二氧化钛纳米管稳定Pickering乳液制备PS/TiO_2纳米管复合微球

利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570),对水热法制备的TiO2纳米管进行了表面改性,并用改性的纳米管为稳定剂,采用Pickering乳液聚合法制备了聚苯乙烯/TiO2纳米管复合微球。采用红外光谱(IR)、光学显微镜、高分辨透射电镜(HRTEM)、高分辨扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)等分析手段,对改性前后TiO2纳米管以及复合微球的结构和形貌进行了表征,用三相接触角仪测试并优化了TiO2纳米管的表面润湿性。研究结果表明,当mKH-570/mTiO2=15%时,改性TiO2纳米管表面润湿性最佳,能很好地稳定Pickering乳液聚合,聚合后可以得到壳层为致密均匀TiO2纳米管,核为聚苯乙烯的复合微球。

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。

二氧化钛纳米管气体传感器检测SF_6的气体分解组分SO_2F_2的气敏特性

由于设备绝缘缺陷,在GIS内部存在不同程度的局部放电现象,会导致SF6气体分解,出现事故隐患。为了防止事故的发生,提出了一种用TiO2纳米管阵列检测SO2F2这种SF6局部放电分解产物的重要特征组分的方法,来实现设备的在线监测。通过阳极氧化法制备了定向生长、高度有序的本征TiO2纳米管阵列,另采用电化学脉冲沉积法在本征TiO2纳米管阵列表面掺杂Pt纳米颗粒制作了Pt掺杂TiO2纳米管阵列。分别用这两种阵列的传感器对体积分数为30×10^-6-100×10^-6 SO2F2气体进行了气敏响应试验。试验结果表明,两种传感器对SO2F2气体有不同的响应,且在掺杂Pt纳米粒子之后不仅灵敏度提高,而且工作温度下降。

新型Sb_2S_3-Sb_2Se_3与单晶二氧化钛纳米阵列复合结构在太阳能电池领域的应用(英文)

近年来,半导体量子点敏化太阳能电池作为新一代的太阳能电池,引起了广泛的关注.Sb2S3和Sb2Se3量子点由于具有出色的光吸收特性与带隙的可调控性,已成为敏化太阳能电池领域的重要组成部分.通过水热法,二氧化钛(TiO2)单晶纳米阵列被成功生长在FTO导电玻璃上.通过连续离子层吸附法(SILAR),Sb2S3-Sb2Se3复合纳米结构被生长在二氧化钛单晶纳米阵列的表面.利用X射线衍射(XRD)表征Sb2S3和Sb2Se3纳米晶体的晶相,利用扫描电子显微镜(SEM)表征其形貌,发现在这一复合结构中,二氧化钛单晶纳米阵列与Sb2S3结合之后所留下的空隙被Sb2Se3量子点填充,从而提高了结构表面积的利用率.随着连续离子层吸附法反应周期的增加,Sb2S3-Sb2Se3与二氧化钛单晶纳米阵列共同形成复合结构的带隙发生了明显的红移,吸收边在可调控的情况下由1.7 eV向红外波段发生了移动.这种纳米结构的比表面积大、工艺简单、结构致密、沉积速率快、可调控性强,对于今后敏化太阳能电池领域的应用有很大的启发作用.

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.

石墨烯纳米二氧化钛复合光催化材料的应用研究进展

对石墨烯纳米二氧化钛复合光催化材料在污染物治理、CO_(2)还原和资源化、H_(2)生产等领域的应用研究进展进行了论述。与纳米二氧化钛相比,石墨烯纳米二氧化钛复合光催化材料的禁带宽度变窄,提高了在可见光区的吸收性能,提高了光催化活性和反应效率,提高了污染物的降解率,CO_(2)还原和资源化产率以及H_(2)生产效率也得到了提高。

