静电纺PAN/TiO_(2)/Ag纳米纤维膜空气过滤性能研究

为获得高效低阻的过滤材料,将纳米银(Ag)颗粒和二氧化钛(TiO_(2))共混在聚丙烯腈(PAN)纺丝液中,采用静电纺丝法制备PAN/TiO_(2)/Ag纳米纤维膜。研究了纳米纤维膜的微观形貌、透气和透湿性能、过滤性能、力学性能等。结果表明:加入纳米Ag颗粒后,PAN/TiO_(2)/Ag纳米纤维的直径和标准差均呈现减小趋势,当纺丝时间为40 min、Ag质量分数为1.25%时,得到的纳米纤维膜的综合性能优异,其过滤效率98.68%,阻力压降80 Pa,品质因子达到0.05409 Pa^(-1)。认为:静电纺PAN/TiO_(2)/Ag纳米纤维膜为新型高性能空气过滤器的开发提供了新途径。

(Ag,Cu)/TiO_(2)汽车玻璃隔热膜的制备与表征

利用磁控溅射技术制备由金属(Ag,Cu)膜、介质层TiO_(2)膜组成的双层汽车玻璃隔热膜样品。利用单因素分析法考察了溅射时间、溅射功率和Ar溅射流量三个因素对(Ag,Cu)/TiO_(2)汽车玻璃隔热膜透光隔热性能的影响。实验结果表明,在在本底真空度3×10^(-3) Pa,溅射气压2.1 Pa条件下,靶基距均为70 mm时,金属(Ag,Cu)膜溅射时间18 s,溅射功率80 W,Ar溅射流量20 sccm;介质层TiO_(2)膜溅射时间50 min,溅射功率115 W,溅射流量25 sccm时,(Ag,Cu)/TiO_(2)汽车玻璃隔热膜的透光隔热性能最佳。

TiO_(2)/Fe/Ag_(3)PO_(4)复合光催化剂降解RhB

半导体TiO_(2)化学性质稳定、安全无毒,是光催化降解污染的代表性材料。但TiO_(2)存在带隙较宽,只能吸收紫外光的问题。在太阳光能中,紫外光的占比不到5%,大多数光能无法吸收,这会导致TiO_(2)对污染物的光催化降解性能受到极大限制。针对上述问题,设计了一种铁和银共同掺杂的方案,尝试得到比纯TiO_(2)带隙能量更低的复合TiO_(2)微球,来对太阳光的吸收范围进行扩展。样品使用溶胶-凝胶法来制备,分别制备5种铁原子占比不同的TiO_(2)/Fe微球,然后将银元素以磷酸银的形式负载上去,得到TiO_(2)/Fe/Ag_(3)PO_(4)复合微球。配制浓度为10 mg/L的50 mL有机污染物RhB水溶液,在氙灯光源下分别测试5种样品的光催化降解性能。结果表明:1 h内5种样品的降解率均超过90%,特别是铁原子占比为5%时,光催化的效果最好,30 min时降解率高达99%。经过XRD、SEM、XPS、DRS、PL等一系列的测试分析发现,铁原子占比为5%时,复合TiO_(2)微球的带隙能量降低到了2.85 eV,对太阳光的响应延伸至可见光区域,较大程度地提升了TiO2的光催化性能。

