Ti/Sb-SnO2功能电极的制备及电化学处理废水的性能

采用热分解法制备了Ti/Sb-SnO2电极,并用XRD、SEM对电极涂层进行表征.研究了涂层次数对于析氧过电位的影响,应用阳极快速寿命测试法测试了Ti/Sb-SnO2电极的使用寿命,通过极化曲线考察了电极的析氧过电位.采用该电极对甲基橙模拟废水进行了电化学降解实验,并考察此电极处理实际废水的效果.研究表明,随着涂层次数的增加,其析氧过电位增加,当涂层次数达到15次时,析氧过电位高达1.8 V(vsSCE),有效抑制了阳极析氧副反应的发生.以Ti/Sb-SnO2电极作为阳极,对甲基橙模拟废水电解10 min后,脱色率接近100%,甲基橙模拟废水降解60 min后,TOC去除率才能达到86.2%,TOC去除率明显滞后于脱色率.

不同结构网基Ti/Sb-SnO2电极电催化降解苯酚效能

以不同孔结构及面积的网基Ti/Sb-SnO2电极为研究对象,考察其电催化氧化苯酚的效能。研究发现:各网基电极能够有效的去除废水中的污染物,在电流密度为10mA/cm2,反应20min后,面积为69.6cm2电极(M3)的TOC去除率为29.02%,是面积为57.8cm2(M2)、49.6cm2(M1)、42cm2(M0)电极的1.09倍、1.20倍、1.57倍;而M3的·OH量为M2、M1、M0的1.22倍、1.78倍及2.64倍,TOC去除速度明显小于·OH的生成速度,这是由于·OH的寿命较短、析氧副反应与·OH生成过程产生竞争,并且当反应为传质控制时,即使·OH产量较高,电极表面不能被完全利用;COMSOL结果表明过密的网结构使电场沿电极表面呈现的变化越小,进而影响电极的传质性能。增加电极面积是提高污染物处理效果的有效方法之一,然而,过高的面积会提高系统的能耗、降低矿化电流效率及传质性能。

苹果酸辅助NH_(2)-MIL-125(Ti)合成及其光催化性能研究

以苹果酸为添加剂辅助合成了NH_(2)-MIL-125(Ti)光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL)等手段对其进行了表征,并以光催化降解罗丹明B(RhB)反应为探针评价其性能。结果表明:少量添加苹果酸使得NH_(2)-MIL-125(Ti)晶体厚度变薄、尺寸变小;而大量添加时,NH_(2)-MIL-125(Ti)晶体尺寸变大,同时晶体错位生长,缺陷增加,提高了电子空穴分离效率和界面电荷传输效率,促进样品光降解性能,提升光催化活性,反应120 min后RhB的移除率达到83%。

典型低轨辐照环境对MoS_(2)-Ti薄膜真空摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射方法在9Cr18基底上制备了MoS_(2)-Ti薄膜,并对4组样品分别进行了电子辐照、电子/质子辐照、电子/质子/紫外辐照、电子/质子/紫外/原子氧辐照。采用SEM、XRD、XPS分析了辐照前后薄膜的结构和化学组成变化,通过摩擦试验考察了辐照前后薄膜的摩擦学性能,探讨了其损伤机制。研究结果表明,电子辐照、质子辐照、紫外辐照对MoS_(2)-Ti薄膜的显微组织结构、表面形貌及摩擦学性能没有明显影响。动能5 eV的原子氧对MoS_(2)-Ti薄膜表面有显著的损伤,主要表现在表面出现“绒毯”状形态,Mo、S和Ti元素被氧化成高价氧化物。原子氧辐照导致MoS_(2)-Ti薄膜摩擦起始和中段摩擦因数升高、中段摩擦因数不稳定,比磨损率增大。

