TiO_(2)-SiO_(2)二元气凝胶空气净化涂层制备及性能

为解决室内甲醛净化用气凝胶复合涂料催化效率低的问题,通过非超临界干燥和溶胶-凝胶法制备TiO_(2)-SiO_(2)凝胶球,最终制备出TiO_(2)-SiO_(2)二元气凝胶空气净化涂料.基于此,分析了TiO_(2)-SiO_(2)凝胶球的表面形貌、孔结构和特征谱图,并利用光催化/吸附法测定N_(2)吸附-脱附曲线.实验表明,微米级的TiO_(2)-SiO_(2)气凝胶球为透明轻质固体,直径约为1.5 mm,孔的直径分布范围5~22.5 nm,吸附/光催化协同作用使其对甲醛的去除率可达87.2%.

金属有机骨架和g-C_(3)N_(4)共掺杂改性TiO_(2)光催化性能

以钛酸四丁酯、三聚氰胺、二甲基咪唑和Co(NO_(3))_(2)•6H_(2)O为原料,采用溶胶-凝胶法、高温煅烧法,将类石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))和二甲基咪唑钴(ZIF-67)与TiO_(2)共掺杂,制备了TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化剂。采用XRD、XPS、SEM和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67进行了表征,对TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67光催化降解甲基橙的催化活性进行了评价,并对其催化机理进行了推测。结果表明,TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67同时包含锐钛矿及少量金红石相TiO_(2)、g-C_(3)N_(4)及ZIF-67;g-C_(3)N_(4)的加入使TiO_(2)的带隙降至2.45 eV,ZIF-67将带隙进一步降至1.91 eV;g-C_(3)N_(4)和ZIF-67的共掺杂降低了带隙,显著提高了TiO_(2)可见光吸收范围(492~649 nm);TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67形成了Ⅱ型异质结,TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)与金属有机骨架的结合增强了TiO_(2)光催化降解甲基橙的能力。Co质量分数21.5%的TiO_(2)-g-C_(3)N_(4)-ZIF-67-2具有最佳的光催化降解甲基橙活性,在可见光照射40 min时,甲基橙降解率可达79.92%,3次循环后甲基橙降解率为58.86%(90 min),光催化反应对ZIF-67的结晶度有所影响,进而影响了循环时的光催化活性。

Li-Ce共掺杂TiO_(2)纳米材料制备及光催化性能的研究

选用六水合硝酸铈(Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,采用溶胶-凝胶法制备出铈掺杂改性的TiO_(2)光催化剂,并利用XRD、SEM、Uv-vis等表征方法研究Ce/TiO_(2)催化剂的结构、形貌和其对亚甲基蓝的光催化降解性能。结果表明:在500℃退火2 h,Ti与Ce物质的量比为1∶0.01(TiO_(2):0.01Ce)时,样品光催化效率最高,对亚甲基蓝降解率可达93.8%。同时还对TiO_(2):0.01Ce进行Li共掺改良,其光降解率可达95.4%,大于相同条件下单掺杂Ce的光降解率。

TiO_2-SiO_2复合材料的制备及光催化性能

利用溶胶 凝胶技术,控制钛酸四丁酯(TBOT)与硅酸乙酯(TEOS)的水解速度,使其共同水解成溶胶、凝胶,以乙醇为溶剂进行超临界干燥,经过一定温度热处理后,得到暗黄色透明的块体材料·进行了透射电镜观察和X衍射分析,表明锐钛矿结构的纳米TiO2均匀地分散于无定形SiO2基质中·FT IR光谱分析发现纳米TiO2与SiO2基质之间存在着Ti O Si键·在对罗丹明B水溶液的光催化降解中,此块体材料显示较好的光催化活性,在1h内催化降解86%的罗丹明B·此材料克服了粉状TiO2在实际水污染治理应用中的局限性,有着广泛的应用前景·

