UVA增强型棒状TiO_(2)复合材料的制备及紫外屏蔽性能研究

在低温水解条件下制备了一种长波紫外线(UVA)增强型棒状金红石TiO_(2),将Al(OH)_(3)均匀包覆在TiO_(2)表面,然后使用月桂酰赖氨酸(LL)对TiO_(2)/Al(OH)_(3)进行表面改性,最后在TiO_(2)/Al(OH)_(3)/LL表面包覆一层天然防晒剂白藜芦醇(RES),得到TiO_(2)/Al(OH)_(3)/LL/RES(TALR)复合材料。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和热重分析仪等对样品的结构、形貌及热稳定性进行表征。结果表明:Al(OH)_(3)以非晶态形式均匀包覆在棒状金红石TiO_(2)表面,适宜包覆量为10%(质量分数);棒状TiO_(2)在中波紫外线(UVB)范围具有优异的紫外屏蔽能力,对UVA仍有令人满意的吸收效果;改性剂LL的最佳包覆量为12%,RES的最佳包覆量为15%(均为质量分数)。抗氧化实验及防晒指数测试结果表明,TALR复合材料具有良好的自由基清除能力和优异的紫外屏蔽效果。

硫化铋/钨酸铋/碳纳米管三元复合材料的制备及其光催化性能的研究

采用一步水热法制备了硫化铋/钨酸铋/碳纳米管(Bi_(2)S_(3)/Bi_(2)WO_(6)/CNTs)三元复合材料,并通过XRD、SEM、TEM、XPS等手段对材料进行了表征。结果表明,当Bi_(2)S_(3)与Bi_(2)WO_(6)摩尔比为1∶1、水热处理时间为12 h时,复合材料表现出良好的光催化活性,即在90 min内对盐酸四环素(TCH)的光催化降解效率为92%。当复合材料循环使用3次后,催化效率仅略有下降,循环稳定性良好。

氧化锌黄芩苷紫外屏蔽复合材料的制备与研究

将正硅酸乙酯在pH=8~10的条件下水解形成的SiO_(2)包覆于纳米ZnO的表面制备SiO_(2)/ZnO复合材料,以降低纳米ZnO的光活性。将天然药物黄芩苷(BA)包覆在SiO_(2)/ZnO表面制得BA/SiO_(2)/ZnO复合材料,使其兼具紫外屏蔽性能和抗氧化功效。通过Zeta电位、TEM、UV-Vis、FT-IR、TG和XRD等方法对制得的材料进行表征。结果表明,SiO_(2)以Si—O—Zn键的形式结合在纳米ZnO表面,适宜包覆量为20%;药物BA是以无定型的形式包覆在SiO_(2)/ZnO表面,最佳包覆量为20%。抗氧化性实验结果表明,BA/SiO_(2)/ZnO复合材料对DPPH自由基和·OH自由基的清除率与维生素C接近。防晒性能测试结果表明,BA/SiO_(2)/ZnO复合材料具有优异的紫外屏蔽能力。

凹凸棒石疏水改性及对水的静态吸附

采用凹凸棒石为载体,在其表面接枝疏水性改性剂三乙氧基辛基硅烷,制备疏水型凹凸棒石吸附剂。利用水接触角、X射线衍射仪(XRD)、N2吸脱附等表征手段对材料进行微观结构分析,研究结果表明:与未改性凹凸棒石吸附剂相比,改性凹凸棒石吸附剂对水蒸气的吸附量有效降低。即吸附量从339.44 mg/g降低至52.27 mg/g,且从改性剂浓度1%~15%范围内,随着改性剂浓度增加对水的吸附量逐渐降低。最佳改性时间为10 min,最佳改性浓度为1%。且在300℃下改性剂仍能保持吸附稳定。改性前对二甲苯的吸附量约为5.21 mg/g,水蒸气的吸附量约为23.06 mg/g,改性后二甲苯的吸附量约为22.93 mg/g,水蒸气的吸附量约为13.84 mg/g。

