聚噻吩敏化TiO_2复合材料的制备和光催化性能

以无水FeCl3为氧化剂,在CHCl3中采用原位氧化聚合法制备了一系列不同噻吩与TiO2摩尔比〔n(Th)/n(TiO2)〕的聚噻吩敏化TiO2(PTh/TiO2)复合材料。用TEM、FTIR、XRD、DRS和PL对复合材料进行了表征。用苯酚的光催化降解反应研究了复合材料在紫外光和太阳光下的光催化活性。结果表明,PTh的修饰减轻了复合纳米粒子之间的团聚,但对TiO2的晶体结构无影响,复合材料粒径25～30nm。PTh的敏化作用可使复合材料吸收200～800nm的光。两种光源下,复合材料的光催化活性均优于纯TiO2,当n(Th)/n(TiO2)=0.04时达最佳。紫外光下,200min时苯酚降解率达76.39%,太阳光下,120min时苯酚降解率达88.27%,较纯TiO2光催化活性分别提高了19.7%和31.53%。

PANI/AMTES-TiO_2纳米复合材料的制备及其光催化性能

首先用偶联剂苯胺基甲基三乙氧基硅烷(AMTES)对纳米TiO2进行表面修饰(AMTES-TiO2),然后通过苯胺单体在AMTES-TiO2表面的原位化学氧化接枝聚合,制备了基于共价键结合的聚苯胺(PANI)/AMTES-TiO2纳米复合光催化材料.用红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),热重分析(TGA),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和荧光发射光谱(PL)等技术对复合材料进行了表征.以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了PANI/AMTES-TiO2复合材料在太阳光和紫外光下的光催化性能.结果表明:聚苯胺敏化拓宽了TiO2的光谱响应范围,复合材料在紫外和可见光区都有较强的吸收,提高了光能的利用率和光生载流子的分离效率,使复合材料表现出较高的光催化活性;苯胺与AMTES-TiO2的质量比(w)对复合材料的光催化活性有较大影响,当w为0.025时,复合材料在两种光源下的催化性能均优于TiO2和AMTES-TiO2.

Fe^3＋掺杂TiO2/凹凸棒复合材料的光催化性能

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了一系列Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒(Fe3+-TiO2/ATP)复合光催化剂材料。在可见光条件下,以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解反应,评价了样品的光催化性能,研究了TiO2负载量、Fe3+掺杂量和焙烧温度对复合材料光催化性能的影响。在单因素实验的基础上,采用正交实验设计(L25(53))优化了催化剂的制备条件。光催化实验结果表明,MB在复合材料上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学模型。正交实验结果表明,当TiO2负载量为15%、Fe3+掺杂量为0.5%和焙烧温度为550℃时,得到的复合材料对MB的光催化降解效率最佳,测得表观反应速率常数kapp为6.09×10-3min-1,反应4 h后MB的降解率(Dt)可达75.88%,相同实验条件下与P25(1.51×10-3min-1)相比较,反应速率提高了4.03倍,降解率提高了45.05%。另外,复合材料的沉降性能优于P25,易于分离,是一类有应用前景的复合光催化剂。

CdS／石墨烯复合材料的制备及其可见光催化分解水产氢性能

以氧化石墨烯和CdS为原料, 在乙醇水溶液中采用CdS光催化还原法制备了CdS/石墨烯复合光催化材料, 并用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和瞬态光电流等技术对复合材料的结构和光电性能进行了表征. 可见光照射下(λ≥420 nm), 研究了该复合材料光催化分解水产氢的性能. 结果表明, 可见光照射下CdS的光生电子可有效地还原氧化石墨烯, 得到CdS与石墨烯之间具有强相互作用力的CdS/石墨烯复合材料. 与CdS相比, 复合材料中石墨烯作为良好的电子受体和传递介质, 可明显加快CdS光生电子的迁移速率, 提高光生载流子的分离效率, 从而增强复合材料的光电性能和光催化分解水产氢的活性.

