双负载策略构建Au-BiOBr-TiO2光催化剂在可见光下快速高效降解黄药

浮选废水中残留的黄药会严重影响矿区周围生态环境。为了实现对黄药的高效降解,通过水热法、水浴沉淀法和光沉积法制备的Au-BiOBr-TiO_(2)(AuBT)三元复合光催化剂对废水进行处理是一种有效手段。在模拟降解矿物浮选废水实验中,AuBT表现出卓越的光催化降解性能。实验结果表明,0.2 g/L的AUBT光催化剂在20 min可见光照射下对初始浓度为20 mg/L黄药的光催化去除率可达到95.20%。机理检测表明,AuBT有效降低了带隙并扩大光响应范围,提高了材料的光催化活性。DFT计算表明部分电子向乙基黄药(SEX)分子转移,而这有助于激发光催化过程。自由基清除实验表明反应体系中的主要活性物种是光生空穴(h^(+)),其次是超氧自由基(·O_(2)^(-))。作为高效的光催化剂,AuBT在可见光下可降解各种类型的黄药,在浮选废水处理环节体现了巨大的潜力。

凹凸棒黏土-SnO2-TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以凹凸棒黏土(Att)为基体,通过原位溶胶-凝胶工艺,将SnO2-TiO2复合氧化物负载于凹凸棒黏土表面制备凹凸棒黏土复合型光催化剂(Att-SnO2-TiO2)。采用XRD、BET、TEM等分析测试技术对产物进行了表征。结果表明,SnO2-TiO2复合氧化物均匀地负载于凹凸棒黏土表面,其平均粒径约10 nm;经过复合氧化物负载改性后,凹凸棒黏土的表面形貌得到明显改善,产物的负载效果好、比表面积大。以光催化降解甲基橙为探针,研究了凹凸棒黏土复合光催化剂的光催化性能。结果表明,凹凸棒黏土复合光催化剂显示出优异的光催化性能,其光催化活性顺序为Att-SnO2-TiO2>Att-SnO2>Att-TiO2。以性能较佳的Att-SnO2-TiO2为催化剂光降解甲基橙30 min,结果表明,甲基橙的降解率达99%。实验表明,Att-SnO2-TiO2复合光催化剂可重复利用。

SiO2-TiO2薄膜的制备及光致超亲水性能研究

为了制备具有良好的光致超亲水性的SiO2-TiO2薄膜,实验用溶胶凝胶法结合超声技术以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TBOT)为前驱体制备SiO2-TiO2溶胶;采用浸渍提拉法在普通载玻片上涂膜;然后分别运用微波炉和马弗炉2种不同的烧结方式进行热处理制得产品。将所得产品分别进行接触角、紫外-可见分光光度计、FT-IR、AFM测试。结果表明:马弗炉烧结得到的SiO2-TiO2薄膜亲水性要好于微波炉烧结,并且在V(TEOS)∶V(TBOT)=0.75∶1时,接触角最小,可达到4.3°,满足防污自清洁的要求;红外谱图说明有Ti—O—Si键的生成,证明SiO2和TiO2之间生成了复合氧化物。

纳米复合S2O8^2-／SnO2-TiO2催化α-蒎烯异构反应

采用溶胶-凝胶法制备了新型纳米复合S2O82-/SnO2-TiO2固体超强酸催化剂,用XRD、TEM、FT-IR和BET比表面测定技术对其结构进行了表征。结果显示,所得复合催化剂颗粒为圆球形,粒径为15～20nm,且粒度均匀,具有较好的分散性;S2O82-附着于SnO2-TiO2表面形成强酸中心;SnO2的引入明显增大了催化剂的比表面积。首次将纳米复合S2O82-/SnO2-TiO2用于催化α-蒎烯异构化反应。该催化剂具有较好的催化活性和选择性,异构化反应的主产物是莰烯,副产物是苧烯、异松油烯、三环烯等。与单一型S2O82-/TiO2比较,该催化剂能有效降低异构反应体系温度20～30℃。在适宜的工艺条件下,α-蒎烯的转化率为98%以上,莰烯的选择性达到63%。

Pd／γ-Al2O3-TiO2催化剂上乙醇乙醛的催化氧化性能研究

采用混胶法和机械混合等方法制备了Pd质量分数为1%的Pd/γ-Al2O3-TiO2催化剂,并对其催化活性、影响条件进行了考察。结果说明,由混胶法制备的Pd/γ-Al2O3-TiO2催化剂对乙醇和乙醛的完全氧化表现出优异的催化性能,其活性明显高于单一载体催化剂Pd/TiO2和Pd/Al2O3,150℃时乙醇和乙醛的转化率分别达到98.9%和98.5%。在较宽温度范围内和高空速条件下表现出良好的稳定性。同时运用XRD、TEM和FT-IR等技术对催化剂进行了表征。结果表明,在Pd/γ-Al2O3-TiO2催化剂中Al2O3与TiO2之间存在着较强的相互作用,使γ-Al2O3-TiO2的比表面积和孔容积均调变到一个适中的数值,同时在催化剂表面Al2O3参与形成了有利于其催化活性的表面结构。

