磷酸盐对纳米二氧化钛吸附水体中重金属离子行为的影响和机理分析

纳米二氧化钛(n TiO_(2))被广泛应用于去除水体中的重金属。磷酸盐作为水体中普遍存在的无机阴离子,能够对重金属离子在n TiO_(2)上的吸附特征产生影响。本文聚焦磷酸盐存在条件下n TiO_(2)胶体颗粒对典型重金属离子(Zn^(2+)和Cd^(2+))的吸附行为,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定吸附平衡后水相中重金属离子的浓度。通过批量吸附实验考察不同水化学条件下(离子强度和共存阴离子),磷酸盐对n TiO_(2)胶体颗粒吸附水体中Zn^(2+)和Cd^(2+)特征的影响规律。采用经典吸附等温线模型对实验数据进行拟合,并结合纳米颗粒的Zeta电位和粒径变化等表征手段揭示了相关吸附机制。研究发现:①磷酸盐的存在能有效地增强重金属在n TiO_(2)上的吸附,Zn^(2+)和Cd^(2+)的最大吸附量分别由121.1mg/g和84.7mg/g增加至588.3mg/g和434.8mg/g,增加了3.8~4.1倍。这主要由于磷酸盐能够通过桥连作用形成金属-磷酸盐-n TiO_(2)三元络合物以及增加重金属离子和胶体颗粒之间的静电引力,从而增强n TiO_(2)对重金属离子的吸附。②背景溶液中离子强度的增加会降低n TiO_(2)对重金属离子的吸附效果。当背景溶液中离子强度(NaCl浓度)从0增加至10mmol/L时,n TiO_(2)与金属离子之间的静电吸引会减弱,同时Na+与重金属离子竞争n TiO_(2)表面吸附位点亦降低了n TiO_(2)对重金属离子的吸附。③共存竞争性阴离子(如Cl-、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-))会削弱磷酸盐对n TiO_(2)吸附金属离子的增强作用,抑制顺序为:SO_(4)^(2-)>NO_(3)^(-)>Cl-,即与其离子半径的数量级成反比。这是由于共存阴离子与磷酸盐竞争n TiO_(2)表面的吸附位点所致。研究结果表明,磷酸盐可以显著地增强n TiO_(2)对重金属离子的去除效能,但是去除效能的大小会受到背景溶液中水化学条件的影响。

Ag颗粒修饰二氧化钛纳米管阵列及其光电性质的表征

采用阳极氧化法制备出二氧化钛纳米管阵列,通过光化学还原Ag+的方法,在二氧化钛纳米管表面负载了Ag纳米颗粒。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和表面光电压测量仪(SPS)对产物进行了表征。结果表明,该Ag/TiO2纳米管在可见光区域表现出较强的吸收性能。SPS测量表明,随着Ag颗粒浓度的增加,表面光电压信号明显增强。

燃烧法合成二氧化钛纳米颗粒的数值模拟

为了解火焰法合成纳米颗粒过程中流体力学和颗粒动力学作用过程,利用CFD商业软件FLUENT模拟了在湍流扩散火焰中合成TiO2纳米颗粒的过程.模型在没有考虑先驱物TiCl4反应的情况下,计算了在燃烧室内的速度场和温度场.假设当气体温度超过一定数值后,所有先驱物分子迅速转化为TiO2单分子;引入Kruis的颗粒动力学模型对产物颗粒直径、比表面积等进行了预测,研究了不同的火焰结构对其性质的影响,并分析其形成原因.结果表明颗粒的烧结特征,即温度是影响一级颗粒及聚集块尺寸的关键因素;火焰温度越高,聚集块中一级颗粒的数目增长得越快,出口处一级颗粒及聚集块的尺寸也就越大.

