耐化学腐蚀FAS-TiO2超疏水网制备及其油水分离性能

采用溶胶凝胶法在不锈钢网上涂覆二氧化钛(TiO_2)颗粒构筑了微纳米级粗糙表面,然后通过氟硅烷(FAS)接枝改性降低表面能,制备了一种耐化学腐蚀的氟硅烷-二氧化钛(FAS-TiO_2)超疏水网,并将其应用在油水分离中。采用水接触角(WCA)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)对FAS-TiO_2网进行了表征,分析了FAS-TiO_2网的实际应用性能。结果表明水滴与所制备的网表面接触角为159°,且滑动角非常小;FAS-TiO_2超疏水网在腐蚀性溶液,极性有机溶剂及热溶液中具有优异的化学、热稳定性及再循环使用能力。而且FAS-TiO_2超疏水网能够仅利用重力驱动,快速高效地分离各种油水混合物。在苛刻的酸、碱、盐和热环境下FAS-TiO_2网重复使用30次,其油水分离效率仍然保持在95%以上。FAS-TiO_2网制备过程简易、性能优异,在油水分离中有着广泛的适用性。

钛网表面TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能研究型实验设计

采用阳极氧化法在钛网表面制备了TiO2纳米管阵列,研究氧化电压对TiO2纳米管形貌和光催化性能的影响。采用XRD、SEM对样品的物相和形貌进行表征,利用紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪分析样品的光学性能,以罗丹明B作为降解对象研究样品的可见光催化活性。结果表明,不同电压条件下制备的TiO2纳米管均为无定形态,电压为20V时制备的TiO_(2)纳米管光催化性能最佳,对其进行热处理可提高其光催化性能。该实验可操作性强,内容涵盖了材料制备、表征和光催化性能测试等多方面知识点,可激发学生的学习兴趣,培养学生的科研素养和创新思维。

加入增韧材料提高TiO2复合纳米电极的力学和电化学性能

为了改善传统钛复合薄膜电极力学性能较差的问题,制备了力学性能优异并且具有高比容量的多孔钛连续复合增韧薄膜并将其作为锂电池的负极材料。通过非溶剂置相分离法与高温烧结相结合的方法制备出力学性能优异、空间利用率高的多孔钛复合增韧平板膜然后选择了最佳阳极氧化条件对其进行表面修饰,生长TiO2纳米管,最后经过退火处理得到多孔钛连续复合增韧薄膜电极。实验以3μm粒径钛粉和钛丝直径100μm、厚度100μm的钛网为原料,N-甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈为添加剂制备多孔钛复合增韧平板膜生坯,将生坯在氩气保护下经1000℃烧结,得到孔径为2~8μm的多孔钛复合增韧平板膜。采用阳极氧化法在多孔钛复合增韧平板膜和钛网上直接生长TiO2纳米管,制得多孔钛连续复合增韧薄膜电极。该复合薄膜电极作为锂电池的负极材料具有良好的电化学性能,其在100μA/cm^2电流密度下,比容量可以稳定在1250μAh/cm^2左右,即使电流密度增加到500μA/cm^2,比容量仍能保持在950μAh/cm^2。这种经过增韧处理的钛复合增韧薄膜电极的力学性能相比单一的TiO2薄膜电极得到巨大提升,进一步提高了电极在反应过程中的结构稳定性,同时新的三维多孔骨架结构与无增韧材料钛网的多孔钛薄膜电极相比容量提高20%~30%。本工作通过以同材料作为增韧材料制备复合薄膜增韧电极的方法,不仅改善了TiO2薄膜电极力学性能差的问题,还进一步提高了其比容量和循环稳定性,为TiO2复合材料作为锂电池负电极材料提供了新思路。

金属泡沫镍负载纳米TiO_2光催化降解甲醛和VOCs

采用溶胶-凝胶法制备了3种掺杂金属离子的纳米TiO2光催化剂,并将其负载于泡沫镍板上,以室内空气典型污染物甲醛和VOCs为模型反应物,研究了对甲醛和VOCs气体的光催化作用并讨论了La3+的最佳掺杂比例以及环境因素对光催化效率的影响.结果表明:该TiO2催化剂具有良好的锐钛矿型结构;负载掺La 1.5%TiO2的泡沫镍板90min对甲醛和VOCs的降解率分别为94%和87%,远高于未掺:83%和72%,掺Fe3+:62%和62%,掺Ag+:86%和81%;掺杂不同La3+量的TiO2对甲醛和VOCs的降解率顺序是:1.5%>1%>2%>未掺杂,La3+的最佳掺杂比例为1.5%;降低循环风量和采用254nm或365nm的紫外波长对甲醛及VOCs的降解影响不大.

