基于p-n异质结CuO/TiO_(2)复合物高效的载流子分离能力构建超灵敏AFP光电化学分析

将TiO_(2)纳米粒子与Cu(pta)MOFs复合,通过高温煅烧策略制得CuO/TiO_(2)复合物.在最优实验条件下,基于复合物对可见光更强的吸收利用效率,CuO/TiO_(2)修饰的ITO电极展现出显著的光电化学(PEC)响应信号,其光电流值(59.4μA)分别是单组分TiO_(2)和CuO粒子的15.5和7.4倍.线性扫描伏安法(LSV)测试结果证实CuO/TiO_(2)/ITO电极比CuO和TiO_(2)材料具有更大的LSV响应强度.这可归因于获得的薄片层状CuO粒子及其兼有的多孔隙特征促进了光的多重散射/反射效应,同时CuO/TiO_(2)复合材料具有的典型p-n异质结构(能级带隙匹配)大幅促进了光生电荷载流子(e^(-)/h^(+))的分离与转移.选用戊二醛(GA)作为交联手臂分子,通过温和的醛胺反应将壳聚糖(CS)和anti-AFP抗体组装于CuO/TiO_(2)/ITO电极表面,再用牛血清蛋白(BSA)封闭活性位点,构建出PEC传感平台(BSA/anti-AFP/GA-CS/CuO/TiO_(2)/ITO),实现了对不同浓度甲胎蛋白(AFP)的高灵敏检测(检出限达到2.63×10^(-4) ng/mL).制备的传感电极同时展示出良好的稳定性和选择性.

FeS_(2)/TiO_(2)复合纳米材料制备及光催化性能分析

光催化技术能有效解决日益严重的水污染问题,其中心是高效光催化材料的设计与合成。以二氧化钛、升华硫粉、还原铁粉为原料,无水乙醇为过程控制剂,采用湿式机械化学合成法一步制备具有可见光响应的FeS_(2)/TiO_(2)复合纳米材料。通过场发射扫描电镜(FESEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行表征,研究材料复合方式、煅烧温度、催化剂用量、污染物浓度和溶液初始pH值等条件因素对体系光催化降解性能的影响规律。结果表明,机械化学合成FeS_(2)/TiO_(2)复合纳米材料同步实现FeS_(2)生成、FeS_(2)和TiO_(2)均匀复合以及S元素掺杂进入TiO_(2)晶格三个目标;300℃热处理的复合材料在pH值为4、催化剂投加量1 g/L和亚甲基蓝初始浓度20 mg/L时催化效果最优,在可见光下复合材料光催化降解率是单独TiO_(2)的15倍,单独FeS_(2)的1.8倍,有效提高了处理化工行业典型污染物的效率。异质结构筑和S元素掺杂改善了TiO_(2)能级结构,促进了复合体系光生电子-空穴对的有效分离和光催化利用。

磁性MoS_2/CuO/Fe_3O_4复合材料的合成及光催化性能研究

采用催化剂负载到助催化剂上制得一种可以磁分离的光催化复合材料。采用湿化学法制备纳米级二硫化钼,用化学沉淀法制备球状纳米级氧化铜,通过磁力搅拌将其分散在溶有二硫化钼的去离子水中,形成含二硫化钼/氧化铜复合微粒的微乳液,经水热反应、烘干得其复合材料。采用简单的溶剂热法制备球状Fe_(3)O_(4),将所得复合材料超声处理,使其均匀分散在含四氧化三铁的悬浊液中,再经水热反应、烘干煅烧后得到纳米级磁性MoS_(2)/CuO/Fe_(3)O_(4)复合材料。通过扫描电镜、红外等手段对该磁性复合材料进行表征,复合材料具有良好的吸附性能和光催化性能,并可通过磁场进行分离和回收。

CuO/TiO_(2)复合材料制备与光催化性能研究

采用溶胶—凝胶法在550℃热处理条件下制备纯TiO_(2)及CuO/TiO_(2)复合光催化材料.通过X射线衍射、扫面电子显微镜和荧光光谱等方法对催化剂的晶体结构、微观形貌,以及光生电子和空穴复合率进行表征,并以亚甲基蓝作为目标污染物,研究其光催化性能.结果表明,采用550℃热处理工艺制备的纯TiO_(2)为锐钛矿结构,Cu元素加入后,TiO_(2)中出现了微量的金红石,促进了锐钛矿向金红石转变,并且产生了CuO相,形成了CuO/TiO_(2)复合材料.CuO的产生有利于抑制光生电子与空穴的复合,但CuO/TiO_(2)对亚甲基蓝的降解率低于纯TiO_(2),这可能是CuO/TiO_(2)复合材料的纳米颗粒团聚现象增强,比表面积降低所致.

