Ce掺杂ZnO纳米复合材料的制备及光催化性能研究

以ZnO作为光催化剂,稀土元素Ce为添加相,通过水热法制备了不同摩尔比Ce掺杂的ZnO纳米复合材料,以甲基橙(MO)染料为降解对象,研究了Ce掺杂摩尔比对ZnO纳米复合材料的晶格结构、微观形貌和光催化性能的影响。结果表明,制备的Ce-ZnO纳米复合材料均为六方晶系纤锌矿结构,外观为不规则的颗粒状,Ce掺杂后使ZnO的表面粗糙度增加。Ce掺杂后在ZnO中无新产物产生,没有影响ZnO的结构。随着Ce掺杂摩尔比的增大,Ce-ZnO的比表面积逐渐增大,吸收边先增大后减小,禁带宽度先降低后升高,光致发光强度先降低后增大。0.6%Ce-ZnO的比表面积达到33.91 m^(2)/g,吸收边最大为394 nm,禁带宽度最小为2.97 eV,对应的光致发光强度最低。光催化降解测试表明,随着Ce掺杂摩尔比的增大,Ce-ZnO对MO的光催化降解率先增大后降低,0.6%Ce-ZnO在180 min时对MO的降解率达到最大值95.36%。强酸或强碱条件下均不利于光催化反应的进行,在pH值=5的弱酸条件下0.6%Ce-ZnO对MO的降解率最高达到99.16%。0.6%Ce-ZnO光催化剂重复使用5次时对MO的降解率依旧超过70%,具有良好的使用稳定性和经济效益。

MoS_(2)/ZnO异质结纳米材料降解亚甲基蓝的光催化性能研究

为了提高ZnO的光转换效率,选用带隙较低的MoS_(2)形成异质结提高ZnO的光催化性能。通过水热法制备ZnO纳米棒,并进一步制备MoS_(2)/ZnO异质结构的纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、固体紫外可见漫反射测试仪(UV-Vis)和紫外可见分光光度计(UV-245)等分析方法对样品的形貌、结构及光学性能等进行表征。结果表明,MoS_(2)/ZnO异质结复合材料呈棒状结构,并由于内建电场存在可有效增强光生载流子的分离效率,进而提高了可见光区的吸收,提高了光催化性能。在模拟太阳光(包含紫外波段)下,60 min时MoS_(2)-15/ZnO纳米复合材料对亚甲基蓝的降解率可达99%,比纯ZnO的降解率提高了10%。

ZnO纳米晶须的添加对镁基复合材料耐腐蚀性能影响的实验设计

将ZnO纳米晶须作为增强相添加至纯镁中,制备出不同ZnO纳米晶须含量的镁基复合材料,探究了ZnO纳米晶须的添加量变化对镁合金的微观组织和耐腐蚀性能的影响。采用电子扫描电镜对所得复合材料的微观组织进行分析,通过浸泡、失重、析氢以及电化学实验对材料的耐腐蚀性能进行测试。实验结果表明,含0.5%(质量百分数)ZnO纳米晶须的镁合金耐腐蚀性能最好,主要因为其晶粒尺寸细小均匀,且晶须增强相和第二相在基体中分布均匀,形成的腐蚀产物膜不易脱落,对基体起到了较好的保护作用。

可见光激发的BiOI/ZnO纳米复合抗菌剂制备及其抗菌活性与机制

细菌感染可引发各种严重疾病,在细菌耐药性日益严重的今天开发无机抗菌药物具有重要意义。为提升氧化锌在可见光下的抗菌活性,本文设计出一系列碘氧铋与氧化锌(BiOI/ZnO)的纳米复合材料,通过常压下机械搅拌法成功合成了形状和尺寸较为均一的系列复合纳米结构。紫外-可见漫反射光谱测试结果表明此类材料具有较高的可见光吸收率和更窄的带隙。对这类新复合材料进行的抗菌活性试验表明,在可见光激发下其BiOI/ZnO-10%和BiOI/ZnO-20%样品对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性有明显增强,且光照强度可影响该类材料的抗菌活性。抗菌机制研究结果显示此类材料具有与纳米ZnO抗菌材料相似的机理:通过带正电荷的表面和强活性氧基团(•OH)的产生导致细菌细胞壁破裂和死亡,而纳米碘氧铋的复合所形成的异质结不仅使得强活性氧基团易于产生,而且使BiOI/ZnO纳米复合材料的可见光吸收增强。本研究既提出了纳米ZnO材料利用可见光激发增强抗菌活性的策略,又为纳米ZnO基复合材料的临床应用提供了实验支撑。

用于NO_(2)室温检测的ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米复合材料气体传感器

通过种子层诱导自组装的方式合成了ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米复合材料,并对其结构和微观形貌进行分析。结果显示,与ZnO气体传感器相比,ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)气体传感器在对10^(-5)NO_(2)响应度变化不大的情况下,工作温度大幅度降低,实现了室温检测;并对其可能的气敏机理进行了深入分析。实验工作表明了ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)气体传感器在NO_(2)的室温检测中具有潜在的应用价值。

