PVDF/TiO_(2)@MoS_(2)纤维复合膜的制备及光催化性能

含大量有机染料的废水对环境的污染日益严重,光催化分离膜的研究备受关注。本研究先通过静电纺丝法制备了PVDF/PEMA膜,后进行酸处理制备出富羧基PVDF纤维复合膜,最后通过水热反应在膜表面原位沉积TiO_(2)@MoS_(2)微纳米颗粒,制备出在太阳光下具有较高催化活性的PVDF/TiO_(2)@MoS_(2)纤维复合膜。结果表明MoS_(2)的加入可以有效降低纤维复合膜禁带带隙能量,从而提高纤维复合膜的光催化活性;在光照4 h后对RhB的降解率达到97.1%;连续5次吸附-降解实验,纤维复合膜对RhB的降解率仍达到95%以上,表明该纤维复合膜具有优异的可重复使用性。因此,该膜在染料降解方面具有潜在的应用前景。

原位合成MoS_(2)/TiO_(2)复合膜层的减磨机理

通过研究MoS_(2)/TiO_(2)复合膜层与金刚石磨球摩擦界面的相互作用及摩擦过程界面位错变化,揭示原位合成MoS_(2)/TiO_(2)复合膜层的减磨机理。结果显示:原位合成的MoS_(2)/TiO_(2)复合膜层在分子动力学模拟摩擦过程中磨屑原子分散堆积在膜层表面,减小了膜层所受切向应力,并将应力分散到膜层,从而缓解磨痕处应力集中。MoS_(2)-S10%膜层原子堆积最少,摩擦因数稳定在0.2左右,具有良好的摩擦性能;由于摩擦过程中膜层表面形成MoS_(2)润滑膜,该膜在受到破坏后下层MoS_(2)逐渐向上迁移修复该膜,使膜层保持低摩擦因数,因而MoS_(2)-S10%膜层具有较好的减磨性能。同时,原位合成的MoS_(2)/TiO_(2)界面为非共格界面,可以湮灭位错降低位错密度,促进位错运动,从而提高膜层的减磨性能。该研究结果为揭示减磨材料减磨机理提供了新思路和新方法。

PBST/TiO_(2)/MgO复合薄膜的制备及性能

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对TiO_(2)/MgO NPs改性,采用溶液共混法制备了聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)/TiO_(2)/MgO NPs纳米复合薄膜,并探讨了其在食品包装方面的应用。研究了改性TiO_(2)/MgO NPs对PBST基体机械、阻隔、抗菌和保鲜性能的影响。结果表明:复合膜的抗拉强度和水蒸汽透过率分别为29.39MPa和2.43×10^(-11) g·m/(m^(2)·s·Pa),相较PBST基体抗拉强度提高了24.32%,水蒸汽透过率降低了32.37%,且对金黄色葡萄球菌(S.aures)和大肠杆菌(E.coli)抑菌效果显著,分别达到98.7%和97.2%,并对圣女果有良好的保鲜性能,当改性后的TiO_(2)/MgO NPs质量含量为5%时,复合薄膜的性能最佳。

TiO_2/SnO_2复合薄膜光诱导超亲水性机理的XPS研究

利用X射线光电子能谱仪对用溶胶-凝胶法制备的TiO2/SnO2复合薄膜的表面化学状态进行分析,结果表明:热处理及紫外光照前后,薄膜表面的化学状态均发生了变化,薄膜表面的碳氧或过氧化物基团增加,这些基团具有较强的活性,通过氢键和水中的极性基团作用,产生超亲水性。此外,掺杂SnO2提高了TiO2/SnO2复合薄膜的表面能,改变了薄膜表面的化学结构,使TiO2薄膜获得了较好的亲水性能和催化活性。

TiO_2/SnO_2复合薄膜的亲水性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2/SnO_2复合薄膜,通过XRD、XPS、UV透射光谱的分析及薄膜表面接触角、光催化降解甲基橙等的分析,研究了SnO_2与TiO_2配比、热处理温度、膜厚度等因素对复合膜的亲水性、透光率及光催化活性的影响.结果表明:复合膜的亲水性和光催化活性均优于单纯TiO_2,当SnO_2与TiO_2的摩尔比为1％～5％时,所制备的薄膜具有超亲水特性;热处理温度为450℃时薄膜亲水性最好,膜厚度的增加有利于亲水性的改善.

