多孔碳基TiO2纳米复合微粒制备及其降解罗丹明B的研究

以杨絮纤维和硼酸钙(CaB)为模板,以聚多巴胺(PDA)为联结剂及模板制备二氧化钛(TiO2)纳米复合微粒(Catkin/CaB/PDA/TiO2 )。在惰性气氛(Ar)下烧结、腐蚀制备多孔碳基TiO2纳米复合微粒。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、同步热分析(TGA)考察样品结构。利用 Belsorp-max物理吸附仪研究样品比表面积。利用紫外可见分光光度计和光致发光光谱(PL)测定样品光降解效率和荧光强度。研究所制备纳米微粒对罗丹明B(RhB)的催化降解性能,发现TiO2的含量、烧结温度、聚多巴胺、硼酸盐等对RhB光降解能力均有影响。所制备复合微粒在40 min内对RhB的降解率可达94.92%。烧结促使杨絮纤维和PDA碳化,所形成的管状碳材料和多孔结构为光生电子向碳化飞絮富集并与活性物种发生氧化还原反应和TiO2纳米粒子的附着和分散提供了保障进一步促进光解效果提升。

TiO2纳米管的制备及其光电性能研究

采用水热法成功地制备了厚度为1 nm,直径为15 nm的TiO_(2)纳米管。利用差热-热重分析、X射线衍射、透射电镜及紫外-可见漫反射光谱对产物的结构进行了表征,并通过TiO_(2)纳米管对甲基橙的降解效果对其光催化活性进行评价。结果表明:制备的TiO_(2)纳米管有锐钛矿和金红石两种晶型,反应时间对样品的组织结构和光催化活性有较大影响,金红石相比例随着反应时间的增长而减少。反应时间为12 h时,TiO_(2)纳米管具有更佳的晶型比例及形貌结构,光催化性能最好。通过对TiO_(2)纳米管的形成机理研究发现:TiO_(2)前驱体先在强碱的作用下形成片状结构的碱金属钛盐,然后,该片状结构在表面静电作用和弹性形变等多因素诱导下转变成更稳定的纳米管状结构。

One-Pot Green Synthesis of 1, 4-Dihydropyridine Derivatives Using Polyindole TiO2 Nanocatalyst by Solvent Free Method

This study used a Polyindole in combination with TiO2 nanocatalyst as an efficient heterogeneous catalyst to carry out a multi-component Hantzsch reaction involving different aromatic aldehydes with methyl acetoacetate, and aqueous ammonium to create 1,4-dihydropyridine derivatives under solvent free condition at ambient temperature. A broad range of aldehydes and methyl acetoacetates, ranging from heteroaromatic to polyaromatic one, with high level of functional group tolerance can be used to provide the desired products possessing relevant medicinal moiety in high yields. This technology has prospective advantages over current protocols, including the utilization of a cheap, stable, recyclable, and safe catalyst, quicker reaction times with higher yields and simple product isolation.

黑色TiO2纳米材料的改性策略研究进展

与传统TiO2相比,黑色TiO2具有独特的结构和性能,表现出更强的光催化活性,并已广泛应用于环境和能源领域,涉及有机污染物的光降解、光电水解制氢、锂电池、燃料电池、超级电容器等。为进一步提高黑色TiO2催化剂光催化性能,研究人员对黑色TiO2进行了改性研究。本文概述了黑色TiO2性能特征;对黑色TiO2的改性手段进行归类,包括形貌设计、结构调控、材料复合、晶相与晶面调控和贵金属沉积。系统阐述了不同改性方法对黑色TiO2光催化性能的影,最后对黑色TiO2的改性策略进行了总结与展望。

TiO2/Fe-ZSM-5光催化降解印染废水

印染废水非常难处理。随着氧化降解的大量发展,各种先进的氧化技术,包括光催化、臭氧分解、声催化光芬顿、光电芬顿技术等已经成为破坏顽固化合物的技术的一。迄今为止,已经深入研究了各种预期应用中的TiO2光催化性能的研究,即掺杂剂添加、合成技术改性和异质复合材料结构。在本研究中,TiO2/Fe-ZSM-5复合材料的光催化活性将成为光催化剂,并且将确定最佳操作参数。本实验在pH值为9,RhB浓度为5 ppm,光强度为538 w/m2,TiO2/Fe-ZSM-5添加量为0.5 g/L时,有最佳降解效率。