过渡金属离子掺杂对TiO_2纳米尺寸及其相结构的影响

利用酸催化的溶胶-凝胶法合成了一系列不同掺杂量的Fe3+/TiO2、Cr3+/TiO2纳米复合微粒。用XRD和TEM研究了Fe3+、Cr3+的掺杂对TiO2纳米粒子尺寸和相结构的影响。结果表明:掺杂离子不同,对TiO2纳米粒子尺寸和相结构的影响不同。在所研究的掺杂量范围内(x:0.0000~0.1000),TiO2纳米粒子的粒径随Cr3+掺杂量的增加呈减小的趋势,但幅度不大;而Fe3+的掺杂则会引起TiO2粒子的团聚和晶粒的长大;由XRD分析可知:在掺杂量范围内,不会发生Fe2O3、Cr2O3等相的偏析,但Fe3+的掺杂引起了TiO2在低温条件下由锐钛矿向金红石的相转变。通过UV-Vis光谱的研究发现:Fe3+、Cr3+的加入,可以使TiO2对光的吸收拓展到可见区,同时随着掺杂量的增加,对可见光的吸收强度显著增强。

原位化学氧化接枝聚合法制备PANI/AMTES-ATP复合材料

首先用偶联剂苯胺甲基三乙氧基硅烷(AMTES)对凹凸棒土(ATP)进行表面修饰(AMTES-ATP),然后通过苯胺单体在AMTES-ATP表面的原位化学氧化接枝聚合,制备了基于共价键结合的聚苯胺(PANI)/AMTES-ATP复合材料。利用透射电镜(TEM),红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),紫外-可见漫反射光谱(UV-vis-DRS)和热重-差热(TG-DTA)分析等技术对复合材料进行了表征。结果表明,复合材料中PANI高分子链是通过偶联剂AMTES以化学键的方式与ATP相结合的,AMTES的桥连作用增加了两相间的接触面积,使PANI在ATP表面形成均匀的包覆层。PANI与ATP之间存在较强的相互作用力,限制了PANI的生长和结晶。由于ATP表面的界电限域效应,使PANI以伸展分子链构象存在。ATP的加入和两相间作用力的存在使复合材料中PANI的热稳定性能有明显的提高。

Fe^(3+)掺杂TiO_2/凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性

用酸催化溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒(Fe3+-TiO2/ATP)复合光催化剂,对其结构、微观形貌、光吸收性能和可见光下的光催化性能进行了表征。XRD和TEM测试结果表明,Fe3+-TiO2/ATP具有较好的热稳定性,经450℃热处理后的ATP晶体结构基本保持不变,锐钛矿TiO2均匀的分布在ATP表面,TiO2颗粒之间无团聚,且平均粒径小于纯TiO2。UV-Vis-DRS测试结果表明,Fe3+的掺杂可明显增强复合光催化剂对可见光的吸收,光响应范围拓展到了整个紫外-可见光区。在可见光下,Fe3+-TiO2/ATP复合光催化剂对亚甲基蓝具有很好的催化降解活性。Fe3+-TiO2/ATP的反应速率常数分别为TiO2/ATP、P25和纯TiO2的1.37、4.83和6.51倍。复合光催化剂的沉降性能优于纯TiO2和P25,易于分离。

TiO_2/共轭高分子纳米复合材料在自然光下的光催化性能

以PVC和TiCl4为原料,利用溶胶-凝胶法制备了复合光催化剂前驱物,经260℃热处理后得到了TiO2/共轭高分子（CP）纳米复合光催化剂材料。通过亚甲基蓝的光催化降解研究了该催化剂的催化性能,并用TEM、XRD、IR和UV-Vis等测试技术对复合材料的结构进行了表征。结果表明,在自然光作用下,当焙烧温度为260℃并且TiO2的质量分数为66.36%,复合催化剂在15 min内可使亚甲基蓝的降解率接近80%,催化活性优于纯TiO2。复合材料颗粒平均尺寸约30 nm,其中TiO2为锐钛矿型结构。CP与TiO2复合后能吸收紫外-可见区的全程光波（λ为190-800 nm）,对光生电荷具有很高的分离能力,从而表现出较高的催化活性。

Pickering微乳液法合成聚苯胺/TiO_2复合纳米微球

以低温水热法制备的超细金红石型TiO2纳米粒子为乳液稳定剂和前驱物,在甲苯/水微乳液体系(Pickering微乳液)中成功地制备了聚苯胺/TiO2(PAn/TiO2)复合纳米微球.用TEM,SEM,IR,TG-DTA等技术对纳米复合材料的形貌,化学结构、相结构和热稳定性能进行了表征.结果表明,复合材料的形貌呈球状,尺寸均一,平均粒径约为46nm;由于TiO2的存在,与纯的聚苯胺相比,复合材料中聚苯胺的晶化度较低;TiO2和聚苯胺分子链之间存在着较强的相互作用力,并对复合材料的热稳定性起促进作用.

