宁夏大学 光伏材料重点实验室, 宁夏 750021
人口的快速增长和工业经济迅猛发展导致全球淡水资源短缺, 对海水和苦咸水进行淡化是解决淡水资源短缺的有效方法。本工作通过直接煅烧Ti3C2Tx制备了TiO2/Ti3C2Tx复合材料, 并研究了基于TiO2/Ti3C2Tx复合电极的杂化电容脱盐特性(Hybrid capacitive deionization, HCDI)。研究表明, 煅烧温度对TiO2/Ti3C2Tx的形貌、结构、电化学和脱盐特性有重要影响。以优化后的TiO2/Ti3C2Tx作为负极, 酸化活性炭(Active carbon, AC)为正极, 构筑了HCDI装置。在恒压模式下, 当工作电压为1.2 V时, TiO2/Ti3C2Tx‖AC在初始电导率为3000 μS·cm -1的NaCl溶液中的脱盐容量达到23.8 mg·g -1。经过20个循环后容量保持率为78%。此外, 通过研究TiO2/Ti3C2Tx复合电极脱盐前后的形貌和晶相发现在脱盐过程中钠离子嵌入到Ti3C2Tx的层间。
TiO2/Ti3C2Tx 锐钛矿型TiO2 电容去离子 吸附 脱盐 TiO2/Ti3C2Tx anatase TiO2 capacitive deionization adsorption desalination
贵州大学大数据与信息工程学院, 贵州 贵阳 550025
采用基于密度泛函理论的第一性原理和广义梯度近似方法, 对N、Co单掺以及两者共掺锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质进行了研究, 并探究了两种不同的N替换O位置对掺杂结果的影响。研究结果表明, N、Co单掺杂锐钛矿相TiO2带隙内均出现了杂质能级, N-Co共掺杂锐钛矿相TiO2带隙内出现了更复杂的杂质能级; 经掺杂后锐钛矿相TiO2的带隙均减小, N-Co共掺杂比单掺杂N、Co的锐钛矿相TiO2稳定性更好, 在可见光区域的光吸收效率得到明显提高, 吸收光谱红移更加明显; type 2较type 1位形的N-Co共掺锐钛矿相TiO2有着更大的可见光区域吸收率以及更广的红移范围。
材料 光学性质 第一性原理 锐钛矿相TiO2 电子结构 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 121604
广东省量子调控与材料重点实验室, 华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
用超声驱动方法合成了CdSe/TiO2复合纳米粒子, 并通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光(UV-Vis)吸收光谱和荧光(FS)光谱对CdSe/TiO2复合纳米粒子进行表征。使用CCK-8法测定CdSe/TiO2对白血病细胞的可见光光催化活性并通过SEM研究HL60细胞的表面超微结构形态。实验结果表明, 用CdSe/TiO2复合纳米粒子处理的组中观察到明显的HL60细胞生长抑制, 并且HL60细胞在CdSe掺杂TiO2复合纳米粒子作用下的PDT效率显著高于TiO2, 表明可以通过CdSe的修饰有效增强TiO2的可见光光催化活性。此外, CdSe/TiO2在可见光辐照下在4 μg/mL的终值浓度下显示非常高的光动力效率, 达76%。荧光光谱分析表明, CdSe/TiO2复合纳米粒子可能通过分离光生空穴电子对提高此复合纳米粒子的光催化活性, 从而提高CdSe/TiO2对HL60细胞的PDT灭活效率。
锐钛矿TiO2 CdSe/TiO2复合纳米粒子 光动力疗法(PDT) HL60细胞 anatase TiO2 CdSe/TiO2 composite nanoparticle photodynamic therapy leukemia HL60 cells CCK-8 CCK-8
1 凯里学院物理与电子工程学院 贵州 凯里 556011
2 山东大学化学与化工学院 山东 济南 250100