具有增强光催化和抗菌活性的TiO_(2)@Ag-GO复合材料

光催化降解环境中的污染物被认为一种理想的清洁方法,其中二氧化钛(TiO_(2))是目前最有前途的光催化材料之一。但由于能带宽、光生电子与空穴快速复合等特点,限制了其利用效率和范围,开发一种高效的TiO_(2)基光催化复合材料具有重要意义。通过简单的溶胶-凝胶法和一步Marangoni法,将TiO_(2)和Ag纳米颗粒(AgNPs)和氧化石墨烯(GO)有效结合,制备出显著增强光催化活性和抗菌能力的复合材料TiO_(2)@Ag-GO。氧化石墨烯(GO)具有多个催化活性中心,可以高效地进行光催化反应降解污染物。同时,还能提高电荷分离程度,抑制光生电子和空穴复合,提高TiO_(2)光催化活性。AgNPs具有存储电子和促进电荷分离的能力,同时释放的Ag+,赋予材料广谱的抗菌性能。光催化试验抑菌试验结果表明,复合材料能高效降解亚甲基蓝染料,2 h降解率达到74.5%,同时对金黄色葡萄球菌和铜绿杆菌有较强的杀灭作用。这种简易制备的高催化和杀菌功能的TiO_(2)基复合材料在光催化清洁领域有很大的应用潜力。

PAN/AgNPs/TiO_(2)纳米纤维膜结构性能优化

将纳米银颗粒(AgNPs)和二氧化钛(TiO_(2))加入聚丙烯腈(PAN)溶液中,在保证静电纺丝正常进行的基础上,按照L9(34)正交试验方案,制备试验用PAN/AgNPs/TiO_(2)纳米纤维膜,测试其微观形貌、防紫外线性能、防电磁辐射性能和拉伸性能,并进行直观分析和方差分析。结果表明:TiO_(2)质量分数对纳米纤维膜纤维直径影响显著,对其防紫外线性能和拉伸性能影响非常显著;AgNPs质量分数对纳米纤维膜的防电磁辐射性能影响非常显著;最优纳米纤维膜制备方案为AgNPs质量分数1.60%、TiO_(2)质量分数0.75%,此时PAN/AgNPs/TiO_(2)纳米纤维膜纤维的平均直径为311.16 nm,紫外线防护系数为1060.60,辐射量为0.40μW/cm^(2),断裂强力为74.96 cN。

Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)/Ag核壳结构微球的制备及其光催化抗菌性能研究

以Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)核壳结构磁性微球为载体,采用一步溶剂热法反应,在其表面包裹一层Ag纳米粒子修饰TiO_(2)外壳(TiO_(2)/Ag),获得具有双壳层结构的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)/Ag复合光催化材料.Fe_(3)O_(4)磁性内核的存在为该复合光催化剂的磁分离回收、重复利用提供了可能性.利用XRD,XPS,SEM,TEM,VSM等技术表征了材料的组成、结构、形貌及磁性能.通过考察钛酸四丁酯(TBOT)和AgNO_(3)用量的改变对Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)/Ag形貌、磁性特征及光催化抗菌性能的影响,确定了最佳合成条件.实验表明:通过在抗菌实验体系中分别加入捕获剂叔丁醇和溴酸钾,明确了光催化产生的超氧自由基(·O_(2)^(-))和羟基自由基(·OH)在抗菌过程中的主次作用;Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)/Ag样品与相同条件下所得的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@TiO_(2)样品相比,具有更高的光催化抗菌活性.光催化性能增强的作用机制是负载于TiO_(2)表面的金属银作为捕获光生电子的陷阱,可以抑制TiO_(2)中光生电子和空穴的复合,有效提高它们与环境氧反应形成强氧化性的·O_(2)^(-)和·OH,参与杀菌反应过程.

纺锤形Ag/TiO_(2)表面增强拉曼光谱基底的制备及其对结晶紫的高效检测

表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman scatting,简称SERS)技术广泛应用于环境中痕量污染物的检测。其灵敏度及稳定性与基底材料的性质密切相关。本文以简单的无模板水热法和随后的原位光沉积路径制备了高稳定的纺锤形Ag/TiO_(2)基底。结果表明,纺锤形Ag/TiO_(2)基底对结晶紫(Crystal violet,简称CV)分子的SERS增强因子(Enhancement factor,简称EF)高达2.43×10^(6),检测限低至1.0×10^(-7) mol/L浓度。这除了TiO_(2)本身对结晶紫的化学增强外,还与金属Ag在光照下的等离激元共振将电子转移到吸附在TiO_(2)表面的分子中密切相关,二者的协同作用使Ag负载后的TiO_(2)基底对结晶紫表现出更高的SERS响应活性。