纳米级二氧化钛粉体的制备方法研究进展

综述了纳米级TiO2粉体的制备方法，讨论了气相法和液相法合成纳米级TiO2粉体的优缺点及当前制备纳米级TiO2体的主要研究方向．

基于石墨烯光催化剂研究进展

综述了新型二维碳材料石墨烯(Graphene)在光催化研究中的主要进展.重点讨论了以分解水制氢的研究体系发展和基于石墨烯为电子受体及传递介质的新型、高效的光敏化和半导体光催化制氢体系(催化剂)的构建,也对石墨烯在促进光诱导电荷分离和迁移过程中的作用机制进行了讨论.

太阳光下La^(3+)掺杂TiO_2纳米粒子光催化降解亚甲基蓝的动力学研究

利用酸催化的快速溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了一系列不同La3+掺杂量(x=0.01%～3%)的TiO2复合光催化剂;在太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解为模型反应,研究了染料的光催化降解动力学行为,考察了催化剂投加量和La3+掺杂量对复合光催化剂活性的影响.结果表明,亚甲基蓝的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood动力学模型,表观反应速率常数随着反应体系中催化剂用量和La3+掺杂量的不同而不同,均存在一个最佳值.在本实验条件下,当催化剂投加量为1.5g/L,La3+掺杂量为0.5%时,测得表观反应速率常数为2.1.×10-2mg(L·min)-1,反应120min后亚甲基蓝的降解率可达91.55%.

导电聚苯胺纳米管的界面法合成

在室温下，采用界面自组装聚合法首次成功制备了磷酸掺杂的导电聚苯胺纳米管，利用TEM．FT—IR，UV—Vis及四探针等技术对其结构和导电性能进行了表征．结果表明：由该法合成的聚苯胺具有纳米管结构，内外管径分别为20nm和120nm。长度在3～4μm，长径比为30：1；在室温下，电导率约为0．35S／cm．通过控制苯胺单体的浓度、掺杂剂酸的浓度和聚合反应时间能够实现对聚苯胺纳米管管长和管径的控制．

导电聚苯胺/TiO_2复合纳米纤维的制备和表征

在无模板条件下，利用苯胺在纳米TiO2微粒表面的原位化学氧化聚合，成功制备了一系列不同TiO2含量的导电聚苯胺／TiO3（PANI／TiO3）纳米复合材料．通过TEM，XRD，FT-IR，TG-DTA及电导率测量等技术手段对其进行了表征．结果表明：复合材料的形貌呈纤维状，直径约20～40nm，长度在390～420nm范围；其中TiO2的含量为23．8％且具有金红石矿结构，聚苯胺也有一定程度的晶化；在复合材料中，TiO2和聚苯胺分子链之间存在强的相互作用，并对复合材料的热稳定性起促进作用；TiO2的含量对复合材料导电性能有显著影响，当TiO3含量为11．1％时电导率达到极大值2．86 S／cm．

表面Cu2O纳米颗粒修饰高效促进γ-Bi2MoO6的可见光催化活性

采用水热法在γ-Bi2MoO6光催化剂表面修饰了纳米级Cu2O,得到了具有高效可见光响应的复合光催化材料,并利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等技术对其相结构、微观形貌和光吸收性能进行了表征.在可见光条件下(λ>400nm)考察了Cu2O表面修饰对γ-Bi2MoO6光催化降解亚甲基蓝(MB)性能的促进作用.结果表明,纳米级Cu2O(～10nm)颗粒均匀地修饰于γ-Bi2MoO6的表面,使γ-Bi2MoO6的可见光吸收带发生明显红移,且吸收强度大幅提高,增强了复合材料光生电子-空穴对的分离效率,从而使复合材料表现出较高的光催化活性.当Cu2O的表面修饰量为1.5%(w)时,复合光催化剂降解MB的活性与纯γ-Bi2MoO6相比提高了6.4倍.

