One of the critical parameters to improve the output power for triboelectric nanogenerators (TENGs) is the surface charge density. In this work, we modify the tribo-material of TENG by introducing the $TiO_x$ embedded Polydimethylsiloxane (PDMS) in anatase and rutile phase. The effect of dielectric constant and electronic structure of the $TiO_x$ on the capacitance of TENG and the output power as well are discussed. The surface charge density is increased as the control of the dielectric constant in difference weight percent of $TiO_x$ and PDMS. As the results of that, the 5% $TiO_x$ rutile phase and 7% $TiO_x$ anatase phase embedded PDMS exhibit the highest TENG output. The peak value of voltage/current obtained from $TiO_x$ rutile and anatase phase are ${\sim}180V/8.2{\mu}A$ and $211.6V/8.7{\mu}A$, respectively, at the external force of 5 N and working frequency of 5 Hz, which gives over 12-fold and 15-fold power enhancement compared with the TENG based on the pristine PDMS film. This study provides a better understanding for TENG performance enhancement from the materials view.
Hydrous titanium oxide particles with anatase phase were prepared from 0.05 mol TiCl4 solution using NH4HCO3 as precipitant by the droopping precipitant method. The sequential change of pH is completed by a sudden and steep increase in a pH value of the range of 6~7 to which the concentration of adsorbed OH- and H+ ions on TiO2 surface is equal. Rutile phase started precipitating with anatase phase as an increase of reaction temperature above 6$0^{\circ}C$ in aqueous 0.05mol TiCl4 solution and its specific surface area was found to decrease from 452 $m^2$/g($25^{\circ}C$) to 164$m^2$/g(8$0^{\circ}C$). Specific surface area decreased rapidly when anatase powders precipitated at 4$0^{\circ}C$ were heat-treated at temperature higher 40$0^{\circ}C$. FT-IR result confirmed that it was due to the decrease of OH species within hydrous titanium oxides. The loss of ethanol after illumination of the powder heated at $600^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$ for 4 h was 66 and 68.8%, respectively.
A process for nitrogen doping of TiO2 ceramics was developed, whereby polycrystalline titania particles were prepared at 450-1000℃ with variation of the firing schedule under N2 atmosphere. The effect of nitrogen doping on the polycrystallites was investigated by X-ray diffraction (XRD) and Raman analysis. The microstructure of the TiO2 ceramics changed with variation of the firing temperature and the firing atmosphere (N2 or O2). The microstructural changes in the nitrogen-doped TiO2 ceramics were closely related to changes in the Raman spectra. Within the evaluated temperature range, the nitrogen-doped titania ceramics comprised anatase and/or rutile phases, similar to those of titania ceramics fired in air. Infiltration of nitrogen gas into the titania ceramics was analyzed by Raman spectroscopy and XRD analysis, showing a considerable change in the profiles of the N2-doped TiO2 ceramics compared with those of the TiO2 ceramics fired under O2 atmosphere. The nitrogen doping in the anatase phase may produce active sites for photocatalysis in the visible and ultraviolet regions.
High pressure has been applied to check the pressure effect on the powdered $TiO_2$-complex, which was synthesized for ultra-violet rays cutoff and antimicrobial applications. $TiO_2$-complex consists of anatase, rutile and silver chloride. Grain size was determined to be ~34 nm. Both anatase and rutile begin structural phase transitions to $ZrO_2$ (baddeleyite)-type crystal structures at 14~16 GPa, then sustain their phases up to 22.7 GPa. Under decompression to 0.0001 GPa (ambient pressure), rutile transforms to another phase with ${\alpha}-PbO_2$ structure, while anatase retains its high pressure structure upon complete decompression. Silver chloride peaks disappear at the low pressures.
[ $(Pb_{1.1},La_{0.08})(Zr_{0.65}.Ti_{0.35})O_3$ ] thin films on the $Pt/Ti/SiO_2/Si$, $TiO_2(interlayer)/Pt/Ti/SiO_2/Si$ substrate were fabricated by the R.F. magnetron-sputtering method and considered their characteristics depending on $TiO_2$ interlayer. Changing the deposition conditions of $TiO_2$ interlayer, we obtained $TiO_2$ anatase single phase and rutile single phase. PLZT was deposited on these substrates and analyzed by x-ray diffraction(XRD) for there crystallinity and orientation. To investigate $PLZT-TiO_2$, $TiO_2-Pt$ interface, glow discharge spectrometer(GDS) analysis was carried out and we performed electrical measurements for dielectric properties of PLZT thin films. The PLZT thin film on $TiO_2$ anatase interlayer was found to have (110)-preferred orientation and 12.6 ${\mu}C/cm^2$ remaining polarization value.
