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Microstructure and Wear Resistance of N-Doped TiO2 Coatings Grown on Stainless Steel by Plasma Surface Alloying Technology

钢铁研究学报(英文版)

关键词: 316L不锈钢 , 二氧化钛涂层 , 等离子表面合金化 , 微观结构 , 滑动磨损 , 技术 , N掺杂 , 辉光放电发射光谱

等离子合金化/热氧化复合技术制备光催化N掺杂TiO2薄膜

靳晓敏 , 高利珍 , 王鹤峰

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.005

目的 提高316 L不锈钢表面的光催化和亲水性能.方法 通过等离子表面合金化技术在316 L不锈钢表面制备结合良好的TiN薄膜,然后对TiN薄膜进行热氧化,得到N掺杂TiO2薄膜.利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜及紫外-可见分光光度仪对制备的N掺杂TiO2薄膜进行表征,并通过光催化实验和亲水性实验考察其光催化性能和亲水性.结果 经过空气中450℃氧化处理2 h的薄膜中存在锐钛矿晶型的TiO2,样品中的N元素取代了部分O.未掺杂TiO2和N掺杂TiO2的带隙宽度分别为3.25、3.08 eV.经热氧化处理后,薄膜表面致密,无裂纹和微孔,均匀分布着尺寸相近的微小凸起物.经可见光照射150 min后,N掺杂TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液的最终降解率为20%.此外,N掺杂TiO2薄膜具有较高的亲水性,可见光照射下,30min内接触角降为8.5°.结论 N掺杂TiO2薄膜能有效提高316 L不锈钢表面的光催化和亲水性能.

关键词: 等离子表面合金化 , 不锈钢 , TiO2薄膜 , N掺杂 , 光催化 , 亲水性 , 热氧化

溶胶-凝胶法制备N掺杂FeVO4及其光催化性能研究

王敏 , 栾海燕 , 车寅生 , 牛超

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.增刊(Ⅱ).015

以玉米秸秆为模板,采用溶胶-凝胶法制备N掺杂FeVO4光催化剂,采用 X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等测试、分析手段,对样品进行表征。在可见光照射下,通过光催化降解甲基橙溶液评价N 掺杂对 FeVO4光催化剂活性的影响。结果表明,掺杂 N 前后 FeVO4均为三斜型, N取代了 FeVO4晶格中 O 形成了 N-Fe-O 键,产生了杂质能级,N掺杂导致FeVO4表面形成了大量束缚单电子的氧空位,产生缺陷能级,二者共同作用致使带隙窄化,光吸收带红移。光催化降解结果表明,N 掺杂能有效提高 FeVO4的可见光催化活性。当掺杂 N为15%(摩尔分数)时,样品活性最高,光照100 min对甲基橙的脱色率达56%左右,远高于未掺杂的脱色率(16.7%)。

关键词: N掺杂 , FeVO4 , 溶胶-凝胶法 , 玉米秸秆 , 光催化剂

N掺杂TiO2/SiO2双层中空微球的制备及可见光光催化活性研究

张高文 , 杨侃 , 叶莹 , 刘嘉宁

材料导报

以阳离子PS为模板,正硅酸乙酯和钛酸丁酯为前驱体,三乙胺为氮源,采用溶胶-凝胶法,通过层层静电自组装制备了N掺杂TiO2/SiO2 (N-TS)复合微球,并经高温焙烧得到具有介孔结构的N-TS双层中空微球.采用Zeta-plus激光粒度及电位仪、SEM、XRD、UV-Vis等对微球的结构进行表征,以亚甲基蓝为目标污染物,考察了N-TS双层中空微球的可见光光催化活性.结果表明,通过SiO2和TiO2的交替包覆形成了双壳层结构,保持了中空微球完整的球形形貌;N的掺入有效拓宽了TiO2光响应范围且在可见光区域吸收明显增强,在掺N量为n(N) /n(Ti)=10、500℃焙烧得到的双层中空微球可见光催化活性最优,2h内亚甲基蓝几乎完全降解,同时中空微球在重复使用过程中依然能保持较高的可见光光催化活性.

关键词: 双层中空微球 , TiO2 , SiO2 , N掺杂

TiO2微球的制备及N掺杂改性研究

王卫 , 苏明星 , 倪亚茹 , 彭枫萍 , 熊吉如 , 陆春华

材料导报

通过水热结合热处理法制备了N掺杂和未掺杂的表面粗糙的TiO2微球.结果表明,N掺杂将TiQ2微球的光谱吸收范围拓宽到了可见光区,光谱吸收能力增强和氧空位增多是提高TiO2微球光催化活性的主要积极因素,结晶度下降和孤立的N2p能级对光生载流子的捕获起着次要的负面作用.