聚苯胺-TiO2复合膜对316L不锈钢耐蚀性能的影响

以苯胺单体和纳米TiO2胶体溶液为电解液,采用电化学聚合法在316L不锈钢表面合成了聚苯胺(PANI)膜和PANI-TiO2复合膜,并利用扫描电镜、X射线衍射等检测手段对PANI-TiO2复合膜的316L不锈钢表面进行了表征,用循环伏安法和动电位极化曲线研究不同pH值下苯胺聚合的效果及不同TiO2含量对316L不锈钢耐蚀性能的影响。结果表明,在pH为2.5的条件下,聚苯胺的聚合效果最好;相比于单一聚苯胺膜,PANI-TiO2复合膜对316L不锈钢具有更好的保护性能。当TiO2添加量为1.5 g时,制备的复合膜对提高316L不锈钢的耐蚀性效果最佳,其腐蚀电位为-0.55 V。

豆芽模板合成TiO2材料及其光催化还原Cr(Ⅵ)的性能研究

以廉价易得的豆芽为模板,通过将豆芽简单浸泡在钛前驱液中制备得到了保留豆芽形貌的多孔TiO2材料,通过XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM、XPS、UV-vis和荧光光谱进行表征,并对其紫外光下光催化还原Cr(Ⅵ)的性能进行探究。结果表明,在以甲酸为空穴牺牲剂的条件下,以豆芽茎为模板的TiO2(BSS-TiO2)效果最佳,光催化还原率为60 min达到100%,比无模板TiO2的光催化活性提高了22%,且该材料表现出较好的稳定性。

V2O5-WO3/TiO2烟气脱硝催化剂的载体选择

在选择性催化还原试验台上对4种不同TiO2为载体制备的催化剂的脱硝性能进行测试,采用BET、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、扫描电镜-能谱分析、X射线荧光分析和热重分析等技术进行微观表征,并与商业催化剂进行对比。以硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2适合作为选择性催化还原催化剂载体,制备的催化剂脱硝效率高,温度窗口宽,选择性好,其中硫酸盐质量分数为8%～10%时最为有利;以氯化法制备纳米TiO2过程中,生成了V3Ti6O17的聚合物导致NO脱除率较低,因此不适合作为催化剂载体。以工业级TiO2为载体制备的催化剂氨氮比为1.0时,在355～420℃的温度范围内NO脱除率为80%～85%,但由于成本很低,因此可以用于脱硝要求不高的场合。由钛酸丁酯溶胶法制备TiO2为载体制备的SCR催化剂性能不及硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2制备的催化剂,且操作复杂,技术难度大,不适宜推广。

溶剂热法制备TiO2／g-C3N4及其光催化性能

采用溶剂热法合成了可见光响应的TiO_2/g-C_3N_4复合光催化剂,并对TiO_2/g-C_3N_4进行质子化处理。通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附BET法、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)光催化降解为模型反应,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,多孔TiO_2纳米晶与g-C_3N_4形成具有"芝麻饼"形貌的复合结构;TiO_2/g-C_3N_4复合光催化剂的光吸收带边扩展到465 nm,较TiO_2出现明显红移;TiO_2与g-C_3N_4能带匹配耦合,有效地抑制了电子与空穴的复合;质子化处理过程能够提高可见光区吸收强度和电子的传导能力,增强了TiO_2的光催化活性。

双负载策略构建Au-BiOBr-TiO2光催化剂在可见光下快速高效降解黄药

浮选废水中残留的黄药会严重影响矿区周围生态环境。为了实现对黄药的高效降解,通过水热法、水浴沉淀法和光沉积法制备的Au-BiOBr-TiO_(2)(AuBT)三元复合光催化剂对废水进行处理是一种有效手段。在模拟降解矿物浮选废水实验中,AuBT表现出卓越的光催化降解性能。实验结果表明,0.2 g/L的AUBT光催化剂在20 min可见光照射下对初始浓度为20 mg/L黄药的光催化去除率可达到95.20%。机理检测表明,AuBT有效降低了带隙并扩大光响应范围,提高了材料的光催化活性。DFT计算表明部分电子向乙基黄药(SEX)分子转移,而这有助于激发光催化过程。自由基清除实验表明反应体系中的主要活性物种是光生空穴(h^(+)),其次是超氧自由基(·O_(2)^(-))。作为高效的光催化剂,AuBT在可见光下可降解各种类型的黄药,在浮选废水处理环节体现了巨大的潜力。

新型WO3/TiO2纳米管催化剂的合成及其在环戊烯选择氧化反应中的性能研究

采用水热合成法以P25为原料制备了介孔TiO2纳米管,并根据TEM和XPS表征结果对其形成机理进行了初步分析.然后,以制备出的介孔TiO2纳米管为载体,钨酸铵为钨源,采用传统浸渍方法制备了介孔WO3/TiO2纳米管催化剂.利用N2吸附,TEM,XRD,XPS及Raman等手段对固载后的多相催化剂进行了表征,并研究了催化剂在环戊烯选择氧化制备戊二醛反应中的催化性能.结果表明,在介孔20%WO3/TiO2纳米管催化下环戊烯的转化率达97.9%,戊二醛的选择性高达69.3%.钨物种以高度分散状态存在于催化剂中,并与载体间存在着较强的相互作用,使得钨的溶脱量很小,脱落的钨对反应几乎没有影响.另外,催化剂具有较高的稳定性,可以重复套用7次.失活后的催化剂可通过简单焙烧的方式再生.

