纳米TiO_2的负载化及其在环境光催化中的应用

介绍了近年来关于负载型纳米TiO2光催化剂的制备研究进展,综述了负载化TiO2光催化剂在环境治理、卫生保健和军事防化等领域的应用;并初步探讨了目前纳米TiO2负载化研究及其应用中所存在的问题,认为提高TiO2的负载化技术、将光催化技术与吸附、生物处理等其他技术复合是扩展TiO2光催化应用的主要研究方向。

微波辅助低温制备纳米TiO_2晶体生长动力学研究

采用一次微波辅助促进水解,水浴陈化或二次微波辐射促进晶化的热处理方法,在较低温度下制得纳米TiO_2晶体颗粒,样品表征结果证明为单一锐钛矿晶型,且具有球形或短柱型形貌特征.晶体生长宏观动力学研究显示,二次微波辐射下纳米TiO_2晶体生长规律可描述为2次方程,表观生长活化能为59.47 kJ/mol,而水浴陈化方式下晶体生长则可描述为3次方方程,表观生长活化能为19.44 kJ/mol,因此二次微波辐射方法制备纳米TiO_2晶体具有更大的表观生长活化能和独特的动力学性质.

纳米TiO_2对胃癌细胞的光催化氧化杀伤效应

采用涂覆法制备了作为光催化剂的TiO2薄膜。XRD和SEM分析表明,所制备的TiO2为锐钛型;薄膜表面呈现均匀的结构;微晶平均粒度为227nm。在体外对胃癌细胞分别进行了紫外光、TiO2的空白实验以及紫外光照TiO2光催化杀伤的对照实验,并使用流式细胞仪及碘化丙啶(PI)荧光染色法检测了细胞的存活状态。结果表明,所制备的纳米TiO2通过光催化氧化对胃癌细胞有明显杀伤作用。在光强为106×10-3W/cm2、TiO2比负载量为98×10-7g/cm2、光照40min条件下对胃癌细胞的光催化氧化杀伤率达80%。

纳米TiO_2识别色氨酸对映体的研究

以纳米TiO2为基底,L-色氨酸(L-Trp)为模板分子,采用溶胶凝胶法合成L-Trp印迹的纳米TiO2。采用扫描电镜和红外光谱对印迹纳米TiO2和非印迹纳米TiO2进行表征,表明模板分子L-Trp成功地印迹到纳米TiO2中。采用1%的氨水溶液去除印迹的纳米TiO2中的模板分子L-Trp,纳米TiO2上留下与L-Trp相匹配的空穴。采用荧光分光光度法研究了具有L-Trp铸型的纳米TiO2对L-Trp和D-色氨酸(D-Trp)的分离效果。实验表明,模板分子L-Trp与钛前驱体的最佳投料摩尔比为1∶0.2,富集溶液pH值为6.0时,印迹纳米TiO2对L-Trp具有优异的选择吸附性,其分离选择系数为2.42,可实现对色氨酸对映体的识别。

可见光响应(001)晶面纳米TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以钛酸丁酯为钛源,氢氟酸为形貌控制剂,采用水热法合成了具有高表面能(001)晶面的锐钛矿相TiO_2纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱分析(UV-vis)对样品的形貌、结构和谱学性能进行表征,并以甲基橙溶液为目标污染物,研究其光催化性能和最佳制备条件。结果表明,以氢氟酸为形貌控制剂时,可制备锐钛矿相(001)晶面纳米TiO_2纳米材料,能拓宽TiO_2体系光响应范围,并具有较高的光催化性能;当反应温度为180°C、时间为24 h、F/Ti摩尔比为1.5时,样品对甲基橙溶液光催化降解率最高,在紫外光照射条件下1 h内降解率可达99.08%,其可见光降解率为66.79%。

Tb^(3+)掺杂的纳米TiO_2粉体的水热法制备及其光谱研究

以钛酸正丁酯[Ti(OBu)4]为前驱体,通过水热法制备了稀土Tb3+掺杂的TiO2粉体样品,并利用激发光谱(PLE)、光致发光(PL)光谱对制得的样品进行了光谱研究。结果表明:水热法制备的掺杂有Tb3+的TiO2粉体在室温下可以得到Tb3+的特征发射,并且Tb3+离子的发光强度与制备条件有关,当反应温度为125℃、反应时间为72h、Tb3+的掺杂体积分数为12%时发射峰的强度达到最大。

纳米TiO_2分离富集-原子吸收法测定食品中的锌

以火焰原子吸收为检测手段,研究纳米TiO2对金属Zn的吸附性能,考察吸附和洗脱的主要影响因素。结果表明,在pH9～11范围内,TiO2对金属Zn具有良好的吸附性,0.5mol/L的硝酸即可将TiO2吸附的Zn洗脱95%,且吸附速度快。在优化的实验条件下,静态吸附量为15.9mg/g,本法的检出限(3σ)为20.15ng/L,相对标准偏差(RSD)为3.5%(n=10,C=10μg/ml),富集倍数为75倍,加标回收率在92.5%～105.0%之间。本法对实际食品样品的测定结果令人满意。