MOFs衍生的二氧化钛促进Ti-Fe_(2)O_(3)光阳极高效光电化学水氧化的多重效应

光电化学(PEC)分解水是一种清洁可持续的获取氢燃料的方法,其中产氧半反应(OER)是制约整个水分解过程效率的关键步骤.因此,光阳极的性能是决定太阳能到氢能转化效率的关键因素.在各种水氧化光阳极材料中,赤铁矿(α-Fe_(2)O_(3))因具有良好的化学稳定性、合适的带隙(~2.1 eV)、无毒、储量丰富等优点而成为最有前途的光阳极材料之一.然而,α-Fe_(2)O_(3)丰富的受体表面态和缓慢的水氧化动力学导致光生电荷复合严重,限制了其在光电化学中的实际应用.因此,有必要对α-Fe_(2)O_(3)进行表面工程设计以提高水氧化效率.本文提出了一种新方法,以金属有机框架(Ti-MOFs)为模板,在Ti-Fe_(2)O_(3)表面煅烧合成TiO_(2)层,然后将富活性位点的ZIF-67加载在TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3)上作为助催化剂,制备出具有较好光电化学性能的ZIF-67/TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3)复合光阳极.X射线衍射、高分辨透射电镜、X射线光电子能谱和拉曼光谱等表征结果证实成功合成了ZIF-67/TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3).同时,氮气等温吸附脱附曲线和表面接触角测试结果表明,MOFs衍生的TiO_(2)为介孔材料.采用表面光伏技术、光致发光光谱、飞秒-瞬态吸收光谱和电化学阻抗谱分析,研究了光生电荷的分离和复合行为.结果表明,MOFs衍生的TiO_(2)不仅可以作为钝化层有效抑制了表面复合,还作为Ti-Fe_(2)O_(3)的电子阻挡层,显著减少了电子向表面的流失,从而大大提高了Ti-Fe_(2)O_(3)表面和体相的电荷分离效率.进一步的累积电荷量测试、电化学阻抗谱和Bode图分析显示,负载MOFs衍生TiO_(2)后,可以明显促进光生空穴向电解质的注入,其多孔结构也可以增加反应接触面积,这有利于光生电荷在固液界面传输.此外,理论计算结果表明,Ti-Fe_(2)O_(3)水氧化速控步骤的能垒(ΔG=3.38 eV)明显高于TiO_(2)(ΔG=1.67 eV),说明OER更容易在TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3)表面发生,这与其光电流密度结果一致.为进一步提高反应活性和加快水氧化动力学,负载助催化剂ZIF-67后,ZIF-67/TiO_(2)/Ti-Fe_(2)O_(3)复合光阳极实现了较好的光电化学性能,其在1.23 V vs.RHE时光电流密度高达4.04 mA cm^(‒2),是Ti-Fe_(2)O_(3)的9.3倍,并且复合光阳极的入射光子电流转换效率和空穴注入效率分别达到93%(390 nm)和91%.综上所述,本研究通过MOFs衍生的TiO_(2)和ZIF-67助催化剂改性α-Fe_(2)O_(3)光阳极,显著提升了其光电化学水氧化性能.其中,MOFs衍生TiO_(2)不仅优化了电荷分离,还促进了光生空穴的注入,从而显著提高其光电化学水氧化性能.本研究为构筑高性能的有机-无机杂化光阳极提供了新思路.

新型Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的构筑及高效降解亚甲基蓝

该文采用热分解法先制备Zr-SnO_(2)中间层,再电沉积β-PbO_(2)层,成功制备了Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极。利用扫描电镜(SEM)、能量散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术对电极形貌、晶体结构、元素组成等进行了分析。通过循环伏安法(CV)、电化学交流阻抗法(EIS)、加速寿命实验等测试其电化学性能,考察其电催化降解亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)活性,优化电流密度和初始MB浓度。结果表明:Ti/Zr-SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的表面为致密四棱锥结构,形成了非化学计量比的β-PbO_(2);与传统的Ti/β-PbO_(2)电极相比,Zr-SnO_(2)中间层可有效提高钛基涂层电极的析氧过电位;修饰电极阻抗为87.64Ω/cm2,电极加速寿命为439 min,是Ti/β-PbO_(2)电极的219.5倍,是Ti/SnO_(2)/β-PbO_(2)电极的1.71倍;在50 mA/cm2的电流密度下降解初始浓度为50.00 mg/L的MB时,180 min内MB去除率可达97%。

Ti_(2)AlNb合金瓦楞板电流辅助辊压成形研究

目前采用辊弯-热校形复合工艺制备Ti_(2)AlNb合金瓦楞板存在工艺周期长、能耗高、构件易氧化及易回弹等缺陷的问题,提出了Ti_(2)AlNb合金瓦楞板电流辅助辊压成形工艺,通过有限元数值模拟分析了Ti_(2)AlNb合金瓦楞板成形及电流密度场演化规律。结果表明,瓦楞板变形主要分布在辊弯成形位置,且辊压前角的应变略高于后角。辊弯成形位置的电流密度与辊轮接触状态相关,在整个成形周期内,其电流密度先增加后减小。电流辅助辊压成形利用电迁移效应可显著抑制瓦楞板的回弹缺陷,瓦楞板的成形角度由125.53°降低为120.07°。

MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料的制备及电化学性能研究

利用水热法合成了MoS2/Ti3C2Tx异质复合材料,采用SEM、XRD、XPS和电化学工作站对所制样品的形貌、结构、成分和电化学性能进行了表征。结果表明,当Ti3C2Tx引入量为30 mg时,所制MoS2/Ti3C2Tx异质复合电极具有最优的电化学性能和较好的循环稳定性,在1 A/g电流密度下的比电容达到262.54 F/g,且经10 000次循环后仍保持82.1%的初始比电容。

Y_(2)O_(3)对氧化物结合Ti(C,N)复合材料性能的影响

为探究稀土氧化物对Ti(C,N)复合材料性能的影响,以TiO_(2)粉、石墨粉和Si粉为原料,Y_(2)O_(3)粉为烧结助剂,采用碳热还原氮化法经1600℃高温烧成制备氧化物结合Ti(C,N)材料。研究Y_(2)O_(3)添加量(加入质量分数分别为1%、2%、4%)对Ti(C,N)复合材料物相组成、显微形貌及物理性能的影响。结果表明,高温烧后试样的主物相均为Ti(C,N)、Ti_(3)O_(5)、α-石英及Y_(2)Si_(2)O_(7)。随Y_(2)O_(3)添加量的增大,试样中液相生成量增多,使Ti(C,N)晶粒粗化,Y_(2)Si_(2)O_(7)物相分布不均匀,试样的力学性能受损。当Y_(2)O_(3)添加量(w)为1%时,Ti(C,N)晶粒的平均尺寸约为0.76μm,复合材料具有较高致密度及优异的力学性能,其显气孔率、常温抗折强度和弹性模量分别为0.8%、242.2 MPa和230.3 GPa。

基于Ti3C2Tx-PVA被动调Q的低噪声556 nm腔内倍频黄绿光激光器

采用液相剥离法获得厚度约为3.2 nm、层数约为3至4层的碳化钛纳米片(Ti_(3)C_(2)T_(x)),结合旋涂法制备出Ti_(3)C_(2)T_(x)-聚乙烯醇(Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA)薄膜,并借助拉曼光谱、原子力显微镜和平衡双探测系统对Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片的物相组成、厚度及可饱和吸收性能进行了表征。将Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA薄膜作为可饱和吸收体应用于一种808 nm半导体激光二极管端面泵浦Nd∶YAG陶瓷/LBO腔内倍频的556 nm黄绿激光器中实现被动调Q。在分析布儒斯特偏振器和双折射晶体协同选频滤波机理的基础上,通过两者的协同使用,抑制了1116 nm和1123 nm处光谱腔内振荡并进一步压缩了1112 nm处p-偏振光的纵模个数。在5.1 W最高激光二极管泵浦功率下,获得了平均输出功率为86.2 mW、重复频率为745.8 kHz、脉冲宽度为46 ns的556 nm被动调Q脉冲黄绿激光输出。4 h内测得功率不稳定度和激光噪声仅为±0.39%和0.37%,光束质量评价因子为M2x=1.837和M^(2)^(y)=1.975。Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA薄膜被动调Q结合“布儒斯特偏振器+双折射晶体”协同选频滤波技术方案为开发高稳定性、低噪声脉冲黄绿激光提供有价值的参考。

(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷结构与性能的影响

在开放体系下采用高温碳管炉制备了(Cr,La)_(2)(C,N)粉末,并将其作为添加剂制备Ti(C,N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、万能力学试验机及维氏硬度计等设备研究了(Cr,La)_(2)(C,N)添加对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和力学性能的影响。结果表明,(Cr,La)_(2)(C,N)的添加能够有效细化Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相晶粒,其中Cr、La元素主要固溶于粘结相,La元素促进了硬质相的溶解–析出过程,金属陶瓷的抗弯强度、硬度以及断裂韧性等力学性能得到明显改善。当添加(Cr,La)_(2)(C,N)的质量分数为5.0%时,Ti(C,N)基金属陶瓷的综合力学性能达到最佳,抗弯强度为2002 MPa,维氏硬度为1643 MPa,断裂韧性为11.22 MPa·m^(1/2)。