溶胶-凝胶法制备TiO_(2)硅藻土复合材料及其光催化性能

采用焙烧、酸洗等工艺预处理硅藻土,以改性硅藻土和钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_(2)硅藻土复合材料,采用XRD、SEM、FT-IR、TG等手段对其进行分析表征,以甲基橙为降解对象考察其光催化性能。结果表明:硅藻土表面均匀负载着锐钛矿型的二氧化钛,晶粒尺寸为35.76 nm。负载比2∶1、pH为>2~3、焙烧温度500℃制备的TiO_(2)硅藻土复合材料的光催化性能最好,热稳定性良好。当TiO_(2)硅藻土复合材料投入量为1 g L,对60 mL(10 mg L)的甲基橙溶液60 min内的降解率达到92%。

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料的结构调变对其催化应用的影响

TiO_(2)-SiO_(2)复合材料(TSCM)的催化应用性能受到其所含TiO_(2)物种的晶相和SiO_(2)骨架的孔道结构的显著影响。本文归纳总结了TSCM中TiO_(2)物种晶相、SiO_(2)骨架的孔道结构、形貌等特性的调变规律及其对TSCM催化性能的影响,并展望了TSCM材料的结构特性演变趋势以及在制备方法上的取舍。TSCM直接作为催化剂时,其活性位普遍被认为是TiO_(2)-SiO_(2)界面上的Ti—O—Si键位和酸性位点。而作为载体材料时,TSCM中的TiO_(2)物种可以与负载的金属活性中心表现出显著的载体-金属相互作用(SMSI),TiO_(2)物种的晶相可以对形成的金属活性中心的性能产生显著影响。在TSCM材料的合成研究中,合成含有单一锐钛矿相(Anatase)TiO_(2)物种的Anatase-SiO_(2)或单一金红石晶相(Rutile)的Rutile-SiO_(2)类型TSCM材料,以及同时含有这两个晶相TiO_(2),但晶相比例可调的A/R-SiO_(2)类型TSCM材料仍充满挑战。TSCM的SiO_(2)骨架特性调控也同样具有挑战,如何在得到特定晶相和粒子尺寸的TiO_(2)物种的同时获得特定孔道特性和形貌特征的SiO_(2)骨架,仍是研究的难点和热点。两步法无需同时控制TiO_(2)和SiO_(2)物种的制备参数,重现性好,多用于特殊形貌的TSCM的制备,但通常其中TiO_(2)物种的分散度不佳。而一步法制备过程简短,更容易得到多孔-大比表面积材料,有利于实现TiO_(2)粒子的尺寸控制及其在SiO_(2)骨架中的均匀分布,从而得到更丰富的Ti—O—Si界面活性物种,但需要在同一合成体系中同时控制相互影响的TiO_(2)和SiO_(2)物种的制备参数,调控难度极大,与两步法相比,重现性较差。

Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF复合材料的制备及其性能研究

为了提高二氧化钛/活性碳纤维(TiO_(2)/ACF)复合材料处理有害气体的降解率,使用Fe^(3+)对TiO_(2)进行改性,采用溶胶-凝胶法制备Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF,通过荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电镜(SEM)对材料进行性能表征,并以氨气(NH3)等气体为目标降解物,研究Fe^(3+)-TiO_(2)/ACF对目标降解物的降解效果。结果表明:经Fe^(3+)掺杂改性的TiO_(2)光催化活性显著提高,Fe^(3+)∶Ti4+摩尔比为1∶200时,其光催化活性最高。随着Fe^(3+)掺杂量的增加,TiO_(2)的平均晶粒大小逐渐降低。负载Fe^(3+)-TiO_(2)后ACF的比表面积降低。使用Fe^(3+)∶Ti4+(1∶200)与ACF进行复合后,对目标降解物的降解效率比TiO_(2)/ACF提高了16%~21%,降解效果得到显著提升,对有机气体的降解率高于无机气体。