SiO2-TiO2多孔复合材料的制备及其吸附性能研究

以四异丙基钛酸酯(TIP)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用表面活性剂自组装软模板法将SiO2掺杂到TiO2中,成功制备了SiO2-TiO2有序多孔复合材料。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和红外光谱分析(FTIR)等测试手段对材料进行了表征,结果表明:SiO2-TiO2多孔复合材料中存在Ti—O—Ti、Si—O—Si和Ti—O—Si 3种化学键。将制备的多孔复合材料进一步—SO3H功能化(SiO2-TiO2-SO3H),以水溶液中的碱性品红为目标污染物,考察了改性材料对染料的吸附性能,结果显示,经—SO3H功能化的材料具有较优的吸附性能,吸附率达到90%以上。染料的吸附动力学能很好的符合伪二级动力学模型,经线性拟合得到的相关系数R2均大于0.996。

负载型纳米复合半导体WO3-TiO2／AC光催化降解刚果红废水

采用溶胶-凝胶-浸渍-焙烧法制备了负载型纳米复合半导体WO3-TiO2/AC光催化剂,以偶氮染料刚果红为目标降解物,通过正交实验优化了刚果红废水的降解条件,并对其光催化动力学进行了探讨。结果表明,刚果红废水的最佳降解条件为:催化剂投加量10 g/L,pH=7,H2O2用量为3.5 mL/L。在最佳条件下,当刚果红废水起始浓度为40 mg/L时,反应120 min后,刚果红溶液的去除率可达95.21%,较相同条件下TiO2/AC对刚果红染料的降解率提高了19.57%。光催化剂对刚果红的光催化降解符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型。

碳纳米管-TiO2修饰电极伏安法测定维生素K3

利用碳纳米管、二氧化钛两种纳米材料制成碳纳米管-TiO2复合膜修饰电极,进行了维生素K3电化学行为的研究。维生素K3在碳纳米管-TiO2复合膜修饰电极的电化学响应优于碳纳米管修饰电极,表明前者具有更好的催化作用。通过条件实验的优化,结果表明维生素K3在pH=9.42的氨水-NH4Cl底液中,富集时间为10s,富集电位于-0.60V,扫描速度为0.1V/s时有稳定的灵敏的氧化还原峰。峰电流与维生素K3浓度在3.0×10-6～8.0×10-5mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为5.0×10-7 mol/L。考查了修饰电极的重现性,5次平行测量的RSD为1.78%。该方法用于片剂药品中维生素K3含量的测定,回收率在97.5%～102%之间。

Pt/SrZr0.95Y0.05O3-TiO2-xNx复合催化剂的制备及模拟太阳光催化产氢活性研究

利用共沉淀法和固相法制备出SrZr_(0.95)Y_(0.05)O_(3-)微粒,采用溶胶包覆法使其与含氮TiO_2溶胶复合,并原位光沉积Pt颗粒组装成异质结复合催化剂,采用XRD、TG-DTA、紫外可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和荧光光谱(FS)等技术对其进行了表征和分析,以草酸为牺牲剂,模拟太阳光下光催化产氢为探针,评价了催化剂的光催化活性。研究了不同氮源剂、烧结温度、载铂含量对催化剂光催化产氢活性的影响。结果表明,在模拟太阳光照射下,单独的SrZr_(0.95)Y_(0.05)O_(3-)和TiO_2几乎不产生氢气;而将两者采用溶胶包覆法复合并掺氮后,所制备出的复合催化剂表现出一定程度的产氢活性,在氮源剂为三乙胺、400℃焙烧下具有最佳的产氢活性,催化活性的提高源于复合催化剂中形成的异质结抑制了光生载流子的快速复合以及氮掺杂引起对可见光的响应;进一步负载铂后,其产氢量得到大幅度的提高,其最佳负载量为1wt%,6h内产氢量达到12.5mmol,是未负载的样品的22倍多,这是由于铂负载进一步抑制了光生载流子的复合,从而大大地提高了光催化活性。

MnO2-TiO2-CaO-La2O3复相添加剂对低温烧结氧化铝陶瓷性能的影响

采用MnO2-TiO2-CaO-La2O3体系复相添加剂作为氧化铝陶瓷的烧结助剂,采用模压成型工艺,研究了不同的烧结温度对95氧化铝陶瓷性能的影响。采用XRD和SEM对氧化铝陶瓷试样的晶相组成和微观形貌进行了表征。结果表明,在1450℃烧结时,样品已基本烧结致密,样品的综合性能指标最佳,收缩率为28.5%,体积密度达到3.78 g.cm-3,抗弯强度达到357.12MPa,洛氏硬度值达到78.0。

