单晶纳米线TiO2光催化反应降解油田采出水中苯系物的研究

以单晶纳米线TiO2为催化剂,采用光催化氧化方法,对油田采出水进行处理,并对处理过程中苯系物的降解规律进行了研究。结果表明,经处理后废水中的苯、甲苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯分别由1276.0、432.3、183.1、1319.4、324.3μg/L降至70.6、14.6、7.7、24.5、6.3μg/L,出水满足《国家污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。

Cu/TiO_2纳米线的制备及其光催化性能

以P25粉体为原料,采用水热法合成了TiO2纳米线,通过NaBH4还原CuCl2溶液,在TiO2纳米线的表面负载了Cu纳米颗粒。利用透射电镜(TEM)、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,Cu纳米粒子均匀分散在纳米线表面,并且该Cu/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能。光催化降解酸性红3R染料溶液测试表明,在TiO2纳米线表面负载Cu纳米颗粒对提高其催化性能具有积极作用。

水热法制备TiO_2纳米线薄膜的光生阴极保护性能

应用水热法在钛箔表面制备TiO2纳米线薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见分光光度法对薄膜进行表征,用电极电位和电化学阻抗谱考察TiO2光生阴极保护性能.结果表明:薄膜由纵横交错的锐钛矿型TiO2纳米线组成,纳米线的直径约10nm.在150℃下反应6h生成的TiO2纳米线薄膜在0.3mol·L-1 Na2SO4溶液和0.3mol·L-1 Na2SO4+0.5mol·L-1 HCOOH混合溶液中对与TiO2薄膜耦连的403不锈钢均有良好的阴极保护效应.TiO2膜所在溶液中含有HCOOH时,可使耦连的403不锈钢在0.5mol·L-1 NaCl溶液中电极电位负移约545mV,界面反应电阻显著变小,表明电解质溶液加入HCOOH可以增强TiO2纳米线薄膜对403不锈钢的光生阴极保护效应.

MS(M=Cd或Zn)纳米粒子负载TiO_2纳米线的制备及可见光催化性能

以具有层状结构的钛酸盐纳米线、CdCl2或ZnSO4及硫代乙酰胺为原料,采用两步水热合成法制备了高温稳定的六方相CdS或低温稳定的立方相ZnS纳米粒子负载的TiO2纳米线复合材料。首先,CdCl2或ZnSO4与钛酸盐纳米线在水热条件下进行离子交换制得含Cd2+或Zn2+的钛酸盐纳米线;然后,在硫代乙酰胺溶液中于160℃下直接处理含Cd2+或Zn2+的钛酸盐纳米线就可获得负载有硫化物纳米粒子的TiO2复合纳米线。它们在酸浸后,TiO2纳米线的表面仍存在少量硫化物纳米粒子。通过测试酸浸后样品、纯TiO2纳米线和商用P25对亚甲基蓝水溶液的可见光催化降解实验结果证实,含CdS纳米粒子样品的光催化活性最高。

一步法水热合成TiO_2纳米线及其光催化性能

以钛酸丁酯和异丙醇为原料,采用一步法在NaOH溶液中水解后直接进行水热反应,经焙烧处理,得到TiO2纳米线.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDX)对产物进行了形貌、结构及成分的表征.考察了不同水热温度、碱液浓度、水热反应时间及焙烧温度等因素对产物的影响.结果表明,获得较好形貌TiO2纳米线的最佳水热温度、碱液浓度和水热反应时间分别是180℃,10 mol/L和24 h.所得TiO2纳米线焙烧至950℃时仍为锐钛矿相,说明本文制备方法迟滞了TiO2纳米线由锐钛矿相向金红石相的转变.以甲基橙为目标降解物,采用紫外-可见分光光度计研究了未掺杂和铕掺杂TiO2纳米线(Eu-TiO2)的光催化性能.结果显示,最佳掺铕量(摩尔分数)为1.6%.在300 W紫外灯照射60 min时,此掺铕量的TiO2纳米线对甲基橙溶液的降解率是未掺杂样品的1.5倍.

温度控制TiO_2纳米管及管/线复合阵列的制备

以含有NH4F的乙二醇溶液为电解液,在宽温度范围内（10~70℃）对纯Ti表面进行阳极氧化,制得形貌可控的TiO2纳米结构。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电镜（TEM）对纳米TiO2的形貌进行表征。结果表明,随着电解液温度的变化,纳米TiO2的形貌得到控制,可形成TiO2纳米管阵列及纳米管阵列/纳米线复合结构,温度40~50℃为转折温区。

邻苯二甲酸二甲酯分子印迹聚合物修饰TiO_2纳米线的制备及环境监测应用

本文以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)修饰的TiO_2纳米线为载体,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,乙腈-甲苯(3∶1,V/V)为溶剂,采用沉淀聚合的方式制备DMP表面分子印迹材料.紫外光谱法、核磁共振和分子模拟表明MAA与DMP通过氢键以2∶1结合.采用红外光谱仪、透射电子显微镜、热重分析仪、粒度分析仪表征了材料的特性,采用聚合物吸附热力学、吸附动力学和吸附特异性表征了材料的吸附性能.该材料制备成固相萃取柱后能应用于环境土壤中DMP的测定.