光热-磁控双响应量子点复合纳米载药粒子的合成与应用

结合纳米Fe_(3)O_(4),介孔二氧化硅和石墨相氮化碳量子点的特征,制备了一种具备核壳结构,磁性和光热控制双响应的药物释放纳米载体材料Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)-NH_(2)@g-C_(3)N_(4)(QD)。核为纳米Fe_(3)O_(4),介孔二氧化硅壳层(SiO_(2))为药物提供装载空间,材料内表面上有机碳链和胺基起到吸附药物和封堵孔道的作用。在磁性作用下,药物载体能够保持极低的释放量。红外光热作用使载体温度上升,药物有效成分快速释放。通过X射线衍射、透射电镜、红外光谱、N_(2)等温吸脱附、VSM磁强度测试和Zeta电位分析测试材料的相关性能,并通过体外释放实验研究药物,检测可控释放的效果。结果表明:pH调节,磁场作用,红外光照射的条件下,都可以有效调节药物释放的速率,而温度也对药物释放的速率起到了一定的协同作用,并在磁场作用下起到开关(on-off)释放作用。

水热法制备Cu-Mn催化剂及其催化性能

为解决CuMn_(2)O_(4)催化剂比表面积小、氧迁移率低和催化活性温度高等缺点,以硫酸四氨合铜[Cu(NH_(3))_(4)SO_(4)]和高锰酸钾(KMnO_(4))为原料,采用水热法制备铜锰氧化物催化剂,在固定床中考察不同Cu/Mn摩尔比对催化氧化对二甲苯性能的影响。通过XRD、SEM、BET、XPS、H_(2)-TPR表征催化剂的理化性质。结果表明:当摩尔比n[Cu(NH_(3))_(4)SO_(4)∶n(KMnO_(4))]=1∶3时,丝状α-MnO_(2)修饰CuMn_(2)O_(4)(记Cu_(1)Mn_(3))催化剂被成功制备。当空速为10000 h^(-1),对二甲苯质量浓度为5000 mg/m^(3)时,Cu_(1)Mn_(3)催化活性最高。相比单独组分CuMn_(2)O_(4),Cu_(1)Mn_(3)具有高比表面积和丰富的孔道结构。此外Cu_(1)Mn_(3)催化剂中Mn^(3+)/Mn^(4+)和Cu^(+)/Cu^(2+)摩尔比最高,使得催化剂中具有丰富的氧空位,提高了吸附氧含量和氧迁移率。

剥离自组装法制备NMOs/g-C_(3)N_(4)复合材料用于活化过一硫酸盐降解污染物的研究

采用液相剥离技术制备了石墨相氮化碳纳米片(g-C_(3)N_(4)),将2种n型金属氧化物(NMOs)、纳米氧化物(TiO_(2)和SnO_(2))通过自组装法分别负载到g-C_(3)N_(4)纳米片上制备NMOs/CN复合材料,并对其光催化活化过一硫酸盐(PMS)高效降解有机物的性能进行研究。结果表明,在PMS-TCN(10 h)体系中,可见光下污染物在30 min内降解率可达到91.69%,降解速率常数是块状g-C_(3)N_(4)的11.69倍。液相剥离法后二次自组装得到的NMOs/CN与PMS活化协同构成类芬顿体系,促进了其在高级氧化处理污染废水的潜在应用价值。