锡掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料制备及应用研究

以片状高岭石为基材,采用Sn^(4+)化合掺杂方法,制备锡掺杂高岭石基纳米TiO_2光催化材料。应用结果表明:Sn^(4+)化合掺杂提高了材料的光催化活性,且在自然光下的催化效果也有明显提高。该研究对矿物负载型光催化材料在自然光下降解有机物、抗菌、净化空气的工业应用具有重要意义。

纳米TiO_2改性ACQ防腐处理材性能研究

【目的】以抗老化能力强、具有广谱杀菌性的纳米TiO_2改性胺溶季铵铜(ACQ)木材防腐剂,以期提高ACQ防腐处理材的综合性能。【方法】以分散效率为评价指标,采用正交试验方法考察纳米TiO_2在ACQ溶液中的最佳分散条件,并对纳米TiO_2改性ACQ处理材的顺纹抗压强度、横纹抗压强度及抗水流失性的变化进行了分析。另外,通过红外光谱分析,阐明纳米TiO_2改性ACQ处理材中官能团的变化。【结果】纳米TiO_2在ACQ防腐溶液中稳定性较好的分散工艺条件为:ACQ质量分数为0.6%,纳米TiO_2质量为0.05g,纳米TiO_2与Na_6O_(18)P_6质量比为1∶5,超声温度40℃,超声时间60min;各影响因素作用顺序依次为:纳米TiO_2质量>纳米TiO_2与Na_6O_(18)P_6质量比>ACQ质量分数>超声温度>超声时间。添加纳米TiO_2的ACQ处理材,其横纹抗压强度及顺纹抗压强度分别为5.98和48.4 MPa,均高于ACQ处理材,并且具有更低的铜流失率。从FTIR谱图可见,添加纳米TiO_2的ACQ处理材,主要是与半纤维素、木质素发生反应,生成以Ti-O-C为主要产物的化合物,并且ACQ质量分数在0.6%~0.8%时,添加纳米TiO_2改性的ACQ溶液稳定性更好。【结论】成功探索出抗流失性较好、力学性能较高的纳米TiO_2改性胺溶季铵铜(ACQ)处理材制备工艺。

纳米TiO_2薄膜的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了以玻璃为基底具有高光催化活性,表面均匀、透明、无裂纹的纳米TiO2薄膜。研究了反应物配比对薄膜表面形貌、透光率和光催化活性的影响,确定了最佳反应物配比。采用扣除背景干扰的方法,利用甲基橙的降解率对TiO2薄膜的光催化性能进行了评价,对其透光率、光催化活性以及物相形貌进行了表征。结果表明,在最佳反应物配比条件下,所制备的TiO2薄膜表面光滑平整,粒径为纳米级且分布均匀,具有80%高透光率和99%高光催化活性。

纳米TiO_2，ZnO，SiO_2改性内墙涂料性能

将纳米TiO_2,ZnO,SiO_2,TiO_2/ZnO,TiO_2/SiO_2,TiO_2/ZnO/SiO_2按一定的质量配比添加到涂料中充分搅拌,制备纳米复合涂料,测定其粘度、甲醛质量分数、抗菌性能、重金属质量分数等,通过透射电子显微镜观察微观形态,分析纳米粒子在涂料中的分散性.结果表明,加入纳米TiO_2/ZnO和纳米TiO_2/SiO_2,比加入单一纳米粒子具有更优越的性能.

纳米TiO_2催化超声降解染料工业废水的研究

采用纳米TiO2为催化剂,超声辐照为主要手段对实际印染工业废水进行了降解实验研究,考察了各种反应参数对印染废水降解效果的影响。结果表明,纳米TiO2对印染工业废水的超声降解效果具有明显的辅助和提高。当超声波频率为45kHz,功率为200W,溶液初始pH值为2.63,超声反应时间为150min的条件下,印染工业废水的COD去除率为73%,而同样条件下,投加750mg/L纳米TiO2,其超声降解废水COD去除率可达90.2%。

纳米TiO_2对土壤中氮转化相关细菌活性的影响

采用盆栽实验方法研究了不同土壤类型、不同纳米TiO_2浓度和是否种植植物条件下的纳米TiO_2对土壤中氮转化相关细菌活性的影响。结果发现,纳米TiO_2对土壤中氨化细菌,硝化细菌和自生固氮菌的活性均产生抑制作用,抑菌率随着培养时间呈现先升高后降低的趋势,在各个采样时间下抑菌率均随着纳米TiO_2浓度的增加而增加,而且在不同类型土壤中纳米TiO_2的抑制作用大小顺序是沙土>黑土>草炭土,并且种植紫花苜蓿可以减轻纳米TiO_2对细菌的抑制效果。在涉及到的实验时间和纳米TiO_2的浓度范围等相关研究中,纳米TiO_2对反硝化细菌活性的影响效果不明显。

