复合模板剂自组装制备混晶纳米TiO2介孔材料及其性能研究

采用TiCh为原料，以十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）、聚乙二醇（PEG400、PEG6000）及十二烷基苯磺酸钠（SDBS）两两组合为复合模板和结构导向剂，利用常压液相-水热合成两步反应制备了纳米混晶TiO2介孔材料。XRD分析结果表明，产品为金红石-锐钛矿的混晶结构；TEM观察，样品是由均匀球形颗粒组装成的无序介孔材料，一次粒径约为10～15nm；N2吸附-脱附等温曲线形状为Langmuir Ⅳ型，是典型的介孔结构吸附-脱附等温线，最可及孔径约为11nm。光催化性能实验表明，在40W目光灯照射60min后，该系列介孔材料可有效的降解工业废水中的有毒氰根含量和有机染料。研究结果还表明，采用CTAB-SDBS作为复合模板和结构导向剂时制得的介孔材料的孔结构和光催化降解性能较好。

贻贝启发接枝骨形态发生蛋白2成骨活性肽的介孔生物玻璃修复股骨髁缺损

背景:骨形态发生蛋白2在胚胎发育、骨骼形成和再生修复中具有重要作用,但高剂量应用与癌症发病密切相关。骨形态发生蛋白2成骨活性段L20能够有效减少癌症等不良反应,并可显著促进骨组织再生。目的:将骨形态发生蛋白2活性肽段以贻贝衍生肽模拟策略接枝在介孔生物玻璃表面,探究其对组织工程成骨性能的影响。方法:(1)采用模板法合成介孔生物玻璃纳米颗粒,采用一步法合成负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20的介孔生物玻璃纳米颗粒,表征负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔活性玻璃纳米颗粒的形貌与体外缓释性能。(2)分离提取SD大鼠骨髓间充质干细胞,传2代后分别与PBS(空白组)、介孔生物玻璃纳米颗粒(对照组)、负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒(实验组)共培养,采用细胞活死荧光染色和CCK-8法检测细胞毒性和细胞增殖,扫描电镜观察细胞黏附;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶染色、茜素红S染色与成骨相关基因表达检测。(3)取15只SD大鼠,建立双侧股骨髁缺损模型,采用随机数字表法分为3组:空白组(n=5)不植入任何材料,对照组(n=5)植入介孔生物玻璃纳米颗粒,实验组(n=5)植入负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒。术后8周,进行股骨Micro-CT扫描与组织形态观察。结果与结论:(1)扫描电镜下可见负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒为球形、单分散颗粒,透射电镜下可见其具有多孔结构,平均粒径为(268.10±0.58) nm,体外可缓释L20。(2)负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒无细胞毒性,并且可促进骨髓间充质干细胞的增殖与黏附;与空白组、对照组相比,实验组碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化能力均升高(P <0.05),碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素mRNA表达升高(P <0.05)。(3)股骨Micro-CT扫描结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新生骨量与骨密度均升高(P <0.05);苏木精-伊红与Masson染色结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新骨生成与胶原纤维均增加。(4)结果表明,负载骨形态发生蛋白2活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒具有良好的生物相容性及体内外促成骨性能,可促进SD大鼠股骨髁缺损的再生修复。

掺杂TiO_2介孔材料的合成与表征

基于溶胶-凝胶过程,以非表面活性剂有机小分子三乙醇胺为模板剂,合成了TiO2及Fe3+/V5+-TiO2介孔材料.利用XRD,TEM,BET,UV-Vis DRS等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及吸光性能.研究结果表明,利用乙醇萃取法脱除模板剂可形成具有蠕虫状孔道结构的TiO2介孔材料,而利用焙烧法在450℃脱除模板剂时可引起孔道的塌陷.掺杂Fe3+或V5+可稳定材料的介孔结构,适宜的掺杂摩尔分数为0.5%.于450℃下焙烧后,掺杂Fe3+/V5+的TiO2的平均孔径分别为10.5和9.6nm,比表面积分别达到103.59和90.80m2/g.相对于P25光催化剂,掺杂Fe3+或V5+的TiO2吸光带边红移至可见光区,说明掺杂离子在此合成过程中可有效地进入TiO2的晶格结构而引起其微观电子结构的改变.

一步溶剂热法合成C掺杂介孔TiO_2可见光光催化材料

在无模板剂的条件下,以钛酸四丁酯为钛源,采用一步溶剂热法,在乙醇体系中合成出C掺杂TiO2球状介孔可见光光催化材料.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附仪、X射线光电子能谱(XPS)、固体漫反射(UV-Vis)以及光降解罗丹明B实验等对其进行了结构表征和性能测试.实验结果表明,合成样品为锐钛矿晶型,材料表现为由纳米粒子堆积而成的大小均一的球形形貌.TiO2材料的结晶度和粒子形貌大小可以通过乙酸加入量来进行调控,这对于实际应用具有重要意义.同时,通过测试证明样品中的C原子进入TiO2晶格内部,取代了O原子的位置,窄化了TiO2内部的能带结构,从而大大提高了材料的可见光光催化活性,结果证明合成材料对污染物具有很好的吸附性能和光降解性能.

