. 以醇盐为原料,其反应为 Ti (OR) 4 + 4 H2O → Ti (OH) 4 + 4 ROH , Ti (OH) 4 ???→煅烧 TiO2 + 2 H2O. 主要包括硫酸法、水解法、溶胶-凝胶(Sol2gel) 法、超声雾化、热解法等。 溶胶- 凝胶法就是将钛醇盐制备成二氧化钛溶胶. 为了得到多孔催化剂,通常采用煅烧等方法将凝胶进行干燥,去除溶剂,制得干凝胶. Dagan 等[25 ]采用超临界干燥法所制得的TiO2气凝胶孔隙率为85 % ,比表面积高达600 m2·g - 1 ,晶粒尺寸为5. 0 nm ;对水杨酸的光催化氧化表明该催化剂具有比Degussa P - 25 TiO2粉末更高的催化活性.
气相法: 其核心技术是反应气体如何成核的问题. 通过四氯化钛与氧气反应或在氢氧焰中气相水解获得纳米级TiO2 ,目前德国Degussa 公司P-25 粉末光催化剂是通过该法生产的 常用的化学制备方法有溶胶-凝胶法、沉淀法、水解法、喷雾热解法、水热法和氧化- 还原法等。 2. 纳米TiO2薄膜制备方法： 除了与粉体制备相同的制备方法如溶胶-凝胶法、热解法外,还有液相沉积法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。 溶胶-凝胶法(Sol-Gel)： 制备的薄膜纯度高,且制备工艺简单,易批量生产; 水热合成法： 通过水解钛的醇盐或氯化物前驱体得到无定形沉淀，然后在酸性或碱性溶液中胶溶得到溶胶物质，将溶胶在高压釜中进行水热Ostwald熟化。熟化后的溶胶涂覆在导电玻璃基片上，经高温(500℃左右)煅烧，即得到纳米晶TiO2薄膜。也可以使用TiO2的醇溶液与商业Ti02(P25，3Onm)混合以后得到的糨糊来代替上面提到的溶胶。反应中为了防止颗粒团聚，通常采用化学表面改性的方法，如加有机螫合剂、表面活性剂、乳化剂等，以降低粉末表面能，增加胶粒问静电排斥，或产生空问位阻作用而使胶体稳定。这些有机添加剂在高温煅烧阶段会受热分解除去. 是溶胶-凝胶法的改进方法，主要在于加入了一个水热熟化过程，由此控制产物的结晶和长大，继而控制半导体氧化物的颗粒尺寸和分布，以及薄膜的孔隙率.得到的Ti02颗粒是锐钛矿型还是锐钛矿型与金红石型的混合物由反应条件(如煅烧温度)决定。水热处理的温度对颗粒尺寸有决定性的影响。一般来说，将溶胶在高压釜中(150Xl05～330×105Pa)于200～250℃处理12h，可得到平均粒径15～20nm的Ti02颗粒。如果用丝网印刷术(也可用刮涂的方法)将TiO2溶胶涂覆在导电玻璃上，则得到
氮掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展
林仕伟等：尖晶石型化合物的制备及光催化性能 · 535 · 第38卷第3期 氮掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展 胡裕龙1,2，刘宏芳1，郭兴蓬1 (1. 华中科技大学化学与化工学院，武汉 430074；2. 海军工程大学理学院，武汉 430033) 摘要：纯纳米二氧化钛禁带较宽，只能在紫外光下激发。拓宽二氧化钛的光谱响应范围，实现可见光激发，是二氧化钛基光催化材料面临的主要问题。氮掺杂二氧化钛具有良好的可见光催化活性，是具有可见光响应的二氧化钛基光催化材料的典型代表，近十年来受到了广泛关注。本文综述氮掺杂二氧化钛可见光响应机理和提高光催化活性方面的研究进展，提出今后值得关注与研究的方向。 关键词：二氧化钛；氮掺杂；可见光；光催化活性；综合评述 中图分类号：O643.1 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)03–0535–07 RESEARCH PROGRESS ON NITROGEN DOPED TITANIA PHOTOCATALYST HU Yulong1,2，LIU Hongfang1，GUO Xingpeng1 (1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074; 2. College of Science, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China) Abstract: The pristine titania nanomaterial can only be excited by ultraviolet light because of its wide band-gap. Extending the opti-cal response to the visible light spectrum is one of the most important aspects to the TiO2-based photocatalyst. Nitrogen-doped titania has high visible light photocatalytic activity, which is representative of TiO2-based photocatalyst with reactivity under visible light, and has received enormous attention