纳米SiO_(2)/聚偏二氯乙烯复合涂膜对溏心蛋保鲜效果

通过纳米SiO_(2)/聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)乳液涂膜溏心蛋,并测定贮藏过程中溏心蛋理化指标和感官品质的变化,研究其对溏心蛋贮藏保鲜效果。结果表明:在贮藏期间经纳米SiO_(2)/PVDC涂膜的溏心蛋在失重率、蛋清蛋黄盐分含量变化方面稳定性高于其余各组,同时该组溏心蛋菌落总数超标时间相比其余3组延长1~2周。而经涂膜处理的各组溏心蛋的蛋清和蛋黄pH值稳定性明显高于对照组,但是在蛋清持水力和蛋黄黏度方面各组无明显区别。综合各品质指标变化和感官评定结果,纳米SiO_(2)/PVDC复合涂膜组在维持溏心蛋色香味稳定方面效果最明显。

ZIF-8/PSF复合膜的制备及其CO_(2)分离性能研究

由无机填料和有机基质组成的混合基质膜(MMMs)被广泛认为在CO_(2)分离中发挥着重要作用.本研究开发了一种逐层复合工艺,即通过浸涂-热转换制备与载体结合强度高的ZIF-8薄膜层,而后涂覆PSF聚合物溶液使其与ZIF-8膜层紧密结合得到ZIF-8/PSF混合基质复合膜.ZIF-8/PSF复合膜展现出CO_(2)优先渗透性能,对于等摩尔CO_(2)/CH_(4)混合气分离,CO_(2)渗透率为1.5×10^(-8)mol/(m^(2)·s·Pa),CO_(2)/CH_(4)的选择性为39.此外,ZIF-8/PSF复合膜具有优异的耐温性、耐压性、以及长周期稳定性.

TiO_2/PtO-Pt复合膜和SnO_2/PtO-Pt复合膜氢敏性能的研究

将PtO Pt纳米粒子膜与TiO2 ,SnO2 纳米粒子膜复合 ,利用PtO Pt纳米粒子膜作为插入电极和催化剂 ,设计并研制出一类新型双层结构复合膜气体传感器 .采用TEM和SEM对薄膜的显微结构进行了表征 .对空气中 4 0 %H2 的氢敏性能研究表明 :2 0 0℃时 ,TiO2 /PtO Pt复合膜对氢气的灵敏度为 70 % ,而TiO2 纳米粒子膜无响应 .10 0℃时 ,SnO2 /PtO Pt复合膜的灵敏度为 92 % ,同样条件下 ,SnO2 纳米粒子膜的灵敏度仅为 4% .说明PtO Pt纳米粒子膜的催化作用能够显著提高TiO2 和SnO2 膜的氢敏性能 .另外 ,TiO2 /PtO Pt复合膜和SnO2 /PtO Pt复合膜均对空气中H2

复合电沉积制备SnO_2/TiO_2薄膜及其光电催化性能

为了寻求廉价、高效和稳定的光催化剂,用复合电沉积技术在紫铜片上制备了Sn/TiO2薄膜,经300℃热氧化使之形成SnO2/TiO2复合电极.利用SEM,XRD对薄膜进行了表征,以甲基橙为模型化合物,对复合电极的光催化和光电催化性能进行了测定.研究表明：该薄膜由0.3～1μm的颗粒构成,每个颗粒又由纳米晶粒形成;电极具有多孔结构,膜中的SnO2以两种不同的晶体结构存在;在薄膜质量相等的情况下,SnO2/TiO2薄膜的光催化活性是纯TiO2粒子膜的2.87倍;外加一定偏压下,其催化性能大幅度提高.

