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。

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。

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。

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。

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.

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。

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。

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。

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 .

纳米二氧化钛对纤毛虫阔口游仆虫超微结构的影响研究

为探讨纳米二氧化钛(nano-TiO2)对纤毛虫阔口游仆虫细胞(Euplotes eurystomus)超微结构的影响,研究选取了两种粒径(5 nm、25 nm)的TiO2对阔口游仆虫进行毒性处理,并采用透射电镜术对其超微结构进行观察。结果表明,纳米TiO2能穿破核膜及线粒体膜,并可引起阔口游仆虫背腹表膜下微管层局部缺失、细胞质空泡化、细胞核核仁减少及染色质聚集浓缩、线粒体变形瓦解等现象;与25 nm TiO2相比,5 nm TiO2对细胞的损伤更为严重。

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。

纳米二氧化钛光催化氧化技术

纳米TiO2光催化氧化技术是近年来备受关注的一项节能高效、绿色环保型新技术。详细评述了光催化氧化作用机理、提高纳米二氧化钛光催化活性的途径以及光催化氧化技术的应用。对当前该技术的研究现状以及存在的问题进行了分析，并提出了今后的发展方向。

纳米二氧化钛粉体的光催化性能

以紫外灯为光源,采用TiO_2悬浮体系,利用分光光度法,研究了各种实验条件对光催化效果的影响。结果表明:光强、甲基橙的初始浓度、TiO_2的浓度和晶型、溶液pH以及掺杂离子等对降解效率都有较大的影响。