from scientists and engineers in the past decade. In the current review, the recent progress in research on the origins of visible light responses and the improvement of photocatalytic activity of nitrogen-doped titania are dis-cussed in detail, and urgent issues for future research and development are proposed. Key words: titania; nitrogen doping; visible light; photocatalytic activity; review 纳米二氧化钛(TiO2)具有化学稳定、无毒及光催化活性好的特点，已在许多方面获得了应用。纯纳米TiO2的不足是禁带较宽(3.2eV)，只在紫外光照射下才有光催化活性，没有可见光光催化活性，因此需要对TiO2进行改性研究，以拓宽TiO2的光谱响应范围，把吸收边红移至可见光区，使其具有可见光催化活性。在TiO2的改性研究中，掺杂TiO2的研究占有很大部分。第一代掺杂研究主要是对TiO2进行金属掺杂。虽然TiO2经大部分金属/金属氧化物或金属离子掺杂后，能够显著降低带隙能级，实现可见光激发，但也促进电子–空穴的再结合，进而降低其光催化的活性。针对金属掺杂TiO2性能的不足，第二代掺杂研究主要是对TiO2进行非金属掺杂。2001年Asahi等[1]报道N置换TiO2晶格中少量O后具有可见光活性，掀起N掺杂研究的热潮，随后又进行了B、C、S、P、Cl及F等非金属元素掺杂TiO2的研究，其中研究最为广泛的是N掺杂TiO2(N-TiO2)。本文综述N-TiO2可见光响应机理和提高光催化活性方面研究的最新进展。 1 N-TiO2可见光响应的机理 任何材料的光学响应主要由自身的电子结构决定，而纳米材料电子结构又与其化学成分、原子排列及物理尺度等紧密相关。由于纳米颗粒尺寸很小， 收稿日期：2009–05–19。修改稿收到日期：2009–08–05。 基金项目：煤燃烧国家重点实验室开放基金(FSKLCC0809)和材料化学与服役失效湖北省重点实验室开放基金(200802)资助项目。第一作者：胡裕龙(1973—)，男，博士研究生。 通信作者：刘宏芳(1968—)，女，博士，教授。Received date:2009–05–19. Approved date: 2009–08–05. First author: HU Yulong (1973–), male, postgraduate student for doctor degree. E-mail: huyl1217@https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html, Correspondent author: LIU Hongfang (1968–), female, Doctor, professor. E-mail: liuhf2003@https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html, 第38卷第3期2010年3月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 38，No. 3 March，2010
氮掺杂TiO2可见光响应的机理研究
氮掺杂TiO2可见光响应的机理研究 於煌1 刘斌2 潘炜3 1重庆工商大学环境与生物工程学院（400067） 2中国天辰化学工程公司黑龙江分公司（150076） 3武汉凯迪水务有限公司（430223） E-mail:yuhuangmail@https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html, 摘 要：综述了N掺杂TiO2具有可见光活性的几种机理，包括杂化能带减小理论、杂质能级理论和氧空缺理论，并指出了以后N掺杂TiO2机理研究的方向。 关键词：可见光；能带减小；杂质能级；氧空缺 1.引言 自1972年Fujishima和Honda[1]报道利用TiO2单晶电极光解水的实验结果以来，人们对半导体光催化剂TiO2在水处理中的应用进行了大量研究。在去除水中难降解污染物方面，半导体光催化剂具有强氧化性、污染物矿化完全，可直接利用太阳光等特点，有望成为一种新型的污水处理工艺。但是，TiO2光催化目前仍处于实验室阶段，在实际应用中仍存在很多困难，阻碍其应用的一个重要因素就是激发光波长的问题。由于TiO2半导体禁带宽度较宽为 3.2 eV，其对应的波长为387 nm属于紫外光区，而紫外光只占到达地球表面太阳光的3 ％－4 ％，在太阳光谱中占绝大多数的可见光部分（能量约占45％）未得到有效利用[2]。为此众多科研工作者对TiO2进行了大量的改性研究，使其能够响应波长较长的可见光部分[3-7]。在众多改性方法中，非金属元素N掺杂显然成为最近的研究热点。N掺杂TiO2具有明显可见光活性，但其机理目前仍很有争论，其主要观点有杂化带隙减小理论、杂质能级理论和氧空缺理论，下面将做一一介绍。 