纳米TiO_2-SnO_2复合薄膜的光生阴极保护作用及机理研究

用溶胶-凝胶法和旋转涂膜技术在导电玻璃(ITO)表面构筑纳米TiO2膜和纳米TiO2-SnO2复合膜,应用AFM、XRD对膜的形貌及晶体结构进行表征.用光电化学和腐蚀电化学相结合技术,通过测试时间—电位曲线和交流阻抗谱研究光生阴极保护状态下316L不锈钢电极在0.5 mol/L NaCl溶液中的微观界面电荷分布及电子传递规律,探讨光生阴极保护的作用机理.结果表明以TiO2—SnO2复合膜作为光生阳极时,在紫外光照下,316L不锈钢电极可处在阴极保护状态,并且在切断光源后,光生电极电位仍可在较长的一段时间内维持在-0.2 V左右,仍具有一定的阴极保护作用.

SnO_2TiO_2复合半导体纳米薄膜的研究进展

本文概述了SnO2TiO2复合半导体纳米薄膜的发展历史和研究现状,对比分析了“混合”、“核壳”和“叠层”3种复合薄膜的结构和性能特点,着重论述了叠层结构的SnO2/TiO2复合薄膜的光电化学和光催化特性。结合作者的研究工作,探讨了SnO2/TiO2双层复合薄膜上下层厚度对其光催化活性的影响,指出复合薄膜光催化活性的提高可归因于电子从TiO2向SnO2的迁移。最后对SnO2/TiO2复合薄膜的局限性和发展潜势做一简要分析,强调了该复合薄膜本身的应用特点。

低温原位形成SnO_2/TiO_2复合多孔膜的光电性能

以SnCl4为前驱体混合纳米TiO2通过低温热处理(150℃)在FTO基底上原位形成了SnO2/TiO2复合多孔膜,并将其作为光阳极引入染料敏化太阳电池(DSCs),着重考察了复合多孔膜中SnO2质量分数对DSCs光电性能的影响。结果表明:随着SnO2质量分数的增加,DSCs的短路电流和转换效率均先提升,随后急剧下降。当SnO2质量分数为25%时,短路电流和转换效率均达到最大值,分别是无粘结剂TiO2光电极DSCs的2.74和4.52倍。器件光电性能的改善主要归功于弥散分布的SnO2在复合多孔膜中起着"桥结"作用,提高了TiO2颗粒间以及TiO2颗粒与FTO之间的结合界面,为光生电子的导出提供了更多有效的路径。

酸性食品模拟液中PET/TiO_(2)复合膜中TiO_(2)的迁移机理

PET/TiO_(2)复合膜是一种食品包装覆膜铁罐的表面膜,在包装食品时与食品接触,其中TiO_(2)向包装食品中的迁移机理,是评价其作为食品包装安全性的重要依据。在酸性食品模拟液中,TiO_(2)的迁移速率相对较高,通过AFM、SEM及TEM的分析测试确定迁移机理。结果表明:复合膜中TiO_(2)不仅会以离子溶解扩散的方式迁移,而且还存在表面解吸与聚合物降解的迁移,导致迁移液中TiO_(2)和PET降解物质共存。

TiO_2/SnO_2超微粒及其复合LB膜的紫外-可见光吸收光谱的研究

用胶体化学方法制备ＴｉＯ２／ＳｎＯ２超微粒，ＴｉＯ２／ＳｎＯ２超微粒及其复合ＬＢ膜的紫外－可见光吸收光谱研究表明：ＴｉＯ２／ＳｎＯ２超微粒具有量子尺寸效应使吸收光谱发生“蓝移”；

