一维多孔二氧化钛@碳纳米纤维复合材料的制备及储钠应用

通过静电纺丝法和浓碱水热刻蚀法原位制备出具有片状分枝结构的一维多孔二氧化钛@碳纳米纤维(P-TiO_(2)@CNFs)复合材料,并将其作为钠离子电池的负极材料。P-TiO_(2)@CNFs的片状分枝结构能够有效缩短离子扩散路径并增加电解液与活性物质的接触面积;多孔结构提供了更多的反应活性位点,从而加快了电荷转移动力学;二氧化钛与碳纳米纤维之间的化学键能够增加复合材料的结构稳定性。实验对P-TiO_(2)@CNFs的表面形貌、微观结构、晶体结构、比表面积、孔径、元素价态等进行了分析,并在新威尔电池测试系统上进行恒电流充放电测量和倍率性能测试,实验结果表明P-TiO_(2)@CNFs表现出优异的循环性能和倍率性能,在2.0A/g的电流密度下循环2000次仍能保持197mAh/g的比容量,在超大电流密度30.0A/g下电极仍然能够保持61.7mAh/g的比容量。

面向栽培基质的二氧化钛电极EGFET pH传感器设计

针对农业生产中栽培基质直接在线检测pH准确性差的问题,采用化学腐蚀法,制备出具有氢离子敏感特性和超亲水特性的二氧化钛(TiO_(2))电极,并且采用退火工艺以提高电极表面硬度;将TiO_(2)电极与金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)组合成基于延伸式栅极场效应晶体管(EGFET)的pH传感器.测试得到传感器灵敏度为0.05063 V/pH,重复性试验的变异系数最大为0.0057.测试结果表明该传感器具有良好的灵敏度、重复性和稳定性.选取4种典型栽培基质进行pH在线检测应用试验,pH检测误差的绝对值最大为0.18,经过温度补偿后误差的绝对值最大为0.11;使用后电极表面的亲水性依旧保持良好.应用试验结果表明,该传感器适用于栽培基质pH在线检测.

纳米二氧化钛/玻璃鳞片协同增强环氧树脂的耐磨性研究

[目的]环氧树脂(EP)复合材料虽有良好的力学性能和化学稳定性,但脆性大、摩擦因数高、耐磨性差,使其难以满足运动摩擦部件的性能要求。[方法]通过向EP基体中添加改性纳米TiO_(2)和玻璃鳞片(GF)制备了TiO_(2)/GF/EP复合材料,研究了纳米TiO_(2)添加量对复合涂层性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对涂层的断面形貌和分子结构进行了表征。[结果]利用KH-550硅烷偶联剂对纳米TiO_(2)进行改性处理消耗了其表面大量的羟基,有效减少了纳米TiO_(2)的团聚。GF和改性纳米TiO_(2)与EP基体的界面相容性良好,TiO_(2)/GF/EP复合涂层的致密性与纯EP涂层相比明显提高。对于添加了相对于EP质量4%的纳米TiO_(2)和30%的GF的复合涂层,其显微硬度比纯EP提高了46.8%,摩擦因数和磨损后的质量损失分别比纯EP减小了46.1%和52.0%。[结论]改性纳米TiO_(2)和GF共同作为填料加入,可使EP的显微硬度和耐磨性得到明显提高,摩擦因数明显减小,综合性能得到提升。

聚苯胺/二氧化钛改性膜的制备及其印染废水处理性能

采用原位氧化聚合法,以二氧化钛为填料、苯胺为单体、聚四氟乙烯膜为基底膜制成聚苯胺/二氧化钛/聚四氟乙烯改性膜;采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试等对改性膜的结构和形貌进行表征,并考察改性前后膜对甲基橙的处理效率。结果表明:聚苯胺和二氧化钛成功固载到基底膜表面,二氧化钛分散均匀且无明显的相分离,改性膜的亲水性提高,纯水通量增加到380 L/(m^(2)·h),对甲基橙的处理效率达到83%,且经过5次再生循环后,处理效率仍然大于70%。