UV/固定化TiO_2对太湖源水中藻类胞内有机物的去除效能

采用溶胶凝胶法,以玻璃纤维网为载体负载TiO2薄膜,X射线衍射分析表明,其薄膜中TiO2晶相为锐钛矿型。基于UV/TiO2体系,研究其对太湖源水中藻类胞内有机物(IOM)的降解机制及其影响因素。与腐殖酸(HA)对比研究结果表明,IOM较难被光催化氧化工艺降解,反应60min时,UV254和DOC的降解率只有33.3%和19.1%,而HA的UV254和DOC降解率分别达到96.6%和57.3%;原因在于IOM主要是由大分子亲水性有机物组成,含有较多的氨基结构,而腐殖酸是强疏水性有机物,含有较多的芳香结构。同时,UV/TiO2体系的光强增强在一定程度上能提高IOM的降解效果;在pH=6.7时,IOM降解率达到最佳。

三维网状结构TiO_2纳米管的制备及光电性能研究

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出三维网络结构的TiO_2纳米管。研究了电解液浓度、电解时间、电压及含水量等参数对TiO_2纳米管形貌的影响。利用扫描电子显微镜、能量色散X-射线光谱仪、X-射线衍射仪及紫外-可见漫反射光谱对其形貌和结构进行表征和分析,并通过光电流信号对TiO_2纳米管的光电性能进行研究。结果表明,当乙二醇溶液中氟化铵质量分数为0.5%,水为10%,U为40 V,t为2 h时制备的TiO_2纳米管的形貌最完整,结构最有序,并且具有良好的紫外-可见光响应性。

阳极氧化法在钛网上制备TiO_2纳米管阵列的研究

以NH4F的乙二醇溶液为电解液,采用阳极氧化法在钛网表面制备了有序TiO2纳米管阵列。通过XRD、SEM等对TiO2纳米管阵列的结构、形貌进行表征,利用紫外-可见分光光度计对所制备样品的紫外可见吸收特性进行了表征。结果表明:在一定时间范围内,随着氧化时间的增加,纳米管管长和管径都会增大,但超过一定时间后,纳米管破损明显加剧且有脱落现象。另外,所制备样品的光学禁带(Eopt)比块状样品的大,但随着氧化时间的延长,纳米管的光学禁带并没有发生显著变化。不同时间下制备的纳米管对可见光的吸收率不一样。

金属网格对制备TiO_2薄膜及其光学特征的影响

使用直流磁控溅射装置,通过在溅射过程中加入不同的金属网格,300℃条件下在玻璃衬底上制备了不同晶粒尺寸的TiO2薄膜。利用X射线衍射谱(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)对薄膜的结构和表面形貌进行了分析,并使用紫外-可见分光光度计研究了TiO2薄膜的透射和吸收光谱。研究结果表明:金属网格在磁控溅射过程中能有效减小TiO2薄膜的晶粒尺寸,金属网格的网孔尺寸越小,晶粒尺寸越小,吸收边蓝移越明显。

CdS/TiO_2复合纳米网的制备及光催化性能研究

采用阳极氧化法和连续离子层吸附方法,制备出高催化活性的CdS/TiO_2复合纳米材料并研究其催化活性。制得的CdS纳米粒子未堵塞管口并均匀地分布在TiO_2纳米网上。相对于未修饰的TiO_2纳米网,CdS/TiO_2复合催化剂大大改善了TiO_2对光的吸收并表现出更高的光催化活性。在光照120min后,CdS/TiO_2复合纳米材料对亚甲基蓝的降解率为98.3%,远高于未修饰的TiO_2纳米网的71.3%。此外,通过光电流实验可知,当沉积CdS圈数为15圈时,CdS/TiO_2复合纳米材料的光电流最强。复合材料表现出比TiO_2更高的光催化活性可能是因为CdS是一个窄带隙的半导体,可增强TiO_2对可见光的吸收以及降低空穴和电子对的复合率。

“光触媒”抗菌镍金属网在中央空调上的应用

本文简要叙述光触媒(TiO2)在分解有害气体、杀菌的作用机理,以及复合“光催化”抗菌泡沫镍金属网在中央空调方面的应用情况。

三维In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的制备及光电性能

采用阳极氧化法在钛网基底上制备出TiO_2纳米管阵列,利用连续离子层吸附法(SILAR)将半导体In_2S_3沉积到TiO_2纳米管表面,制备In_2S_3/TiO_2纳米复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)及紫外-可见漫反射光谱(DRS)对材料的形貌和结构进行表征,并通过荧光光谱仪以及光电信号对不同沉积圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料的光电性能进行测试。结果表明,制备的In_2S_3纳米颗粒均匀沉积在TiO_2纳米管上,并且不会堵塞纳米管的管孔。沉积不同圈数的In_2S_3/TiO_2纳米复合材料表现出不同的光电化学性质。