CeO_(2)/CuO气体传感器的制备及其正丁醇的气敏性能

以乙酸铜、乙酸铈有机金属盐为前驱体,以碳酸钠为沉淀剂,通过水热法制备了不同Ce元素与Cu元素的摩尔百分比的CeO_(2)/CuO双金属氧化物气体敏感材料,并对所制备的材料进行了扫描电子显微镜(SEM)形貌表征,结果显示CeO_(2)/CuO复合材料为直径6~8μm的空心微球。将制备的CeO_(2)/CuO复合材料涂覆于陶瓷管上制成旁热式气体传感器。气敏测试结果表明,Ce元素与Cu元素的摩尔百分比为3%的CeO_(2)/CuO复合材料传感器对正丁醇气体有着良好的气敏性能,其最佳工作温度为200℃,响应度为纯CuO的1.5倍。此外,该传感器还有着优异的重复性、响应/恢复时间(约5s/15s)。

单分散RuO_(2)球形颗粒的制备及RuO_(2)/CuO电阻性能的研究

二氧化钌(RuO_(2))具备较高的电阻稳定性和较低的电阻温度系数,被广泛应用于制备厚膜电阻浆料的导电相。以无水氯化钌为原料,水为反应介质,选用绿色且经济的还原剂,利用水热还原法,得到了兼具单分散和高球形度的RuO_(2)颗粒,可满足电阻浆料制备的需要。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了RuO_(2)粉的形貌、粒径和团聚状态,以X射线衍射仪(XRD)检测颗粒的晶相,并利用电化学工作站测试了RuO_(2)球形颗粒与RuO_(2)/CuO复合材料的电阻特性。结果表明:单分散、球形度高、尺寸均匀的金红石型纳米RuO_(2)的阻抗值最小,其导电性明显优于出现明显团聚的RuO_(2)颗粒,RuO_(2)/CuO也表现出较强的导电性。由阻抗测试结果可知,RuO_(2)颗粒的加入可显著提升CuO的导电性。

CS/NC/Nano-TiO_(2)复合膜的制备及性能

为开发抗菌可降解材料,将纳米二氧化钛(nano-TiO_(2))作为抗菌剂,以溶液共混流延法制备壳聚糖(CS)/纳米纤维素(NC)/nano-TiO_(2)复合膜。利用FTIR、XRD、SEM、TG等方法对复合膜的化学结构、结晶性质、微观形貌、热稳定性进行表征,并研究了nano-TiO_(2)对复合膜吸水稳定性、力学性能和抗菌性能的影响。结果表明,NC在CS中均匀分散,二者相互作用形成了结构致密的CS/NC基膜,4%的nano-TiO_(2)能均匀地分散嵌于基膜中,显著改善了复合膜的热稳定性,当热失重率为20%时,与CS膜相比,热失重温度提高了77℃。性能测试结果表明,当nanoTiO_(2)含量为4%时,复合膜的力学性能最佳,与纯CS膜相比,吸水率降低了40%,拉伸强度提高了35%,断裂伸长率提高了29%。同时复合膜还具有良好的抗菌性,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为84%和88%。

g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化复合材料光催化活性提升路径研究

由于g-C_(3)N_(4)存在着表面积小、光生载流子复合严重等问题,限制了光催化材料的光催化活性,故以g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化复合材料为实验对象,提出g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化复合材料光催化活性提升路径研究。选取适当的实验试剂与仪器,并对试剂进行一定的处理,制备g-C_3N_4纳米片、TiO_(2)纳米片与g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化复合材料,设置水分解实验步骤。在不同三聚氰胺/TiO_(2)质量比、高温煅烧温度与高温煅烧时间条件下,制备g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化复合材料,并进行水分解实验。结果表明,当制备条件为三聚氰胺/TiO_(2)质量比为4∶1,高温煅烧温度为550℃,高温煅烧时间为5 h时,g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)光催化复合材料水分解氢气量最大,即光催化活性最佳。