自然光下ZnO/共轭高分子复合微粒的催化性能

以PVC和ZnC l2为前驱物,利用一种简单、快速的方法制备了ZnO/共轭高分子(P)复合微粒,并通过XRD、IR和UV-V is等技术对其进行了表征。结果表明,其中的P为具有活性基团和不同长度共轭链的高分子,且与ZnO以Zn-O-C相键合;该复合材料的吸收拓宽至整个紫外-可见光区。前驱物(m(ZnC l2)∶m(PVC)=3∶1)经200℃热处理15 m in制得的ZnO/P复合微粒5 m in内可将亚甲基(MB)彻底脱色,并且该复合催化剂重复使用6次后对MB的脱色率依然可达90%以上。

共轭高分子PF/TiO_2纳米复合材料的合成与催化性能

用糠醇单体在TiO2纳米粒子表面的原位酸催化聚合，经适当的热活化处理，制备了共轭高分子PF／TiO2纳米复合催化材料，用TEM、FTIR、UV-Vis等技术对其尺寸、结构和光吸收特性进行了表征。在自然光、室温条件下，以亚甲基蓝（MB）的脱色、降解为模型反应，对其光催化性能进行了研究。结果表明，由该方法合成的PF/TiO2复合材料尺寸在80～140nm，其中PF为具有极性基团（-OH，C=O）和不同长度共轭链的高分子，且与TiO2以C-O-Ti相键合；由于PF的复合使该复合材料的吸收波长拓宽至整个紫外-可见光区。光催化实验结果表明，在自然光、室温条件下，该复合材料在5-10min可使MB的脱色率、COD去除率分别达到97％、75．2％以上。

界面法合成聚糠醛纳米球

采用界面自组装聚合的方法,成功地制备出聚糠醛纳米球,利用TEM,FT-IR,XRD,GPC及TG-DTA等技术对其形貌、结构等进行了表征,并考查了单体浓度、催化剂用量以及乳化剂的存在与否对聚糠醛形貌等的影响.结果表明,由该方法合成的聚糠醛为不规则的结晶结构,当乳化剂浓度在临界胶束浓度cmc附近、单体浓度在3～5mol·L-1、催化剂的用量在10mol·L-1左右时,能够得到成球性好、粒径分布范围窄、平均尺寸在100nm左右的聚糠醛纳米球结构材料.利用该法在上述优化条件下合成的聚糠醛的Mw=2451,Mw/Mn=1.14,且分子量分布窄.聚糠醛分子链的柔韧性较强,具有很好的加工性能.该法具有合成条件温和、易于控制、纯化简单等众多优点,而且省去了使用模板/消除模板的过程,能够一步合成出大量聚糠醛纳米球.

自然光下Fe^(3+)掺杂纳米TiO_2光催化降解亚甲基蓝的研究

用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Fe3+掺杂量(ω0.00%~3.00%)的纳米TiO2光催化剂,利用TEM,XRD,UV-Vis等技术对其形貌和结构进行了表征.以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型,研究了在自然光条件下Fe3+掺杂量对其光催化活性的影响.结果表明,在所研究的掺杂范围内,该纳米粒子的粒径随Fe3+掺杂量的增加呈减小趋势;Fe3+的掺入不仅可以控制TiO2由锐钛矿向金红石的转变,而且可以使该纳米微粒对光的吸收向可见区拓展;Fe3+的适量掺入,可以显著提高纳米TiO2在自然光条件下的催化活性.

功能高分子纳米材料的制备及其催化性能

将两种具有不同结构的共轭高分子聚糠醇-苯酚(PFP-0)及聚对苯撑(PPP-0)分别在一定条件下热活化处理后,成功地用作为染料废水处理催化剂PFP及PPP;利用DTA-TG、TEM、FT-IR、UV-Vis等技术对样品进行了表征.结果表明,PFP及PPP在自然光照射及空气氧存在的温和条件下,很短时间内就能使染料亚甲基蓝(MB)几乎完全脱色降解和大部分矿化;材料共轭结构对其稳定性能有较大的影响;横向比较分析发现,极性基团的存在,对材料的催化性能有重要影响.