纳米TiO_2/ZnO复合粉体的制备及在棉织物上的应用

利用纳米ZnO对纳米TiO_2表面进行修饰,采用分步沉淀法制备物质的量比为10:1,10:2,10:3,10:4,10:5,10:6和10:7的TiO_2/ZnO复合粉体,比较不同物质的量比制备的纳米复合物的结构与性能差异,并分析其对紫外-可见光下的光催化活性、抗紫外线及自清洁性能的影响.结果表明:当物质的量比为10:3时,紫外-可见漫反射光吸收达最佳值,光催化效果增强;将其整理到织物上后,织物抗紫外线性能UPF值达到50以上,且自清洁效果较好.

纳米TiO_2处理木材的表面疏水性能初探

为改善木材的疏水性能,先采用二氧化钛(TiO2)溶胶进行处理,再分别用低表面能物质硬脂酸、十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)进行改性处理。结果表明,改性试样表面负载有纳米级TiO2颗粒,表面修饰了低表面能物质;改性试样的水接触角较未处理材大幅提高;HDTMS比硬脂酸显示出更优良的疏水性能。

磁性纳米TiO_2粉体的制备

使用自制的高强度机械搅拌反应器,通过两种不同的方案制备了磁性纳米TiO_2粉体。通过X射线衍射图谱对其晶体结构进行分析,透射电镜观测纳米粒子的粒径和分散性,VSM图比较它们的磁性能。结果表明:在本实验条件下,将Fe_3O_4混合于氨水溶液中,与Ticl,溶液反应后通过冷冻干燥的方法得到的磁性纳米TiO_2粉体纯度高,粉体分散性好,粒径分布范围窄,并且具有较好的超顺磁性。

水泥路面负载纳米TiO_2催化净化NO_x技术研究

汽车尾气排放的氮氧化物(NO_x)是大气污染物中的主要物之一,随机动车保有量的日渐增长,如何高效、彻底地净化机动车尾气亟待解决。该文基于纳米二氧化钛(TiO_2)光催化材料的物理化学特性、催化反应机理提出了一种道路负载纳米TiO_2催化净化汽车尾气排放NO_x新技术,并主要介绍负载纳米TiO_2水泥路面的制备工艺和方法,并就各种方法的实际应用进行了论证。事实证明,水泥路面负载纳米材料TiO_2催化净化汽车排放氮氧化物具有较好效果,其应用前景较为广阔。

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。

复合改性纳米TiO_(2)催化降解五氯苯酚的试验研究

为了探究纳米C-Co/TiO_(2)催化剂降解五氯苯酚的动力学特性,采用溶胶-凝胶法,制备了C、Co双元素掺杂复合改性的纳米C-Co/TiO_(2)催化剂。利用XRD、SEM-EDS、UV-vis进行表征分析,结果表明:掺杂C、Co元素后,纳米C-Co/TiO_(2)晶型未发生改变,特征峰强度增强,晶体结晶性好,粒径约为12.08 nm;催化剂表面呈现球状堆积形貌,比表面积大,有利于反应物吸附脱附;与纯TiO_(2)相比,催化剂带隙能降低,对可见光的响应性增强。结合降解过程中产物的紫外吸收光谱,探究五氯苯酚的催化降解机理。根据试验检测结果,分析拟合初始浓度与降解速率的线性关系,得到光催化降解五氯苯酚的L-H模型动力学方程:r0=0.38491 0.0951C_(0)/1+0.0951C_(0)。

TiO_(2)纳米颗粒形貌对热管工作性能的影响

为了研究介质形貌对热管工作过程的影响,利用水热法制备棒状、片状、菱状3种形貌的TiO_(2)纳米颗粒,采用两步法制备3种形貌TiO_(2)-水纳米流体,对热管内不同形貌工作介质的导热性能、热管工作过程的启动性能、等温性能和热阻进行试验研究,分析TiO_(2)纳米颗粒形貌对热管工作性能的影响。结果表明:热管内片状TiO_(2)-水纳米流体的导热系数大于菱状、棒状TiO_(2)-水纳米流体和基液水的;当加热功率相同时,片状TiO_(2)-水纳米流体热管启动温度最低,为(38.2±0.5)℃,并且相对于棒状、菱状TiO_(2)-水纳米流体热管,片状TiO_(2)-水纳米流体热管稳定工作时蒸发段与冷凝段的平均温度差减小2~3℃,总热阻减小4.4%~28.3%。