TiO_2-SiO_2溶胶体系中Eu^(3+)荧光性质的研究

溶胶-凝胶法制备了掺稀土Eu3+的TiO2-SiO2杂化体系,发现随着Ti/Si摩尔比的增加,Eu3+特征发射峰的强度增强,荧光寿命延长,表明TiO2的加入能够有效降低Eu3+的团聚;同时,Eu3+发射光谱中5D0→7F2与5D0→7F1的荧光强度比值R也随着TiO2浓度的增加而增大,显示了Eu3+-O2--Ti4+键的形成。研究了Eu3+掺杂浓度的改变对Eu3+荧光强度和R值的影响。

复合TiO_(2)-SiO_(2)光催化剂的制备及性能研究

以SiO_(2)气凝胶为载体,采用溶胶凝胶法制备出复合TiO_(2)-SiO_(2)光催化剂。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射图谱和比表面积测定等分析手段对复合光催化剂进行表征。结果表明,TiO_(2)微粒均匀搭载在SiO_(2)气凝胶的表面,复合光催化剂具有丰富的空间孔结构和良好的比表面积。在单因素实验和响应面优化实验基础上得出制备复合光催化剂的最佳工艺条件为:正硅酸乙酯(TEOS)和水的用量比(V/V)为4∶1,悬浮液中TiO2的浓度为2.21 g/L,溶胶凝胶时间为3.11 d;最优工艺条件下制备的复合光催化剂对10 mg/L的亚甲基蓝溶液进行24 h降解处理,去除率达到99.1%。

超细CuO/ZnO/TiO_2-SiO_2的表征和CO_2加氢合成甲醇性能研究

用溶胶 凝胶法制备了铜、锌质量分数不同的超细Cu/ZnO/TiO2 SiO2催化剂。通过BET、TPR、XRD及FT IR等方法对催化剂前驱体CuO/ZnO/TiO2 SiO2的物化性能进行表征。用固定床连续流动微反装置,考察催化剂CO2加氢合成甲醇的催化性能。研究结果表明,溶胶 凝胶法制备的CuO/ZnO/TiO2 SiO2催化剂比表面较大(240m2/g～590m2/g),孔径分布单一,晶相组成为CuO。随着铜、锌质量分数的增大,催化剂的比表面积减小,最可几孔径增大;CuO微晶结晶度增大,同时微晶尺寸逐渐增大至20nm。催化剂具有较高的反应活性和选择性,当氧化铜、氧化锌质量分数各为25%时,在260℃,2500h-1,CO2∶H2=1∶3(mol比),2.0MPa的反应条件下,甲醇时空收率为0.126g/(h·g)。

TiO_2-SiO_2溶胶的制备和在水溶性聚氨酯中的分散行为

在SiO2质量分数不小于10％的酸性硅溶胶（粒径分别为13．7nm，26．8um）中，加入钛酸正丁酯异丙醇溶液，发生水解、聚合，生成水合TiQ2；紫外可见光谱和红外光谱及透射电镜观察证实了水合TiO2是进一步包覆在硅溶胶胶粒表面，形成了TiO2／SiO2质量比不小于10％的TiO2—SiO2溶胶。大粒径硅溶胶和钛酸正丁酯异丙醇溶液分2次或3次加入，有利于TiO2—SiO2溶胶的生成。包覆在硅溶胶胶粒表面的针状水合TiO2使TiO2—SiO2溶胶表现为膨胀型流动。在TiO2／SiO2为10％的TiO2—SiO2溶胶中加入质量分数为1％的水溶性聚氨酯（PU—E）水溶液，由于PU—E对TiO2—SiO2溶胶的保护作用，使该分散体系表现为牛顿型流动。

