潮湿环境下金红石型纳米TiO_(2)掺杂聚乙烯的分子动力学模拟

为了从微观角度分析金红石型纳米TiO_(2)掺杂对聚乙烯(polyethylene,PE)材料性能的影响,采用分子动力学模拟方法,构建不同水分子质量分数的PE和TiO_(2)/PE复合模型,以温度为变量研究分析纳米TiO_(2)改性PE材料前后的热力学性能和微观结构以及水分子在复合体系中的扩散能力。结果表明:纳米TiO_(2)的掺杂使PE体系的玻璃化转变温度提高了33 K,杨氏模量提升了428.17%,剪切模量提升了338.62%。纳米TiO_(2)极大抑制了PE分子链的运动和水分子的扩散,增强了复合体系的稳定性。水分子的加入和温度的升高降低了复合体系的热力学性能,这两者均破坏了复合体系的稳定性。

理论研究CO_(2)分子在金红石相TiO_(2)(110)面的吸附特性

采用PBE泛函和平面波超软赝势研究了CO_(2)分子在含氧空位金红石相TiO_(2)(110)表面的吸附特性,分析了4种吸附模型的吸附能、电子态密度、Mulliken电荷分布和差分电荷密度。结果表明:CO_(2)分子垂直于表面的吸附能最大,CO_(2)分子斜向吸附于表面的吸附能略小于垂直吸附,CO_(2)分子平行吸附于表面的吸附能较小,说明垂直于表面吸附的稳定性最好;CO_(2)分子的C原子吸附时与表面Ti原子没有明显的电子云交叠,而O原子吸附时与表面Ti原子存在明显的电子云交叠,说明金红石表面的Ti_(5c)原子更倾向与CO_(2)分子中的O原子结合;4种吸附CO_(2)的C_(2p)或O_(2p)电子均在费米能级附近形成态密度峰值,其中垂直吸附时形成的态密度峰值最为显著,进一步证实了垂直吸附的稳定性最好。研究结果为金红石相TiO_(2)的CO_(2)吸附和捕集提供了一些可靠的理论依据。

纳米金红石相TiO_2块体的介电特性研究

在大气和真空条件下 ,对纳米金红石相TiO2 块体进行介电频谱测试。发现样品在大气中的相对介电常数比其在真空中的数值高 10 2 ～ 10 3 倍 ;大气中介电损耗高于其在真空中的数值 ,大气中频率约在 3kHz时出现损耗最小值 ,真空中介电损耗则随频率增加而单调减小。分析认为纳米金红石相TiO2 介电常数异常是由材料界面中的缺陷和悬键所引起的。在大气中 ,纳米金红石TiO2 的介电损耗以极化损耗 (电偶极矩转向极化和离子弛豫极化 )为主 ,而在真空中则以电导损耗为主。

金红石相含量对混晶纳米TiO_2光催化分解水制氢的影响

合成了不同金红石相含量的纳米TiO2,并研究了其光催化分解水制氢的活性。结果表明,未沉积Pt时,纯锐钛矿TiO2活性最高,金红石相含量的增加导致TiO2活性下降并在下降过程中出现波动。沉积Pt后,TiO2产氢速率随金红石相含量的增加先增后减,在金红石相质量分数为9.7%时达到最高,为40.35 mmol/(gcat.h)。首次提出了金红石相含量对混晶纳米TiO2光催化分解水制氢活性的影响机理。

氧化硅对金红石相纳米TiO_2微结构的影响

通过硅酸钠水解生成的无定形氧化硅对金红石相纳米TiO2进行修饰,利用红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、透射电镜和比表面仪对纳米TiO2进行了表征。结果表明,氧化硅沉积在纳米TiO2的表面和颗粒之间形成一个空间网络体系,有效地抑制了TiO2晶粒尺寸和原始粒径的长大。当热处理温度低于700℃时,经氧化硅处理的纳米TiO2的晶粒尺寸、原始粒径和比表面积几乎不变;当热处理温度高于700℃时,经氧化硅处理的纳米TiO2的晶粒尺寸和原始粒径开始缓慢变大,比表面积快速下降,在900℃下煅烧2h,经氧化硅处理的纳米TiO2原始粒径仍为20～40nm。氧化硅的存在使纳米TiO2吸收紫外线的能力增强并使其平均孔径变小。

均相水解法制备金红石含量可控的纳米TiO_2

用均相水解法通过调节对甲苯磺酸的添加量制备了金红石含量线性可控的纳米TiO2 粒子 ,相同条件下 ,没有加入对甲苯磺酸时 ,制备的TiO2 颗粒为纯锐钛矿晶型 .制备的纳米TiO2 颗粒 ,其单晶尺寸为 19 5nm(金红石 ) ,13 5nm (锐钛矿 ) ,比表面积 72 7m2 /g ,通过公式计算得到了制备的TiO2 纳米颗粒带隙能为 2 83eV ,比P2 5和纯锐钛矿纳米TiO2