纳米二氧化钛对IEC-6细胞炎症因子表达及JAK2/STAT3蛋白磷酸化的影响

目的:探讨纳米二氧化钛(nano-TiO_2)对肠道上皮IEC-6细胞中炎症因子表达及Janus激酶2/信号传导及转录激活因子3(JAK2/STAT3)蛋白磷酸化的影响。方法:取对数生长期的IEC-6细胞,分别加入浓度为0.0(对照组)、5.0、10.0、15.0、20.0μg/mL的nano-TiO_2培养24 h,采用噻唑蓝(MTT)比色法检测各组细胞存活率;酶联免疫吸附实验(ELISA)检测各组上清液中白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平;Western blot法测定各组细胞内JAK2和STAT3蛋白表达及其磷酸化(p-JAK2和p-STAT3)水平;Image J软件分析蛋白条带灰度值。结果:nano-TiO_2处理组IEC-6细胞增殖活性与对照组相比差异无统计学意义(P>0.05)。与对照组相比,在各个nano-TiO_2处理浓度下,IEC-6细胞IL-6和TNF-α分泌水平均显著升高(P<0.05);10.0、15.0、20.0μg/mL nano-TiO_2浓度处理后,细胞分泌IL-1β显著增加(P<0.05)。Western blot法检测结果显示,nano-TiO_2处理组IEC-6细胞p-JAK2和p-STAT3蛋白表达升高,且其蛋白磷酸化水平和炎症因子表达水平呈正相关关系(r_(JAK2,IL-1β)=0.561,P<0.05;r_(JAK2,IL-6)=0.711,P<0.01;r_(JAK2,TNF-α)=0.675,P<0.01;r_(STAT3,IL-1β)=0.782,P<0.01;rSTAT3,IL-6=0.532,P<0.05;rSTAT3,TNF-α=0.668,P<0.01)。与对照组相比,15.0、20.0μg/mL nano-TiO_2处理组IEC-6细胞中p-JAK2/JAK2和p-STAT3/STAT3灰度值比值明显升高(P<0.05)。结论:nano-TiO_2可诱导IEC-6细胞分泌炎症因子和促进JAK2/STAT3蛋白磷酸化。

石墨烯复合金属离子掺杂纳米二氧化钛光催化材料的研究进展

对石墨烯复合金属离子掺杂纳米二氧化钛光催化材料在污染物治理、CO_(2)还原和资源化、H_(2)生产等方面的研究进展进行了论述。石墨烯复合金属离子掺杂纳米二氧化钛光催化材料相较于纳米二氧化钛,其禁带宽度变窄,提高了在可见光区的吸收性能,提高了光催化活性,提高了污染物降解率、CO_(2)还原和资源化的产率和H_(2)生产效率。

TiO2纳米管的制备及其光电性能研究

采用水热法成功地制备了厚度为1 nm,直径为15 nm的TiO_(2)纳米管。利用差热-热重分析、X射线衍射、透射电镜及紫外-可见漫反射光谱对产物的结构进行了表征,并通过TiO_(2)纳米管对甲基橙的降解效果对其光催化活性进行评价。结果表明:制备的TiO_(2)纳米管有锐钛矿和金红石两种晶型,反应时间对样品的组织结构和光催化活性有较大影响,金红石相比例随着反应时间的增长而减少。反应时间为12 h时,TiO_(2)纳米管具有更佳的晶型比例及形貌结构,光催化性能最好。通过对TiO_(2)纳米管的形成机理研究发现:TiO_(2)前驱体先在强碱的作用下形成片状结构的碱金属钛盐,然后,该片状结构在表面静电作用和弹性形变等多因素诱导下转变成更稳定的纳米管状结构。

掺锌纳米二氧化钛复合材料处理废水中S^(2-)的光催化性能

利用酸催化的溶胶-凝胶法制备掺锌的纳米二氧化钛复合材料.采用亚甲基蓝分光光度法对S2-浓度进行测定.通过对纳米复合材料催化剂的不同用量和反应物起始浓度等因素的考察,研究了该催化剂在处理废水中S2-的光催化性能.

锌铁氧化物共复合二氧化钛纳米管的制备及其CO_2光电催化还原性能

采用阳极氧化法在钛基底上制备出直立有序的TiO2纳米管(TiO2NTs)阵列,通过浸渍法将氧化锌和氧化铁同时修饰到TiO2NTs上,得到锌铁共复合二氧化钛纳米管(ZnFe2O4?TiO2NTs),并将复合纳米管材料应用于光电催化还原CO2研究,考察制备条件对TiO2NTs形貌的影响以及采用SEM,XRD,UV-vis方法对TiO2NTs和ZnFe2O4?TiO2NTs进行表征。结果表明:锌铁氧化物附着在TiO2NTs表面,ZnFe2O4?TiO2NTs复合材料的禁带宽度窄化为2.93eV;ZnFe2O4?TiO2NTs具有优良的光电催化还原性能,光电催化还原CO2的主要产物为异戊醇、异己醇等碳数较大的醇类化合物。