结冷胶-黑米花青素-二氧化钛复合膜在蓝莓涂膜保鲜中的应用研究

以结冷胶、黑米花青素、二氧化钛为原料制备了可食性复合膜液,并利用复合膜液对蓝莓进行涂膜保鲜实验,研究新型复合膜对蓝莓的保鲜效果。首先,扫描电子显微镜发现结冷胶膜(GG)、结冷胶-黑米花青素复合膜(GG-BRA)和结冷胶-黑米花青素-二氧化钛复合膜(GG-BRA-TiO_(2))的横截面无明显裂缝、无分层现象,傅里叶红外光谱进一步表明结冷胶可以通过非共价键与黑米花青素和二氧化钛进行相互作用。抑菌实验发现结冷胶-黑米花青素-二氧化钛复合膜(GG-BRA-TiO_(2))具有良好的抑菌性,其中对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和面包酵母的抑菌圈分别为4.14、2.77和3.55mm。其次,利用复合膜液对蓝莓进行涂膜保鲜实验,结果表明GG-BRA和GG-BRA-TiO_(2)涂膜组能减缓蓝莓果实贮藏过程中的物理化学性质的变化速率,其中GG-BRA-TiO_(2)的延缓效果优于GG-BRA。经贮藏10 d,GG-BRA-TiO_(2)膜组的蓝莓失重率、硬度、花色苷、总酚、多酚氧化酶活力的下降分别较空白对照减少了1.56%、23.69%、18.44%、12.71%、14.00%,因此GG-BRA-TiO_(2)复合膜可作为良好的涂膜保鲜材料应用于食品包装材料中。

明胶/紫甘蓝花青素/纳米二氧化钛指示膜的制备及其在鲜虾保鲜中的应用

以明胶为成膜基材,以紫甘蓝花青素和纳米二氧化钛(titanium oxide,TiO_(2))为新鲜度指示剂和屏蔽紫外防护剂,采用溶液浇铸法制备智能指示膜表征不同含量纳米TiO_(2)对指示膜物理性能、光照稳定性和机械性能的影响。结果表明:TiO_(2)的引入能够明显提高指示膜的光照稳定性,改善指示膜的力学性能和水蒸汽阻隔性,当TiO_(2)添加量为1.0%时,指示膜断裂伸长率为21.55%,拉伸强度为22.73 MPa,,水蒸气透过系数为3.885 g/(m·s·Pa),光照稳定性强,指示膜的综合性能最好。傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜结果表明,明胶、花青素以及TiO_(2)之间形成新的氢键,指示膜的网络结构变得更加致密。此外,将综合性能最优的指示膜应用于虾(4℃)新鲜度监测,在试验期间指示膜产生明显的颜色变化,并对应鲜度等级划分,相关性分析表明指示膜色差值(ΔE)与挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量存在显著正相关(R^(2)=0.913 3),表明指示膜能够对鲜虾的新鲜度进行可视化实时监测。

秸秆水热碳化液修饰二氧化钛去除农村生活污水尾水中抗生素的动力学特征研究

为探究秸秆水热碳化液修饰二氧化钛纳米球(SHCS&TiO_(2))去除抗生素的动力学特征,以实际农村生活污水尾水为目标处理水体,以磺胺嘧啶和红霉素为典型目标污染物,采用时间梯度实验研究和动力学模拟进行分析。结果表明:1)SHCS&TiO_(2)去除两种抗生素的动力学特征有明显差异。去除磺胺嘧啶反应主要发生在前10 min,去除速率为2.11~2.37 mg/(L·min),最终去除率为72.6%~89.5%。去除红霉素反应主要发生在0~20、120~240 min,去除速率分别为1.65~2.34、0.32~0.42 mg/(L·min),最终去除率达到100.0%。2)Behnajady-Modirshahla-Ghanbary反应动力学模型模拟结果最佳。3)去除机制是吸附和催化共同作用,且催化起主要作用。