介孔TiO_2的材料合成及其在光催化领域的应用

在紫外光照射下TiO2是一种高效的光催化材料,具有重大的应用价值。近年来,随着纳米材料科学的发展,介孔材料的独特性质越来越受到人们的重视。介孔TiO2材料被证明在降解有害气体、有机染料等方面具有比传统颗粒TiO2更高的光催化活性。本文综述了介孔TiO2材料的合成方法及其在光催化领域的应用。

钇掺杂TiO2介孔材料可见光催化降解甲基橙的研究

以非离子表面活性剂三嵌段共聚物聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚P123和聚乙二醇(PEG)为复合模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO2光催化剂。研究了催化剂制备条件和反应条件对光催化性能的影响。Y掺杂后,催化剂的可见光催化降解甲基橙活性增加。用BET、XRD和FT-IR等对催化剂进行了表征。

Al掺杂TiO_2介孔材料的合成、表征和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、十八水硫酸铝为铝源、三乙醇胺为模板剂,采用研磨-溶胶技术合成了Al掺杂的TiO2介孔材料,并利用XRD、EDS、TEM、BET、UV-vis和IR等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及光学性能。结果表明:Al掺杂能够减小TiO2光催化剂的粒径,提高介孔TiO2的热稳定性;Al掺杂TiO2介孔材料的平均孔径为4.5 nm,比表面积达到110.2 m2/g;相比商用P25和介孔TiO2,Al掺杂介孔TiO2的吸收边发生红移,对初始浓度为20 mg/L的甲基橙进行催化降解1 h后,其降解率达到92.5%。

TiO_2介孔材料合成及应用

TiO_2介孔材料因其在光催化、催化剂载体、传感器、电化学器件等方面具有种种潜在的用途而备受关注,已经成为材料科学一个崭新的研究方向。综述了介孔TiO_2的合成方法及应用等方面的研究成果。

Ni^(2+)/TiO_2介孔材料光催化降解造纸废水影响因素的研究

溶胶-凝胶法合成了不同Ni掺杂量的Ni2+/TiO2介孔复合材料。用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、红外(FT-IR)光谱和N2吸附脱附等对产物结构进行了表征。考察了Ni掺杂量、催化剂的用量、初始pH、外加氧化剂等因素对光催化降解造纸废水的影响。结果表明:Ni2+/TiO2介孔复合材料光催化降解造纸废水的最佳反应条件为:Ni掺杂量为2%、催化剂用量1.5g/L、初始pH=4、通氧;光照4 h后,废水色度去除率达100%;12 h后,废水CODCr去除率达到83.4%。

离子液体助介孔TiO_2/CoFe_2O_4磁性复合光催化材料的制备及性能

采用离子液体辅助溶胶-凝胶法制备了可磁分离光催化材料IL-TiO2/CoFe2O4。采用VSM、XRD、BET、TEM表征样品的磁性能、结构和形貌。以亚甲基蓝为模拟污染物,在模拟太阳光下考察样品光催化性能。研究结果表明,样品IL-TiO2/CoFe2O4在350℃焙烧后具有介孔结构,比表面积达125.7m2/g,远高于相同条件下无离子液体辅助制备样品TiO2/CoFe2O4(46.1m2/g)的比表面积。在350℃焙烧温度下IL-TiO2/CoFe2O4光催化活性优于其它样品的光催化活性,是相同焙烧温度下TiO2/CoFe2O4光催化活性的6倍。IL-TiO2/CoFe2O4磁饱和强度为2.19×10-2 T,可在外磁场作用下实现催化材料的回收,循环使用3次仍能保持良好的催化活性。

介孔组装纳米TiO_2催化材料的研究进展

利用介孔材料的纳米孔结构,通过组装可以合成单分散性的纳米TiO2催化材料。介绍了层状硅酸盐结构重排、碱性水热体系合成、室温酸性体系合成、微波合成等介孔材料的合成技术,包括合成工艺和材料性能。详细综述了直接合成、水热合成、溶胶-凝胶、注入法以及水解法等介孔组装纳米TiO2的合成工艺和材料性能。展望了该领域的研究前景。

有序介孔TiO_2-SiO_2复合材料的制备及在造纸上的应用研究进展

介孔材料是一类孔径分布在2～50nm之间的多孔材料，具有比表面积大、孔隙率高、孔径分布窄、孔排列有序的特点。本文综述了近几年介孔TiO2-SiO2复合材料的合成、表征及在造纸上应用的最新进展及前景展望。

