焙烧温度对In_2TiO_5纳米带晶型结构及光催化性能的影响

以Ti(OC4H9)4、In(NO3)3和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备了In2Ti O5纳米带。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N2吸附-脱附等技术对不同焙烧温度处理得到的样品进行表征,详细研究了焙烧温度对In2Ti O5纳米带晶粒尺寸、形貌、比表面积和孔径的影响。以20 mg·L-1的氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星(LEV)为目标降解物,125 W高压汞灯为光源,评价了不同焙烧温度下In2Ti O5纳米带的光催化活性。结果表明,焙烧温度对In2Ti O5的形貌与光催化活性有明显影响。当焙烧温度为800℃时,制备的In2Ti O5纳米带表面光滑,其宽度为(552±58)nm、厚度约为140 nm,光催化活性最强,光照60 min,LEV的降解率可以达到95%。

Sb^(5+)掺杂TiO_2纳米带的制备及其乙醇气敏性能研究

采用水热法制备纯的及Sb5+掺杂的TiO2纳米带,并用XRD和TEM对样品进行表征。研究结果表明:700℃焙烧的TiO2纳米带依然保持为锐钛矿相;掺杂后TiO2纳米带的形貌基本保持不变,是长5~10μm,宽100~300 nm的纳米带结构。在最佳工作温度下,TiO2纳米带对乙醇气体具有快速的响应和恢复特性;Sb5+掺杂不仅可以提高TiO2纳米带的灵敏度,而且降低最佳工作温度,由掺杂前的400℃降低为掺杂后的300℃;在n(Sb)/n(Ti)=7.5%的最佳掺杂量下,对体积分数为100×10-6的乙醇气体的响应时间为19 s,恢复时间为11 s,灵敏度为13.82,且检测下限可达到1×10-6。

Pd纳米颗粒协同氧空位增强TiO_(2)光催化CO_(2)还原性能

针对TiO_(2)表面活性位点不足、反应动力学缓慢、CO_(2)还原产物中碳氢化合物的产率低以及选择性差等问题,研究通过Pd催化氧还原法在缺氧环境中构筑了具有表面氧空位的一维单晶TiO_(2)纳米带阵列(Pd-Ov-TNB)。通过形貌结构、载流子行为及光催化性能分析,探究了表面氧空位和Pd的氢溢流效应对光生载流子分离传输及还原产物选择性的影响。结果表明,Pd-Ov-TNB的CO_(2)还原活性强,产物中CH_(4)、C_(2)H_(6)和C_(2)H_(4)的产率分别为40.8、32.09和3.09μmol·g^(–1)·h^(–1),碳氢化合物的选择性高达84.52%,在C–C偶联方面展现出巨大的潜力。其一维单晶纳米带结构提高了材料的活性比表面积和结晶度,为CO_(2)还原反应提供了更多的活性位点,并加速载流子的分离传输。同时,氧空位增强了光生电荷的表面积累,为CO_(2)还原提供了富电子环境。此外,Pd纳米颗粒提高反应体系中H^(*)的浓度,并通过氢溢流效应将H*转移到催化剂表面吸附CO_(2)的活性位点,促进反应中间产物氢化。各种优势共同作用促使CO_(2)向碳氢化合物高效转化。

TiO_2-x(V_2O_5)纳米复合薄膜的光吸收

采用溶胶 -凝胶技术 ,以Ti(C4H9O) 4 和V2 O5粉末为原材料制备了纳米结构的TiO2 -x(V2 O5) (x为V2 O5的质量分数 ,分别为 10 % ,2 0 % ,30 % ,10 0 % )复合薄膜 .采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌 ;使用UV VIS NIR分光光度计测量了复合薄膜在紫外 -可见光波段的透射率和反射率光谱 ,研究其光吸收特性 .实验结果表明 :复合薄膜具有纳米颗粒结构 ;随着V2 O5用量的增加 ,复合薄膜在紫外光区的吸收逐渐增加 ,(αhv) 1/ 2 与hv存在线性关系 ,光学带隙由纯TiO2 的 3.36eV减小为x =30 %时的 2 .83eV ,光学带隙与x满足Eg(x) =Eg(0 ) +[Eg(1)-Eg(0 ) -b]x +bx2 关系式 ;复合薄膜光吸收边缘红移起因于V2 O5复合后薄膜中定域态宽度的增加 .