疏水性介孔TiO_(2)/碳质复合材料的制备及其高效催化合成生物润滑油的研究

以糠醛和羟乙基磺酸为碳源,通过水热法将含有磺酸基团的碳质与介孔二氧化钛复合制备TiO_(2)/C-SO_(3)H固体酸催化剂;利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷对其进行表面改性,得到具有疏水性的TiO_(2)/C-SO_(3)H-NH_(2)。利用SEM、TEM、BET、XRD、FT-IR等对TiO_(2)/C-SO_(3)H-NH_(2)进行表征,结果表明,TiO_(2)/C-SO_(3)H-NH_(2)保持了TiO_(2)的介孔结构和富含磺酸基的碳质结构,3-氨基丙基三乙氧基硅烷的改性带来疏水性和弱碱性。氨基与表面磺酸基形成稳定的内盐结构,有效防止了磺酸基在反应过程中的流失,同时降低了酯化产品的酸值,增加了稳定性。通过正戊酸与三羟甲基丙烷酯化反应测试TiO_(2)/C-SO_(3)H-NH_(2)的催化活性,当反应温度为180℃时,三羟甲基丙烷的转化率达到99.99%,三羟甲基丙烷三戊酸酯的选择性为93.56%。TiO_(2)/C-SO_(3)H-NH_(2)具有良好的重复使用性能。

微-纳结构TiO_(2)的制备及其紫外屏蔽性能研究

采用液相沉积法将纳米TiO_(2)负载于酸化微米TiO_(2)核体,制备具有微-纳结构的TiO_(2)复合粉体,然后以六偏磷酸钠为分散剂,获得具有优异防晒性能的分散浆。紫外线UV、透射电子显微镜和粒径测试结果表明,微米TiO_(2)和纳米TiO_(2)质量比为4∶3时,复合粉体紫外屏蔽性能最佳,且纳米TiO_(2)比较均匀地负载在微米TiO_(2)表面,此时粉体颗粒的粒径为312nm。模拟防晒乳液进行防晒测量,结果表明分散浆的紫外屏蔽性能优于复合粉体且具备更好的透明性。流变性能测试表明:分散浆为假塑性流体,具有剪切稀化特性,流动行为符合幂律模型且触变性较小可以长期存放;分散浆黏度随着温度升高而降低,在低固含量条件下,黏度对温度更为敏感。

疏水性云母/MBBT复合材料的制备及其紫外屏蔽性能

首先以合成云母为载体,采用氢化聚二甲基硅氧烷(KF-9901)对其进行表面改性制得疏水性云母核体;然后通过溶剂蒸发法制备不同比例高性能云母/MBBT复合紫外屏蔽材料。采用XRD,FT-IR,TG,TEM和UV-Vis等技术对所得的复合材料进行表征。结果表明,MBBT经过溶解再结晶后,在云母表面均匀形成粒径较小的MBBT颗粒,云母有效抑制MBBT的结晶度。与纯MBBT相比,当m(云母)∶m(MBBT)=1∶1时,云母/MBBT复合材料具有更高的防晒指数和紫外屏蔽性能。

CdS修饰TiO_(2)棒阵列/导电云母复合材料及其光阴极保护性能

通过水热法,TiO_(2)纳米棒生长在片状导电云母核体表面成功合成了TiO_(2)纳米棒/导电云母复合材料(TiO_(2)NRA/C-mica)。为提高TiO_(2)NRA的光响应能力,通过溶液浸渍法在TiO_(2)NRA上负载硫化镉纳米粒子(CdS NPs)制备出CdS修饰TiO_(2)NRA/C-mica复合材料。通过XRD,SEM,UV-Vis,PL和光电化学等技术对所制得的复合材料进行表征。结果表明,CdS NP均匀负载于TiO_(2)NRA上形成了异质结构,有效拓宽了TiO_(2)NRA/C-mica的可见光响应范围和光生电子-空穴的分离效率;CdS NP(8)/TiO_(2)NRA/C-mica具有较佳的光电化学性能。与TiO_(2)NRA/C-mica相比,CdS NP(8)/TiO_(2)NRA/C-mica复合材料的光电流密度提高0.9倍,电位降高出300 mV(vs.SCE),对304不锈钢具有优异的光阴极保护性能和防腐效果。

