二氧化钛/多孔碳纳米纤维复合材料的制备及其光催化性能

为实现纳米二氧化钛(TiO_(2))的回收和重复使用,采用静电纺丝、高温煅烧和酸溶技术制备了多孔碳纳米纤维(PCNF),随后使用二次形核法将锐钛矿相TiO_(2)负载到其表面,得到具有光催化活性的TiO_(2)/PCNF复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等表征了TiO_(2)/PCNF复合材料的形貌结构、成分和光吸收性能,并测试了其对降解亚甲基蓝(MB)溶液的光催化性能。结果显示:复合材料的比表面积高达331.9 m^(2)/g,光照30 min后对MB溶液(5 mg/L)的去除率为98.6%,光照60 min后对MB溶液的去除率可达99.6%,均高于同等TiO_(2)含量的对比组;重复使用5次后,其对MB溶液的去除率仍然保持在95.0%;PCNF是一种性能优异的光催化载体材料,它不仅能够实现对纳米TiO_(2)的固定和回收,而且能提高TiO_(2)的光催化性能。

胡敏酸对纳米二氧化钛光催化降解土霉素的影响

胡敏酸普遍存在于土壤中,可与环境中的纳米二氧化钛结合,从而改变纳米二氧化钛的性质及其与共存污染物的相互作用机制。研究以土霉素作为代表性环境污染物,通过模拟太阳日照探究胡敏酸对纳米二氧化钛光催化降解土霉素的影响。结果显示:土霉素在溶液中易光解,碱性条件更易于光解,猝灭试验表明羟基自由基与超氧自由基参与了光解;土霉素的降解率与纳米二氧化钛投加量、溶液初始pH值正相关,与溶液土霉素初始质量浓度负相关;胡敏酸对纳米二氧化钛光催化降解土霉素兼具促进与抑制作用,胡敏酸初始质量浓度为100 mg/L、250 mg/L时,可促进土霉素的光催化降解,而胡敏酸初始质量浓度为500 mg/L、1000 mg/L时,形成的复合物会抑制土霉素的光催化降解。

硫掺杂二氧化钛上负载镍纳米颗粒光催化苯乙炔选择性加氢

通过焙烧硫酸氧钛水合物前驱体制备了一系列硫掺杂TiO_(2)负载Ni纳米颗粒催化剂。考察了不同焙烧温度对TiO_(2)表面硫物种含量及光催化苯乙炔选择性加氢反应性能的影响。采用XRD、UV-vis DRS、TEM等技术对催化剂的结构和形貌进行了表征。XPS和原位DRIFTS结果表明,TiO_(2)表面的硫物种向Ni发生电子转移,富电子态的Ni可以促进苯乙烯的脱附;原位DRIFTS结果表明,光照可以促进催化剂表面H_2的解离和活化,提高苯乙炔的转化频率。本工作有助于促进对高效高选择性加氢光催化剂的设计和理解。

表面铂改性对二氧化钛纳米管光催化降解甲胺性能的影响

采用浸渍法、沉淀-煅烧法和光沉积法,分别制备了PtCl_(x)、PtO_(x)和Pt^(0)改性的二氧化钛纳米管(TNTs)材料,并将其应用于甲胺的光催化降解。研究结果表明,0.5%PtCl_(x)/TNTs催化剂的甲胺光催化降解性能最佳,光催化效率可达95%,连续运行6 h后仍保持92%以上的降解率。通过进行XRD、TEM、BET、XPS、UV-Vis DRS、PL和ESR表征,探究了不同化学态Pt对TNTs在光催化降解甲胺反应中性能的影响。当Pt以PtO_(x)和Pt^(0)的形式负载在TNTs上时,虽然样品的光吸收和载流子分离性能得到了增强,但对甲胺在催化剂表面的吸附过程产生了不利影响,从而阻碍了甲胺的光催化氧化过程。只有当Pt以PtCl_(x)的形式负载在TNTs上时,才能构建新的Pt(III)-Pt(IV)电子转移通道,从而显著提高甲胺的光催化降解性能。