多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极的制备及电催化产臭氧性能研究

采用溶胶凝胶法制备了多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极,并研究了所制备电极的电催化产臭氧性能。采用SEM与XRD等方法对电极涂层的表面形貌及结构进行了表征;考察了不同电极基体条件对电催化产臭氧性能的影响。实验结果表明:多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极表面呈现为密集粗糙颗粒状结构;当电极涂层中Sn∶Sb∶Ni摩尔比为500∶8∶5、泡沫钛基体孔径为20μm时,制备出的电极有最佳的电催化产臭氧性能。多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极可为新型电化学生成臭氧技术的研究和应用提供支撑。

CdS纳米颗粒修饰黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管用于高效光催化制氢研究

使用高效分级的半导体光催化剂进行光催化分解水产氢是解决目前面临的能源和环境危机的一个很有前景的策略。在这项工作中,通过阳极氧化法和NaBH 4氢化还原TiO_(2)纳米管阵列以及溶热法设计并制备立方稳态闪锌矿CdS NPs修饰于黑色Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管的三元复合光催化剂。从扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)的分析结果中可以确认CdS NPs在Ti^(3+)/TiO_(2)纳米管中的负载情况。样品BTC-1∶1表现出较高的催化性能(氢气生成率为2.77mmol/(g·h),明显高于B-TiO_(2)和CdS,分别约13倍和3.6倍)。构建异质结可以拓宽可见光的响应范围,也可以分离电子-空穴对,同时保留较高的电子-空穴氧化还原电位用于光催化反应。该研究为制备高效光解水产氢材料提供了合理的设计。

MIL-125(Ti)衍生的介孔圆盘状TiO_(2)/C高效光催化降解罗丹明B研究

针对有机污染物废水排放对生态环境带来的严重危害问题,通过在氩气(Ar)条件下煅烧钛基金属有机框架[MIL-125(Ti)],制备了具有金红石和锐钛矿混合晶型的介孔圆盘状TiO_(2)附着的碳骨架(TiO_(2)/C)。利用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)及紫外-可见光(UV-Vis DRS)等手段对TiO_(2)/C进行表征,并研究了C骨架的引入对TiO_(2)光催化性能的影响。结果表明:在一定温度和气氛条件下煅烧MIL-125(Ti),衍生得到的TiO_(2)/C具有较大的比表面积(199.8m 2/g)和适当的微孔与中孔比,C骨架支撑可有效地增强TiO_(2)表面光生电荷的分离和迁移速率,抑制电子-空穴对(e-/h+)的再结合,从而促进TiO_(2)在可见光照射下的催化活性。与MIL-125(Ti)和TiO_(2)相比,TiO_(2)/C表现出显著提高的光催化降解罗丹明B(RhB)效率,同时具有良好的光催化活性稳定性。

Ti/PbO_(2)电极与Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极催化体系降解酸性大红染料废水的比较研究

为比较Ti/PbO_(2)电极和Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极催化体系降解酸性大红(GR)染料废水的处理效果,并确定体系最佳工艺参数。分别对Ti/PbO_(2)电极和Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极催化体系内初始pH、染料初始浓度、电流密度、电解质浓度对GR染料降解率的影响进行了探索,比较工艺参数优化后两催化体系的GR降解率、电极形貌及TOC去除率。结果表明,工艺参数优化后(初始pH 6.38,染料初始浓度100 mg/L,电流密度50 mA/cm^(2),电解质浓度0.1 mg/L),Ti/PbO_(2)电极和Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极催化体系GR去除率分别可达98.3%和61.1%,TOC去除率为25.4%和13.5%;结合电极表面形貌分析,Ti/IrO_(2)+Ta_(2)O_(5)电极表面损毁较明显,而Ti/PbO_(2)电极表面变化不大。因此,Ti/PbO_(2)电极催化体系GR降解率、TOC去除率均较高,且电极稳定性较好。研究结果为进一步推动电催化法在染料废水处理实际应用领域提供了理论参考。