TiO_(2)-SiO_(2)多功能薄膜的制备及其性能研究

目的改善普通玻璃的防雾性能。方法采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备均匀透明的x TiO_(2)-(1-x)SiO_(2)(x为1.00、0.75、0.50、0.25、0)复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征TiO_(2)-SiO2复合材料的微观结构和表面形貌,通过紫外可见近红外分光光度计、接触角测试仪测试TiO2-SiO2复合薄膜的光学性质和润湿性,通过热水浴实验评价镀膜前后玻璃的防雾性能。结果XRD测试结果表明,TiO_(2)-SiO_(2)复合材料由锐钛矿相TiO_(2)和非晶相SiO_(2)构成,其相结构随着TiO_(2)含量的变化而变化。SEM和AFM结果表明,在TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜中,当SiO_(2)的物质的量分数小于50%时,TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜表面均匀致密、粗糙度低;当SiO2的物质的量分数大于75%时,复合薄膜表面出现了孔洞和大颗粒,粗糙度增大。光学性质测试结果表明,在TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜中,当SiO_(2)的物质的量分数大于50%时,镀膜后的玻璃在可见光范围内的平均透过率高于85%。润湿性测试结果表明,镀膜后玻璃表面的亲水性明显增强,当SiO2的物质的量分数小于50%时,TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜的接触角低于5°,表现为超亲水。防雾性能测试结果表明,在玻璃表面制备TiO_(2)-SiO_(2)复合薄膜后,玻璃具有良好的防雾性能。评价了0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的耐久性,在室内放置60 d后,0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜的平均透过率在84%以上,且具有防雾性能,表明其耐久性较好。结论在玻璃表面制备的0.50TiO2-0.50SiO2复合薄膜在可见光范围内具有高透明度和良好的防雾性能,且该薄膜的耐久性较好。

聚丙烯酸酯/TiO_2-SiO_2纳米杂化材料的制备与性能研究

用原位复合、溶胶-凝胶法成功制得热固性聚丙烯酸酯基纳米SiO2包覆TiO2的有机-无机纳米杂化材料,通过红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)及热失重和差示扫描量热法(TG-DSC)等对材料的结构和性能进行了表征。实验证明了聚丙烯酸酯/TiO2-SiO2纳米杂化材料对紫外线有很好的屏蔽效果及更好的热稳定性。

聚丙烯酸酯/TiO_2-SiO_2纳米杂化材料性能的研究

采用具有核-壳结构的纳米TiO2SiO2与热固性聚丙烯酸酯原位复合,通过溶胶-凝胶法制得了有机-无机纳米杂化材料,并对材料的结构和性能进行了表征。结果表明聚丙烯酸酯基纳米SiO2包覆TiO2的有机-无机纳米杂化材料在无机组分质量分数低于8%时是透明的;随着TiO2SiO2用量的增加,纳米杂化材料的附着力是先增后降,而热稳定性则是逐渐增加;拉伸强度和冲击强度随TiO2SiO2用量的增加都是先增后降,当TiO2SiO2质量分数为5.10%时,拉伸强度达到最大值,提高了25%;当TiO2SiO2质量分数为3.45%时,无缺口冲击强度达到最大值,提高了27%。

溶胶-凝胶法制备二氧化钛(TiO_(2))颗粒及其在钙钛矿太阳能电池中的应用

在溶胶-凝胶法的基础上利用两种不同的方法制备了二氧化钛(TiO_(2))颗粒,甲基橙降解实验表明两步乙醇法制备的TiO_(2)颗粒的催化降解性能优于一步法制备的TiO_(2);通过扫描电子显微镜(SEM)对TiO_(2)的表面形貌进行了表征,并利用X射线衍射(XRD)以及钙钛矿光电器件性能的表征可知一步法制备的TiO_(2)颗粒主要呈现出锐钛矿相,在空气的环境下将其应用于钙钛矿太阳能电池中,电池的光电转化效率(PCE)达到12.7%,而两步法制备的TiO_(2)颗粒出现了锐钛矿、金红石两种衍射峰,混晶形式使得钙钛矿电池的PCE下降至9.4%,因此可得出一步法制备的TiO_(2)作为电子传输层时可以提高钙钛矿太阳能电池的性能。

