TiO_(2)复合纳米材料在电化学酶传感器中的应用

近年来,生物传感器逐渐普及到各领域,如食品检测、生物医疗、化学分析等。随着纳米技术领域的快速发展,通过将各种纳米技术应用到电化学酶传感器,促进电化学酶传感器向全新方向发展。目前,纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等特征,与其他材料相比较,其具有光、磁、电等突出表现。在生物传感器方面,要求电极材料具有良好的导电性和相容性,能同步负载大量的生物酶分子,提高生物酶分子与电极间的传递效率,缩短效应时间,提高传感器的灵敏度,从而实现传感器性能最佳化。

多孔SiO_2与TiO_2复合纳米材料的制备及光催化性能

在溶胶-水热法所合成的锐钛矿相TiO2纳米晶基础上,利用模板剂调制的SiO2溶胶进一步合成了多孔SiO2与TiO2复合纳米粒子,重点研究了复合SiO2对纳米锐钛矿相TiO2热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,复合SiO2提高了纳米锐钛矿相TiO2的热稳定性,经过900℃热处理后的TiO2仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B实验过程中,经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于Degussa P25 TiO2的活性,这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表面积等有关.

TiO_2-CdS-MCM-41复合纳米材料的合成和表征

利用γ-巯丙基三甲氧基硅烷及表面预吸附水解技术在MCM-41介孔分子筛孔道内部以化学键合的形式依次引入了CdS和TiO2纳米粒子.紫外-可见吸收光谱结果表明,借助于巯基的络合能力,MCM-41能有效地从反胶束中萃取CdS纳米粒子.利用小角XRD谱图成功地跟踪观察到了MCM-41介孔分子筛随纳米粒子的引入而产生的孔径变化.

MoS_2与TiO_2一维纳米复合材料的制备与表征

本文采用气相还原法制备了MoS2包覆TiO2的一维纳米复合材料,首先用水热法制备TiO2纳米管,并制备前驱体(NH42)MoS4;用浸渍法将(NH4)2MoS4附着于TiO2纳米管表面;然后利用氢气还原前驱体得到MoS2包覆层。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征所得产物的结构及微观形貌。结果表明当还原反应温度较高(≥600℃)时,产物呈烧结状态,而当反应温度为500℃时,可以得到表面均匀包覆MoS2的TiO2纳米管复合材料,其中包覆层MoS2的结晶程度较低。在此基础上,本文提出了该产物的生长模型,并对包覆前后的样品做荧光性能分析。

机械化学合成CdS/TiO_2复合纳米材料及其光催化性能研究

以纳米CdS和TiO2为原料,采用简便的机械化学法合成了CdS/TiO2复合光催化剂。用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征和分析。以亚甲基蓝为目标降解物,评价了其光催化活性。结果表明,机械化学有效促进了CdS在TiO2纳米颗粒表面的分散和相互作用,形成了CdS/TiO2复合纳米结构的光催化剂,25wt%-CdS/TiO2的可见光催化活性较纯CdS提高了5倍,在可见光照射下,其光电流响应提高了5倍。CdS/TiO2光催化活性的提高归结于CdS的表面杂化作用,提高了光生电子-空穴的有效分离与迁移。

丙纶/TiO_2纳米材料复合纤维的性能研究

对丙纶/TiO2纳米材料复合纤维的抗菌性能,内部结构、一次拉伸特性、抗静电性、表面摩擦性能、吸湿性、比电阻进行测试、分析,并从机理上进行研究。

复合纳米材料TiO_2-SiO_2的制备及光催化降对硫磷的研究

以Ti(OC4H9)4和Si(OC2H5)4为原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2及TiO2-SiO2复合材料.确定制备纳米TiO2-SiO2复合材料的最佳条件,即Ti∶Si=1∶0.5,煅烧温度为500℃,制备溶胶pH取5～6.通过SEM测试,发现纳米复合材料的基本粒子为分散均匀的球形颗粒状结构;XRD分析结果表明,复合材料中TiO2主要以锐钛矿晶型存在,颗粒粒径在10～30nm.光催化降解实验表明,复合纳米TiO2-SiO2材料的降解效果好于纳米TiO2,改性材料的降解效果好于未改性材料.