In_(2)O_(3)对工业V_(2)O_(5)-MoO_(3)/TiO_(2)脱硝催化剂性能的影响

采用浸渍法制备了V2O5-MoO3-In2O3/TiO2脱硝催化剂,通过XRD、N2-吸附脱附、H2-TPR、NH3-TPD、O2-TPD等技术表征了催化剂的物化性能,通过固定床反应器考察了催化剂的脱硝性能。表征结果表明,In2O3的负载使V2O5-MoO3/TiO2催化剂的比表面积和孔体积略有降低、孔径略有提升,但没有改变V2O5-MoO3/TiO2催化剂的晶型结构及载体的孔道结构。催化剂的脱硝性能评价实验结果显示,In2O3的负载提升了催化剂的还原性能,增强了催化剂的表面酸性,从而提高了催化剂的脱硝活性。In2O3的存在提高了催化剂的抗SO2/H2O蒸气的性能,催化剂的高温抗SO2/H2O蒸气性能优于低温状态下。

纳米TiO_(2)溶胶催化葡萄糖合成5-羟甲基糠醛

采用溶胶凝胶法合成了纳米TiO_(2)溶胶和PEG-TiO_(2)溶胶,将其作为葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛(HMF)的催化剂,对比研究了纳米TiO_(2)粉体和TiO_(2)溶胶的催化性能.结果表明:以纳米TiO_(2)溶胶为催化剂,葡萄糖转化为HMF的转化率为93.7%,HMF的收率为21.7%;以纳米TiO_(2)为催化剂,葡萄糖的转化率接近100%,而HMF的收率仅为1.4%.采用聚乙二醇(PEG 200)和钛酸乙酯为原料,制备了具有更高TiO_(2)固含量的PEG-TiO_(2)溶胶,方便运输、储存和使用.在最佳条件下,以PEG-TiO_(2)溶胶和甲酸为催化剂,以水为反应溶剂,葡萄糖的转化率达到92.0%,HMF的收率达到56.2%,反应温度为100℃,反应时间为12 h.研究结果为工业上大规模绿色高效催化葡萄糖转化为HMF提供了一种新的方法.

新型锂电池负极Li_(4)Ti_(5)O_(12)/双相TiO_(2)纳米片的合成及性能

锂离子电池负极材料Li_(4)Ti_(5)O_(12)由于具有独特的结构稳定性和突出的安全性而被广泛研究。然而,较差的高倍率性能严重限制了其在动力锂离子电池中的应用。为了进一步提升Li_(4)Ti_(5)O_(12)负极材料的倍率性能,采用一种便捷的水热法成功制备了新型Li_(4)Ti_(5)O_(12)/双相TiO_(2)纳米片,为显著提高Li_(4)Ti_(5)O_(12)基复合材料的电化学性能提供了一种简便而有效的方法。所合成的Li_(4)Ti_(5)O_(12)/双相TiO_(2)纳米片表现出优良的电化学性能:0.5C时,具有174 mAh/g的超高可逆容量;当倍率高达30C时,可逆容量超过140 mAh/g。新型锂电池负极Li_(4)Ti_(5)O_(12)/双相TiO_(2)纳米片的研究将为设计开发满足日益增长的高功率储能需求的新型无碳负极材料提供新思路。

V_2O_5·nH_2O纳米带的简单合成及其电容性能研究

以V2O5为原料,采用直接水合的简单方法合成了V2O5·n H2O纳米带.利用XRD和IR测试样品的结构和组成,利用SEM测试其形貌.通过循环伏安和恒流充放电法测试了V2O5·n H2O在1mol·L-1KNO3、Na NO3和Li NO3电解液中的电容性能.电化学测试结果表明,V2O5·n H2O在KNO3电解液中电容性能最好.当电压窗口为(-0.4-0.8)V、电流密度为200m A·g-1时,V2O5·n H2O电极在第600次充放电循环时展现出最大的比电容148.1F·g-1;再循环1400次后的比电容为142.6F·g-1,比电容保持率为96.3%.当电流密度从200 m A·g-1增大到800m A·g-1时,其比电容值为115.6 F·g-1,1000次循环后比电容保持率为97.9%,表明材料在大电流密度下的充放电性能较好.因此,直接水合制备的V2O5·n H2O纳米带适合做超级电容器的电极材料.