纳米二氧化钛/玻璃鳞片协同增强环氧树脂的耐磨性研究

[目的]环氧树脂(EP)复合材料虽有良好的力学性能和化学稳定性,但脆性大、摩擦因数高、耐磨性差,使其难以满足运动摩擦部件的性能要求。[方法]通过向EP基体中添加改性纳米TiO_(2)和玻璃鳞片(GF)制备了TiO_(2)/GF/EP复合材料,研究了纳米TiO_(2)添加量对复合涂层性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对涂层的断面形貌和分子结构进行了表征。[结果]利用KH-550硅烷偶联剂对纳米TiO_(2)进行改性处理消耗了其表面大量的羟基,有效减少了纳米TiO_(2)的团聚。GF和改性纳米TiO_(2)与EP基体的界面相容性良好,TiO_(2)/GF/EP复合涂层的致密性与纯EP涂层相比明显提高。对于添加了相对于EP质量4%的纳米TiO_(2)和30%的GF的复合涂层,其显微硬度比纯EP提高了46.8%,摩擦因数和磨损后的质量损失分别比纯EP减小了46.1%和52.0%。[结论]改性纳米TiO_(2)和GF共同作为填料加入,可使EP的显微硬度和耐磨性得到明显提高,摩擦因数明显减小,综合性能得到提升。

纳米二氧化硅/二氧化钛/玻璃纤维膜制备及其光催化活性研究

应用溶胶凝胶法制备了二氧化硅/二氧化钛/玻璃纤维体系复合催化膜(SiO_2/丁iO_2/GF),研究了PEG添加量、焙烧温度、溶胶特性等因素对成膜过程的影响。采用气相甲醛对SiO_2/TiO_2/GF体系催化膜的光催化效率进行了评估。研究表明,在V(钛酸四丁酯):V(水)=1:1,ρ(聚乙二醇)=10 g/L,煅烧温度500℃时,SiO_2/TiO_2/GF膜光催化效率最高。停留时间为21 s、12 s、9 s时,反应动力学常数分别为0.041 0、0.049 8和0.049 8 mol/m^3min。

载Ag二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能

以金红石相二氧化钛(TiO2)粉体为原料,采用水热法合成了二氧化钛纳米管(TNTs),在碱性条件下与AgNO3的乙二醇溶液反应,得到表面载Ag的二氧化钛纳米管(Ag/TNTs).利用透射电镜(TEM)、电子衍射能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、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,重点研究了Ag/TNTs对甲基橙(MO)紫外光催化降解性能.结果表明,经Ag表面修饰后,纳米管的晶型结构没有发生明显变化,并且Ag粒子能很好地分散在纳米管的外表面.Ag粒子的直径约为4nm,以单质Ag的形态存在.Ag/TNTs在可见光区域表现出较强的吸收,光催化降解甲基橙实验结果表明,Ag/TNTs的光催化活性较金红石相二氧化钛粉体和纯TNTs有着显著的提高.

活性炭-纳米二氧化钛复合光催化空气净化网的研制

以具有直通孔的成型支承体胶粘活性炭 ( AC)为复合载体 ,采用浸涂法在复合载体上形成纳米二氧化钛光催化剂薄壳层 ,制备出可用于室内空气净化的活性炭 -纳米二氧化钛光催化净化网。对其净化性能考察结果表明 ,以功率为 6 W、波长 2 54nm的紫外杀菌灯照射 3h,其甲苯净化率为 98.8%,三氯乙烯 ( TCE)净化率为 99.5%,硫化氢净化率为 99.6 %,氨气净化率为 96 .5%,甲醛净化率为 98.5%,一氧化碳净化率为 6 0 .1 %。通过对比实验还表明 ,所研制的复合型空气净化网具有单纯活性炭、单纯光催化剂 Ti O2 、活性炭与二氧化钛简单混合等净化网所不具备的综合优势 ,通过复合提高了光催化效率 ,同时达到活性炭原位再生的目的。

微乳液法制备纳米二氧化钛及其光催化活性

以TiCl4为原料,在CTAB/正丁醇/环己烷/水组成的微乳液体系中合成了纳米TiO2。采用TG DTA、XRD和TEM等分析手段对粉体的粒径、物相、形貌和热稳定性进行了表征,通过粉体对罗丹明B的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明材料具有良好的光催化氧化性能。