TiO_2纳米线的制备及在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热法制备锐钛矿TiO2纳米线(TNWs),用X射线衍射和扫描电子显微镜对TNWs的形貌及其成分进行表征.将制备好的TNWs与TiO2混合,以乙醇、水作为分散剂制备稳定均一的TiO2胶体.采用刮涂法在ITO/PEN衬底上低温制备了柔性光阳极和染料敏化太阳能电池(DSSC),对其进行形貌及光电性能等表征和测试,分析TNWs的量对电池性能的影响.结果表明,加入TNWs可达到增加电子传导从而提高电池效率的目的.经优化发现,掺入质量分数为5.0%的TNWs时,电池的性能最好,所组装的柔性DSSC在100mW/cm2模拟太阳光照下,光电转换效率达2.59%.

稀土La^(3+)掺杂TiO_2纳米线的制备及其性能研究

采用水热法制备了钛酸钠纳米线、TiO2纳米线和La3+/TiO2纳米线。利用XRD、SEM、HREM、XPS和UV-Vis等技术手段对样品微观结构、光学性能和表面元素价态进行了分析;并以甲基橙溶液为目标污染物测试其光催化性能。研究表明,实验合成了直径为50～200nm、长度为十几微米到几十微米的钛酸钠纳米线,并通过对微观结构的分析,初步确定其分子式为Na2Ti3O7,钛酸钠纳米线经过氢离子和镧离子进行离子交换并高温烧结得到了TiO2纳米线和La3+/TiO2纳米线;钛酸钠纳米线对甲基橙溶液几乎没有光催化降解作用,而TiO2纳米线具有较高的光催化活性,其中样品La3+/TiO2纳米线光催化性能最强。

TiO2纳米线／Bi2WO6催化剂制备及影响因素探究

为制备具有可见光响应的高效光催化剂,采用水热法制备了点-线型形貌的TiO_2纳米线/Bi_2WO_6复合催化剂,考查了钛源、水热温度、溶剂、复合配比等制备因素对复合催化剂形貌的影响,并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法进行表征.结果表明:采用钛酸丁酯制备的TiO_2纳米线为锐钛矿相且结晶度良好;水热温度为180℃,溶剂为乙二醇,TiO_2纳米线复合配比为50%(质量分数)时所制备的TiO_2纳米线/Bi_2WO_6复合催化剂点-线形貌最优;TiO_2纳米线复合窄带隙半导体Bi_2WO_6明显拓宽了光谱响应范围,复合催化剂的禁带宽度达Eg=2.70 e V.

银负载TiO_2纳米线/石墨烯的制备及光催化应用

采用二步水热法和光照还原法制备了银负载TiO2纳米线/石墨烯(GR/TiO2NW/Ag)复合材料,并对其进行了表征,结果表明:Ag纳米颗粒修饰的TiO2NW分布于石墨烯表面,TiO2NW为锐钛矿晶型,光生电子和空穴复合效率降低。并研究了GR/TiO2NW/Ag复合材料在紫外光下降解双酚A废水的光催化性能,实验结果表明,GR/TiO2NW/Ag对双酚A的降解效果明显优于TiO2。40min内,GR/TiO2NW/Ag在紫外光照下对双酚A降解率达到100%。

掺杂TiO_2纳米线及其可见光催化性能

采用二次阳极氧化工艺制备了高度有序的多孔氧化铝模板,通过模板法与溶胶-电泳沉积法结合的组装技术,合成了具有高比表面积的糖葫芦状M/TiO2(M=Fe3+,Zn2+,Cu2+,Cr3+)纳米线数组体系。采用SEM对样品进行了表征,SEM测试结果表明M/TiO2纳米线数组保持了模板的有序性,直径分布均匀一致,为70 nm左右,长为15μm左右,取向性很好。以甲基橙为目标降解物,在可见光下考察该金属离子掺杂纳米线的催化活性,确定了每种离子的最佳掺杂量。结果显示此掺杂纳米线数组体系具有非常优良的可见光催化性能,这也使得在可见光下纳米线具有更大的应用前景和优势。M/TiO2薄膜的紫外-可见吸收光谱测试结果显示氧化钛的吸收带边红移至了可见光区,并通过相关公式进行了禁带宽度的估算。结合对不同离子掺杂纳米线的可见光催化活性的比较,从不同角度对于过渡金属离子掺杂改性的机理进行了初步探讨。

TiO_2纳米线阵列膜的制备及其光催化降解气相甲醛动力学

分别以阳极氧化铝、玻璃纤维布、玻璃作载体采用溶胶-凝胶法制备Ti O2纳米线阵列膜(Ti O2/AAO)与Ti O2/玻璃、Ti O2/玻布光催化剂,用XRD、电子探针和比表面仪进行表征,并对比其光催化不同浓度气相甲醛的降解活性.结果表明制备的Ti O2纳米线线径为26nm,线长1.2μm,与其他Ti O2载体相比,具有小密度、高比表面积,Ti O2/AAO光催化剂有较大反应速率常数及Langmuir吸附平衡常数,在UV下对低浓度气相甲醛有更多的活性吸附中心,这说明对低浓度气体,高比表面积催化剂有重要作用,它能更多地富集低浓度气体,提高光降解率.