硅掺杂介孔TiO_2材料的制备及可见光下降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法合成了硅掺杂的介孔TiO2材料,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、和N2吸附脱附等分析手段对产物结构和光学性能进行了表征。分别在紫外和可见光下对甲基橙进行了降解实验,结果表明:Si/TiO2介孔材料在紫外光和可见光下均有较高的催化活性,3%Si/TiO2为催化剂,初始pH=3,催化剂用量为2g/L的条件下,分别以紫外光和可见光为激发光源降解甲基橙,甲基橙在1.5h和4h内被完全降解。

以梳型聚合物为模板制备介孔Ag/AgBr/TiO_2纳米复合材料

以钛酸四丁酯为钛源,梳型聚合物为模板,采用溶胶-凝胶法低温水浴制备具有介孔结构的纳米TiO2,通过沉积-沉淀法将Ag/AgBr负载于介孔TiO2纳米微粒表面,制得高比表面积的Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料。采用XRD,TEM,N2吸附-脱附和UV-vis DRS等方法对Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料进行了表征。结果表明,所制备的纳米TiO2和Ag/AgBr/TiO2纳米复合材料具有介孔结构;Ag/AgBr的引入,减小了介孔TiO2的比表面积(由346m2/g减小为253m2/g),但大幅度提高了其可见光催化活性。在可见光下,Ag/AgBr/TiO2降解甲基橙的速率分别为商品TiO2P25和介孔TiO2的145倍和60倍。

Sol-gel法制备介孔WO_3-TiO_2复合材料及其光催化性能

以非离子表面活性剂P123为结构导向剂,采用溶胶-凝胶法,通过调整P123与(W+Ti)的摩尔比例,经500℃煅烧制备出一系列不同介孔特性的WO3-TiO2复合光催化材料。利用X射线衍射图谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、比表面积分析仪(BET)对复合材料的形貌、孔结构及光谱性质进行表征。研究了介孔WO3-TiO2复合材料对罗丹明B的吸附/光催化降解能力。结果表明,以P123为模板剂所制备的介孔WO3-TiO2复合材料表现出较好的吸附/光催化性能,可见光照射下,0.5g的P123、(W+Ti)摩尔比为0.6%的复合材料经500℃煅烧,对200mL罗丹明B(10mmol/L)的吸附降解率140min后达到97.7%。

纳米TiO_2-SnO_2介孔材料的制备及其对含氰废水的光催化降解性能

以TiCl4和SnCl4为原料,采用直接水解常压液相反应合成出了纳米TiO2-SnO2复合介孔材料.利用XRD和TEM及漫反射谱等对样品进行了表征,并研究了纳米TiO2-SnO2复合介孔材料对含氰废水的光催化降解性能.结果表明,纳米TiO2与SnO2复合后,导致材料的光谱响应拓宽;此种催化剂在日光灯下比在紫外灯下对废水中CN-的降解效果要好.

氮镱共掺杂TiO2介孔材料的制备及光催化降解生活污水

以尿素和硝酸镱分别作为氮源和镱源,用溶胶-凝胶法制备氮、镱共掺杂TiO2光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线能谱(EDX)等分析手段表征产品结构和光学性能。考察了光照时间、pH、催化剂中含氮摩尔百分量等因素对光催化降解生活污水的影响。结果表明,经紫外光照射4h,体系的pH=4、氮与钛的摩尔百分比为3时,对生活污水的光降解效果最好,COD去除率可达79.6%,色度去除率达到100%。

Ce掺杂TiO_2-SiO_2无定型介孔材料的合成及光催化降解染料的研究

采用水热合成法制备了Ce掺杂的具有介孔结构的TiO2-SiO2(Ce-TiO2-SiO2)无定型纳米复合材料。用N2吸附、XRD、FT-IR和UV-Vis对样品结构进行表征。该材料热稳定性较好,且具有较大的比表面积(162.57m2·g-1)、孔容(0.35cm3·g-1)和孔径(7.2nm)。该材料在紫外光、模拟太阳光照射下光催化降解甲基紫、亚甲基蓝两种染料的研究结果表明,该材料在紫外光照射下有高效光催化活性(降解效率分别为97.6%、98.5%),在模拟太阳光照射下也有很好的光催化活性(降解效率分别为76.1%、71.7%)。

球形介孔SiO_2/TiO_2复合材料的制备及光催化性能研究

研究了采用溶胶-凝胶法制备SiO_2/TiO_2复合材料,利用XRD、FT-IR、SEM及比表面分析法等对复合材料的形貌、晶型等进行了表征。结果表明:SiO_2/TiO_2为球形介孔材料且有Si—O—Ti键的形成;一定量的SiO_2掺杂和材料的介孔结构,大大提高了复合材料的比表面积;所制备SiO_2/TiO_2复合光催化剂对亚甲基蓝的光催化降解实验结果表明,SiO_2/TiO_2复合材料具有优异的吸附及光催化降解性能。

过渡金属-TiO_2介孔复合材料的制备及其在造纸中的应用

综述了介孔TiO2及过渡金属-TiO2介孔复合材料的制备方法,掺杂不同金属离子对介孔TiO2反应活性的影响,以及在制浆造纸废水处理等方面的研究进展。