Pt负载型二氧化钛纳米管/纳米晶复合光催化剂的制备及其光催化性能

结合强吸附能力与高光催化活性的催化剂有望更有效地除去废水中的污染物.以Degussa P25二氧化钛为原料,采用水热法制备了二氧化钛纳米管(简称为TNTs),将TNTs加入到溶有氯铂酸和柠檬酸(还原剂)的无水乙醇中,在蒸汽相水解装置中通过一步法制备了Pt负载型二氧化钛纳米管/纳米晶复合光催化剂.蒸汽相处理过程中,部分纳米管转变为锐钛矿相TiO2,仍有部分以管的形式存在,使纳米复合物保留了较高的吸附能力.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、比表面及孔隙度分析仪等方法对产物进行了表征.结果表明,粒径约为4 nm的金属性Pt较好地分散在TNTs及由纳米管转变而来、晶粒尺寸约为8 nm的锐钛矿相TiO2晶粒表面,复合物保留了高于216 m2/g的比表面积.光催化降解染料酸性红及亚甲基蓝的实验结果表明,纯管有较好的吸附能力,但是光催化性能非常低,经120℃蒸气处理并负载贵金属Pt后光催化活性有了显著的提高.

纳米二氧化钛光催化作用降解甲醛的研究

主要讨论了以锐钛矿型纳米二氧化钛为主体原料制成的空气净化喷雾剂降解甲醛的实验 ,结果表明此剂对甲醛能起到良好的降解效果。还考虑二氧化钛不同晶粒尺寸和不同晶体类型、甲醛不同初始浓度以及不同光源对甲醛降解的影响 。

二氧化钛涂覆多壁碳纳米管的制备及可见光催化活性

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为反应性模板,金属钛粉为钛源,采用熔盐法制备碳化钛涂覆的MWCNTs中间体,然后通过控制氧化制备二氧化钛涂覆的MWCNTs复合光催化剂.考察了熔盐反应温度、MWCNTs和钛粉的摩尔比及氧化温度等对产物的结构和形貌的影响.采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对其进行了系统的表征;以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了催化剂的可见光(λ>420nm)催化活性.结果表明:所制备的催化剂基本保持了原始MWCNTs的纤维状形貌,二氧化钛涂层在MWCNTs表面分布均匀,并与MWCNTs之间结合紧密,形成了Ti-O-C键.MWCNTs增强了污染物亚甲基蓝在催化剂表面的吸附,Ti-O-C键的形成使得在二氧化钛价带附近形成了杂质能级,提高了对可见光的吸收和利用,因此所制备的TiO2/MWCNTs复合光催化剂表现出较高的可见光催化活性.

铈掺杂二氧化钛纳米管的光催化性能

利用溶胶-凝胶法,以多孔有序阳极氧化铝膜为模板制备掺杂稀土铈的二氧化钛纳米管,用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪和比表面仪对其进行表征;并以甲基橙为降解物,对未掺杂的二氧化钛纳米粉、纳米管以及掺杂铈的二氧化钛纳米粉和纳米管进行了光催化降解性能研究,并对降解机理进行了分析。结果表明:适量的掺杂有利于提高二氧化钛纳米管的光催化性能,提高对甲基橙的降解率;掺杂存在一个最佳量,本试验条件下为铈与钛的摩尔数比值在2%时,掺杂的二氧化钛纳米管光催化性能优于掺杂的纳米粉,在光照150 min后,甲基橙的降解率达80%以上。

掺杂铜和钒的纳米二氧化钛的光催化性能

采用溶胶凝胶水热后处理法制备掺杂铜和钒的纳米二氧化钛,并对所得的纳米二氧化钛光催化剂的成分、结构与光催化性能的关系进行研究。用X射线衍射、荧光光谱、紫外可见漫反射光谱对其进行分析。研究结果表明:其晶粒直径约为6 nm;电子空穴分离效率提高;对可见光响应显著增强。通过光催化降解模拟实验,发现该二氧化钛粉末对甲基橙有机废水的降解率达到97.9%,所得到的掺杂纳米二氧化钛光催化剂扩大了对可见光响应范围,提高了光催化降解效率。