硅烷偶联剂对纳米二氧化钛表面改性的研究

利用硅烷偶联剂(KH-570)对表面包覆氧化硅的金红石相纳米TiO2进行了有机表面改性．采用红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、热分析(TG-DTA)、透射电镜(TEM)和润湿性实验等分析手段对表面改性前后的纳米TiO2进行了表征．红外光谱和X射线光电子能谱表明,KH-570以化学键合的方式结合在纳米TiO2的表面,并形成了有机包覆层．经测量, 纳米TiO2表面包覆的KH-570的质量分数约为7．42％-8．59％．润湿性实验显示,经KH-570 表面改性的纳米TiO2具有疏水性．力学性能实验表明,经KH-570表面改性的纳米TiO2能同时提高复合材料的强度和韧性．

二氧化钛纳米粒子和纳米管的合成、表征及对硝基苯的光催化性能研究

采用水热合成法,通过改变反应条件,控制反应参数,成功地合成了粒径可控的球形TiO2纳米粒子和长径比、比表面积均比较大的纳米管.用XRD,TEM,SAED和BET等手段对产物进行了表征.为了测试产物的光催化性能,以高浓度的硝基苯(NB)溶液为模拟水样,进行了一系列提高降解效率的优化实验和光催化降解的对比实验.通过对硝基苯溶液初始浓度、TiO2加入量和降解体系pH值等条件的考察,得出硝基苯溶液的质量浓度为300mg/L,TiO2的加入量为0·4g/L,体系的pH值为6～7时,降解效果最好;通过对比实验发现,由于纳米管的大比表面积,使得其光催化性能明显优于球形纳米粒子,3h后的降解率达到90%以上,3·5h左右硝基苯几乎被完全降解.

基于纳米二氧化钛光催化的邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯的光降解研究

以锐钛型纳米二氧化钛为催化剂,研究了Ti O2投加量、底物初始浓度、溶液的p H值、光源种类以及降解时间等因素对废水中邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)光催化降解的影响。研究结果表明,DEHP的光催化降解率随着纳米Ti O2投加量的增加先增大后减小,纳米Ti O2的最佳投加量为0. 30 g/L。随着DEHP初始浓度的增大,DEHP的光催化降解率减小,当DEHP初始浓度小于50 mg/L时,降解率降幅较小,而当DEHP初始浓度大于50 mg/L后,降解率急剧减小。随着p H的增大,DEHP的光催化降解率先增大后减小,呈现单峰型,当p H为7时,DEHP的降解率达到最大,酸性和碱性条件下,均不利于DEHP的光催化降解。紫外光照射下,DEHP光催化降解率有了大幅提高,降解率大小顺序为η(UVC)>η(UVB)>η(UVA); DEHP的紫外光催化降解符合一级动力学方程,降解半衰期为2. 15~25. 99 h。

负载型纳米二氧化钛对重金属离子吸附性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶,将其浸渍在硅胶上,合成了负载型纳米二氧化钛材料,以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对其进行了表征.以ICP-AES为检测手段,系统地研究了负载型纳米TiO2材料对重金属离子Cd2+,Cr3+,Cu2+和Mn2+的吸附性能.结果表明,在pH8～9范围内,所研究的重金属离子均可被定量富集,吸附的金属离子可用0.5mol/L的HNO3完全解脱.负载型纳米二氧化钛对Cd2+,Cr3+,Cu2+和Mn2+的静态吸附容量分别为8.3,13.1,12.6和5.1mg/g,与未负载的纳米二氧化钛相近.将其应用于环境标准样品中Cd2+,Cr3+,Cu2+和Mn2+的分离富集与测定,结果满意.

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 。

高度有序的二氧化钛纳米管阵列的制备及其光催化活性的研究

采用电化学阳极氧化法在钛表面构筑了一种结构有序、微米级的TiO2纳米管阵列膜层.考察了制备电压、氧化时间、溶液搅拌等实验参数对TiO2纳米管阵列形貌和尺寸的影响.应用SEM和XRD对膜层的形貌和晶型进行了分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙的光催化降解,研究了TiO2纳米管阵列膜层结构与光催化活性的关系.结果表明:阳极电压和溶液搅拌对制备TiO2纳米管阵列的结构起到关键的作用.控制20V电压制备的TiO2纳米管阵列膜,管长达2.6～3.3μm,经500℃热处理后具有最高的光催化活性,其光催化性能明显优于一般的TiO2纳米颗粒膜.

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.