Ti/RuO2-SnO2-TiO2涂层电极电催化氧化苯酚废水研究

采用热分解法将SnO2掺杂于RuO2-TiO2涂层中,制得性能高效的Ti/RuO2-SnO2-TiO2阳极氧化电极。以该自制电极为阳极、钛板为阴极构成电催化氧化体系,对模拟苯酚废水进行电催化氧化试验。利用高效液相色谱探讨了苯酚废水溶液在该体系中的电催化氧化反应历程,并推断出氧化降解途径。采用SEM和XRD表征电极涂层结构和形貌,循环伏安法测试电极电化学性能。通过单因素试验考察反应时间、电流密度（CD）、电极间距、Na2SO4电解质浓度、苯酚质量浓度、pH值五个因素对电催化氧化试验的影响,结果表明：在反应时间为240 min、电流密度为102.6 mA/cm-2、电极间距为1.5 cm、电解质浓度为0.5 mol/L、苯酚质量浓度为300 mg/L、pH=5的最佳试验条件下,苯酚的降解率达到98%以上,COD的去除率达到90%以上。

贝壳类基纳米Fe^3＋-TiO2光催化降解海洋油污的动力学研究

以钛酸四丁酯为钛源制备溶胶-凝胶,采用浸渍煅烧法制备了贝壳类基纳米Fe3+-TiO2光催化剂。以碘钨灯为光源,研究了海水中油污的降解动力学。结果表明:油污的光催化降解分为2个阶段:第一阶段表观降解速率较快;第二阶段油污降解符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,反应速率常数k为3.52mg/(L.h),吸附平衡常数K为0.023 9L/mg,反应活化能Ea为23.551kJ/mol。

BBZS掺杂对BaO-Sm2O3-TiO2系微波介质陶瓷性能的影响

利用固相法制备BaO-Sm2O3-TiO2系微波介质陶瓷。通过复合添加氧化物ZnO、CuO和玻璃料Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2(BBZS),系统的烧结温度降至900℃。研究了玻璃料的添加量对介电性能的影响。按BaSm2Ti4O12+1wt%ZnO+1wt%CuO+xwt%BBZS(0<x≤30)配方,当x=25,预烧温度为1100℃和烧结温度为900℃时,有以下的微波特性:其介电常数为εr为60.51,Qf=2256 GHz,τf=1.502×10-5/℃,这种陶瓷材料有望与纯Ag电极共烧,应用到LTCC领域。

纳米Fe3+-TiO2改性聚乙烯醇基紫胶复合涂膜材料工艺优化

以新型纳米Fe3+-TiO2、紫胶、琥珀酸单甘油酯(succinylated monoglycerides,SMG)添加量为影响因素,对乳化紫胶聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)溶液体系改性,以成膜透湿率为指标,通过响应面试验方法优化复合膜制备工艺,并对复合膜抑菌性能进行研究。结果表明:紫胶协同纳米Fe3+-TiO2交联改性PVA能显著降低PVA基膜材料的透湿率(P<0.05);复合膜中紫胶添加量与纳米Fe3+-TiO2及SMG添加量对成膜透湿率有显著的交互作用(P<0.05);以复合膜透湿率为指标的回归优化结果:纳米Fe3+-TiO2添加量9.18 mg/100 m L、紫胶添加量1.33 g/100 m L、SMG添加量0.92 g/100 m L,此时成膜透湿率为(392.43±8.37)g/(m2·24 h),比PVA单膜降低了60%以上;复合膜在可见光催化反应180 min后,与PVA单膜相比,沙门氏菌和李斯特菌的活菌数量分别降低1.8(lg(CFU/m L))和1.6(lg(CFU/m L)),说明纳米Fe3+-TiO2改性PVA基紫胶复合涂膜材料能赋予其可见光催化靶向抑菌性能。

S135钻杆材料等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层组织与性能

目的选用石油钻井工程中常用的S135钻杆钢作为研究对象,在不破坏S135钢优异力学性能基础上,在S135钢基体上等离子喷涂Al2O3-TiO2涂层,研究喷涂功率对涂层的组织与性能的影响。方法在25、30、42 kW三种喷涂功率下,于S135钻杆材料基体表面制备Al2O3+TiO2涂层,对涂层表面进行SEM形貌观察及XRD物相分析,对端面进行金相组织观察,并测定不同位置的显微硬度,借助于材料表面性能试验仪进行涂层与基体结合强度测定,对不同功率下的喷涂涂层的组织、形貌及性能进行比较。结果在三种功率条件下,涂层由α-Al2O3、γ-Al2O3、Al2TiO5及TiO2组成。随着喷涂功率的增加,涂层中γ-Al2O3、Al2TiO5的含量增加;粘结层中气孔、裂纹等缺陷减少,孔隙率下降。在42 kW喷涂功率下,涂层与基体的结合强度达到92 N。在热喷涂过程中,由于正火作用,靠近喷涂界面的S135基体的晶粒得到细化。涂层表面的硬度都高于粘结层及基体,在喷涂功率为30 kW时,涂层表面的硬度达到1419.6 HV。结论通过改变喷涂功率,可在S135钻杆材料上得到具有较高硬度、与基体结合强度较高的Al2O3-TiO2涂层。

