中文核心期刊

SCOPUS 数据库收录期刊

中国科技核心期刊

美国《化学文摘》来源期刊

中国优秀冶金期刊

美国EBSCO数据库收录期刊

RCCSE中国核心学术期刊

美国《剑桥科学文摘》来源期刊

中国应用核心期刊(CACJ)

美国《乌利希期刊指南》收录期刊

中国学术期刊综合评价统计源刊

俄罗斯《文摘杂志》来源期刊

优秀中文科技期刊(西牛计划)

日本《科学技术文献数据库》(JST)收录刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

硝酸体系制备缺陷态二氧化钛纳米材料及其在光催化中的应用

刘进 王丽 周华 赵辉

刘进, 王丽, 周华, 赵辉. 硝酸体系制备缺陷态二氧化钛纳米材料及其在光催化中的应用[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(4): 52-56. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.009
引用本文: 刘进, 王丽, 周华, 赵辉. 硝酸体系制备缺陷态二氧化钛纳米材料及其在光催化中的应用[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(4): 52-56. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.009
Liu Jin, Wang Li, Zhou Hua, Zhao Hui. Synthesis of defective titanium dioxide nanomaterial in nitric acid system and its application in photocatalysis[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(4): 52-56. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.009
Citation: Liu Jin, Wang Li, Zhou Hua, Zhao Hui. Synthesis of defective titanium dioxide nanomaterial in nitric acid system and its application in photocatalysis[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(4): 52-56. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.009

硝酸体系制备缺陷态二氧化钛纳米材料及其在光催化中的应用

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.04.009
基金项目: 河南省科技攻关项目(212102210243,212102310507);开封市科技攻关项目(2101002,2101003);河南省高等学校重点科研项目(21B430010,21A480007)
详细信息
    作者简介:

    刘进(1979−),男,河南开封人,工学博士,高级工程师,通讯作者,主要研究方向:新能源材料,E-mail:liujin9931@qq.com。

  • 中图分类号: TF823,TQ426

Synthesis of defective titanium dioxide nanomaterial in nitric acid system and its application in photocatalysis

  • 摘要: 以硝酸为形貌控制剂,采用溶胶凝胶法制备TiO2纳米材料。所获得的TiO2纳米材料为锐钛矿型,并具有缺陷态结构,粒径保持在5 nm以下。制备过程中,材料中晶体的生长遵循定向附着(Oriented attachment,OA)机制。将该锐钛矿型TiO2材料应用于亚甲基蓝的光催化降解中,实现了95%的催化降解效果,表现出较好的光催化性能。该工艺过程简单,制备中未使用高温工艺,非常易于工业化生产,为TiO2纳米光催化材料的低成本制备提供了一条简便的技术路径。
  • 图  1  TiO2纳米材料XRD谱

    Figure  1.  XRD pattern of TiO2 nanomaterial

    图  2  TiO2纳米材料的扫描电镜形貌

    (a)、(b)、(c)、(d)分别为产物TiO2材料放大3 000、8 000、20 000和40 000倍率形貌

    Figure  2.  SEM images of TiO2 nanomaterial

    图  3  TiO2纳米材料的透射电镜形貌

    (a)产物TiO2低倍TEM;(b)产物TiO2晶面测量;(c)左上和右上为晶态区域傅里叶变换图;左下和右下为所选晶态区域中存在的位错缺陷分析;(d)图中白色椭圆标识位置为晶界局部放大

    Figure  3.  TEM images of TiO2 nanomaterials

    图  4  缺陷态TiO2在模拟光下分解亚甲基蓝脱色率

    Figure  4.  Decolorization rate of methylene blue decomposed by defective TiO2 under simulated light

    图  5  基于定向附着机理的纳米晶体生长示意(图示为不同暴露面TiO2材料小晶粒)[9]

    Figure  5.  Schematic diagram of nanocrystal growth based on the OA mechanism (the picture shows the small crystal grains of TiO2 material on different exposed surfaces) [9]

    表  1  由Scherrer公式计算的TiO2粒径

    Table  1.   TiO2 particle size calculated by Scherrer formula

    峰位(2θ 峰半高宽β/(°) 晶粒尺寸D/nm
    25.354(101) 2.238 3.6
    36.884(103) 2.039 4.07
    48.077(200) 2.075 4.15
    下载: 导出CSV
  • [1] Wu Jinming, Xing Huan. Facet-dependent decoration of TiO2 mesocrystals on TiO2 microcrystals for enhanced photoactivity[J]. Nanotechnology, 2020,31(2):025604. doi: 10.1088/1361-6528/ab4778
    [2] Wang Guanyu, Guo Weijie, Xu Deping, et al. Graphene oxide hybridised TiO2 for visible light photocatalytic degradation of phenol[J]. Symmetry, 2020,12(9):1420. doi: 10.3390/sym12091420
    [3] Tong Youjie, Fang Siyuan, Wang Chunling, et al. A unique black TiO2 created from CO-induced oxidation of defect-rich TiO2[J]. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2021:110053.
    [4] Wen Puhong, Yoshie Ishikawa, Hiroshi Itoh, et al. Topotactic transformation reaction from layered titanate nanosheets into anatase nanocrystals[J]. Journal of Physical Chemistry C, 2009,113(47):20275−20280. doi: 10.1021/jp908181e
    [5] Wu Binghui, Guo Changyou, Zheng Nanfeng, et al. Nonaqueous production of nanostructured anatase with high-energy facets[J]. Journal of the American Chemical Society, 2008,130(51):17563−17567. doi: 10.1021/ja8069715
    [6] Wu Qingping, Huang Feng, Zhao Mingshi, et al. Ultra-small yellow defective TiO2 nanoparticles for co-catalyst free photocatalytic hydrogen production[J]. Nano Energy, 2016,24:63−71. doi: 10.1016/j.nanoen.2016.04.004
    [7] Huang Feng, Zhang Hengzhong, Banfield Jillian F. The role of oriented attachment crystal growth in hydrothermal coarsening of nanocrystalline ZnS[J]. J. Phys. Chem. B, 2003,107(38):10470−10475. doi: 10.1021/jp035518e
    [8] (杨伟光. 暴露不同高表面能晶面的锐钛矿TiO2的控制合成及性能研究[D]. 上海: 上海大学, 2012: 3.)

    Yang Weiguang. Controlled synthesis and properties of anatase TiO2 exposed to different high surface energy crystal planes[D]. Shanghai: Shanghai University, 2012: 3.
    [9] Zhang Jing, Huang Feng, Zhang Lin. Progress of nanocrystalline growth kinetics based on oriented attachment[J]. Nanoscale, 2010,2(l):18−34.
    [10] Abdelkrim Chemseddine, Thomas Moritz. Nanostructuring titania: Control over nanocrystal structure, size, shape, andorganization[J]. European Journal of Inorganic Chemistry, 1999,2:235−245.
  • 加载中
图(5) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  958
  • HTML全文浏览量:  163
  • PDF下载量:  52
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-26
  • 刊出日期:  2021-08-10

目录

    /

    返回文章
    返回