In_(2)Se_(3)薄膜的掺杂效应及其纳米带铁电性

低维材料的铁电性一直是凝聚态物理和材料科学领域的研究热点,在新型纳米电子器件的设计和应用等方面有重要的潜在应用和学术价值.本文基于密度泛函理论的第一性计算,以实验上已经验证的二维铁电材料In_(2)Se_(3)薄膜为出发点,研究了二维In_(2)Se_(3)薄膜的掺杂效应和In_(2)Se_(3)纳米带的铁电性.结果发现铁电性和金属性在静电掺杂的In_(2)Se_(3)薄膜中可以稳定共存,且电子掺杂会同时增强面内和面外极化,空穴掺杂可以增强面外极化,但抑制面内极化,从原子结构畸变和电子结构等角度详细解释了载流子掺杂对薄膜面内极化和面外极化的影响以及物理机制.针对In_(2)Se_(3)纳米带的研究,发现一维铁电性可以在In_(2)Se_(3)纳米线中存在,计算并给出了纳米带的局域极化分布和带隙,拟合了带隙和纳米带宽度之间满足E^(NR)_(G)-1/W^(2)标度关系.以期此研究可为拓宽二维铁电薄膜及其纳米结构的应用提供理论指导.

掩模板法制备单根In_(2)O_(3)纳米带器件

一维纳米材料的智能化、小型化以及元件的高集成特性使得其在纳米光电子学、真空微电子传感器件和光集成电路等方面的应用发展迅速;其独特的物理、化学性质在发光二极管、压电转换器件和光催化纳米器件等领域的应用潜力也受到了广泛关注。本文首先通过碳热还原的方法制备一维的氧化铟纳米带,再通过掩模板构建基于单根纳米带的纳米器件,并测试了其欧姆特性。

Z型TiO_(2)/Au/CdS异质结对304不锈钢的光生阴极保护效果研究

为了提高TiO_(2)对304不锈钢的光生阴极保护性能,采用阳极氧化法在Ti片表面制备TiO_(2)纳米带,再使用离子溅射制备TiO_(2)/Au,然后进一步使用连续离子层吸附反应法制备出Z型TiO_(2)/Au/CdS异质结复合膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线光电子能谱对所制备膜层的晶体结构、表面形貌、元素分布、各元素的价态以及键能进行分析,使用分光光度计分析膜层的光学性质,使用电化学工作站测试膜层对304不锈钢的光生阴极保护性能。结果表明:TiO_(2)/Au(10)/CdS复合膜对304不锈钢的光生阴极保护效果最好,其开路电位为-1.252 V(vs SCE),同时光生电流密度达到2.697 mA/cm^(2),是纯TiO_(2)(0.185 mA/cm^(2))的14倍。TiO_(2)复合Au和CdS后形成了Z型异质结,这种Z型电荷转移机制可以改变光生电子的迁移路径,能促进光生电子与空穴的分离,因此能够为304不锈钢提供有效的阴极保护。

In_2TiO_5纳米带的静电纺丝法制备及光催化性能

以酞酸丁酯(Ti(OC_4H_9)_4)、硝酸铟(In(NO3)3)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备了In_2TiO_5纳米带.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和氮气吸附-脱附等温线(BET)等技术对样品进行了表征.考察了In_2TiO_5纳米带在光催化降解罗丹明B(RhB)、甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)和左氧氟沙星(LEV)过程中的应用性能,研究了不同离子型物质、溶液的pH和MB起始浓度对In_2TiO_5纳米带光催化活性的影响.结果表明:In_2TiO_5纳米带具有正交晶系结构,禁带宽度为3.47 eV,比表面积为20.71 m^2·g^(-1),可应用于4种不同离子型物质的光催化降解,发现光催化效果与被降解物质的表面带电性质有关.在紫外光照射下,90 min,对MB的降解率达98.1%,其降解过程服从一级动力学模型.

Bi掺杂In_2TiO_5纳米带的制备及其光催化性能

以Bi(NO_3)_3、Ti(OC_4H_9)_4、In(NO_3)_3和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝法和沉淀法相结合,成功制备了Bi掺杂In_2TiO_5(Bi-In_2TiO_5)纳米带.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和氮气吸附-脱附等温线(BET)等技术对样品进行表征.结果表明,Bi的掺杂未引入新的杂相,样品均为正交晶系结构,掺杂前后样品的形貌未发生明显变化.适量的Bi掺杂,在In2Ti O5晶格中形成杂质能级,降低了In_2TiO_5的带隙能.当掺杂量为2%时,制备的Bi-In_2TiO_5纳米带的光催化活性最高.在氙灯(150 W)辐照下,150 min,对罗丹明B的降解率达95.8%,且该催化剂对氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星(LEV)也表现出优良的光催化降解性能.