关键词: N掺杂 , TiO2微球 , 光催化活性 , 光生载流子 , 氧空位

N掺杂TiO2薄膜光催化性能的研究

崔海萍 , 闫军 , 张力 , 游毓聪

稀有金属材料与工程

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4和氨水等为原料制备纯二氧化钛、N掺杂以及N,Zn2+共掺杂的二氧化钛光催化薄膜.用X射线衍射和X光电子能谱等对薄膜进行了表征,紫外光和可见光下催化剂降解甲基橙溶液的实验结果表明,掺杂TiO2薄膜比无掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显提高,并且可见光下对甲基橙溶液有一定的光催化活性,但Zn2+的存在对掺杂薄膜的光催化效率没有显著改善.分析原因可能是N掺杂在价带和导带之间形成了缺陷能级,减小了TiO2的禁带能隙,从而使TiO2的吸收带发生红移,实现可见光响应.

关键词: 溶胶-凝胶法 , N掺杂 , 光催化 , TiO2薄膜

机械化学法制备N掺杂纳米TiO2可见光光催化剂及其性能研究

邢朋飞 , 王金淑 , 李辉 , 李莉莉

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2006.05.016

以锐钛矿型TiO2为原料, HMT(六亚甲基四胺)为掺杂N源, 采用机械化学法经过600 r·min-1×2 h高能球磨, 后续以焙烧处理, 合成了N掺杂纳米TiO2粉末. 所制备的粉末为锐钛矿、金红石和板钛矿的混合相, 对波长大于400 nm的可见光具有良好的吸收性能, 其吸收边红移至530 nm;在λ＞400 nm的可见光照射下, HMT加入量为10%的样品对甲基蓝的降解率比原料粉末提高了2.7倍.

关键词: 机械化学法 , N掺杂 , TiO2 , 甲基蓝降解

N掺杂纳米TiO2光催化剂的制备与表征

黄绵峰 , 郑治祥 , 徐光青 , 吴玉程

功能材料

以钛酸四丁酯为钛源,氨水为沉淀剂,采用水解-沉淀法制备出了氮掺杂纳米TiO2催化剂(N/TiO2),以XRD、DRS、PL、FTIR、SEM、TEM等手段对所制备的粉体进行了性能表征;并以目光色镝灯为光源,研究了催化剂对光降解甲基橙的活性.XRD结果表明,除了700℃煅烧样品是锐钛矿和金红石晶型共存外,其它N掺杂催化剂主要是锐钛矿晶型.DRS蛄果显示,不同温度煅烧的催化荆在波长低于550nm的可见光区城内都有高的吸光度.先催化结果发现,700℃煅烧制得的N掺杂氧化钛光催化荆表现出最佳的光催化活性,120min内对甲基橙溶液的降解率达到69.7%.

关键词: N掺杂 , 纳米TiO2 , 光催化 , 可见光

N掺杂TiO2光催化剂的制备及性能研究

张晓伟 , 周文芳 , 刘强 , 柳清菊

材料导报

采用溶胶-凝胶法制备锐钛矿型N掺杂TiO2粉体,通过X射线衍射光谱(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外/可见光漫反射吸收光谱(UV-vis)对粉体的性能进行表征.结果表明,N掺杂使TiO2粉体的晶粒细化,禁带宽度减小,光谱吸收阈值波长向可见光区红移至550nm左右.光催化降解甲基橙的实验表明,N-TiO2粉体在普通日光灯下对甲基橙的降解率明显优于纯TiO2粉体.

关键词: N掺杂 , TiO2 , 光催化 , 可见光响应

N掺杂对TiO2结构及可见光光催化性能影响的研究

李晓旭 , 王斌

材料导报

采用溶胶-凝胶法,在钛酸丁酯水解过程中加入一定量的尿素,制备了不同N掺杂量的光催化剂TiO2-xNx.以亚甲基蓝溶液为降解对象,研究催化剂在可见光区的催化性能;利用XRD、XPS、SEM、UV-Vis对催化剂的结构、形貌和光催化性能进行了表征.实验结果表明,掺杂的N以O-Ti-N的形式存在于TiO2结构中,N元素抑制了锐钛矿相向金红石相的转变和晶粒的长大;样品中形成了新的能级结构,提高了TiO2在可见光下的光量子效率和光催化能力.掺杂量为3.84%(质量分数)的TiO2-xNx在可见光区的响应能力最高,吸收波长延伸至520nm,其光催化活性最大,1.5h降解率达到55.54%.

关键词: TiO2 , N掺杂 , 可见光 , 光催化