一维纳米SnO_2/TiO_2复合薄膜电极的制备及光电性能

采用静电纺丝的方法,通过调节前驱体液中SnCl2.2H2O的质量分数,制备了直径为90～180 nm的SnO2纳米线,经TiCl4溶液水解处理制备得到了SnO2/TiO2薄膜电极。使用SEM和EDS对薄膜电极进行表征,通过线性扫描伏安法和光电催化测试,分析研究了SnO2/TiO2纳米复合薄膜电极的光电化学性质。结果表明,当SnCl2.2H2O质量分数为3%时,SnO2/TiO2复合薄膜电极的光电流密度达到最大;随后将其与TiO2、SnO2薄膜电极相比,SnO2/TiO2复合薄膜电极产生的光电流明显增大;复合薄膜电极对罗丹明B(RhB)的光电催化降解率在90 min后可达到95%,而TiO2仅为56%、SnO2为58%。

Cu掺杂SnO_2/TiO_2复合薄膜的制备及性能研究

制备Cu掺杂的纳米Sn O2/Ti O2溶胶,采用旋涂法在载玻片上镀膜,经干燥、煅烧制得Cu掺杂的Sn O2/Ti O2薄膜,通过对比实验探讨掺杂比例、条件、复合形式等对结构和性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、UVVis等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为探针考察了其光催化降解性能。XRD测试结果显示薄膜的晶型为锐钛矿型,结晶度较高。SEM谱图显示薄膜表面无明显开裂,粒子分布均匀,粒径约为20 nm。EDS测试结果表明薄膜材料中含有Cu元素,谱形一致。UV-Vis吸收光谱表明Cu掺杂以及Sn O2/Ti O2的复合使得在近紫外区的光吸收比纯Ti O2明显增强。光催化实验表明Cu掺杂后使得Sn O2/Ti O2复合薄膜对甲基橙的光催化降解效率进一步提高,Sn O2/Ti O2复合薄膜的光催化活性在10%Cu掺杂时达到最高。

不同尺寸单层氧化石墨烯用于膜蒸馏分离H_(2)O/HDO

核电站运行产生的放射性氚化水(HTO)的处理涉及到H_(2)O/HTO分离难题。实验室研究常把无放射性H_(2)O/HDO(氘化水)分离作为研究模型来代替H_(2)O/HTO分离。近年来,基于多层氧化石墨烯(graphene oxide,GO)膜的膜蒸馏分离工艺显示出较好的H_(2)O/HDO分离效果,但进一步提高分离性能仍需开发新型膜材料或结构。本工作采用不同横向尺寸单层GO制备聚四氟乙烯(PTFE)支撑的氧化石墨烯复合膜用于研究膜蒸馏分离H_(2)O/HDO:(1)选用两种不同横向尺寸的单层GO研究GO横向尺寸对膜的H_(2)O/HDO分离性能影响,基于横向尺寸较小GO膜的渗透通量和分离因子分别可达0.944 L/(m^(2)·h)和1.043,整体分离性能比基于横向尺寸较大GO膜高;(2)为结合不同横向尺寸单层GO的结构特点,把不同横向尺寸单层GO混合制备复合膜,当两种石墨烯质量比例为1∶1时,所得GO复合膜的渗透通量可达0.806 L/(m^(2)·h),比基于横向尺寸较大GO复合膜的渗透通量高,而两者分离因子相近;(3)对横向尺寸较大GO进行刻蚀处理,可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。结果表明:单层氧化石墨烯的横向尺寸可影响膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;基于横向尺寸较小单层氧化石墨烯或混合不同横向尺寸单层氧化石墨烯制备的膜具有较好的膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能;并且刻蚀处理横向尺寸较大GO也可提高膜蒸馏分离H_(2)O/HDO性能。因此,本工作可指导后续发展新型膜材料或膜结构以实现H_(2)O/HDO分离效果更好的膜蒸馏工艺,为含HTO的放射性废水处理问题提供解决方案。

