纳米Fe_2O_3-TiO_2催化剂的制备及其对甲基橙的降解

以钛酸四丁酯为主要原料、冰醋酸为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米Fe2O3-TiO2复合催化剂,并用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱(FS)分析了催化剂的晶体结构、形貌和光谱特征。以甲基橙溶液为处理对象,在可见光下研究了不同n(Fe2O3)∶n(TiO2)的催化剂的光催化活性,并初步研究了荧光强度与催化剂的光催化活性之间的关系。研究结果表明,n(Fe2O3)∶n(TiO2)为0.10%的催化剂的光催化活性最佳,光照4h后甲基橙的去除率达99.8%,且荧光强度与光催化活性呈正相关性。

二氧化钛氧化石墨烯复合水凝胶处理间苯二酚胶粘剂废水研究

通过水热合成法制备二氧化钛氧化石墨烯复合水凝胶(H-TN-rGO),用于间苯二酚胶粘剂废水吸附研究,包括废水的pH、温度、吸附时间和H-TN-rGO投入量等因素对间苯二酚去除率的影响,从而得到适宜的吸附条件。研究结果表明:H-TN-rGO对间苯二酚去除的最佳试验条件是,当H-TN-rGO投入量为14 g/L、pH为7.32、温度为35℃、吸附时间为2.5 h时,间苯二酚去除率高于92%。吸附间苯二酚符合Langmuir吸附模型,其中b=0.67 L/mg,q_m=156.73 mg/g,R^2=0.9912。

光催化分离复合膜的制备及其在污水处理中的应用

为提高膜在处理印染废水中的光催化分离性能,在聚砜膜(PSF)表面进行多巴胺(DA)氧化自聚制得亲水基膜(PDA/PSF),然后按比例配制纳米二氧化钛、氧化石墨烯和纤维素晶须的悬浮混合液,并通过压力吸附将其负载于PDA/PSF表面制备复合膜(GO/TiO2/CW@PDA/PSF)。膜结构测试结果显示,在PDA/PSF表面引入酚羟基等亲水基团后,使膜接触角降低至65°,改善了基膜亲水性以及与功能粒子的附着力。基于纯水通量和罗丹明B污染物降解率对功能粒子的复合负载量进行优化,结果表明最佳负载量TiO2/GO/CW分别为0.05 g/0.02 g/0.025 g,此时复合膜表面TiO2/GO/CW相互层叠并均匀分布,提高了水分子通过效率和光催化分离效率,测得纯水通量最佳为70 L/(m^2·h),罗丹明B最高光催化分离效率为90%。

纳米二氧化钛/石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂料的制备与评价

通过简单高效的方法制备纳米二氧化钛/还原氧化石墨烯(TiO2/rGO)复合材料,对复合材料进行红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)表征,结果表明:成功制备了氧化石墨烯、锐钛型纳米TiO2,并将纳米TiO2均匀负载于氧化石墨烯片层,经水热还原得到TiO2/rGO复合材料。将制备的TiO2/rGO复合材料添加到水性聚氨酯涂料中,制备涂膜并测定其光催化降解能力,结果表明:纳米TiO2/rGO填料复合的聚氨酯涂膜具有较高的光催化能力。依据HG/T 3950—2007标准测定涂膜抗菌性能,结果表明:水性聚氨酯涂料的抗菌能力达到国家Ⅰ级标准,可以有效替代有机抗菌剂。该环保复合涂料在物理性质和应用性能上均符合化工行业标准要求。

掺氮氧化石墨烯二氧化钛复合材料的合成及其光催化活性

采用低温水热法,以四氯化钛为钛源,尿素为氮源,聚乙二醇(PEG-4000)为分散剂,在较低的水热温度下合成了高分散氮掺杂纳米二氧化钛/氧化石墨烯(GO)复合材料,利用XRD、TEM、FT-IR、Raman对合成样品的晶型、形貌及结构进行了表征。以染料亚甲基蓝为目标降解物,以可见光为光源,对样品的光催化活性进行评价。结果表明,用水热法合成的高分散氮掺杂纳米二氧化钛/氧化石墨烯复合材料表现出良好的光催化活性。