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算了Ce，S单掺杂及Ce/S共掺杂锐钛矿型二氧化钛(TiO2)的能带结构、态密度和光学性质。结果表明：掺杂后晶格常数均变大，禁带宽度均减小，其中Ce/S共掺杂后由于S-3p电子轨道和Ce-4f电子轨道的共同作用引入了杂质能级，使得禁带宽度最小，吸收光谱发生红移；此外，Ce具有Ce4+和Ce3+两种可变价态，具有良好的电子迁移性质，阻止了电子和空穴之间的复合，预测了Ce/S共掺杂可提高TiO2的光催化性能。
材料 Ce/S共掺杂锐钛矿型TiO2 第一性原理 态密度 光学性质 激光与光电子学进展
2016, 53(6): 061601
合肥微尺度物质科学国家实验室, 中国科学技术大学, 合肥 230026
本文利用溶胶-凝胶法合成出5.6 nm、8.6 nm和19.4 nm三种尺寸的锐钛矿结构TiO2纳米晶, 并利用金刚石对顶砧压机结合Raman光谱技术研究了尺寸效应对其在23 GPa高压下结构相变的影响。结果发现, 对于5.6 nm和8.6 nm的样品, 加压到23.2 GPa和22.5 GPa的压力时没有发生结构相变, 而是转变为无定型结构, 卸除压力后, 依然保持为无定型; 而19.4 nm的样品在约11.3 GPa时逐渐转变为单斜斜锆石结构, 在卸压后转变为α-PbO2结构。相对于块材, 尺寸越小, 相变压力越大。基于吉布斯自由能理论, 尺寸减小引起的表面能增大被认为是相变压力变大的主要原因。
锐钛矿TiO2纳米晶 高压Raman 相变 表面能 anatase TiO2 nanocrystals high pressure Raman phase transformation surface energy
激光拉曼微探针(laser Raman microprobe, 简称LRM)能将激光聚焦在1 μm2的极小区域进行分子成分和结构的微区分析, 是一种可靠的物相鉴定手段, 非常适用于单个微小颗粒物的物相鉴定。 文章利用LRM对北京市大气可吸入颗粒物(PM10)进行单颗粒物相分析 将实验图谱与Renishaw矿物与无机材料拉曼光谱数据库中标准图谱进行对比, 通过简正坐标分析对谱带进行指认和对各谱峰分子类型及振动模进行归属, 首次在PM10中发现了锐钛矿型TiO2, 其实验图谱具有638 cm-1处的较强峰以及398和517 cm-1处中等强度峰, 为O—Ti—O特征振动, 确认了大气中富Ti颗粒的矿物物相为锐钛矿型TiO2。 锐钛矿型TiO2是一种重要的光催化剂, 锐钛矿与其他矿物颗粒(尤其是含Ca碳酸盐)的聚集能够加剧非均相反应的发生。 锐钛矿的晶体结构及所处大气环境的相对湿度和pH值对其光催化反应有重要影响。
可吸入颗粒物(PM10) 锐钛矿型TiO2 激光拉曼微探针 拉曼谱带指认 多相光催化反应 Inhalable particles (PM10) Anatase TiO2 Laser Raman microprobe Raman shift Heterogeneous photocatalysis 光谱学与光谱分析
2009, 29(6): 1570
北京航空航天大学材料科学与工程学院, 北京 100083
为了研究锐钛矿TiO2晶体中氧空位对光学性质的影响,利用基于局域密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波超软赝势方法, 用第一性原理对含氧空位锐钛矿TiO2晶体进行了结构优化处理,计算了完整的和含氧空位锐钛矿TiO2晶体的电子态密度、复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性。二者比较发现,引入氧空位后,锐钛矿TiO2的电子结构发生了变化,电子总态密度的费米面进入了导带,引起了莫特相变 ; 含氧空位的锐钛矿TiO2晶体的Ti 3d态大约在-6.097 eV处出现了新的劈裂峰值。两种模型的介电函数虚部、吸收光谱以及复折射率的实部,它们的峰值位置一一对应,说明它们之间存在着内在的联系,这些都与电子态密度分布直接相关。理论分析和计算发现二者的介电函数虚部和吸收光谱峰值位置移动是弛豫效应影响的结果,同时,峰值大小变化是电子跃迁的几率来决定的。晶体的各向异性是由晶体结构的对称性决定的。
光学材料 氧空位 锐钛矿TiO2晶体 电子结构 第一性原理