纳米SiO_(2)-壳聚糖/脱脂豆粕复合膜的制备及保鲜性能测定

为了改善脱脂豆粕蛋白膜的性能,添加化学性能稳定,能够改善薄膜透明度和力学性能的壳聚糖,以及提高阻水率和改善薄膜脆性较和延伸性的纳米二氧化硅等,制备纳米SiO_(2)-壳聚糖/脱脂豆粕复合膜,并对壳聚糖膜或脱脂豆粕膜以及复合膜的抗氧化和抗菌性能进行测定。试验结果显示,在8%(w/v)的脱脂豆粕中加入浓度为0.05%(v/v)的丙三醇、0.06 g的纳米SiO_(2)、4.0%(w/v)浓度的壳聚糖、0.1%浓度的亚硫酸钠条件下制备的复合膜,透光率为80.41%,水蒸气透过率为5.384 g·mm/h·m^(2)·kPa,水溶性为28.36%。自由基清除率为8.53%,抗菌率为18.68%,自由基清除率和抗菌性与壳聚糖膜或脱脂豆粕膜相比较得到显著提升,可以为食品的保鲜提供一定理论依据。

环糊精原位改性MoS_(2)管式陶瓷复合膜的制备及性能

在氧化铝陶瓷管基体上原位水热法制备二硫化钼(MoS_(2))陶瓷膜的过程中,将β-环糊精(β-CD)作为添加剂加入前体溶液,得到环糊精改性的MoS_(2)/β-CD管式陶瓷复合纳滤膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱、水接触角和zeta电位等研究了膜的表面形貌、结构、化学组成、亲水性以及荷电性。探究了不同β-CD添加量对复合膜纳滤性能的影响,考察了膜的抗压性和长期运行稳定性。结果表明,β-CD固有的空腔结构提供了更多的水分子传输通道,提高了MoS_(2)/β-CD陶瓷复合膜的渗透性能。当添加质量分数为2.4%的β-CD时,制备的陶瓷复合纳滤膜水通量最高为325L/(m^(2)·h·MPa),对伊文思蓝(EB)的截留率达98.6%;对铬黑T(EBT)、二甲酚橙(XO)染料的截留率均在90%以上;且该陶瓷复合纳滤膜在0.2~0.8MPa的压力下运行,显示优异的抗压性,在错流纳滤操作体系中连续运行7天,表现出良好的长期运行稳定性。

大孔对ZnO/SiO_(2)复合脱硫剂常温脱硫性能的影响机制

煤化工行业作为我国主要的碳排放源,在双碳目标的约束下将面临巨大挑战。煤制气体精脱硫是煤炭高效清洁利用的重要组成部分,对于碳减排意义重大。氧化锌是目前普遍使用的干法精脱硫剂,但受动力学的限制,其在常温下的脱硫活性非常低,无法满足工业应用要求。孔扩散是氧化锌与H_(2)S反应发生的前提,但目前鲜有报道研究孔径,特别是大孔对脱硫性能的影响及影响机制。基于此,采用溶胶凝胶法和胶晶模板法分别制备了以介孔为主和以大孔为主的ZnO/SiO_(2)复合脱硫剂,探究了大孔结构的引入对其常温脱硫性能的影响。研究表明,尽管大孔的引入会增加脱硫剂的比表面积、强化表面碱性、提高氧化锌的分散性以及增加脱硫剂中氧空位浓度,但会导致脱硫剂脱硫性能大幅下降。介孔脱硫剂的穿透硫容为151.9 mg/g,是大孔脱硫剂的脱硫性能的2.3倍。这是因为大孔结构不稳定,在脱硫过程中易坍塌,阻碍了氧化锌反应位点的获取。气氛中的水汽在大孔表面不利于凝聚成水膜,进而抑制了脱硫反应的发生。更为重要的是,大孔制备过程中由于模板剂的燃烧会释放大量热,致使SiO_(2)网络发生深度交联,从而减小了脱硫剂中的介孔孔径。较小的介孔孔径导致其表面物理吸附水的量过多,进而抑制了氧化锌与H_(2)S的反应。