凹凸棒石/脱硅稻壳炭复合材料吸附Pb^(2+)、Cu^(2+)、Ni^(2+)的对比研究

以天然稻壳和凹凸棒石为原料,通过高温炭化,制备了新型无机重金属离子吸附剂-凹凸棒石/脱硅稻壳炭(ATP/DAC)复合材料。采用Zeta电位、TEM、BET等技术对材料进行了表征。通过静态吸附法,研究了不同条件下(pH值、吸附时间、初始浓度)ATP/DAC对Pb2+,Cu2+,Ni2的吸附特性。结果表明:ATP/DAC对离子半径大的重金属有较好的吸附,吸附能力表现为:Pb2+>Cu2+>Ni2+。动力学研究表明:3种重金属离子在ATP/DAC上的吸附均遵循二级动力学方程。吸附等温线研究发现ATP/DAC对Ni2+的吸附等温线更符合Langmuir和D-R模型,Pb2+和Cu2+更适合Freundlich模型。红外光谱(FTIR)表明ATP/DAC复合材料与重金属离子之间存在化学吸附。

水热法制备TiO_2/g-C_3N_4及其光催化性能

采用水热法合成了可见光响应的TiO_2/g-C_3N_4复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(BET)法、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)、荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。并以亚甲基蓝为降解对象,考察了在可见光条件下不同催化剂对亚甲基蓝的降解能力。研究结果表明,锐钛矿型二氧化钛均匀地负载在石墨相氮化碳片层上,TiO_2/g-C_3N_4复合材料的光吸收带边扩展到470nm,具有优异的可见光催化效率,它对亚甲基蓝的光催化降解率达到99.0%。

凹凸棒石改性及在酚醛胶黏剂中的应用

利用硅烷偶联剂A-1160(γ-脲基丙基三乙氧基硅烷)改性凹凸棒石(ATP),并制备了改性凹凸棒石/酚醛树脂复合胶黏剂。通过FTIR、热重分析和TEM等技术对改性凹凸棒石以及酚醛树脂复合胶黏剂进行了表征。探讨了酚醛树脂合成工艺条件和改性凹凸棒石(A1160-ATP)用量等对胶黏剂剪切强度、游离甲醛含量和耐热性等性能的影响。结果表明:在甲醛与苯酚物质的量比为1.5∶1,氢氧化钠与苯酚物质的量比为1∶4,A1160-ATP用量为总质量的5%时,改性凹凸棒石/酚醛树脂复合胶黏剂的剪切强度提高到4.64MPa,游离甲醛含量降低到0.10%,A1160-ATP的加入有利于提高酚醛树脂胶黏剂固化后的耐热性能。

聚苯胺/凹凸棒石与磷钛粉协同型防腐蚀涂料的性能

传统的聚苯胺颗粒粗大,在涂料中分散性差,涂料制备成本高。以聚苯胺/凹凸棒石(PANI/ATP)与磷钛粉为防腐蚀填料,环氧树脂为成膜物质,制备了聚苯胺/凹凸棒石与磷钛粉(PAP-C)协同型防腐蚀涂料。通过电化学交流阻抗(EIS)和开路电位(OCP)对其涂层防腐蚀性能进行了表征,探讨了PANI/ATP用量、颜基比和分散剂用量对PAP-C涂层的力学性能和防腐蚀性能的影响。结果表明:PAP-C涂层较磷钛粉(P-C)涂层具有更好的防腐性能及更高的耐冲击强度;当PANI/ATP用量为4%,颜基比为1.00,分散剂用量为1.0%时,PAP-C涂层耐冲击强度50 cm,附着力1级,柔韧性2 mm,可耐中性盐水(3.5%Na Cl)腐蚀60 d。

二氧化钛/稻壳活性炭微纳复合材料制备及光催化性能

利用TiO2和稻壳活性炭(RHAC)二者优异的特性,在稻壳活性炭表面负载纳米TiO2,成功制备了TiO2/RHAC微纳复合材料。通过X射线衍射、傅里叶红外光谱、N2吸附-脱附曲线、高分辨透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱和光催化试验分别对其进行研究。结果表明,TiO2粒子均匀负载在RHAC表面,且富含羟基,对罗丹明B有优越的光催化效果,其光催化降解反应符合准一级反应动力学方程。