纳米二氧化钛的光催化机理及其在有机废水处理中的应用

本文分析了二氧化钛光催化降解环境污染物的典型催化机理,论述了通过表面改性特别是非金属掺杂后,二氧化钛对自然光响应范围显著提高的一些理论观点。对近年来二氧化钛在主要污染源工业有机废水净化处理中的应用成果进行了评述,对二氧化钛光催化材料的发展趋势进行了展望。

镧掺杂二氧化钛纳米管光催化性能

以多孔有序阳极氧化铝为模板,利用溶胶-凝胶法制备掺杂La的二氧化钛纳米管,用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪和比表面分析仪对其进行表征,以甲基橙为目标降解物,对比未掺杂的二氧化钛纳米粉、纳米管以及掺杂的二氧化钛纳米粉研究其光催化性能,并对降解机制进行分析。结果表明:适量的掺杂有利于提高二氧化钛纳米管的光催化性能,掺杂存在一个最佳量,本试验条件下为1%(质量分数)。掺杂的二氧化钛纳米管光催化性能优于掺杂的纳米粉。

二氧化钛纳米晶的光催化活性研究

以苯酚的光催化降解为模型反应，研究了锐钛矿相和金红石相二氧化钛纳米晶（7～40nm）的光催化活性．与市售的氧化钛相比，两种晶相的纳米氧化钛均有很高的光催化活性，锐钛矿相氧化钛对苯酚的深度矿化有更高的选择性．TiO2吸附的水及羟基会降低氧化钛的光催化活性．由于粒径减小使氧化钛的吸收带边界蓝移，粒径小的氧化钛有更高的催化活性，粒径＜15nm时，显示出量子尺寸效应．

Ag掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ag掺杂纳米二氧化钛。采用SEM、XPS、XRD、UV-Vis对样品进行表征。结果表明,未掺杂的样品的粒径在80～100nm,Ag掺杂的样品的粒径在40～50nm;Ag元素成功进入晶格,含量为0.67%(原子分数);400℃热处理时,掺杂与未掺杂样品晶型基本相同,600℃热处理时,掺杂能够抑制样品晶型的转变;掺杂使二氧化钛的吸收带边发生了一定的红移。在此条件下Ag的最佳掺杂量为0.5%,最佳热处理温度为600℃。在最佳条件下,以甲基橙为模拟污染物,经过120min的光催化实验,降解率达到97.9%。

纳米二氧化钛的晶型转变及光催化性能研究

采用溶胶 凝胶法制得稳定的TiO2透明溶胶,凝胶经焙烧制备了纳米TiO2粉体,利用FT IR、XRD和原子力显微镜(AFM)技术对其进行了结构和形貌表征,考察了其对水杨酸的光催化活性。研究结果表明,醇胺不同的加入量,对TiO2从锐钛矿转变为金红石型的晶相转变温度(600～800℃)有很大影响,FT IR谱的423cm-1处吸收峰为金红石型TiO2的特征Ti—O键振动峰,采用310nm的紫外光波长照射时锐钛矿型TiO2粉体具有较高的光催化活性。

微波载银对纳米二氧化钛相变及光催化性能的增效作用

用微波法制备含Ag量不同的系列载Ag纳米TiO2,发现微波载Ag对纳米TiO2的相变和光催化活性具有增效作用.采用X射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱仪(XPS),Raman光谱及漫反射光谱(DRS)等方法表征微波载Ag纳米TiO2的性质.结果表明,载Ag纳米TiO2是锐钛矿和金红石相的混晶,随载Ag量的提高,促进纳米TiO2中锐钛矿相转化金红石相相变.以Ag0/Ag+两种价态载Ag,抑制纳米TiO2光生电子与光生空穴复合,使光响应范围红移,显著提高了光催化活性.在近紫外-可见光照射下,载Ag量(x)为0.05%的纳米TiO2对罗丹明B的光催化降解效果最好.