2种晶型纳米二氧化钛材料对A549细胞的毒性效应

利用LDH活性检测的分子生物学手段结合TEM技术研究金红石型和锐钛矿型纳米TiO2材料对人肺腺癌细胞(A549)的作用及可能的机制.LDH活性检测发现:与对照组相比,金红石型300μg/mL浓度组对细胞膜的损伤最大.TEM显示,在细胞内或周围发现一些纳米TiO2颗粒,但2种晶型纳米TiO2的存在形式有所不同,并且金红石型实验组中,板层体数量明显增多,部分纳米颗粒缠绕于板层体中.这说明,2种晶型纳米TiO2材料对细胞的细胞膜及其它细胞器造成了一定的影响,且纳米TiO2材料的晶体构象不同,引起的毒性效应存在着显著差异.

二氧化钛纳米颗粒对沼泽土壤反硝化和N_(2)O排放的影响

近年来,二氧化钛纳米颗粒(TiO_(2)NPs)环境释放量不断增加,并通过多种途径进入湿地生态系统,不可避免地影响到湿地生态系统环境和功能。然而,关于TiO_(2)NPs对沼泽土壤反硝化作用和氧化亚氮(N_(2)O)排放的影响机及制尚不明确。选择典型沼泽土壤,通过室内培养实验研究土壤理化性质、反硝化酶活性、反硝化速率(DNR)和N_(2)O排放对不同剂量TiO_(2) NPs 0 mg/kg(CK)、10 mg/kg(A10)、100 mg/kg(A100)、1000 mg/kg(A1000)输入的响应,探讨TiO_(2) NPs输入对沼泽土壤反硝化作用和N_(2)O排放影响的内在机制。结果表明:不同剂量TiO_(2) NPs处理显著降低了土壤pH(P<0.05),A10处理显著降低土壤总有机碳(TOC)含量(P<0.01),A1000处理显著降低硝态氮(NO-3-N)和亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N)含量(P<0.05)。TiO_(2) NPs处理抑制硝酸盐还原酶(NAR)活性,促进一氧化氮还原酶(NOR)和氧化亚氮还原酶(NOS)活性(P<0.01),A1000处理先促进后抑制了亚硝酸盐还原酶(NIR)活性(P<0.05)。不同剂量TiO_(2)NPs处理抑制了土壤DNR,促进了N2O排放,TiO_(2) NPs处理通过抑制NIR活性,降低土壤DNR,同时通过促进NOR活性,提高N2O排放。综上,TiO_(2)NPs输入通过影响反硝化还原酶活性改变沼泽土壤反硝化过程,导致沼泽土壤N2O排放增加,改变湿地氮的源、汇功能,影响全球气候变化。为TiO_(2) NPs输入的湿地环境风险评估研究提供理论基础。

二氧化钛纳米颗粒对小鼠单核巨噬细胞超微结构影响的电镜研究

目的:应用电镜观察二氧化钛纳米颗粒(nano-TiO2)对小鼠单核巨噬细胞超微结构的影响。方法:将不同浓度的nano-TiO2溶液加入小鼠单核巨噬细胞(Rawcell)中,在37℃、5%CO2的细胞培养箱中孵育4h,收集细胞,制样后在透射电镜下观察小鼠单核巨噬细胞超微结构的改变。结果:电镜下,nano-TiO2的粒径为20～35nm。致密的nano-TiO2通过内吞进入细胞,当浓度超过200μg/mL时,细胞胞质空泡内吞噬有大量成簇的致密颗粒,细胞核固缩,染色质浓缩、边集,出现早期细胞凋亡改变。