血清25羟维生素D与气阴两虚2型糖尿病合并甲状腺结节TI-RADS分级相关性分析

目的分析血清25羟维生素D[25(OH)D]水平与气阴两虚2型糖尿病合并甲状腺结节TI-RADS(甲状腺影像报告与数据系统)分级之间的关系,为精准筛查甲状腺结节患者提供依据。方法收集2021年3月—2023年3月期间在北部战区总医院内分泌科住院的气阴两虚2型糖尿病患者,根据甲状腺超声结果及TI-RADS分级情况,将单纯气阴两虚2型糖尿病不合并甲状腺结节的设为非结节组,将气阴两虚2型糖尿病合并甲状腺结节的设为结节组,其中TI-RADS 2~3类为良性结节组,TI-RADS 4类及以上为可疑恶性结节组,比较3组血清25(OH)D水平,并分析血清25(OH)D与甲状腺结节分级的相关性。结果结节组与非结节组相比,性别、吸烟、高血压、糖尿病病程、血清镁、TgAb比较,差异有统计学意义(P<0.05)。Logistic回归分析结果显示:高血压、糖尿病病程、血肌酐为糖尿病合并甲状腺结节的影响因素。血清25(OH)D与总胆固醇、甘油三酯、甲状旁腺激素(PTH)、甲状腺TI-RADS分级呈负相关(P<0.05),与高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)呈正相关(P<0.05)。结论25(OH)D与气阴两虚2型糖尿病合并甲状腺结节患者TI-RADS分级呈负相关。

热分解法合成制备Ti/RuO_(2)-HfO_(2)的工艺优化与电容性能研究

通过热分解法制备Ti/RuO_(2)-HfO_(2)二元复合氧化物涂层,利用XRD对涂层组织结构进行表征,通过循环伏安和充放电曲线分析对涂层的超电容性质进行研究。实验结果表明,Hf的加入有利于非晶态组织的形成;随着Hf含量的增加,电极比电容呈现先增大后减小的变化趋势,当Hf含量为50%时,电极比电容最大;Hf具有促进电化学稳定性的作用。

Ti_(3)C_(2)/NH_(2)-MIL-125(Ti)复合光催化剂制备及其还原Cr(Ⅵ)性能研究

构建异质结复合光催化剂促进光生电荷的分离是提升半导体光催化活性的有效途径。本研究通过一步溶剂热法在NH_(2)-MIL-125(Ti)的合成过程中引入Ti_(3)C_(2)制得Ti_(3)C_(2)/NH_(2)-MIL-125(Ti)复合光催化剂,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、光致发光谱图、光电流响应研究了催化剂的晶相结构、形貌及其光生载流子的分离效率,并考察了可见光光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。结果表明,制得的复合光催化剂在光照60 min后对Cr(Ⅵ)的去除率可达100%,是纯NH_(2)-MIL-125(Ti)的2.5倍。这归因于具有良好导电性的Ti_(3)C_(2)纳米片为光生载流子提供了一个快速通道,加速了复合材料中电子的传输和迁移。

盐酸/氟化盐法刻蚀Ti3C2MXene的结构形貌及产率变化研究

使用盐酸(HCl)加含氟盐的方法制备碳化钛(Ti3C2)相较于传统的氢氟酸(HF)制备法更加安全且产率更高。但是含氟盐对产率的影响尚未有明确报道,为了探究不同含氟盐对制备Ti3C2的影响,使用盐酸和不同含氟盐(氟化锂、氟化钠、氟化钾、氟化铵、氟化二氢铵)制备Ti3C2纳米片,对纳米片的产率及刻蚀机理进行探究。研究结果表明,使用盐酸和氟化锂作为刻蚀剂,刻蚀后Ti3C2的微观结构发生了明显分层现象,具有最大的层间距(1.3 nm)并且表面有大量脱落的层附着,最易剥离,在使用相同的剥离方法后,最终得到的纳米片产率最高,产率达到33.4%。

稀土La掺杂Ti/Sb-SnO_2电极的制备及性能研究

采用浸渍法制备稀土La掺杂Ti/Sb-SnO2电极,以活性艳红X-3B为目标有机物,考察电极的电催化性能,对制备温度和La掺杂量进行了详细的实验研究,确定了适宜的制备条件为热处理温度450℃、La掺杂量0.7%。采用SEM、EDS、XRD、XPS等分析方法表征了电极的形貌、组成及结构。发现掺杂稀土La能降低界面电阻,使Sb元素向电极表面富集,电极中的Sb、La元素分别以Sb4+、La3+的形式存在。对空白电极和La掺杂Ti/Sb-SnO2电极进行了动电位扫描测定,考察了空白电极和La掺杂Ti/Sb-SnO2电极的析氧电位;并采用破损法测定它们的电极寿命。结果表明,La掺杂Ti/Sb-SnO2电极具有更高的析氧电位和更长的电极寿命。