KH550-TiO_(2)@ODA-GO对有机硅-环氧树脂防腐蚀及抑菌性能的影响

目前,有关氧化石墨烯(GO)、十八烷基胺(ODA)和纳米SiO_(2)复合后对材料防腐蚀、抑菌性能的影响研究较少。先后采用十八烷基胺(ODA)及硅烷偶联剂(KH550)改性后的纳米TiO_(2)分别对氧化石墨烯(GO)进行共价改性得到KH550-TiO_(2)@ODA-GO,通过XRD、FTIR、FE-SEM等表征方法研究了该复合材料的物理性能;并将其应用于有机硅-环氧树脂(SMER),利用扫描开尔文探针(SKP)、电化学阻抗谱(EIS)、盐雾试验及抑菌性能测试等方法评价了该复合涂层的防腐蚀及抑菌性能。结果表明:KH550-TiO_(2)@ODA-GO/SMER涂层在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡28 d后,低频端阻抗值(|Z|0.01 Hz)仍高达2.78×10^(9)Ω·cm^(2);且其对大肠杆菌的杀灭率达到了95%。KH550-TiO_(2)@ODA-GO与SMER涂层的高相容性提高了涂层的界面结合力、延长了腐蚀介质的扩散路径并增强了涂层的抗剥离性能,从而显著改善了SMER涂层的防腐蚀性能。此外,纳米TiO_(2)在改性及负载到GO片层表面后,在SMER涂层中仍发挥出了良好的抑菌效果。

PA6/TiO_2-GO复合材料的制备及其性能研究

通过双螺杆挤出机将聚酰胺6(PA6)、纳米TiO_2、氧化石墨烯(GO)熔融共混制备了PA6/TiO_2-GO复合材料,采用差示扫描量热仪、电子万能拉伸试验机、可见分光光度计等仪器研究了纳米TiO_2用量对PA6/TiO_2-GO复合材料的热学性能、力学性能、光催化性能等的影响。结果表明,随着纳米TiO_2含量的增加,复合材料的熔点逐渐降低,结晶度先增大后减小(复合材料的结晶度均大于纯PA6的结晶度);断裂强度逐渐减小,断裂伸长率逐渐增大;纳米TiO_2对亚甲基蓝溶液的光催化降解能力越来越强;在相同纳米TiO_2含量时,加入GO后能有效提高TiO_2的光催化降解能力,光催化降解能力能提高10%左右。

不锈钢纤维毡改性材料的制备及在微生物燃料电池中的应用

为制备一种导电性高、生物相容性良好且耐腐蚀的阳极材料,提高微生物燃料电池(MFC)的产电性能,以不锈钢纤维毡(SSFF)为基底,采用水热反应法制备了还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(RGO/SSFF),并进一步采用粉体烧结法将纳米二氧化钛(TiO_(2))负载至RGO/SSFF,制备了二氧化钛/还原氧化石墨烯/不锈钢纤维毡(TiO_(2)/RGO/SSFF),将SSFF(对照)、RGO/SSFF和TiO_(2)/RGO/SSFF分别作为MFC的阳极(对应的MFC分别命名为MFC-CK、MFC-RG和MFC-TRG)以探究改性材料对MFC去除水体中耗氧有机物和产电性能的影响。结果表明:与SSFF相比,RGO/SSFF和TiO_(2)/RGO/SSFF具有更大的电容(Q为413.9 mF和446.9 mF),更小的界面转移电阻(Rct为19.65Ω和18.16Ω),更高的交换电流密度(i0为1.56×10^(-5)mA和2.07×10^(-4)mA);MFC-TRG对水体COD去除速率最高可达929.62 mg·(L·d)-1;MFC-RG和MFC-TRG稳定输出电压分别为245 mV和280 mV,比MFC-CK提高了88.5%和115.4%;MFC-RG和MFC-TRG的功率密度输出分别为337.50 mW·m^(-2)和472.03 mW·m^(-2),比MFCCK提高了163.9%和233.9%。由此可知,改性后的RGO/SSFF和TiO_(2)/RGO/SSFF阳极成功提高了MFC的产电性能。该研究结果可为后续MFC阳极改性研究提供参考。