二氧化钛纳米颗粒对序批式反应器中活性污泥胞外聚合物产量及其组分的影响

研究了二氧化钛纳米颗粒(TiO_2 NPs)浓度变化对序批式反应器(SBR)性能及活性污泥胞外聚合物(EPS)特性的影响。结果表明,TiO_2 NPs浓度为0~5mg/L时SBR对COD平均去除率高于91.07%,但TiO_2 NPs浓度为10~60mg/L时对SBR对COD的去除产生轻微抑制。NH_4^+-N平均去除率在整个运行过程中均高于98.10%,表明TiO_2 NPs浓度小于60mg/L时对SBR中硝化过程没有影响。磷去除率随着TiO_2 NPs浓度从0mg/L增加到5mg/L而逐渐降低,随后在TiO_2 NPs浓度从10mg/L增加到60mg/L过程中出现了逐渐升高的趋势。活性污泥中松散附着EPS(LB-EPS)和紧密附着EPS(TB-EPS)产量随着进水TiO_2 NPs浓度从0 mg/L增加到60 mg/L而逐渐增加。LB-EPS和TB-EPS中蛋白质(PN)和多糖(PS)含量随着TiO_2 NPs浓度增加而增加。LB-EPS和TB-EPS的三维荧光(3D-EEM)光谱中代表芳环蛋白类物质、色氨酸蛋白类物质、胡敏酸类物质和富里酸类物质的荧光峰在不同TiO_2 NPs浓度下或增加或消失,且荧光峰位置和强度也发生了相应变化。LB-EPS和TB-EPS的傅里叶红外(FTIR)光谱中不同吸收峰的强度随着TiO_2 NPs浓度变化而变化,表明TiO_2 NPs对活性污泥中LB-EPS和TB-EPS的蛋白质和多糖中C=O键和C-H产生了影响。

超声辅助提取/单颗粒电感耦合等离子体质谱法测定防晒化妆品中的纳米二氧化钛

建立了超声辅助提取/单颗粒电感耦合等离子体质谱(SP-ICP-MS)测定防晒化妆品中纳米TiO_2的方法。考察了停留时间、纳米粒子数量及浓度等分析条件,确定了防晒化妆品中纳米TiO_2的最佳萃取条件以及测定方法,对比了不同萃取溶剂对防晒霜中纳米TiO_2的提取效果。结果表明,在采用0. 1%Tritonx-100(Tx-100)以及5%乙醇作为萃取剂超声辅助提取,测定停留时间为3 ms,待测样品中纳米颗粒的数量浓度低于4×10~7个/mL条件下,该法可准确测定防晒化妆品中的纳米TiO_2,对防晒化妆品中纳米TiO_2的数量浓度检出限(LOD_(conc))为1×10~4个/mL,纳米颗粒粒度检出限(LOD_(size))为35 nm。方法简单快捷、灵敏度高、准确性良好,可同时对防晒化妆品中TiO_2进行浓度测定及粒度分布表征。

火焰CVD法制备掺碳二氧化钛纳米颗粒的光催化性能研究

研究了负载采用火焰CVD法制造的纳米掺炭TiO2薄膜的光催化管式反应器对甲醛气体的降解性能。测量并计算TiO2薄膜的降解效果，研究了溶液浓度、降解时间及膜厚对降解率的影响。

纳米二氧化钛在抗菌塑料中的应用性能研究

利用纳米TiO2 作为无机抗菌剂 ,研制抗菌广谱长效的功能塑料 ,探讨了塑料制品的抗菌长效性、抗菌广谱性和安全稳定性 ,展示出抗菌塑料制品的广阔应用前景。

纳米级二氧化钛制备方法的比较研究

分别以钛酸丁酯和工业用二氧化钛为前驱物 ,用溶胶 凝胶法和水热合成法制备了粒度均匀的纳米级二氧化钛粉体。考察探究了各个制备参数对纳米级TiO2 粒径及团聚情况的影响 ,这些参数包括溶液pH值、钛盐浓度、陈化时间、温度、压强、灼烧时间等。发现用Sol Gel法时 ,反应物最佳配比为Ti(OC4 H9) 4∶CH3CH2 OH∶H2 O∶冰HAc =1∶9∶3∶10 ,产物呈球形微粒 ,粒径介于 16- 2 0nm ,晶形属锐钛矿型。用水热合成法时 ,因要同时考虑尿素分解温度及反应器所能承受的最大压力 ,综合各种因素发现反应釜内最佳反应温度为 12 2℃ ,灼烧温度应介于 4 0 0 - 5 0 0℃ ,所得的粉体粒径介于 9- 2 5nm之间 ,亦属锐钛矿型。成品都用TG、XRD及TEM技术表征 。