表面修饰凹凸棒石及其在环氧丙烯酸树脂中的应用

旨在提高凹凸棒石在环氧丙烯酸酯中的力学性能及分散性能,以凹凸棒石纳米粉体为载体,采用化学沉淀法制备出包硅凹凸棒石复合纳米材料(Si O2/ATP),再用硅烷偶联剂KH570对Si O2/ATP表面进行有机改性,制得KH570-g-Si O2/ATP复合材料。通过TEM、FTIR、XRD及TG对复合材料进行表征。采用共混法制备了紫外光固化复合涂层,考察了KH570-g-Si O2/ATP的添加量对复合涂层耐冲击力、柔韧性的影响。结果表明,当KH570-g-Si O2/ATP的用量占涂料总重量的5%时,与EA涂层相比,复合涂层的耐冲击力的高度由15 cm增加至35 cm;涂膜的柔韧性由15 mm提升至5 mm;此外,与ATP、Si O2/ATP以及KH570-g-ATP相比,KH570-g-Si O2/ATP在EA涂层中具有良好的分散性,EA涂层的力学性能也得到明显改善。

超细钨酸铋/凹凸棒石光催化剂的制备及其脱硫性能

采用溶剂热法将颗粒状Bi_2WO_6负载到凹凸棒石(ATP)上,成功制备出超细Bi_2WO_6/ATP复合光催化剂,并将其应用到模拟油的氧化脱硫中。通过XRD、TEM、UV-Vis和BET分别对样品的结构、形貌、光学性能、比表面积进行表征。结果表明,Bi_2WO_6/ATP复合光催化剂相比于单一相的Bi_2WO_6具有更广的光响应范围、更大的比表面积。当Bi_2WO_6质量分数为50%[m(Bi_2WO_6)∶m(ATP)]时,100 min内脱硫效果达到96. 12%。循环使用4次后,脱硫效果没有明显下降,催化剂性能稳定。

纳米凹凸棒石@MBBT复合材料的制备及紫外屏蔽性能研究

MBBT(亚甲基双-苯并三唑基四甲基丁基酚)是一种具有良好应用前景的广谱防晒剂。然而,由于MBBT的粒径较大,紫外吸收效果差,在防晒领域的应用受到限制。将MBBT包覆在阳离子表面活性剂与硅烷偶联剂协同改性的凹凸棒石(ATP)表面,制备了ATP@MBBT广谱防晒剂。通过X射线衍射仪、红外光谱、差示量热,比表面积和透射电镜对所制备的产物进行表征,并将其应用于乳液配方中,通过紫外线透射仪分析乳液的紫外屏蔽性能。结果表明:MBBT在改性处理的ATP表面形成了均匀包覆膜,载体材料的引入降低了MBBT的结晶度和粒径。ATP@MBBT在波长290~380nm范围内显示了较好的广谱紫外防护效果,当添加量为10%(质量分数)时,UVB防晒系数(SPF)和UVA防晒指数(PFA)分别达到了13.53和PA+++。

磷酸铝/凹凸棒石纳米复合材料的制备及表征

本实验用盐酸活化凹凸棒石,然后采用化学沉积法制备磷酸铝/凹凸棒石纳米复合材料,探讨了磷酸铝用量、反应体系pH值、反应温度和反应时间等因素对磷酸铝/凹凸棒石纳米复合材料白度的影响,并采用X射线衍射、透射电子显微镜、红外光谱、BET-比表面分析技术对纳米复合材料进行了表征。结果表明,磷酸铝/凹凸棒石纳米复合材料合成的最佳工艺条件为:磷酸铝用量占纳米复合材料总质量的60%,反应温度90℃,反应时间50 min,反应体系pH值控制在8.5。在此最佳工艺条件下所得的纳米复合材料与原凹凸棒石相比,白度由52%提高到86.6%;凹凸棒石经酸化和磷酸铝包覆之后结构没有发生改变,磷酸铝以非晶态形式均匀包覆于凹凸棒石表面,磷酸铝与凹凸棒石之间的作用为物理吸附,没有化学键的结合。