纳米ZnO/环氧树脂复合材料的力学性能和摩擦学性能

在超声波作用下,利用偶联剂将ZnO纳米微粒同环氧树脂进行复合,制备了纳米ZnO/环氧树脂复合材料,用M-2000型摩擦磨损试验机评价了复合材料在干摩擦条件下同不锈钢对摩时的摩擦学性能,测定了复合材料的力学性能,并用正电子湮没寿命技术(PALT)分析了试样的微观结构.结果表明:纳米ZnO/环氧树脂复合材料的耐磨性优于环氧树脂;当纳米ZnO的质量分数为10%时,复合材料的磨损率最小,仅为环氧树脂的15%,且摩擦系数也有所降低;摩擦后复合材料试样的自由体积孔穴尺寸有所增大,而且随着ZnO含量的增加,自由体积孔穴尺寸呈增大趋势.

TiO_2/ZnO纳米复合材料的制备及表征

以钛酸正四丁酯及L-Cys为钛源和模板剂仿生合成纳米TiO2前体,采用水热合成法制备TiO2/ZnO纳米复合材料,并利用XRD、SEM、XPS、FT-IR以及比表面积及孔径分析等对TiO2/ZnO纳米复合材料进行表征。结果表明:合成TiO2/ZnO复合材料是由锐钛矿TiO2和纤锌矿ZnO组成,形貌是由许多几十纳米厚薄片组成的花状,直径在2～3μm之间,比表面积为219.54m2/g。

稀土铈掺杂纳米ZnO抗菌复合材料研究

采用纳米ZnO为载体,按照不同掺杂比例制备了复合无机抗菌剂 Ce4+/ZnO,采用抑菌圈实验和最小抑菌浓度实验来检测其抗菌性能。结果表明,掺杂稀土Ce4+明显提高了纳米 ZnO的抗菌性。通过对ZnO白样和Ce4+/ZnO试样的XRD测试, 结果表明 Ce4+已进入 ZnO晶格,同时对复合抗菌机理进行了探索研究。

薄片状C_(60)/ZnO纳米复合材料的制备及其光催化性能

首先通过简单沉淀法制备了薄片状纳米ZnO,再利用化学吸附作用将C60与ZnO复合得到C60/ZnO纳米复合材料。采用XRD、SEM、XPS、Ra-man、DRS、PL等技术对样品进行表征,紫外光下以亚甲基蓝(MB)作为探针分子,研究C60/ZnO纳米复合材料的光催化活性。结果表明,C60/ZnO纳米复合材料的光催化活性优于单纯的纳米ZnO,且1%(质量分数)C60/ZnO的光催化活性最高,这是由于C60具有良好的接受和传导电子的作用,抑制了光生电子和空穴的复合,从而提高了光催化效率。

高压对纳米ZnO和ZnO/SnO_2复合材料的结构和发光性能的影响

利用溶胶-凝胶法制备出了纳米晶ZnO与含有3%摩尔分数SnO2的ZnO/SnO2复合材料,在六面顶压机上对制备出的两种样品进行了室温下6、GPa的高压处理。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和光致荧光谱(PL)等方法,对高压处理前后样品的结构和发光性质进行了表征。结果表明:高压处理后回收到的纳米晶ZnO和ZnO/SnO2复合材料的平均粒径分别减小5.9%和26.3%;高压处理后ZnO和ZnO/SnO2复合材料光致发光谱的发光带强度都有所降低,但ZnO/SnO2复合材料发光带强度降低幅度比纯ZnO小,对产生这些现象的原因进行了讨论。

MC尼龙6／纳米ZnO复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法研究了原位聚合反应制备的MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的非等温结晶行为,并利用修正Avrami方程的Jeziomy法、Mo法和Kissinger法对其动力学过程进行了分析.结果表明:由于纳米ZnO起到成核剂的作用,使晶核的生成变快,提高了MC尼龙6的结晶温度和成核速率;同时纳米ZnO粒子和MC尼龙6分子链之间存在相互作用力,阻碍了MC尼龙6分子链在结晶过程中的运动,导致结晶活化能提高,晶体生长速度下降,结晶度降低.

ZnO/TiO_2纳米管复合材料的制备及光电化学性能研究

采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管,然后用光化学沉积法在TiO2纳米管表面沉积ZnO纳米颗粒制备ZnO/TiO2纳米复合材料。对样品进行了Raman谱、XRD和SEM表征,通过测定光电流-时间(I-t)和开路电压-时间(OCPT)曲线对ZnO/TiO2纳米复合材料的光电化学性能进行研究。结果表明,沉积ZnO没有改变TiO2的相结构;复合ZnO提高了TiO2的光电性能;在Zn(NO3)2浓度为10-3 mol.L-1的条件下制得的ZnO/TiO2纳米复合材料具有较好的光电性能。