2.杂化能带减小理论 对N掺杂TiO2的可见光活性，Asahi[6]解释为N的2p轨道与O的2p轨道杂化而使TiO2的禁带减小。 Asahi认为，只有形成的掺杂态符合以下3个条件，才能产生真正可见光的光催化活性：（1）掺杂能够在TiO2带隙间产生一个能吸收可见光的状态；（2）掺杂后的导带能级最小值，包括次级的混合状态，应该和TiO2相等，或者比H2/H2O的电极电位更高，以保证催化剂的光还原活性。（3）新带隙的状态应该和TiO2的带隙状态充分重叠，以保证光生载流子在它们的周期内被传递到催化剂表面进行反应。而条件（2）、（3）要求用阴离子掺杂，原因是阳离子 基金项目：重庆市教委科学技术研究项目（KJ050702） 作者简介：於煌（1981－），男，湖北黄岗市人，硕士研究生，主要研究方向为水污染控制理论与技术。
非金属元素掺杂二氧化钛纳米管的研究进展_肖羽堂
2010年第29卷第7期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·1235· 化工进 展 非金属元素掺杂二氧化钛纳米管的研究进展 肖羽堂，李志花，许双双 （南开大学环境科学与工程学院，天津 300071） 摘 要：TiO2纳米管对大部分可见光不能进行有效地吸收利用，成为其实际应用的“瓶颈”。非金属元素掺杂TiO2纳米管可以有效地减小TiO2带隙，拓展光谱响应范围。本文介绍了非金属掺杂TiO2纳米管的原理和制备方法，对非金属单一元素掺杂、非金属与其它元素共掺杂TiO2纳米管的研究现状进行了详细的评述，指出了非金属掺杂TiO2纳米管过程中存在的问题和未来的研究方向。 关键词：二氧化钛；纳米管；非金属元素；掺杂；可见光 中国分类号：O 643文献标识码：A文章编号：1000–6613（2010）07–1235–06 Research advances of nonmetal doped titania nanotubes XIAO Yutang，LI Zhihua，XU Shuangshuang （Environmental School of Science and Engineering，Nankai University，Tianjin 300071，China ）Abstract：TiO2 nanotubes can not effectively absorb most of the visible light，which becomes the “bottleneck”for its practical application. Nonmetal element-doped TiO2 nanotubes can effectively reduce the TiO2 band gap and expand the scope of spectral response. This paper briefly describes the principles of and preparation methods for nonmetal-doped TiO2 nanotubes. The research advances of nonmetal single-element doping and nonmetal co-doping with other elements are discussed in detail. Current existing problems and future developing trends in this area are also discussed. Key words：titania；nanotubes；nonmetal element；dope；visible light 纳米TiO2材料具有湿敏、气敏、介电效应、光致变色及优越的光催化等性能，在光催化剂、光解产氢、太阳能电池等领域具有巨大的应用价值[1－3]。纳米TiO2材料有多种存在形式，如TiO2纳米粉体、负载型TiO2纳米薄膜、TiO2纳米管等。其中TiO2纳米管是纳米TiO2的一种新型存在形式，它具有独特的空心管状结构、更大的比表面积、特殊的表面区域和孔体积，使其表现出独特的物理化学性质。与常见的TiO2纳米颗粒和负载型TiO2纳米薄膜相比[4－6]，TiO2纳米管的吸附能力更强，表面活化能更高，有望表现出更高的光催化活性和光电转换效率。不仅如此，纳米管可能会表现出更强烈的纳米效应。此外TiO2纳米管良好的离子交换能力、较高的质子传导能力和光致发光能力也引起研究者的兴趣，成为纳米材料光催化领域研究的热门课题。 然而与传统TiO2一样，TiO2纳米管阵列也存在固有缺陷，成为其实际应用的“瓶颈”。由于TiO2带隙较宽，对大部分可见光不能进行有效地吸收利用，同时又因光生电子与空穴容易复合而表现出较低的光量子效率。通过对其掺杂改性，可在一定程度上解决这些问题。特别是若能在纳米管中掺杂部分金属、非金属元素等制成复合纳米材料，则TiO2纳米管的光电转化效率和光催化性能将得到大大的改善[7－8]。早在1986年Sato等[9]就发现，氮的引入 收稿日期：2009-11-20；修改稿日期：2009-01-02。 基金项目：天津市应用基础及前沿技术研究计划（08JCYBJC 02600）及国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07314-005-011）资助项目。 第一作者简介：肖羽堂（1966—），男，教授，博士生导师，主要从事水处理技术、污水处理与回用技术、废水零排放技术与工程开发研究。E-mail xiaoyt@https://www.sodocs.net/doc/3e18096302.html,。