官能团修饰缺陷型二氧化钛水凝胶低温常压合成及其用于降解涂料中挥发甲醛的研究

[目的]涂料中挥发的甲醛是一种常见的空气污染物,具有刺激性气味和潜在的健康危害。TiO_(2)光催化降解技术作为一种环境友好的甲醛治理方法被广泛使用。[方法]本研究以缺陷型TiO_(2)水溶胶(PTC)为原料,羟胺溶液、甲胺溶液、水合肼、甲醇和过氧化氢溶液分别作为修饰剂,制备了不同官能团修饰的TiO_(2)光催化剂,并考察了它们对光催化降解甲醛的性能。利用X射线衍射(XRD)、氮气物理吸脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、电化学测量等技术对光催化剂的组成、结构和光电化学性质进行表征。[结果]以羟胺为修饰剂所得到的TiO_(2)光催化剂性能最佳,在紫外光照射下2h内降解甲醛的效率达到73.3%,是未使用催化剂时的36倍和改性前PTC的3.6倍。[结论]由于官能团的修饰,TiO_(2)的低能价带(VB)和高能导带(CB)之间形成了缺陷能级。当光辐照TiO_(2)时,这些缺陷能够作为陷阱捕捉光生载流子,提升光吸收能力和光生载流子分离效率,快速生成氧化性很强的活性氧物质,促进光催化降解反应的进行。

磷掺杂缺陷型二氧化钛的水凝胶合成及对甲醛的降解性能

[目的]高效、低成本地治理装修涂料所释放的甲醛是改善室内空气质量的关键和难点。[方法]以次磷酸和缺陷型TiO_(2)水溶胶为原料,通过湿化学氧化还原法制备了不同磷掺杂量的TiO_(2)。利用X射线衍射(XRD)、氮气物理吸脱附、拉曼光谱、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱、电化学测量等技术手段对光催化剂的组成、结构和光电化学性质进行表征。根据带隙数据和莫特-肖特基曲线,探讨了磷掺杂TiO_(2)光催化降解甲醛的机理。[结果]以Ti元素与次磷酸的物质的量比为1∶1所制备的磷掺杂TiO_(2)在紫外光下催化降解甲醛的性能最优,2 h内甲醛的降解率达到90.8%,是未使用催化剂时的45倍和使用未改性Ti O_(2)时的4.5倍。由于磷元素的引入,材料的光响应能力增强,比表面积增大,光生载流子的分离和传递加快,光催化性能显著提高。[结论]磷掺杂Ti O_(2)材料具有成本低、效率高、易于生产、环境友好等优点,在空气净化方面具有较大的应用潜力。

复合二氧化钛的制备及在装饰原纸中的应用

采用乳液法制备二氧化钛(TiO_(2))/滑石粉复合填料,并将其应用在装饰原纸中。结合油包水型(W/O)乳液的拟三元相图,寻找合适的乳液体系,并利用响应曲面试验对TiO_(2)/滑石粉复合填料的制备工艺进行优化。结果表明,环己烷比正庚烷更适合作为油相,正丁醇的用量影响着乳液的稳定性;复合填料制备的最优工艺为:Tween80/正丁醇的质量比为1∶1,乳化剂/环己烷的质量比为4∶6,水/环己烷的质量比为1∶3,滑石粉/钛酸四丁酯(TBT)质量比为1∶4,在此条件下制备的复合填料加填在装饰原纸中,得到的不透明度为97.0%,白度为84.0%ISO。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)分析方法对复合填料进行表征,结果显示,滑石粉表面包覆了一层致密均匀的TiO_(2),其晶型结构为锐钛矿型。

三明治结构钌插层二氧化钛光催化四环素降解性能研究

纳米TiO_(2)具有高催化活性、高化学稳定性、成本低廉和安全无毒等优势,是目前广泛使用的一类光催化剂,但较大的禁带宽度和较高的光生电子-空穴复合速率使其光子利用率偏低。本研究利用微刻蚀法设计合成了二维TiO_(2)纳米片,并进一步与Ru复合,构建了三明治结构Ru@TiO_(2)高效光催化剂。采用不同表征手段研究了三明治结构Ru@TiO_(2)的表面形貌、电子结构、光电特性和光降解盐酸四环素的性能。结果表明:插入Ru将TiO_(2)的光响应范围由紫外光区拓展至整个可见-近红外光区,光子吸收和载流子分离效率得以提升,同时提高了体系光催化活性。模拟太阳光(AM 1.5G,100 mW·cm^(–2))照射80 min,三明治结构Ru@TiO_(2)高效光催化剂对盐酸四环素的降解效果出色,降解效率达到91.91%。本研究为TiO_(2)基高效光催化剂结构设计提供了一条有效途径。