PET/ZnO纳米复合材料的制备及结晶性能

通过纳米ZnO存在下的对苯二甲酸 /乙二醇 (TPA/EG)酯化和缩聚反应制备聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) /ZnO纳米复合材料 ,研究了纳米ZnO用量及其分散方式对PET粘均摩尔质量、纳米ZnO在复合物中的分散及聚乙二醇 (PEG)结晶性能的影响。发现纳米ZnO及分散改性剂 (PEG)的加入 ,对合成PET的粘均摩尔质量均有一定影响 ;纳米ZnO在EG中直接分散再缩聚形成的复合物中 ,纳米ZnO团聚严重、分散性差 ,PET的结晶度和结晶速率降低 ;在纳米ZnO分散过程中加入PEG可以降低纳米ZnO在复合物中的团聚 ,提高分散性 。

纳米ZnO/HDPE复合材料的制备与研究

采用共混方法制备了纳米ZnO/HDPE复合材料。研究了纳米ZnO对复合材料力学性能的影响。结果表明 :对于经偶联剂表面处理的纳米ZnO ,当质量分数为 1%～ 3 %时 ,明显改善了复合材料的拉伸力学性能 ;但是 ,当质量分数超过 3 %时 ,复合材料的力学性能反而随纳米ZnO用量的增加而降低 ;

LLDPE/纳米ZnO复合材料熔体流变性的研究

将纳米ZnO(或改性纳米ZnO)与LLDPE经Brabender挤出机熔融共混制备了LLDPE/纳米ZnO复合材料,采用毛细管流变仪和HAAKE转矩流变仪研究了该复合材料的熔体流变性能,讨论了纳米ZnO、改性纳米ZnO及KH550偶联剂含量对LLDPE熔体流变性能的影响。结果表明:少量纳米ZnO的加入略提高了LLDPE的表观黏度、黏流活化能和熔体的平衡转矩,改性纳米ZnO复合材料的表观黏度比未改性纳米ZnO复合材料的略低。

纳米ZnO/白云母复合材料制备及其性能研究

以Zn(NO3)2、尿素和200目酸洗白云母粉为原料,采用化学沉淀法制得纳米ZnO/白云母复合材料。对合成产物进行了表征,研究了它在UV下的光催化降解的性质。结果表明:ZnO与白云母复合程度良好,沉积在白云母表面的纳米ZnO平均粒径约24.46nm。该复合材料可在光催化的条件下降解有机染料,在距液面高50cm的30W紫外线灯的照射下,对有机物的脱色速率常数是0.11/h。此类产品在化妆品、涂料、环保等方面的应用将具有较高的经济价值。

P_(DMDAAC-AGE-MAA)/纳米ZnO复合材料的合成及性能

采用自由基聚合制备了二烯丙基二甲基氯化铵(DMDAAC)-烯丙基缩水甘油醚(AGE)-甲基丙烯酸(MAA)共聚物(PDMDAAC-AGE-MAA),进而与纳米ZnO复合,制备了PDMDAAC-AGE-MAA/纳米ZnO复合材料。通过核磁共振氢谱与透射电镜分别对聚合物和复合材料进行表征;将复合材料应用于织物整理中,考察了整理后织物的抗菌性和紫外吸收等性能。核磁共振氢谱表明PDMDAAC-AGE-MAA共聚物成功制备;核磁共振氢谱表明PDMDAAC-AGE-MAA/纳米ZnO复合材料具有核壳结构;经复合材料整理后织物对大肠杆菌具有良好的抗菌性和吸收紫外性能。

Ag/ZnO纳米复合材料的制备及应用研究

采用配位均匀共沉淀法制备了平均粒径约为20 nm的Ag/ZnO纳米复合材料。利用XRD、TEM及UV-Vis等技术对样品进行了表征,并将其与用浸渍光分解法和光还原沉积法制备的样品在形貌结构及催化降解甲基橙溶液和工业废水性能方面进行了比较。结果表明,采用配位均匀共沉淀法制备的样品,表现出更加优异的催化降解性能。

魔芋葡甘聚糖/ZnO纳米复合材料的制备与表征

用纳米ZnO为原料,以魔芋葡甘聚糖(KGM)为基体,采用共混法制得KGM/ZnO纳米复合物。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)等手段对该体系进行了表征。结果表明:由于纳米ZnO粒子的引入,KGM分子FTIR的某些特征峰的波数发生明显变化;纳米ZnO在复合物中的分散性较好;复合材料的热稳定性高于KGM薄膜;此外,复合材料的力学性能有所提高。

纳米ZnO/PP复合材料性能研究

以钛酸酯偶联剂对不同粒径的纳米ZnO粒子进行表面处理 ;采用熔融共混工艺制备了纳米ZnO/PP复合材料 ;并对复合材料力学性能及其结晶性能进行研究。结果表明 :偶联剂改善了复合材料的力学性能 ;平均粒径为 80nm的纳米ZnO质量分数为 4 %时 ,其复合材料的综合性能相对较好 ,复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度均得到不同程度的提高 ;纳米ZnO具有异相成核作用 ,能够起到细化PP球晶的作用。