TiO2纳米管的制备及其亲水性研究
TiO2纳米管的制备及其亲水性研究 一, TiO2纳米管的制备 1 实验方法：阳极氧化法。 2 实验原料及仪器：纯钛片 0.5%HF溶液稳压电源烧杯吹风机镊子 3 二氧化钛纳米管阵列形成机理 电化学阳极氧化法形成TiO2纳米管阵列的过程是电场作用下,浸入HF电解液中的钛基体表面阻挡层与电解液界面处出现TiO2生成和TiO2的化学溶解并生成纳米管的过程。在阳极氧化过 程的开始阶段,钛基体与电解液中的 O-2或OH-迅速生成一层很薄的氧化层,即阻挡层,并在 形成的阻挡层两边产生较大电场。在电场的作用下,电解液中的氟离子定向撞击阳极钛基体表面并与之发生反应,从而在阻挡层的表面形成许多小凹坑,下述反应式表明阻挡层小凹坑 的形成原因: 随着TiO2生成和TiO2的化学溶解之间达到平衡，小凹坑逐渐变深进而形成纳米管。 4 实验装置： 4 实验步骤：○1取9片纯钛片磨平，用蒸馏水清洗后分3组,每组3片。（只用蒸馏水清 洗吗？） ○2将氧化设备浸入体积分数为0.5%的HF溶液中，调节稳压电源使电压稳定在15V. ○3取第一组3片纯钛片编号为1,2,3 分别固定在阳极侵入HF溶液中反应35,40,45 分钟。 ○4待反应完成后将钛片取出，取出时注意标记钛片的正反面（对着阴极为正面），用吹风机将钛片吹干
○5调节稳压电源使电压稳定在20V 取第二组钛片编号4,5,6号，重复○3○4步操作 ○6调节稳压电源使电压稳定在25V 取第三组钛片编号 7,8,9号，重复○3○4步操作 4 实验现象: 没通电时Ti片表面有大量气泡冒出，接通电源后阴极有气泡出现并与阳极气泡一同消失。制得样品吹干后表面呈浅绿色或淡紫色。 二, 亲水性的测量 1. 原理：TiO2纳米管的亲水性可通过测出水滴在其表面的接触角直观明了的表示出来。 2. 仪器：注射器，接触角测量仪，蒸馏水 3. 步骤：用注射器吸入蒸馏水，分别测出水在 9片样品表面的接触角，并且测出样品正反两面的接触角 4. 将测得数据记录在下面表格中 保存好标红色的这几个样品，开学拿去做扫描电镜。 由表中数据看出接触角最大的是第5号样品，分析表中数据可得出阳极氧化法制TiO2纳米管阵列最佳条件为：电压20V,反应时间为40分钟。 三,最佳条件下亲水性测量 再取6片磨平纯钛片分别在20V电压下反应40分钟制取TiO2纳米管阵列
纳米TiO2的制备方法综述
纳米TiO2的制备方法综述 1.引言 纳米微粒是指颗粒尺寸在1 nm -100 nm的超细微粒。由于纳米微粒具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和量子隧道效应，因而展现出许多特有的性质，在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方面具有广阔的应用前景。其中纳米二氧化钛作为一类无机功能材料备受关注。氧化钛(TiO2)俗称钛白粉，具有无味、无毒、无刺激性和热稳定性好等特点，且来源广泛，极易获得，从晶形角度而言，TiO2分为锐钛矿、板钛矿和金红石三种，其中锐钛矿型和金红石型应用较为广泛。纳米二氧化钛因其具有粒径小、比表面积大、磁性强、光催化、吸收性能好，吸收紫外线能力强，表面活性大、热导性好、分散性好、所制悬浮液稳定等优点，倍受关注。制备和开发纳米二氧化钛成为国内外科技界研究的热点。纳米二氧化钛在水处理、催化剂载体、紫外线吸收剂、光敏性催化剂、防晒护肤化妆品、涂料填料、光电子器件等领域具有广泛的用途。纳米二氧化钛用于涂料是涂料发展的一个重大研究方向，它的开发与应用为涂料的发展注入了新的活力，可利用其各种特殊效应来提高涂料的多方面性能。目前纳米二氧化钛的制备方法主要分为液相法和气相法，本文将对其制备方法进行分类介绍。 2.气相法 气相法通常是采用某些特定的方法使反应前体物质气化，以使其在气相状态下发生化学或者物理变化，继而通过冷却使其成核、生长最终形成颗粒二氧化钛。气相法主要分为物理气相沉积法(PVD)与化学气相沉积法(CVD)，其中PVD是将前提物质通过挥发或者蒸发为气体，然后冷凝成核，从而得到粉体的方法，通常包括热蒸发法、溅射法等。PVD法是制备纳米材料采用的最早方法，多用于制备二氧化钛薄膜。在利用物理气相沉积法制备二氧化钛的过程中并不发生化学反应，所得的二氧化钛粒径小、纯度高、分散性较好，但是成本高、回收率低。[3] 2.1 扩散火焰法 以钛醇盐或四氯化钛、燃料气体和氧气等作为原料，首先将前提气体物质通入火焰反应器中，然后将燃料气体经烧嘴打入空气中，利用扩散作用使其相互混合而达到燃烧的目的，在此过程中气相会发生水解和氧化等作用，随之经过结晶成核、成长、转化晶型等过程最终制得二氧化钛。典型的P25是德国的Deguss公司通过TiCl4氢氧火焰法制的，其反应方程式为: TiCl4(g)+2H2（g）+O2(g)→4Ti02(a)+4HC1(g) (1) 工艺流程见图1： 日本Aerosil公司和美国Cabot公司等也利用此方法制的了超细的纳米二氧化钛粉体。