Au改性TiO2纳米复合物对人结肠癌细胞的光催化杀伤作用

提出了通过TiO2表面修饰纳米Au的方法来提高纳米TiO2光催化杀伤癌细胞的效率.采用化学还原法合成了Au改性的TiO2(Au/TiO2)纳米复合物,并研究了不同掺杂量(1wt%,2wt%,4wt%)的Au/TiO2对人结肠癌LoVo细胞的光催化杀伤效应.结果显示,Au的掺杂大大地提高了TiO2纳米粒子光催化杀伤结肠癌LoVo细胞的效率,而且Au掺杂量的高低影响Au/TiO2光催化杀伤癌细胞的效率,掺金量为2%的Au/TiO2对结肠癌LoVo细胞具有最高的光催化杀伤效率.在光强为1.8mW/cm2的紫外灯(λmax=365nm)下光照110min,50μg/mL掺金量为2%的Au/TiO2能够杀死所有的癌细胞,而同样浓度的TiO2只能杀死70%的癌细胞。

金红石型纳米TiO2对镉胁迫下水稻光合特性及镉、钛富集的影响

本文采用种植箱试验,研究金红石型纳米二氧化钛(TiO2-NPs)对镉胁迫下水稻光合特性及镉、钛富集的影响。试验结果表明,金红石型TiO2-NPs单一处理下对水稻叶绿素含量影响较小,随着金红石型TiO2-NPs浓度升高,对水稻叶绿素影响增大;单一Cd处理,导致水稻叶绿素含量增加;高浓度、小粒径的Cd与金红石型TiO2-NPs共同作用毒性增强,对水稻叶绿素含量影响较大。金红石型TiO2-NPs单一处理、单一Cd处理和二者结合可使水稻蒸腾速率和气孔导度逐渐增加,而净光合速率和胞间CO2浓度则明显下降;蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度与对照组没有显著差异,但净光合速率在金红石型TiO2-NPs与Cd的作用下出现不同程度的变化。水稻中镉主要在根部富集,Cd与金红石型TiO2-NPs联合作用会降低Cd的迁移率。水稻中根部钛含量远大于叶部,Cd与金红石型TiO2-NPs联合处理可以增加Ti的迁移率。这些试验结果可为探寻金红石型TiO2-NPs与Cd对水稻的单一与联合效应提供一定帮助和参考。

TiO2表面氧空位对Rup2P/TiO2/ITO薄膜电极光致电荷转移的影响

采用改性的TiCl4水解法制备出三种不同表面性质的TiO2-X(X=5,10,20,X表示加入NaOH的浓度,单位为mo·lL-1)样品.利用(1,10-邻菲咯啉)2-2-(2-吡啶基)苯咪唑钌混配配合物(Rup2P)作为敏化剂,制备出Rup2P/TiO2-5/ITO(铟锡金属氧化物)、Rup2P/TiO2-10/ITO和Rup2P/TiO2-20/ITO表面敏化薄膜电极.测试结果表明三种薄膜电极的光电转换效率Rup2P/TiO2-10/ITO最高,Rup2P/TiO2-20/ITO次之,Rup2P/TiO2-5/ITO最低.利用吸收光谱、表面光电压(SP)谱、荧光光谱和表面光电流作用谱等分析了Rup2P和三种TiO2的能带结构和表面性质;利用光致循环伏安和表面光电流作用谱研究了三种Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极的光致界面电荷转移过程.结果表明,在光致界面电荷转移过程中,TiO2层表面氧空位对Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极光致电荷转移产生重要影响.并进一步讨论了Rup2P/TiO2-X/ITO薄膜电极的光电流产生机理.