载Ag二氧化钛纳米线的制备及其光催化性能

利用水热合成法,制备出了二氧化钛纳米线,通过葡萄糖还原Ag(NH3)2+,在制备出的二氧化钛纳米线表面负载了Ag纳米颗粒。利用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征。结果表明:该Ag/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能。测试了样品降解酸性红3R溶液的活性。结果表明,TiO2纳米线表面负载Ag纳米颗粒对提高其光催化性能具有积极的作用。

高分散纳米二氧化钛混合晶体的合成、结构与光催化性能

0引言纳米二氧化钛是一种重要的半导体光催化材料,它具有光催化降解有机物活性高、化学性质稳定、耐化学和光化学腐蚀以及无毒等特性,因而在污水处理及空气净化等方面有着重大的潜在应用价值[1-4].然而TiO2是宽禁带材料,仅能吸收太阳光谱的紫外光部分,太阳能利用效率低,通常需要用紫外光源来激发,这限制了其实际的应用.

负载型纳米二氧化钛光催化剂制备及其光催化性能研究

以粉煤灰分离出来的微珠为载体 ,采用不同方法制备TiO2 负载膜光催化剂 ,通过XRD、SEM技术对粉煤灰微珠负载TiO2 光催化剂的晶型结构和形貌进行了表征 ,以偶氮染料甲基橙为降解对象 ,考察不同负载方法、负载层数以及负载量对TiO2 光催化活性的影响。结果表明 :改良溶胶 -凝胶法负载的TiO2 薄膜催化剂的催化活性最高 ,同时负载的薄膜催化剂的催化活性明显高于TiO2 粉末催化剂。

二氧化钛与碳纳米管协同作用的葡萄糖生物传感研究

在玻碳电极表面滴涂二氧化钛纳米颗粒-碳纳米管-壳聚糖(TiO2-MWNT-CS)复合物,待干后在其TiO2-MWNT-CS修饰电极表面电沉积一层均匀而致密的纳米铂(Pt),然后将葡萄糖氧化酶(GOD)固定于修饰电极表面,最后,为了防止酶的泄漏和干扰物质的干扰,将Nafion滴涂于修饰电极表面,制得新型的葡萄糖传感器。通过循环伏安法,交流阻抗技术和计时电流法考察了电极的电化学特性。在最佳的实验条件下,该传感器在3.0×10-6～1.45×10-3 mol/L范围内对葡萄糖有良好的线性响应,相关系数为0.9967(n=15),检测下限为9.5×10-7 mol/L(S/N=3)。由于纳米粒子间的协同作用,该传感器具有灵敏度高、稳定性和选择性好等优点。

纳米化的二氧化钛促进绿豆下胚轴不定根形成

5￣20mg·L-1纳米化的TiO2能明显增加绿豆下胚轴不定根的数目、根干重和生根范围;光照条件下显著促进绿豆下胚轴不定根的形成;不同时间促生根效果不同,以6￣18h的效果最好。

液相合成金红石二氧化钛纳米晶的性能研究

采用低温陈化法和水热法制备了金红石型纳米TiO2 晶体 .利用TEM ,XRD及BET等方法对纳米TiO2 进行了表征 ,结果表明低温合成的纳米晶TiO2 为针形聚集体 ,水热合成出的TiO2 为纳米针 .通过计算 ,不同条件下得到的产物的晶格参数及比表面有明显变化 .

TiO_2纳米颗粒增强的过氧化氢生物传感器

采用TiO2纳米颗粒与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作为固酶基质,用凝胶溶胶法固定辣根过氧化物酶(HRP),构成的过氧化氢生物传感器.研究了该修饰电极在磷酸缓冲液中对H2O2的催化作用及实验条件的影响·实验结果表明,纳米TiO2颗粒的引入可以明显的提高HRP对H2O2响应电流.

纳米二氧化钛光催化功能薄膜的制备

纳米二氧化钛薄膜是一种具有独特光催化特性的功能薄膜材料 ,在环境保护、抗菌自洁、表面防雾等领域有着广阔的应用前景。本文评述和分析TiO2 光催化的作用机理、纳米TiO2 光催化功能薄膜的各种制备方法 ,并展望了该类功能薄膜的应用前景。