黑色TiO2纳米材料的制备+文献综述(4)
Chen 等人首先制备出二氧化钛纳米粒子，然后将制好的二氧化钛粒子在高压氢气（20.0 bar）、200 ℃的气氛下恒温煅烧5天，得到了黑色的TiO2纳米粒子。经过表征得所制得的黑色TiO2纳米粒子的带隙为1.54 eV，远小于二氧化钛的带隙（3.2 eV）通过XPS分析证明有Ti3+的自掺杂。另外，具有表面缺陷的黑色TiO2还表现出了能吸收大量太阳能的光催化活性，包括水中有机物分子的光氧化以及用作光催化剂裂解水制氢等。由此可见，掺杂Ti3+的黑色二氧化钛是一种新型高效有前途的光催化剂。
Tao 等人通过氧化大量Ti的中间填充体继而在金红石型的TiO2 (011)面上形成一种新相态的化合物，其带隙宽度仅为2.1 eV。
以上所举的例子皆表明表面无序或者缺陷，包括氧空位以及Ti作为中间填充等都引起了带隙宽度的减小，继而提高对光的利用率，提高其光催化活性。
Li等人揭示了在FTO基板上氢气氛围下加热对金红石型TiO2纳米线阵列（直径为100-200 nm）的重要影响。他们发现氢化的金红石型TiO2纳米线膜从白色（未氢化处理）在350 ℃时变为淡黄绿色，最后在450 ℃以上变为黑色。在模拟日光照射下发现氢化后TiO2的光电流密度是初始TiO2的两倍。另外，光电流密度随着氢化温度的升高而增大直至350 ℃。并且测试出光电阳极的光电流在每个产生H2和O2的循环中是基本一样的，证明其有良好的稳定性。Huang等人也研究了氢化处理对锐钛矿型TiO2纳米线的重要影响。他们表明用氢化处理后的TiO2制氢的产氢率是用空气处理的TiO2的产氢率的3.2或3.8倍[19]。以上粒子皆说明在氢气氛围下加热处理过后的黑色TiO2具有较高的光催化性能。
1.3.5 其他还原气氛或还原剂下还原TiO2法
Shio在低压条件下，分别以硅、氢化钛、氢化钙和活性炭为还原剂，氨化合物为助还原剂，在700~950 ℃的温度下煅烧TiO2，得到低价黑色钛氧化物。Kendall将TiO2置于含有活性炭的载体表面，通过在还原性气氛中高温煅烧，制备黑色钛氧化物。Bujard将TiO2用H2和TiCl4混合气体在600~1400 ℃煅烧还原，生成混合价态的黑色钛氧化物，不仅如此，Bujard还以锐钛矿型、金红石型TiO2超细粉体在气态肼酸酐气氛中，在700~1100 ℃煅烧，得到超细黑色钛氧化物。Hirama用氨气还原煅烧TiO2可以得到表面积为9.53 m2•g-1的黑色钛氧化物TiO1.5。
1.3.6 热分解法
英国人Andrew和Hill先制得一种内含低价氧化物的前驱物，然后在1150-1200 ℃下热处理，就会得到一种抗腐蚀性的无芯的材料，内含低价钛氧化物，可以作为电极材料[20]。
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