不同制备参数对多孔TiO_(2)薄膜光学性能的影响

多孔薄膜的制备工艺是其实现光学特性的重要环节。采用溶胶-凝胶法,以石英玻璃为基底,在不同工艺条件下制备出了多孔TiO_(2)薄膜,并通过椭偏仪、分光光度计和白光干涉仪对薄膜光学性能进行了表征和分析,研究了原料配比、盐酸浓度、致孔剂聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)添加量等工艺参数对多孔TiO_(2)薄膜折射率、孔隙率、透射率以及表面形貌的影响,并最终确定出制备多孔TiO_(2)薄膜的优化工艺参数。结果表明,在300 nm~700 nm光谱范围内,采用钛酸丁酯、盐酸(20%)、去离子水和无水乙醇以3∶1∶10∶8的比例,且溶液中PEG添加量为0.03 g·ml^(-1),涂膜2次时,可将TiO_(2)薄膜的折射率调低为1.4960(波长550 nm);膜层孔穴分布较均匀,孔隙率为48.3%;薄膜光学带隙值为3.77 eV。

高压辅助溶胶-凝胶法制备La掺杂TiO_(2)光催化剂及其可见光降解甲基橙研究

根据溶胶-凝胶法和水热法制备TiO_(2)的优点和不足,本工作提出了一种高压辅助溶胶-凝胶法(简称HG法)可控地制备La掺杂TiO_(2)。通过该方法,可以高效制备锐钛矿相La掺杂TiO_(2),且制得样品纯度高,分散性好。通过控制La掺杂比例(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%,质量分数,下同),可以调控TiO_(2)禁带宽度变化(3.15~2.80 eV);其中,0.20%La掺杂TiO_(2)(0.20%La-TiO_(2))的禁带宽度可达2.80 eV。甲基橙(MO)光催化降解实验结果表明,0.20%La-TiO_(2)的光催化活性优异,其在可见光照射下160 min内对MO的降解率可达92%,是本征TiO_(2)的38.30倍;·O_(2)-是驱动0.20%La-TiO_(2)光催化降解MO的主要活性物质。本工作提出的高压辅助溶胶-凝胶法可为制备高活性TiO_(2)基光催化剂提供有益的方法及条件参考。

玄武岩纤维-Ag^(+)/TiO_(2)光催化剂的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源、硝酸银为银源、玄武岩纤维为载体,采用溶胶-凝胶法成功制备了玄武岩纤维-Ag^(+)/TiO_(2)光催化剂。XRD测试结果表明,TiO_(2)以锐钛矿型成功负载到玄武岩纤维表面。催化剂性能评价表明,在钛酸四丁酯加入量为5 mL、硝酸银加入量为0.01 g的条件下制备的催化剂加入量为90 mg,反应时间为90min的反应条件下,催化剂对罗丹明B废水可以达到最高99%的降解率,并且催化剂在经过4次重复使用后仍可达84%的降解率。研究结果表明,玄武岩纤维-Ag^(+)/TiO_(2)光催化剂可以作为一种潜在的低成本绿色光催化剂。

核壳结构Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@介孔TiO_(2)的合成及其光电催化降解水中有机污染物

为了实现太阳能光催化和光电催化降解污染物实用化,需要研发高效、稳定、易分离的催化剂。采用溶胶-凝胶法和水热法制备了Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@介孔TiO_(2)(FST)复合光电催化剂。通过表征分析证实了纳米FST成功合成,Fe_(3)O_(4),SiO_(2)和TiO_(2)纳米颗粒层层包裹,具有独特的核壳结构。在外加磁场的作用下,FST催化剂可以很容易地从悬浮液中分离出来。FST的表面光电流响应和阻抗测试结果显示其活性显著增强。利用制备的FST对其他有机污染物在可见光下的光电催化降解进行了研究,对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、阿莫西林光电催化90 min,降解率分别为98%,95%,92%,90%。主要活性物种捕获实验表明,FST通过光电耦合作用产生大量h^(+)和·OH从而使污染物降解为CO_(2),H_(2)O和无机离子。