钛酸钠纳米线制备TiO_2纳米线的反应条件

结合离子交换-高温烧结法,由钛酸钠纳米线制备了TiO_2纳米线。通过XRD、Uv-vis漫反射和SEM等测试手段,探讨离子交换时间和高温烧结温度对制备TiO_2纳米线的影响,并以甲基橙为目标污染物测试其光催化性能。结果表明:离子交换时间越长越有利于钛酸纳米线的形成,离子交换48h时钛酸钠纳米线基本转换成为钛酸纳米线;过低的烧结温度不利于TiO_2纳米线的形成,烧结温度650℃时钛酸纳米线基本分解成为TiO_2纳米线;钛酸钠纳米线几乎没有光催化性能,而TiO_2纳米线具有很强的光催化性能。

阳极氧化TiO_2纳米线生长研究

采用NH4F-乙二醇-H2O溶液体系的电化学阳极氧化法,在金属钛基板上形成厚度为0.9-36μm的TiO2纳米管阵列。研究了阳极氧化电压、氧化时间及电解液的组成对TiO2纳米管阵列结构的影响。结果表明,当醇水体积比为39∶1时,60V电压下氧化2h,TiO2纳米管顶部的氧化层在缺陷处发生二次击穿溶解,产生自组装的孔核,场助溶解驱动力使纳米管顶部在孔核处沿管轴向垂直劈裂,形成直径20nm、长度可达几微米的TiO2纳米线。

稀土掺杂TiO_2纳米线阵列的可见光催化性能

采用溶胶-电泳沉积法在多孔阳极氧化铝模板上制备了TiO2光催化纳米线,合成了具有高比表面积的糖葫芦状M/TiO2(M代表La3+、Ce3+、Nd3+)纳米线阵列体系。采用SEM对样品进行了表征,表明M/TiO2纳米线阵列保持了模板的有序性;对甲基橙的可见光降解实验表明,稀土金属离子掺杂TiO2纳米线阵列体系具有非常优良的可见光催化性能;紫外-可见吸收光谱测试表明,La3+、Ce3+、Nd3+掺杂增强了TiO2在可见光区域的吸收能力,吸收带边红移至可见光区,未掺杂的TiO2禁带宽度为3.24eV,掺La3+、Ce3+、Nd3+的M/TiO2禁带宽度分别减小至2.6eV、2.8eV、2.0eV,这和光催化性能是大致相对应的。

TiO2纳米线阵列生长机理的研究

采用两步氧化法制备了多孔氧化铝模板(AAO),并利用AAO结合用电化学诱导溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型的TiO2纳米线阵列,探讨了形成TiO2纳米线阵列的生长机理.发现TiO2纳米线是由Au基底沿着孔洞逐步向上生长,直接生成纳米线,因而可以通过控制氧化铝模板的尺寸和电化学沉积的时间来控制纳米线的长径比.

水热合成TiO_2纳米线阵列及其生长机理的研究

利用水热合成方法制备了TiO_2纳米线阵列薄膜。研究发现,反应溶液浓度对TiO_2晶型及形貌具有较大的影响。当钛酸丁酯质量浓度为1.2%~1.6%时,可生长出大面积纳米线阵列膜,且薄膜均匀致密,与衬底附着性好;当钛酸丁酯质量浓度为1.4%~1.6%时,纳米线取向更加一致,尺寸更均匀。用该方法制备的TiO_2纳米线为金红石结构,结晶度较好。文章分析了纳米棒的生长机理,并指出反应液浓度影响水解反应速率,适当的反应速率可以生长出均匀形核,并沿垂直于衬底的方向生长,形成TiO_2纳米线阵列膜。

TiO_2纳米线阵列形成机理及其光致发光特性

采用电化学诱导sol-gel法制备了锐钛矿型TiO2纳米线阵列,初步研究了形成机理和不同沉积时间对其光致发光强度的影响。结果表明:TiO2的生长包括:在含有Ti前驱体的电解质溶液中电沉积钛的羟基氧化物和热处理过程生成TiO2纳米线阵列两个步骤。电化学沉积时间为60min的TiO2纳米线阵列光致发光强度最大,这可能是TiO2与多孔氧化铝模板之间,以及TiO2纳米线的表面与内部之间的相互作用,使得表面氧空位浓度变化的结果。

脉冲电磁场对TiO_2纳米线阵列的影响

利用脉冲电磁场辅助水热合成法制备TiO_2纳米线阵列薄膜,证明不同的脉冲电压对TiO_2纳米线的生长具有较大影响。采用FESEM、XRD等手段对TiO_2纳米线阵列的形貌和结构进行表征,结果表明:当施加的脉冲电压为500V时,生长出的TiO_2纳米线阵列尺寸大体均匀,取向基本一致,排列较为整齐,无明显的生长异常区。生长的TiO_2纳米线属于金红石结构,与衬底匹配良好。同时对脉冲电磁场影响下的TiO_2纳米线阵列生长机理进行深入分析。