Ag_(2)S修饰TiO_(2)纳米管复合电极的制备及其析氢性能研究

以硫化钠和硝酸银为原料,采用了化学浴沉积法将Ag_(2)S沉积在高度有序TiO_(2)纳米管(TNTs)上制备出Ag_(2)S/TNTs析氢电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)对电极进行表征,结果显示Ag_(2)S颗粒均匀的沉积在TiO_(2)纳米管表面,且没有破坏纳米管原有的形态结构。在0.5 mol/L H_(2)SO_(4)条件下,通过线性扫描伏安法(LSV)、塔菲尔曲线(Tafel)、双电层电容和电化学阻抗谱(EIS)等电化学测试分析了不同Ag_(2)S沉积圈数所得的复合电极的析氢性能。与TNTs相比,Ag_(2)S/TNTs显示出更优异的析氢性能。Ag_(2)S沉积圈数为9圈时制备出的复合电极在10 mA/cm^(2)电流密度时,过电位达到了288.14 mV,Tafel斜率为61.8 mV/dec,双电层电容分别为54.7 mF/cm^(2),传荷内阻降低到0.7Ω/cm^(2)。

纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液的制备及其抗菌性能研究

采用低温液相法制备了纯水相纳米TiO_(2)溶液,然后在纳米TiO_(2)表面沉积Ag^(+)获得了纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见光吸收光谱仪(UV-Vis)和荧光光谱仪(PL)进行表征。经过各项表征分析可知,Ag^(+)/TiO_(2)粒子是粒径10 nm的球形颗粒,XRD特征峰为锐钛矿二氧化钛和硫酸银的叠加峰。此外,沉积的Ag以+1的价态存在,且提高了纳米TiO_(2)的光催化活性,产生了协同效应。抗菌测试结果表明,制备的纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液在不同菌种和不同应用环境下均表现优异的抗菌性能,说明了Ag^(+)/TiO_(2)抗菌的高效性和广谱性,具有极大的市场应用价值。

纳米Ag-TiO_(2)复合抗菌材料研究进展

纳米银二氧化钛(Ag-TiO_(2))复合光催化材料因光谱响应范围宽、载流子分离效率高、量子产率较高、光催化活性高、使用范围广等优越性,受到国内外学者的广泛关注。从合成方法、光催化特性、抗菌性能及生物安全性等方面综述近年纳米Ag-TiO_(2)复合光催化材料的研究进展,重点讨论纳米银(Ag)颗粒在提高Ag-TiO_(2)光催化剂抗菌性能方面的重要作用。

复合光催化膜MoS_2/Ag/TiO_2同步降解有机物及产氢的研究

以玻璃纤维膜为基底制备了具有三元结构的新型MoS_2/Ag/TiO_2光催化膜.该复合催化膜具有多层结构,能够在模拟太阳光和紫外光下进行产氢反应.该光催化膜可以用于新型的双室光催化反应器进行同步产氢与有机物降解.在光催化过程中,氢气在反应器的阴极室产生,而有机物在阳极室进行降解生成二氧化碳.当Ag负载质量百分数为1%、TiO_2负载质量百分数为160%时,MoS_2/Ag/TiO_2复合催化膜的比产氢速率达到了最大值,在模拟太阳光下产氢速率为64 mmol/(h·m^2)(产二氧化碳速率为68 mmol/(h·m^2)),能量转化效率最高可达0.85%,是纯TiO_2的2.3倍;在紫外光下产氢速率为68 mmol/(h·m^2),是纯TiO_2的1.2倍.在光照下TiO_2和MoS_2同时受光的激发产生光生电子与空穴,由于Ag功函数比TiO_2的功函数低,电子从TiO_2导带上转移至Ag再转移到MoS_2价带上形成TiO_2→Ag→MoS_2的电子传递模式.因此,MoS_2/Ag/TiO_2光催化膜能更有效地实现电子与空穴的分离,提高产氢效率.

Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)@Ag光催化剂的制备及其光催化活性研究

采用溶剂热法和溶胶-凝胶法合成了磁性Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)复合光催化剂,再通过巯基改性,使二氧化硅表面原位合成银纳米颗粒,最终形成目标光催化剂。利用XRD、FT-IR、XPS、SEM、VSM等分析测试手段对该催化剂的组成、结构、形貌及其磁学性能进行表征。通过光催化降解40 mL罗丹明B溶液(pH 5.3,30 mg/L),催化剂按1 g/L加入反应体系,光照120 min时,罗丹明B溶液的降解率达96.22%。相同条件重复循环实验10次,罗丹明B溶液降解率仅下降4.32%,表明Fe_(3)O_(4)@TiO_(2)@SiO_(2)@Ag磁性光催化剂具有出色的光催化活性和循环使用性。

Ag/Zn共掺杂TiO_(2)薄膜的制备及其光学性能

采用溶胶-凝胶旋涂法制备本征TiO_(2)、Ag单掺Ag-TiO_(2)及Ag/Zn共掺Ag/Zn-TiO_(2)的薄膜样品.测试结果表明:所有TiO_(2)薄膜样品的主要晶面是(101)且没有其他杂质晶面.Ag的掺杂使得样品的晶粒尺寸减小,样品的吸收边出现红移,带隙能减小,最小值为3.476 eV.与本征TiO_(2)和Ag-TiO_(2)相比,随着Zn掺杂原子数分数的增加,样品的(101)衍射峰呈现出先减弱后增强的趋势;样品的半高全宽增加,晶粒尺寸和晶面间距都减小,晶粒得到细化;薄膜的表面形貌得到修饰,变得更为平整、致密且均匀,孔隙和团簇相对较少;吸收边先蓝移后红移,吸光度增加,禁带宽度由3.515 eV减小到3.419 eV.样品中当Zn的掺杂原子数分数为2.00%时,(101)衍射峰最强,峰型最为尖锐,晶粒最小,表面形貌最佳,禁带宽度出现最小值为3.419 eV.

Ag/Ag_(3)PO_(4)/TiO_(2)双异质结催化剂的制备及光催化性能研究

通过紫外光诱导将Ag纳米颗粒沉积在Ag_(3)PO_(4)/TiO_(2)上,构建了Ag/Ag_(3)PO_(4)/TiO_(2)双异质结催化剂,通过废水中残留非那西丁(PNT)降解实验探究其光催化性能。结果表明,在紫外光照射下,以Ag/Ag_(3)PO_(4)/TiO_(2)为催化剂,当Ag3PO4质量分数为10%、催化剂用量为0.5 g·L^(-1)、初始pH值为9.0、PNT初始浓度为20 mg·L^(-1)时,PNT的降解效果最好,降解率最高可达97%。光致发光光谱显示,Ag的沉积导致Ag_(3)PO_(4)/TiO_(2)的光催化性能明显增强,对光生电子的转移产生积极作用,对电子-空穴对的复合产生抑制作用。

PAN纤维增强hemin/TiO_(2)可见光催化性能研究

使用偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维作为载体,通过配位作用同时负载氯化血红素(hemin)和二氧化钛(TiO_(2))制备了复合光敏催化材料,在对其表面形貌和光吸收特性进行表征的基础上,考察其在有机染料降解反应中的可见光催化性能。结果表明,hemin/TiO_(2)能够有效负载于改性PAN纤维表面,而且所制备的催化剂在可见光区显示出较强的吸收性能。通过对染料光催化降解试验发现,纤维载体能够大幅提升heminTiO_(2)的光催化活性,而且其活性与催化剂中hemin含量相关;该复合光敏催化材料具有较宽的pH适用范围,而且增加可见光强度能够提升其光催化活性。