静电纺丝制备MoS_2/TiO_2复合纳米纤维材料

以TiO_2和MoS_2为基底的纳米材料在太阳能电池、光电开关、光催化等方面应用广泛,但是单纯的TiO_2和MoS_2纳米材料还有诸多不足,例如:光致电子和空穴对的转移速度慢,复合率高,导致光催化量子效率低.因此本文通过静电纺丝技术合成TiO_2/MoS_2复合纳米材料,以改善单一纳米材料的不足.首先,通过超声的方法将多层片状的MoS_2固体粉碎变成小片、单层结构,之后加入TiO_2的静电纺丝前体溶液中,通过调控静电纺丝的参数,得到MoS_2在TiO_2纳米管分散的纳米纤维结构.通过调节MoS_2浓度,可以有效改善复合材料的形貌,并进一步利用XRD、TEM、SEM、IR等方法对TiO_2/MoS_2复合纳米材料进行详细表征.本文所制备的纳米复合材料,MoS_2均匀镶嵌在TiO_2内部,不易脱落,结构稳定,将在太阳能电池、光电开关、光催化等方面有潜在的应用价值.

Ag-TiO2复合纳米材料制备及其光催化应用研究进展

二氧化钛(TiO2)是一种具有光催化活性的纳米晶半导体,在自然界有锐钛矿、金红石、板钛矿三种结晶形态.TiO2因其低成本、无毒、理化性质稳定、吸附性好等优点而备受关注,是目前研究最多的光催化半导体材料.但是,TiO2是宽禁带半导体,只能吸收紫外区域的光波,这在一定程度上限制TiO2在光催化领域的应用.因此,为了拓宽TiO2在可见光区域的吸收范围,将TiO2与其他材料复合改性,提高TiO2对可见光的利用效率.贵金属银(Ag)掺杂TiO2作为一种相对较新的半导体材料,被认为是可行性最高的改性方案.通过在TiO2表面沉积Ag纳米粒子,在TiO2与Ag之间形成的肖特基势垒,可以高效捕获光生电子,促进电荷有效分离,从而提高TiO2的光催化活性.此外,金属银抗菌技术和材料具有“持久”、“高效”、“安全”等特性,被国际上公认为当前最理想、最为安全环保的新型抗菌技术和材料.因此将Ag纳米颗粒负载在TiO2上形成Ag-TiO2复合材料,不仅可以增强TiO2在可见光波段的光谱响应,改善TiO2的光催化性能,拓宽TiO2纳米材料的应用领域,还可以提高TiO2抑菌活性,从而对TiO2的实际应用产生积极影响.本文综述了Ag-TiO2复合纳米材料的制备及其在光催化应用方面的研究进展.

Ag/TiO_2复合纳米材料对互隔交链孢霉的抗菌作用与机制

目的合成Ag/TiO2复合纳米材料,探讨其对互隔交链孢霉抗真菌作用及机制。方法采用光催化还原法制备Ag/TiO2复合纳米材料,并通过扫描电镜对其进行表征测定。通过微量液基稀释法检测Ag/TiO2复合纳米材料对互隔交链孢霉的最低抑菌质量浓度,液体振荡培养检测其对真菌生物量的抑制作用,Elisa试剂盒以及荧光显微镜下检测其具体抗真菌作用机制。结果 Ag/TiO2复合纳米材料合成成功,电镜可观察到其分布均匀、大小均一。对互隔交链孢霉具有较强的杀灭作用,最低抑菌质量浓度为16μg·mL-1,且在该最低抑菌质量浓度下可对真菌生物量的抑制作用达到100%。主要通过降低真菌体内谷胱甘肽还原酶和还原型谷胱甘肽等抗氧化物质的含量,从而破坏真菌机体抗氧化防御系统,并诱导体内产生过量活性氧,同时伴随着线粒体膜电位的下降,导致真菌细胞的凋亡。结论 Ag/TiO2复合纳米材料对气传真菌孢子和菌丝在空气传播中的阻断作用具有重要意义。

Ag/MoS_2复合纳米材料对香精分子的SERS效应

采用正丁基锂插层法在室温下制备了MoS_2纳米片悬浊液;同时,在酒石酸和抗坏血酸的还原作用下,由硝酸银溶液制备了Ag纳米粒子分散液。将两种液体按一定比例混合,再放置过夜后就可制得Ag/MoS_2复合纳米材料。以邻氨基苯甲酸甲酯香精分子为标记物,在波长为785 nm的激光激发下,对该复合材料的表面增强拉曼散射(SERS)光谱性能进行了测试,结果表明,该材料对香精分子具有很高的SERS效应。

PANI/AMTES-TiO_2纳米复合材料的制备及其光催化性能

首先用偶联剂苯胺基甲基三乙氧基硅烷(AMTES)对纳米TiO2进行表面修饰(AMTES-TiO2),然后通过苯胺单体在AMTES-TiO2表面的原位化学氧化接枝聚合,制备了基于共价键结合的聚苯胺(PANI)/AMTES-TiO2纳米复合光催化材料.用红外光谱(FTIR),X射线衍射(XRD),热重分析(TGA),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和荧光发射光谱(PL)等技术对复合材料进行了表征.以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了PANI/AMTES-TiO2复合材料在太阳光和紫外光下的光催化性能.结果表明:聚苯胺敏化拓宽了TiO2的光谱响应范围,复合材料在紫外和可见光区都有较强的吸收,提高了光能的利用率和光生载流子的分离效率,使复合材料表现出较高的光催化活性;苯胺与AMTES-TiO2的质量比(w)对复合材料的光催化活性有较大影响,当w为0.025时,复合材料在两种光源下的催化性能均优于TiO2和AMTES-TiO2.