TiO_(2)掺杂改性对UiO-66结构和催化性能的影响

为获得具有可见光响应的高活性光催化剂,利用二氧化钛(TiO_(2))对UiO-66掺杂改性,通过水热法合成TiO_(2)@UiO-66.采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶红外光谱分析(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和N_(2)吸附-脱附(N2 adsorption-desorption)等手段,考察TiO_(2)掺杂对UiO-66结构和表面形貌的影响.结果表明,所制备样品均为正八面体结构;改性前UiO-66比表面积高达1270 m2/g,少量TiO_(2)掺杂时,TiO_(2)@UiO-66的比表面积与UiO-66相差无几;TiO_(2)掺杂量增加至15 mmol时,TiO_(2)@UiO-66的比表面积骤减到413 m2/g,TiO_(2)掺杂过多会降低UiO-66的比表面积.以可见光下样品对头孢曲松钠的去除为探针反应考察其催化活性,结果显示,TiO_(2)掺杂量为10 mmol时,可见光照射120 min,TiO_(2)@UiO-66对头孢曲松钠的去除率达到64.86%,是UiO-66的1.28倍.因此,适量掺杂TiO_(2)可以提高UiO-66对头孢曲松钠的去除率.研究可为改性UiO-66光催化剂设计和头孢抗生素污染物的光催化降解提供参考.

磁性TiO_(2)/Fe_(3)O_(4)@NiSiO_(3)催化剂的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和Stber法合成TiO_(2)/Fe_(3)O_(4)@NiSiO_(3)复合纳米材料,通过SEM、EDS、XRD和FT-IR等表征手段对其形貌、结构和组成进行分析,并对其光催化降解含酚废水性能进行了探究,并优化了催化剂种类、催化剂用量、温度和pH等催化条件。结果表明,复合材料对含酚废水具有良好的降解性能复合磁性催化剂具有较强的催化效果,0.050 g该催化剂降解50 mL 0.01 mg/L的苯酚溶液,130 min内降解率为92.26%,且降解符合一级动力学模型。

一维TiO_(2)-Al_(2)O_(3)载体的制备及其在加氢脱氮中的应用

为提高现有负载型NiMoS催化剂的加氢活性,以碳纳米管为结构导向剂,分别采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了2种一维TiO_(2)-Al_(2)O_(3)载体,并采用共浸渍法制备了相应的负载型NiMoS催化剂,探究了不同结构的载体对NiMoS/TiO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂加氢脱氮性能的影响。结果表明,当选择以溶胶-凝胶法制备的一维TiO_(2)-Al_(2)O_(3)为载体时,NiMoS/TiO_(2)-Al_(2)O_(3)催化剂上的加氢脱氮活性较高,在350℃、氢压为3 MPa、转速为400 r/min的条件下反应4 h,喹啉的转化率达到99%以上,脱氮率达到40.75%。

核壳填料Ag@TiO_(2)对PTFE基复合材料微波介电性能的调控特性研究

高介电常数聚合物基微波介质材料同时具有较高的介电常数与良好的机械性能,拥有广阔的应用前景。本研究通过溶胶凝胶法在纳米银分散液中将钛酸四丁酯水解,制备了不同Ag/TiO_(2)摩尔比的Ag@TiO_(2)核壳颗粒,并作为填料与聚四氟乙烯(PTFE)复合制备出Ag@TiO_(2)/PTFE复合材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜形貌分析、EDS分析等测试手段对实验样品形貌、组分进行了分析。采用核壳结构制备的Ag@TiO_(2)颗粒与PTFE复合后,样品的介电常数与损耗随Ag@TiO_(2)填充比例升高而递增,在填充比例为60%体积分数下可以制备出介电性能与导热性能俱佳、与金属相容性良好的微波介电材料。测试结果表明,在该比例下样品同时具有高介电常数(25.22)、低介电损耗(5.2×10^(-3))、较高的热导率(1.367 W/(m·K))和较低的线膨胀系数(25.6×10^(-6)/℃),可以满足微波无源器件轻量化、小型化的应用需求。