预氧化PAN/TiO_(2)复合微粒的太阳光催化活性

采用水相沉淀法合成聚丙烯腈(PAN),并将其复合到纳米二氧化钛(TiO_(2))表面,制备PAN/TiO_(2)复合微粒。PAN/TiO_(2)经预氧化得到共轭结构的复合微粒,拓宽了纳米TiO_(2)的光响应范围。采用FTIR和DTA-TG对PAN/TiO_(2)进行表征,结果表明,纳米TiO_(2)上附着有预氧化的PAN,PAN/TiO_(2)热稳定性较好。改变n(AN)∶n(TiO_(2))制备不同的PAN/TiO_(2),并用于太阳光下罗丹明B的降解。结果表明,n(AN)∶n(TiO_(2))为1∶120时,PAN/TiO_(2)光催化性能较好。

Ag/TiO_(2)复合物的低温合成及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯、硝酸银为原料,采用溶胶凝胶与溶剂热相结合的方法,在低温(120℃)条件下制备了Ag/TiO_(2)复合物。采用SEM、EDS、XRD、XPS、DRS等对样品进行表征并对其光催化性能进行测试。结果表明:所合成的Ag/TiO_(2)(3%)复合物具有最佳的光催化效果,光催化活性最高,在100 W高压汞灯照射下光反应90 min对30 mg/L的活性Red 24染料的降解率就能达到100%;在500 W氙灯照射下150 min对30 mg/L的活性Red 24的降解率能达到92.6%;在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外/可见光光催化活性。研究结果为低温合成复合光催化材料的研究提供一种有效的思路。

废弃口罩基ZIF-8/Ag/TiO_(2)复合材料的制备及其光催化降解染料性能

针对废弃口罩和印染废水处理难题,利用金属有机骨架ZIF-8高度可调的孔径、大的比表面积、优异的吸附和光催化活性,基于化学共沉淀法和煅烧技术制备出ZIF-8/Ag/TiO_(2)异质结,并将其负载到废弃的口罩上。对颗粒物和口罩复合材料的形貌、结构、比表面积、键合状态、能带结构和热稳定性进行了分析,测定了吸附、光催化降解亚甲基蓝和刚果红染料性能。研究结果表明:较原始口罩,废弃口罩基ZIF-8/Ag/TiO_(2)复合材料的吸附、可见光光催化降解亚甲基蓝染料能力分别提高了12.9倍和4.8倍,且可多次重复使用;较ZIF-8和ZIF-8/TiO_(2),ZIF-8/Ag/TiO_(2)异质结吸附能力和可见光光催化活性增强。Ag掺杂ZIF-8/ZnO与C、N掺杂TiO_(2)使得ZIF-8/Ag/TiO_(2)异质结带隙变窄,且有孔的中空结构能够更加充分地吸收可见光。

Fe_(3)O_(4)@C@TiO_(2)@AgBr⁃Ag磁性纳米材料的结构及其对土霉素的光催化降解性能

采用水热法加溶胶-凝胶法制备了磁性纳米复合材料Fe_(3)O_(4)@C@TiO_(2)(简称FCT)和Fe_(3)O_(4)@C@TiO_(2)@AgBr⁃Ag(简称FCTA),通过红外光谱(IR)、X⁃射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和比表面分析仪(BET)对样品进行表征.在模拟太阳光照射下,以土霉素溶液作为模拟废水,研究了FCT和FCTA的光催化性能.研究结果表明:FCT和FCTA对土霉素的光催化氧化反应均符合一级反应动力学;FCTA对土霉素的催化降解率最高可达99.8%,而FCT对土霉素的催化降解率最高为76.2%;在FCTA微观结构中,由于TiO_(2)掺杂了AgBr⁃Ag,禁带宽度变小,且金属Ag为电子受体,可加速TiO_(2)中光生电子⁃空穴对的分离;FCTA的光催化性能得到显著提高,并可通过磁铁或磁场与水体分离,易于回收再利用.

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。