纳米TiO2／聚乳酸复合材料的制备和表征

采用原位聚合的方法制备了有机化处理过的纳米TiO2粒子质量分数分别为1 wt%、3 wt%、5 wt%和10 wt%的4种纳米TiO2/聚乳酸复合材料。SEM结果表明,当纳米TiO2粒子质量分数较低时,纳米TiO2在聚乳酸基体中呈现均匀稳定分散,而质量分数较高时则发生团聚。通过力学和热学等性能测试发现复合材料的最大热分解温度、玻璃化转变温度和力学性能相对于聚乳酸有较大幅度提高,其中纳米TiO2的质量分数为3 wt%时改善效果最明显,其最大热分解温度、玻璃化转变温度分别比聚乳酸提高了25.3℃和4.9℃,拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量分别提高了83.6%、6.73%和129.4%。

铽(Ⅲ)掺杂TiO_2纳米材料相转移和光催化性质研究

以无水丁二醇为溶剂在中性条件下用溶胶凝胶法制备了系列Tb3 + (x =0 0 0 2 5～ 0 .0 7)均匀掺杂的二氧化钛纳米材料 .研究结果表明 ,Tb3 + 掺杂对纳米二氧化钛的相转移有很强的抑制作用 .这种抑制作用的强弱与Tb3 + 掺杂的浓度有密切关系 ,Tb3 + (x =0 .0 2 )的掺杂对TiO2 锐钛矿 (anatase)向金红石 (rutile)转化的抑制作用最强 .伴随着发生相转移温度的提高 ,掺杂纳米二氧化钛材料的高温烧结大大缓解 ,掺杂纳米TiO2 的热稳定性明显增强 ;掺杂浓度越高 ,热稳定性提高越大 .对罗丹明的光降解实验表明 ,Tb3 + 掺杂可以有效提高TiO2 光催化活性 .对不同浓度、不同煅烧温度样品光催化降解活性进行系统考察后发现 ,Tb3 + (x =0 .0 2 )掺杂的样品在不同煅烧温度下均显示出最好的光催化效率 ,说明掺杂浓度对其光催化性质影响很大 .用浸渍法制备的样品其光催化活性较纯的二氧化钛低 ,并且其催化活性随浸渍浓度的增加而降低 ,表明稀土离子的分布是影响稀土掺杂纳米TiO2

纳米TiO_2/SiO_2复合食品抗菌材料

以水玻璃和Ti(SO4 ) 2 为原料 ,制备出了多孔的纳米TiO2 /SiO2 复合粒子。在后处理过程中 ,利用无机包覆剂溶解度随温度的变化 ,在复合粒子表面包覆了一层无机结晶膜。经热处理除去包覆剂后 ,得到了以单分散纳米复合粒子组成的复合微粉。对复合微粉进行比表面和孔容测试 ,并运用XRD和TEM进行了表征。发现TiO2 以 12 6nm的纳米晶粒的形式被多孔的SiO2 包覆 ,所形成的复合粒子则约为2 0nm。为了了解复合微粒的灭菌效果 ,运用纳米TiO2 和复合粉末对 4种保健食品进行对照灭菌实验。两个月以后 ,测得含复合微粒的样品中的菌落总数为 5 0～ 12 0个 / g ,是相应保健食品企业标准许可菌落数的 0 2 5 %～ 0 .7% ,为相应空白样和纳米TiO2 粉样品菌落数的 0 .5 2 %～ 0 .97%和33 .3%～ 83 .3 %

高活性TiO_2-LaFeO_3复合纳米材料的合成及其可见光催化性能

利用硅烷偶联剂KH550调制的柠檬酸溶胶-水热法制备了高活性的LaFeO3纳米粒子,同时利用简单的湿化学法进一步构建了TiO2-LaFeO3纳米复合物。并通过XRD、IR、SPS等方法对样品进行了表征。重点研究了硅引入量对LaFeO3粒子尺寸的影响以及不同比例复合对TiO2-LaFeO3样品活性的影响。结果表明,可控合成LaFeO3的关键在于所生成的SiO2起到有效抑制粒子长大的作用。适量硅的引入显著地提高了LaFeO3纳米粒子的可见光催化活性,这与其具有小粒子尺寸、大比表面积有关。并且适当复合比例的TiO2-LaFeO3样品的光催化活性得到提高,这可能是由于二者之间有效复合形成了异质结,从而使得光生载流子的分离状况得到改善。