用于环境净化的TiO_(2)/AC复合材料的制备及其改性研究进展

二氧化钛(TiO_(2))在光照下可以产生具有强氧化性能的活性基团,活性炭(AC)具有良好的吸附性能。将TiO_(2)负载在AC上制备的TiO_(2)/AC复合材料可以有效去除大部分难降解的有机污染物,因此在环境净化领域具有良好的应用前景。本文综述了TiO_(2)/AC复合材料的研究现状,介绍了目前TiO_(2)/AC复合材料的三种主要制备工艺:溶胶-凝胶法、溶剂热法和微波合成法。其中溶胶-凝胶法所制备的材料稳定性好、溶剂热法制备条件温和、微波合成法制备周期短。针对TiO_(2)/AC复合材料可见光吸收率低和量子利用率低等问题,介绍了离子掺杂、半导体复合、贵金属沉积等现有的TiO_(2)/AC复合材料改性方法。之后,概述了所制备的TiO_(2)/AC复合材料在去除难降解有机污染物(染料废水、药物类、酚类、挥发性有机物)中的应用。最后展望了TiO_(2)/AC复合材料在改性研究与实际应用过程中存在的挑战性问题及可行的解决方法,为TiO_(2)/AC复合材料深入研究和大规模工业生产应用提供参考。

SiO_(2)-CuO复合纤维材料的抗菌性能

在无水乙酸铜(铜源)与正硅酸四乙酯的物质的量比为1:10,1:20,1:40条件下,以聚乙烯吡咯烷酮为模板剂,采用静电纺丝法结合高温煅烧制备SiO_(2)-CuO复合纤维材料,研究了该复合纤维材料的微观形貌、透气性与抗菌性能。结果表明:采用静电纺丝法结合600℃煅烧成功制备SiO_(2)-CuO复合纤维材料,CuO纳米颗粒均匀分布在SiO_(2)纤维中,CuO属于单斜晶系;随着无水乙酸铜含量的增加,CuO颗粒的结晶程度增大;复合纤维材料的水蒸气透过率在2994.4~4017.6 g·m^(-2)·d^(-1),约为无材料覆盖条件下的60%,复合纤维材料具有较好的透气性;随着无水乙酸铜含量的增加,复合纤维材料的抗菌率增大,抗菌性能提高;当无水乙酸铜与正硅酸四乙酯物质的量比为1\:10时,复合纤维材料具有良好的气体透过性能,且抗菌率高达99.9%。

g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料的制备及降解四环素的研究

文章以三聚氰胺和尿素为原材料,采用缩聚热解法以550℃高温煅烧4 h合成g-C_(3)N_(4),将其与TiO_(2)前驱体通过水热法结合煅烧工艺制备g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)复合材料。目标降解物选用四环素,以成分配比、p H等作为自变量,探讨对四环素降解率的影响,并采用XRD、SEM、BET测试手段对材料性能进行表征。在实验中,投加70 mg经过120℃水热4 h和500℃煅烧2 h的g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)粉末用于降解70 m L浓度为10 mg/L的四环素溶液。结果显示,在氙灯光照下,在90 min内g-C_(3)N_(4)与TiO_(2)质量比为12∶100的g-C_(3)N_(4)/TiO_(2)对四环素的降解率达88.43%,TiO_(2)对四环素的降解率为64.73%,降解率提升了40%。

磁性分子筛负载TiO_(2)复合光催化剂的制备及性能

采用超声辅助水热法合成了磁性分子筛Fe_(3)O_(4)/SSZ-13,然后通过溶胶-凝胶法对其继续负载TiO^(2)制得复合光催化剂TiO_(2)-Fe_(3)O_(4)/SSZ-13。借助XRD,FTIR,SEM,TEM,VSM,UV-Vis,PL对其形貌、结构及性能进行了表征,并考察了其光催化性能。表征结果表明,Fe_(3)O_(4)的加入不会改变分子筛的原有结构,复合材料的光响应范围扩大,电荷分离效率提高。降解实验结果表明,光照40 min时活性艳红的去除率可达89.7%,光照60 min时活性艳红去除率可达最大(93.6%),较TiO_(2)提高了5.7%。此外,这种材料还具有较强的磁性,饱和磁化强度为17.80(A·m^(2))/kg,可通过外加磁场回收。

TiO_(2)基复合材料光催化抑菌功能研究新进展

TiO_(2)因抑菌效果好、热稳定性高等优点被广泛应用于光催化抑菌领域,对TiO_(2)进行修饰改性或与其他材料进行复合,可以使其具有更好的抑菌活性。针对国内外最新研究情况,综述了TiO_(2)基复合材料光催化抑菌功能机理及研究的最新进展。