溶胶中Ti和Si物质的量比对TiO_(2)-SiO_(2)涂膜耐腐蚀性的影响

为提升20^(#)钢板的耐腐蚀性,采用溶胶凝胶法在20^(#)钢板表面制备了TiO_(2)-SiO_(2)涂膜,研究了溶胶中Ti与Si物质的量比对涂膜制备及其耐腐蚀性的影响规律。通过激光共聚焦显微镜、扫描电镜观察涂膜的表面微观结构,通过X射线衍射表征涂膜的晶体结构,采用能谱仪测定涂膜表面化学成分,通过紫外-可见吸收光谱表征涂膜对亚甲基蓝的降解作用等。结果表明:溶胶中Ti与Si物质的量比对20^(#)钢板表面润湿性、有机物降解性和耐腐蚀性的影响很大。随着TiO_(2)-SiO_(2)涂膜中SiO_(2)成分的增加,材料由亲水性向疏水性转变,同时其耐腐蚀性提升,当溶胶中Ti与Si物质的量比为1∶1时,制备的TiO_(2)-SiO_(2)涂膜拥有最优的耐腐蚀能力,经95℃的3.5%NaCl溶液浸泡48 h后,涂覆有TiO_(2)-SiO_(2)膜层的20^(#)钢样品未被腐蚀,几乎保持浸泡前的形貌。

溶胶-凝胶法制备Al_2O_3-TiO_2-SiO_2纤维工艺及特性

本文利用溶胶-凝胶法制备了一个新系统Al_2O_3-TiO_2-SiO_2纤维,讨论了适合本系统拉丝的工艺条件,包括催化剂种类、环境的湿度和温度、溶液的粘度等;对所得纤维的部分性能作了初步的测试和分析;同时,通过红外光谱分析仪,100型气相色谱仪和X射线衍射分析对该系统溶液的凝胶化过程及结构变化进行了分析和探讨。

溶胶-凝胶法制备氟硅烷/TiO_(2)-SiO_(2)复层薄膜及氟硅烷厚度对其耐蚀性的影响

采用适用于大面积制备的感光溶胶-凝胶法在20钢表面制备格点直径为10μm、高约为0.5μm的TiO_(2)-SiO_(2)点阵,并在该点阵上涂敷不同厚度的氟硅烷薄膜,研究氟硅烷厚度对复层薄膜耐蚀性的影响规律。研究发现,在保证氟硅烷成膜质量前提下,膜层越厚,得到的氟硅烷/TiO_(2)-SiO_(2)点阵复层薄膜的超疏水性越明显。奈奎斯特曲线中也显示这样的样品Rct值越大,能有效阻止样品被腐蚀。进一步通过浸泡实验可以得出,随着氟硅烷厚度的增加,样品表面的耐蚀性增强,但当氟硅烷厚度超过一定阈值时,会降低其在点阵上的成膜性,导致成膜质量过差,20钢失去了氟硅烷的保护,样品腐蚀相对严重。该研究为20钢及其类似碳钢的腐蚀与防护提供了一种新的思路和方法,明确了复层防护膜层制备技术以及氟硅烷厚度对复层薄膜耐蚀性的影响规律。这种材料和制备技术有望在热力管道、油气管道领域推广应用。

增强光催化产氢的TiO_(2)/BMS复合材料的制备及评价

利用改进的溶胶-凝胶法合成了TiO_(2)/BMS复合材料,并以这些复合材料为光催化剂,研究了其光催化产氢的性能。结果显示,在最优条件下,TiO_(2)/BMS复合材料光催化产氢速率是TiO_(2)的3.7倍。研究表明,TiO_(2)/BMS复合材料是一种优秀的光催化剂,可用于光催化水分解产氢。