磁响应性TiO_2/石墨烯纳米复合材料的合成及光催化性能

采用乳液插层水解法成功制备了一种层状磁响应性光催化纳米复合材料。首先通过水热法制备磁性Fe3O4纳米粒子,将其超声分散在溶有钛酸丁酯的无水乙醇中,形成钛酸丁酯包裹Fe3O4纳米粒子的微乳液,然后将该微乳液插层于石墨烯中,利用石墨烯的层状结构作为载体形成一种稳定体系,通过控制水解,使TiO2纳米粒子与磁性Fe3O4纳米粒子共同镶嵌于石墨烯层间,形成一种新型的磁响应TiO2/石墨烯纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、震动样品磁强计(VSM)等手段对该复合材料进行表征,并通过模拟太阳光下降解亚甲基蓝(MB)评价复合材料的光催化性能。该复合材料通过磁分离可反复使用,重复使用7次后,对亚甲基蓝的降解率仍大于90%。

TiO_2/蒙脱石纳米复合材料结构组装过程与表征

将氧化钛前驱体钛酸丁酯引入到不同用量十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)柱撑蒙脱石的层间域中,经原位水解、脱羟、成核结晶作用制备TiO2/蒙脱石纳米复合结构材料。采用X射线衍射(XRD)分析手段对比研究了CTA+/蒙脱石、(Ti(OH)4/CTA+)/蒙脱石和TiO2/蒙脱石复合结构,揭示了不同阶段样品层间物在蒙脱石层间域中的组装方式。在季铵盐用量不同情况下,CTA+/蒙脱石复合物和(Ti(OH)4/CTA+)/蒙脱石复合物中季铵盐阳离子的排布方式均出现单层平卧、单层倾斜和双层倾斜排布,但单层倾斜和双层倾斜排布的倾斜角度不同,在(Ti(OH)4/CTA+)/蒙脱石层间域中季铵盐阳离子仍起到骨架作用;TiO2/蒙脱石复合材料中锐钛矿相含量随季铵盐用量的增加而增大,但锐钛矿晶粒的尺寸逐渐减小,蒙脱石层间域对锐钛矿相晶粒的长大和转化为金红石相都具有显著的阻滞作用。

TiO_2-硅酸铝纤维纳米复合材料光催化脱硫脱硝脱汞的实验研究

使用溶胶凝胶法以硅酸铝纤维为载体制备纳米TiO2复合材料,利用X射线衍射仪及场发射扫描电镜对其进行表征。在波长为253.7nm的紫外光照射下使用复合材料脱除模拟燃煤烟气中的SO2,NO和元素Hg,考察了此复合材料的脱硫、脱硝和脱汞效率,以及试验工况对脱除效率的影响。研究结果表明硅酸铝纤维上负载的纳米TiO2主要为锐钛矿相,粒径在20 nm左右。光催化脱硫、脱硝和脱汞效率达到37%、40%和84%。SO2和NO的浓度增加,其光催化脱除效率降低,烟气中低浓度的SO2对NO的脱除起促进作用,而在较高的浓度范围内会抑制光催化脱硝效率;同样随着烟气中NO浓度的逐渐增加,对光催化脱硫也表现出先促进后抑制的作用。温度对光催化氧化有抑制作用,纳米复合材料的脱硫脱硝脱汞效率均随着反应温度的升高而降低。

磁性TiO_2/CoFe_2O_4纳米复合光催化材料的制备

以磁性CoFe2O4为核,采用改进的溶胶-凝胶法,制备了磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料。利用VSM(振动样品磁强计)技术对其磁性能进行了研究,结果表明:由该法所得的TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的饱和磁化强度虽稍弱于纯CoFe2O4纳米材料,但其矫顽力则优于CoFe2O4。TEM、XRD、UV-Vis等的结果表明,该纳米复合材料中的TiO2为锐钛矿结构;与TiO2相比,纳米复合材料对光的吸收拓展到了整个紫外-可见区,且吸收强度大大增强。对染料废水光催化降解的模拟研究表明,该复合材料在紫外光下,6h可以使亚甲基蓝染料溶液的脱色率达95%,且重复使用3次时染料溶液的脱色率仍能保持在90%,明显优于纯TiO2。