金红石型纳米TiO2的液相激光烧蚀合成

利用浸入聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)水溶液中的金属钛片为靶材,采用1064nm红外脉冲激光进行液相激光烧蚀制备了金红石型纳米TiO2。应用XRD、TEM、HRTEM和Raman对产物进行表征,并对其形成机理进行了探讨。结果表明:金红石型纳米TiO2可通过液相激光烧蚀法在室温下一步合成,颗粒平均粒径约50nm,尺寸分布比较窄,分散性较好。脉冲激光诱导的瞬间等离子体可能是金红石型纳米TiO2形成的主要原因。

掺杂氧化铝对金红石相纳米TiO_2微结构和光催化活性的影响

为降低金红石相纳米TiO2的光催化活性,利用氧化铝对其进行高温掺杂处理.利用X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜和比表面仪对纳米TiO2进行了表征．结果表明,最佳的煅烧温度是800℃,最佳的氧化铝用量是m(Al2O3):m(TiO2)=1:5．氧化铝的掺杂抑制了纳米TiO2的粒径和晶粒长大．随着m(Al2O3):m(TiO2)的增大,纳米TiO2的粒径和晶粒尺寸逐渐减少,比表面积和孔容逐渐增大．从电子结合能和晶胞参数的变化可以推测高温煅烧可使Al3+掺杂到纳米TiO2的晶格中．氧化铝的饱和掺杂量约为m(Al2O3):m(TiO2)=1:20,当 m(Al2O3):m(TiO2)≥1:10时,出现了晶态氧化铝的结构．

纳米金红石相TiO_2的制备及其介电性能实验研究

在等离子体增强多弧镀膜装置上通过反应离子镀方法制备出了较纯净的纳米金红石相TiO2 ,其平均晶粒尺寸为8 5nm。通过对在 2 0MPa下压制成形的纳米金红石相TiO2 块材进行介电频谱测试 ,发现在f<0 1kHz的低频区 ,纳米金红石相TiO2 的相对介电常数异常大 ,比传统粗晶材料提高了 1～ 2个数量级 ;其介电损耗随频率的增加而先减小后增大 ,在

板钛矿基纳米TiO2中板钛矿相和金红石相点阵参量研究

利用射线衍分析技术对板钛矿基纳米ＴｉＯ２系列榈中板钛矿和工石相的晶粒点阵参量进行了较细致的研究，并得了晶面间距、晶格常数、轴比、晶胞体积等参数及其相对于常且晶的变化情况，初步提示了晶粒微结构的尺寸效应。作者首次在所制备的板钛矿基纳米ＴｉＯ２样品中发现板钛矿和金红石相晶粒存在着非单调、各向异性晶格变现象。

金红石相 TiO_2 纳米粉的水热合成

利用水热法和自制高压容器，以无水ＴｉＣｌ４和浓盐酸为原料制备了纳米级金红石型ＴｉＯ２超细粉，并对水热温度和熔烧温度对粒径的影响进行了研究。

金红石型纳米TiO2对镉胁迫下水稻光合特性及镉、钛富集的影响

本文采用种植箱试验,研究金红石型纳米二氧化钛(TiO2-NPs)对镉胁迫下水稻光合特性及镉、钛富集的影响。试验结果表明,金红石型TiO2-NPs单一处理下对水稻叶绿素含量影响较小,随着金红石型TiO2-NPs浓度升高,对水稻叶绿素影响增大;单一Cd处理,导致水稻叶绿素含量增加;高浓度、小粒径的Cd与金红石型TiO2-NPs共同作用毒性增强,对水稻叶绿素含量影响较大。金红石型TiO2-NPs单一处理、单一Cd处理和二者结合可使水稻蒸腾速率和气孔导度逐渐增加,而净光合速率和胞间CO2浓度则明显下降;蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度与对照组没有显著差异,但净光合速率在金红石型TiO2-NPs与Cd的作用下出现不同程度的变化。水稻中镉主要在根部富集,Cd与金红石型TiO2-NPs联合作用会降低Cd的迁移率。水稻中根部钛含量远大于叶部,Cd与金红石型TiO2-NPs联合处理可以增加Ti的迁移率。这些试验结果可为探寻金红石型TiO2-NPs与Cd对水稻的单一与联合效应提供一定帮助和参考。