二氧化钛/多孔碳纳米纤维复合材料的制备及其光催化性能

为实现纳米二氧化钛(TiO_(2))的回收和重复使用,采用静电纺丝、高温煅烧和酸溶技术制备了多孔碳纳米纤维(PCNF),随后使用二次形核法将锐钛矿相TiO_(2)负载到其表面,得到具有光催化活性的TiO_(2)/PCNF复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等表征了TiO_(2)/PCNF复合材料的形貌结构、成分和光吸收性能,并测试了其对降解亚甲基蓝(MB)溶液的光催化性能。结果显示:复合材料的比表面积高达331.9 m^(2)/g,光照30 min后对MB溶液(5 mg/L)的去除率为98.6%,光照60 min后对MB溶液的去除率可达99.6%,均高于同等TiO_(2)含量的对比组;重复使用5次后,其对MB溶液的去除率仍然保持在95.0%;PCNF是一种性能优异的光催化载体材料,它不仅能够实现对纳米TiO_(2)的固定和回收,而且能提高TiO_(2)的光催化性能。

聚丙烯/改性二氧化钛纳米复合纤维的制备及其在煤化工废水处理中的应用

以二氧化钛为原料制备了改性二氧化钛(m@TiO_(2)),然后以其为助剂通过熔喷非织造技术制备了聚丙烯/m@TiO_(2)纳米复合纤维膜。通过正交实验确定了其最优制备工艺条件为,热风温度为295℃、热风压力为400 kPa、料筒压力为400 kPa。对聚丙烯/m@TiO_(2)纳米复合纤维膜的结构和热性能进行了表征,并研究了其在煤化工废水中的应用。结果表明,PP5纳米复合纤维膜的结晶度为37.6%,孔隙率为96.3%,纤维平均直径为3.8μm,且具有较高的热稳定性。在pH=3、温度为45℃、吸附时间50 min时,测试了PP1与PP5对煤化工废水吸附处理降低化学需氧量(COD)值。结果表明,PP5对COD的去除率达到了20.1%,远高于PP1(COD的去除率11.1%)。25℃下经过光催化降解后,PP5对COD的去除率达到82.5%,表明PP5具有优异的光催化降解煤化工废水中有机物的性能,并且PP5对煤化工废水中有机物的光降解反应符合一级动力学模型。聚丙烯/m@TiO_(2)纳米复合纤维膜对降低煤化工废水中的COD表现出良好的应用前景。

二氧化钛制备技术研究进展

TiO_(2)具有优异的白度、消色力等颜料性能,是物理、化学性质稳定的功能材料。综述了工业生产TiO_(2)制备方法的现状和研究进展,分析各种制备方法的优势、劣势和发展前景。硫酸法能制备锐钛型和金红石型二氧化钛,并且可以制备不同类型的功能材料产品,氯化法只能制备金红石型产品,硫酸法与氯化法将会长期共存。氯化法中的熔盐氯化技术与中国的钛资源现状更加契合,沸腾氯化法的技术瓶颈和对高钛渣原料的严苛要求是下一步中国二氧化钛行业面临的急需解决的问题。新工艺技术中盐酸法对原料的要求简单,能够生产不同晶型和性能的Ti O_(2),最具有工业化发展前景。今后,各种工业制备方法的发展方向必须向清洁、绿色、低碳和废物综合利用的方向发展,以满足日益严苛的环保要求和国内钛资源现状。

黑色二氧化钛的制备及其在光催化领域的研究进展

传统的TiO_(2)半导体由于较宽的禁带宽度和反应过程中载流子的复合,导致光催化反应活性较低。近年来,黑色TiO_(2)因较窄的禁带宽度、独特的结构和优异的光催化活性受到了广泛关注。介绍了黑色TiO_(2)的性质,总结了黑色TiO_(2)的合成方法以及在光催化领域的研究进展,对黑色TiO_(2)材料的应用前景进行了展望。