Lee, Hyeonju;Park, No-Kuk;Lee, Tae Jin;Han, Gi Bo;Kang, Misook
Clean Technology
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v.19
no.1
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pp.22-29
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2013
A comparison of photo-efficiency on dye-sensitized solar cells (DSCs) assembled by using $TiO_2$ materials with different structures and crystallite sizes were investigated in this study. The size and structure of $TiO_2$ have been controlled by pHs and calcination temperatures using solvothermal and sol-gel methods, respectively. Six types of $TiO_2$ samples are obtained; 8.9, 12.8, and 20.2 nm sized $TiO_2$ particles, and the other types using sol-gel method were anatase-rutile mixtures on the structure. The highest photo-efficiency which is remarkable result reached to 8.6% over DSC assembled by anatase $TiO_2$ with 20.2 nm particle size.
In this study, the effect of surface deposition of $TiO_2$ nanoparticles at polyethersulfone (PES) microfiltraiton (MF) membrane on humic acid fouling was investigated. The effect was observed as a function of crystal structures of $TiO_2$ nanoparticles and solution chemistries including pH and divalent cation such as calcium. Our results showed clearly that $TiO_2$-deposited membrane could mitigate membrane fouling significantly. However, this effect was observed to be dependent upon crystal structures of $TiO_2$ nanoparticles and solution chemistries. In the absence of calcium, fouling mitigation was less pronounced for both anatase and hybrid $TiO_2$-deposited membrane than for rutile $TiO_2$-deposited membrane while opposite trend was observed after addition of calcium. In the presence of calcium, the adsorption of humic acid to $TiO_2$-deposited membrane can be reduced by electrostatic repulsions between humic acid and $TiO_2$ surface. Addition of calcium provided further beneficial effect on fouling mitigation particularly at higher pH for the anatase $TiO_2$ deposited membrane, implying that both increased hydrophilicity due to $TiO_2$ nanoparticles and negative surface charge of the membrane should affect fouling mitigation. However, rutile $TiO_2$ having more inertness generally than the anatase $TiO_2$ showed relatively robust effect on the fouling mitigation regardless of solution properties.
Lee, Hong Joo;Park, Yu Gang;Lee, Seung Hwan;Park, Jung Hoon
Korean Chemical Engineering Research
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v.56
no.2
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pp.156-161
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2018
$TiO_2$ photocatalyst powders were prepared by chlorination method and sol-gel method. Specific surface area and crystalline (i.e., anatase and rutile) of the catalyst varied depending on manufacture conditions and method. TTIP-sol photocatalyst had higher methylene blue (MB) decomposition characteristics than photocatalyst from chlorination method and TBOT-sol. MB removal efficiency from aqueous solution with TTIP-sol photocatalyst was over 90%. Experimental results showed that the $TiO_2$ photocatalyst with a single anatase phase and a large specific surface area had high decomposition characteristics of organic materials.
In this study, $TiO_2$ powders are synthesized from ammonium hexafluoride titanate (AHFT, $(NH_4)_2TiF_6$) as a precursor by heat treatment. First, we evaluate the physical properties of AHFT using X-ray diffraction (XRD), particle size analysis (PSA), thermogravimetric analysis (TGA), and field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). Then, to prepare the $TiO_2$ powders, is heat-treated at $300-1300^{\circ}C$ for 1 h. The ratio of anatase to rutile phase in $TiO_2$ is estimated by XRD. The anatase phase forms at $500^{\circ}C$ and phase transformation to the rutile phase occurs at $1200^{\circ}C$. Increase in the particle size is observed upon increasing the reaction temperature, and the phase ratio of the rutile phase is determined from a comparison with the calculated XRD data. Thus, we show that anatase and rutile $TiO_2$ powders could be synthesized using AHFT as a raw material, and the obtained data are utilized for developing a new process for producing high-quality $TiO_2$ powder.
산업화에 따라 발생하는 산업폐수에는 많은 종류의 유해한 유기물들이 함유되어 있으며, 이러한 유독성 유기물을 제거하기 위하여 많은 연구가 진행되어 왔으나. 기존의 처리 방법들은 2차 환경오염을 유발한다는 문제점을 갖고 있다. 최근 폐수처리에 광촉매를 이용한 광분해 반응이 기존의 처리방법들에서 나타날 수 있는 문제점과 폐수중의 유독성 유기물을 제거할 수 있는 환경친화적 공정이라는 보고가 있은 후 광촉매에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 광촉매 TiO₂의 표면특성을 XRD, SEM 및 BET를 사용하여 자세히 고찰하였다. XRD 결과 Degussa P25는 anatase 구조와 rutile 구조가 섞인 형태였으며, Aldrich Degissa TiO₂는 100% anatase 구조, KIER TiO₂는 100% rutile 구조를 가졌고 SEM 결과 Aldrich와 Degussa TiO₂의 입자형태는 작은 입자들이 뭉쳐있는 형태였으나 KIER TiO₂는 작은 입자들이 독립적으로 분리된 타원형으로 입자크기가 가장 컸다. 반면 BET 결과 Degussa TiO₂의 비표면적이 59㎡/g으로 Aldrich TiO₂(6㎡/g)나 KIER TiO₂(14 ㎡/g)에 비하여 매우 큼을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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