金红石TiO2纳米团簇与铀酰相互作用的相对论密度泛函理论计算

采用全电子相对论密度泛函理论方法探索金红石型Ti O_2纳米团簇与铀酰的相互作用。考察金红石团簇模型(包括层数和表面积大小)变化对吸附铀形成复合物结构、吸附作用能等性质的影响,确定2层、表面积为1.1 nm×0.6 nm、包括63个原子的纳米团簇(标记为2L-Ti15)能够合理描述金红石纳米粒子性质的同时,还能节约计算资源。对2L-Ti15-[(UO_2)(H_2O)_3]^(2+)复合物计算表明,纳米团簇和铀酰存在共价键作用;优化得到U-O_(surf)键长0.233~0.238 nm,这一距离在已发现铀酰基配合物U-O距离范围内。在气相条件下,纳米团簇对铀酰吸附反应为放热过程(-3.02 e V);考虑溶剂介质环境的影响,反应则需要吸收少许能量(0.16e V)。U-O_(surf)键的能量分解发现,纳米团簇和铀酰的化学键作用为轨道相互作用主导的(占94%),它的静电吸引略大于Pauli排斥。基于电子密度的QTAIM(quantum theory of atoms in molecule)分析揭示,U-O_(surf)作用是介于离子和共价之间的配位键,其强度高于复合物中的U-OH_2键作用,但比U=O键弱。波函数分析表明,来自纳米团簇的O(2p)贡献HOMO轨道,并混有σ(U=O)成键性质,而LUMO轨道则为Ti(3d)修饰的U(5f)性质,复合物HOMO-LUMO带隙为2.40 e V,相对吸附前的纳米团簇半导体粒子的3.35 e V变窄。从吸收光谱角度而言,复合物体系可能在可见光区域具有更强的捕光性能。

纳米金红石相TiO_2伏安特性的研究

用伏安法测定了纳米金红石相 TiO_2的直流伏安特性曲线,并通过提出晶界双肖特基势垒模型和晶界上电荷输运特性的分析,对纳米金红石相 TiO_2伏安特性的非线性、压敏性及不可逆性做出了很好的解释.

金红石相TiO_2-石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

以鳞片石墨为原料,用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以异丙醇钛为钛源经一步水热法制备得到金红石相TiO_2-石墨烯复合材料(rGO-TiO_2),考察了氧化石墨烯用量对复合材料光催化性能的影响.采用X射线衍射(XRD),比表面积(BET),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM),拉曼光谱,紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光光谱(PL)等测试手段对复合材料进行表征.结果表明:复合材料中TiO_2为针簇状结构的金红石相,与石墨烯能够均匀复合;与纯金红石相TiO_2相比,复合材料具有较大的比表面积.研究了该复合材料在紫外光F对罗丹明B以及可见光下对甲基橙光降解效果.当氧化石墨烯浓度为0.5 mg·mL^(-1)时,制备得到的复合材料rGO-TiO_2具有较好的光催化效果.

稀土掺杂金红石相TiO_2的第一性原理的定性计算

稀土掺杂金红石相TiO2的禁带宽度(带隙)是影响其吸收波长的主要因素,其决定TiO2的光催化活性.利用第一性原理密度泛函理论(Ab initioDFT)得出17种稀土掺杂金红石相TiO2的能态密度(DOS),结果表明:除Lu、Y、Yb和Sc四种稀土增大金红石相TiO2带隙外,其余13种稀土均很大程度地降低金红石相TiO2的带隙.因此,稀土掺杂金红石相TiO2具有广阔的研究前景.

TiOCl_2 溶液低温水解合成金红石型氧化钛纳米粉

由ＴｉＯＣｌ２均相溶液采用低温（室温～６０℃）陈化直接制备了纳米氧化钛针形聚集体颗粒．研究了搅拌和陈化温度对产物形貌及尺寸的影响．结果表明，在搅拌的条件下，产物的形貌为准球形；陈化温度（室温～６０℃）对产物形貌无影响．利用透射电镜（ＴＥＭ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）对产物进行了表征，结果表明，产物形貌为针形聚集体，晶型为金红石型．

水热合成金红石型TiO_2纳米晶及形成机理

以TiCl_4原料加水配制成0.5～2.0mol/L的TiOCl_2溶液,在反应温度为120～180℃时可获得纳米级针形(轴比4～5)及球形8～10nm的金红石粒子。研究了升温速率、搅拌等对金红石型TiO_2纳米晶的粒径及形貌的影响。使用TEM及XRD对产物粒子进行了表征,并初步探讨了金红石纳米晶的形成机理。结果表明:对于一定浓度的TiOCl_2溶液,当反应温度高于140℃时,可生成纯相金红石型TiO_2纳米晶粒,搅拌和提高升温速率有利于生成纳米球形颗粒。

金红石相纳米TiO_2的水热制备研究

本文以TiCl_3溶液作为前驱体,采用水热法制备金红石相纳米二氧化钛颗粒,通过正交试验分别考察TiCl_3浓度、水热温度和反应时间对制备纳米二氧化钛的影响,结果表明在TiCl_3与水按1∶5体积比、120℃、反应48 h条件下可以得到较纯金红石相纳米二氧化钛材料,TEM观察表明制备的二氧化钛为条棒状材料,尺寸大约为70 nm×40 nm纳米颗粒。

金红石型纳米TiO_2用于重防腐涂料耐候性的研究

对金红石型纳米TiO2用于防腐涂料耐候抗老化性能进行了研究。用不同配比的纳米TiO2制备的纳米复合涂料,能有效阻止基体树脂的氧化,延长涂料使用寿命,提高涂料防腐性能,而且改性能力与纳米粉体的加入量呈一定比例关系。纳米TiO2吸收光谱表明,TiO2在200～400nm紫外光区能吸收95%以上的紫外光。