TiO_(2)-NB/pg-C3N4可见光催化降解17α-乙炔雌二醇的机理

通过煅烧自制的TiO_(2)纳米带(TiO_(2)-NB)和多孔氮化碳(pg-C_(3)N_(4))制备出新型的TiO_(2)纳米带/多孔氮化碳(TiO_(2)-NB/pg-C_(3)N_(4))光催化剂,优化了其制备条件,并用于可见光条件下催化降解雌激素活性最强的17α-乙炔雌二醇(EE2).通过SEM、TEM、XRD、UV-vis DRS、PL、XPS和BET等手段对催化剂结构和表面物理化学性质进行表征和分析.结果表明,B型TiO_(2)纳米带均匀负载至多孔氮化碳薄片上,形成TiO_(2)-NB/pg-C_(3)N_(4)复合光催化剂.最优条件下制备的TiO_(2)-NB/pg-C_(3)N_(4)降解EE2的速率常数(0.02537min^(-1))分别是TiO_(2)-NB(0.00197min^(-1))和pg-C_(3)N_(4)(0.0077min^(-1))的12.88倍和3.29倍.自由基捕获实验结果显示超氧自由基(·O_(2)-)是TiO_(2)-NB/pg-C_(3)N_(4)可见光催化降解EE2的主要活性物种.HPLC-MS中间体检测结果显示,可能的降解中间体主要有4个,提出可能的降解途径,而且通过MCF-7雌激素活性测试法可知降解过程产物的雌激素活性基本消除.

铜卟啉修饰In_(2)TiO_(5)纳米带的制备及其光催化性能

以5,10,15,20-四苯基铜卟啉(CuTPP)和5-(4-氨基苯基)-10,15,20-三苯基铜卟啉(CuAPTPP)为敏化剂,采用溶剂热法成功制备了铜卟啉敏化In_(2)TiO_(5)复合光催化剂.利用紫外、FT-IR、XRD、SEM、UV-vis DRS和N2吸附脱附曲线对所得铜卟啉及复合光催化剂进行表征和分析.结果表明,铜卟啉负载于In_(2)TiO_(5)纳米带表面,复合光催化剂的禁带宽度及比表面积出现一定程度的减小,但未改变In_(2)TiO_(5)的晶型及形貌.其中,CuTPP敏化In_(2)TiO_(5)复合光催化剂的光催化活性最强,在模拟太阳光的照射下,120 min时罗丹明B(RhB)的降解率高达98.9%,而In_(2)TiO_(5)纳米带对RhB的降解率仅为33.5%,且循环使用5次后其光催化降解率仍保持在95%以上.

“铟硫得福”——与尿酸的狭路相逢

尿酸是嘌呤在人体内代谢的最终产物,如果人们长期食用嘌呤含量高的食物或者不新鲜的各种肉类,使人体尿酸失衡,就容易导致血液中尿酸过高,引发一系列健康问题。本实验制备了一种新型Cd_(2)In_(2)S_(5)纳米晶,将Cd_(2)In_(2)S_(5)纳米晶与丝网印刷碳柔性电极结合,所得电极可用于尿酸检测。可通过检测尿酸含量来监测人体健康状况以及判断肉类新鲜程度。本实验创新性的将神奇的纳米材料走向市场,让中小学生、大学生、社会人群都能明白尿酸检测原理。实验所用材料便宜易得,操作简单,可实现尿酸的居家检测。

不同无机填料及其含量对LDPE薄膜性能的影响

目的研究纳米TiO_2、纳米级ZSM-5分子筛、微米级ZSM-5分子筛这3种无机填料对LDPE（低密度聚乙烯）薄膜的力学性能的影响。方法将不同无机填料通过双螺杆挤出机与LDPE造粒后,通过单螺杆挤出机挤出流延成膜,并考察薄膜的性能。结果制备的薄膜厚度为91~174μm,实验结果表明,无机填料的加入使LDPE薄膜的拉伸强度及断裂伸长率有不同程度的降低,氧气透过系数增加了17.3%~60.5%,添加填料的LDPE薄膜的二氧化碳透过系数是空白膜的1.3~3倍,ZSM-5分子筛的添加对薄膜的水蒸气透过系数有所提升,而二氧化钛的添加则导致水蒸气透过系数下降。结论无机填料的加入提升了LDPE薄膜的透气性能,但是还需要更进一步的改性,更大程度地改善其透气性、水蒸气透过性和力学性能。