基于二氧化钛纳米颗粒的辐射制冷织物的制备及其性能

利用磷酸-微晶纤维素法(PA-MCC),将二氧化钛纳米颗粒(TiO_(2)-NP)制成均匀的分散液,再使用丝网印花方式将分散液整理到棉织物表面,制备了表面负载TiO_(2)-NP的辐射制冷(RC)织物。通过扫描电子显微镜(SEM)观察MCC-TiO_(2)-NP制冷层表面和截面的形貌;采用紫外可见近红外分光光度计测得RC织物在0.3~2.5μm太阳光波段的最高反射率为0.9;采用傅里叶红外光谱仪得到RC织物在8~14μm的中红外波段的平均发射率为0.98;一个标准太阳光照下,RC织物下的温度比棉织物平均低1.59℃,比室温平均低9.48℃;不同弯折次数下的降温效果证明织物辐射制冷性能的耐久性;接触角测试测得RC织物的吸水性能仍然较佳;室外测试证明了RC织物能成功调节人体温度。

纳米二氧化钛暴露的神经毒性作用及机制

以多巴胺能神经细胞SH-SY5Y和PC12为实验模型,深入探讨了不同晶型(锐钛矿型、金红石型、混合型)和不同粒径(25,50,100nm)的纳米二氧化钛(TiO_(2)-NPs)暴露对多巴胺能神经细胞的毒性影响及机制.结果表明,金红石型TiO_(2)-NPs暴露具有更强的毒性作用,其次是混合型和锐钛矿型.此外,粒径较小的TiO_(2)-NPs对神经细胞的毒性更显著,特别是25nm粒径的TiO_(2)-NPs,其神经毒性作用与诱导活性氧自由基生成和细胞凋亡相关.蛋白免疫印迹法发现,TiO_(2)-NPs能上调Bax和细胞色素C的水平,下调Bcl-2的表达,同时激活Caspase-3,表明TiO_(2)-NPs通过影响线粒体凋亡途径相关蛋白的表达诱导多巴胺能神经细胞凋亡.

油基二氧化钛纳米流体在绝缘油中的应用分析

传统绝缘油由于黏度差、氧化安定性低、生物降解性差而不能发挥令人满意的效果,油基二氧化钛纳米流体由于具有出色的交流和脉冲击穿性能、高电导率以及良好的抗老化性能而被广泛研究。但纳米流体的稳定性仍不尽人意,许多机制还尚待澄清。因此,系统地总结了二氧化钛纳米流体的制备、表征、稳定机制以及关键性能参数,并对油基二氧化钛纳米流体优缺点进行比较并提出展望,为此类材料的后续发展提供参考和借鉴。

基于二氧化钛光催化织物的实验室甲醛降解技术研究

此次研究探讨了基于二氧化钛光催化织物的甲醛降解技术。通过实验研究了不同环境参数,如光照强度、甲醛初始浓度和反应时间对甲醛降解效率的影响。结果表明,随着光照强度的增加,甲醛降解效率提高,最高为90.4%;甲醛初始浓度和反应时间的合理调整也能优化降解效率。此外,对织物的稳定性进行了分析,发现棉基材的二氧化钛光催化织物在反应过程中保持良好的稳定性。该研究为室内甲醛污染治理提供了科学依据和实践指导,有助于推动光催化技术在环境净化领域的应用。

N-Ag共掺杂二氧化钛及光催化降解聚氯乙烯薄膜

使用钛酸四丁酯、尿素、硝酸银等作原料,用溶胶-凝胶的方法制备了不同浓度N和Ag掺杂二氧化钛(TiO_(2))光催化剂。采用红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射(DRS)和光电子能谱(XPS)的测试方法对TiO_(2)和聚氯乙烯(PVC)薄膜的结构、化学成分以及光学性质进行了表征。把PVC薄膜作为目标降解物,使用紫外灯为光源,研究改性后的TiO_(2)在紫外光照射下的光催化活性。结果表明,N、Ag可有效提高TiO_(2)可见光光催化活性,最佳掺杂比n(Ag)∶n(Ti)=0.3%,n(N)∶n(Ti)=20%,对PVC薄膜的降解效果最好,降解率可达29.37%。