稀土元素（镧、铈）掺杂TiO2复合材料的制备及其光催化性和抑菌性的研究

以钛酸丁酯(C16H36O4Ti)、蒸馏水、无水乙醇、冰乙酸、氧化镧(La2O3)和氧化铈(CeO2)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2和稀土元素掺杂的TiO2复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、ICP-OES等离子体发射光谱元素分析、紫外-可见光谱仪和培养基扩散法对样品进行了表征和性能研究。实验结果表明:本实验成功制备了锐钛矿晶型的TiO2粉末和镧掺杂的二氧化钛粉末(La/TiO2),因氧化铈微溶于酸,没有溶解到溶液中,Ce基本没有掺入到二氧化钛中,所制备的粉末主要是锐钛矿型二氧化钛和氧化铈的混合物,对TiO2的性能基本没有影响。La/TiO2粉末中La元素的含量为8.24%,在300 min内La/TiO2光催化罗丹明B溶液的脱色率提高达到91.2%,对金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用。

纳米TiO2在小鼠体内的急性毒性与组织分布

将25、100 nm和常规尺度的TiO2悬浊液经尾静脉注射小鼠,研究不同尺度TiO2对小鼠的急性毒性及其在小鼠脏器组织内分布的差异情况。结果表明:(1)注射25 nm TiO2的小鼠脏器系数随时间延长而增加,实验条件下的半致死注射剂量为815.3 mg/kg体重;当TiO2尺度增加时,脏器系数变化的规律性会有所降低。(2)TiO2尺度会影响其在小鼠体内的分布规律。注射总量相同时,小鼠体内的TiO2总含量与TiO2尺度基本呈反比;各尺度TiO2在不同脏器组织中的含量高低分别为:肝>肺>脾>肾>心(25 nm)、肺>脾>肝>肾>心(100 nm)、肝>脾>肺>心>肾(常规);各尺度TiO2对脏器组织的靶向性顺序分别为:肝>肺>脾>心>肾(25 nm)、肺>脾>肝>肾>心(100 nm)、肝>脾>肺>心>肾(常规)。(3)TiO2在小鼠体内主要分布于肝、肺和脾中。

Cu修饰TiO2纳米纤维及其光催化性能研究

TiO2是一类半导体技术光催化剂,在发展新能源技术领域、医疗卫生、净化室内空气质量方面具有潜在用途。但TiO2仍具光生载流子复合严重的问题而限制了其光催化性能。为解决上述问题,本论文采用Cu修饰TiO2纳米纤维,提高光催化CO2还原为CH4活性。首先通过高压静电纺丝制备TiO2纳米纤维,后将Cu修饰在纳米纤维TiO2催化剂上,系统表征所制备样品的物理化学性质,并探究其光催化还原CO2性能。结果显示,3%Cu/TiO2样品CO2还原为CH4效率为19.2μmolg-1h-1,是单纯TiO2的2.2倍。

浸渍法制备色素增感太阳电池FeS2/TiO2复合薄膜

采用溶液浸渍法在ITO导电玻璃表面的多孔TiO2薄膜上沉积了FeS2薄膜。在硫气氛中热处理后,制得了FeS2/TiO2复合薄膜。采用FeS2/TiO2薄膜作为正电极组装成色素增感太阳电池(DSSC)。应用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、数显测厚指示表、可见-紫外分光光度计、XJCM-8型太阳电池测试仪等研究了FeS2/TiO2薄膜的不同热处理条件、薄膜表面形貌、厚度、吸光度以及光电性能。结果表明:此方法制得的FeS2/TiO2复合薄膜具有良好的光电性能,适宜用于制备DSSC电池。

TiO2包覆空心玻璃微珠的制备及其在隔热涂料中的应用

基于核-壳材料设计原理,以无水乙醇为溶剂、钛酸正丁酯为钛源、冰醋酸为螯合剂,采用溶胶-凝胶法制备TiO2包覆空心玻璃微珠,探讨了玻璃微珠和水用量、pH值、陈化时间、煅烧温度等反应条件对包覆效果的影响。结果表明:按V(钛酸四丁酯)∶V(无水乙醇)∶V(水)∶V(冰醋酸)∶V(空心玻璃微珠)=10∶60∶5∶3∶10,pH值=3.0~4.0条件制备溶胶,陈化12 h,550℃下煅烧3 h,得到了性能较好的TiO2包覆空心玻璃微珠材料。以自制TiO2包覆空心玻璃微珠为主要隔热材料制备了水性隔热涂料,其添加量为4%,涂料涂层厚度为300μm时,热箱法评估试样板内外表面温差可达15℃,具有良好的隔热效果。

H2O对Pd/CeO2-TiO2催化剂CO低温氧化反应性能的影响

对比研究了干湿条件下Pd/CeO2-TiO2催化剂的CO低温氧化性能,考察了水存在时催化剂的稳定性和再生性能.结果表明,水的存在对催化剂CO低温氧化活性和稳定性不仅没有负面影响,而且还有一定的促进作用.当空气中含有体积分数为0.5%的CO,0.5%～1.5%的H2O时,在45℃,空速30 L/(h·g)的条件下,氧化态和还原态催化剂均表现出良好的催化稳定性,CO完全转化时间可保持33 h.失活催化剂经过简单的再生过程,其催化活性和稳定性可完全恢复.