SnO2-TiO2/UV/O3催化降解糖蜜酒精废水

用沉积—沉淀法制备了SnO2-TiO2光催化剂,利用XRD、UV-Vis等技术对其结构进行了表征。以糖蜜酒精废水为处理对象,采用自制的SnO2-TiO2作为光催化剂,研究了在紫外光条件下,稀释比、催化剂投加量、臭氧投加量和pH等因素对光催化臭氧降解反应的影响。结果表明:在紫外光照射、催化剂用量0.25g/L、通气流量30L/h的条件下,稀释20倍的糖蜜酒精废水经120min的处理,其脱色率达到98.57%;此外,还对催化降解糖蜜酒精废水的机理进行了探讨。

SO4^2--TiO2／MOR新型固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛

采用溶胶-凝胶-水热工艺制备了一系列SO42--TiO2/MOR(STM)固体酸催化剂。相对SO42--TiO2催化剂,制备的STM催化剂有高的硫负载量、大的比表面积和好的分散性。吡啶分子探针-傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱及Ti2p、S2p和O1s分峰拟合图谱分析表明,硫负载量和结合态、活性组分和丝光沸石载体的相互作用影响到催化剂的B酸中心和L酸中心分布进而影响催化活性。STM0.2催化剂促进果糖转化反应,5-羟甲基糠醛的产率和果糖的转化率分别达到71.6%和91.9%。催化剂回收实验结果预示二氧化钛的L酸中心有助于稳定果糖的转化率,丝光沸石载体能够提高催化剂的耐热性和目标产物的选择性。

BaO-SiO2-B2O3-TiO2系统玻璃的电子自旋共振研究

采用电子自旋共振(ESR)方法研究了钛在BaO-SiO2-B2O3-TiO2系统玻璃中的价态及Ti3+的结构状态.结果表明:在正常空气气氛下熔制的玻璃中,钛主要以Ti4+形式存在,所产生的顺磁信号归因于玻璃的本征缺陷和熔制时TiO2中氧的逸出而形成的氧空位捕获电子引起,且随温度升高,氧空位浓度减少;在微还原性气氛下,有部分Ti3+形成,出现g┃=1.9954,g┸=1.9823两处顺磁峰,它们对温度有着不同的依从性,即随温度升高:g┃ 峰增强,g┸峰降低;根据Ti3+的g┃ 、g┸)参数的性质,认为Ti3+是处于带四方畸变的八面体配位场中,形成[TiO6];即便在液氮温度下,也难以观察到Ti3+的超精细结构谱线.

离子溅射沉积法制备Pt-TiO2／Ti催化剂及其性能研究

为了提高TiO2催化剂的光催化活性，拟对其进行改性研究，以阳极氧化法制备的TiO2用催化剂为基体，用离子溅射法将贵金属Pt沉积到TiO2用催化剂，利用SEM、EDS、XRD等测试技术对样品的形貌、元素组成、晶型等进行表征，以腐殖酸作为目标物质，对其光催化活性进行研究。研究结果表明，离子溅射法制备的Pt-TiO2用催化剂膜表面的Pt微粒呈现均匀单分散状态，与膜的附着力强，物相组成以锐钛矿TiO2为主，含少量金红石TiO2，光催化活性优于TiO2／Ti催化剂。

CaH2-TiO2-Al体系动力学研究

在CaH2-TiO2-Al体系中,采用还原扩散法制备TiAl合金,旨在探索一种新型、低成本、高效率的绿色冶金方法。在已知热力学可能的基础上,进行了动力学研究。在反应条件下,TiO2首先在CaH2的作用下被还原成金属Ti,Al以液态自身扩散或随液态及气态Ca迁移到Ti表面,被还原出来的高活性Ti与Al发生反应,生成TiAl合金。在反应过程中Al是主要扩散元素。可以采用一级液-固未反应核模型来分析还原扩散法制备TiAl合金,液-固界面化学反应为该反应的控制环节,界面化学反应受温度和时间影响较大,提高反应温度和增加反应时间有利于生成TiAl合金。反应的活化能为76.84kJ·mol-1,指前因子为1.54×10-2。