异质结构的TiO_2/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能的研究

以钛酸丁酯、醋酸锌和聚乙烯吡咯烷酮为前驱物,将静电纺丝技术和高温煅烧法相结合,一步制备出异质结构的二氧化钛（TiO_2）/氧化锌（ZnO）纳米纤维。采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis对样品进行表征。并以罗丹明B（RhB）为降解模拟污染物测试了紫外光照射下的光催化活性。制得的TiO_2/ZnO-1纳米纤维直径在100~150nm之间,长度在2μm以上,ZnO纳米颗粒均匀分散在TiO_2/ZnO-1纳米纤维表面;在紫外光条件下具有良好的光催化性能,在紫外光光照25min后TiO_2/ZnO-1对RhB的降解率达到100%,而在同样条件下纯TiO_2纳米纤维对RhB的降解率只有70.8%。

碳包覆ZnO-TiO_2纳米纤维的制备及其太阳光催化性能

采用溶胶-凝胶法和静电纺丝法制备ZnO-TiO_2纳米纤维和碳包覆ZnO-TiO_2纳米纤维,以扫描电镜、热重-差示热量、红外光谱、X射线衍射和比表面积分析等方法进行表征。以10mg/L亚甲基蓝溶液为底物,研究了ZnO掺杂量对亚甲基蓝光催化降解性能的影响。结果表明:ZnO的质量分数为3%的碳包覆ZnO-TiO_2纳米纤维光催化性能最高,太阳光照射6h时亚甲基蓝的降解率达到94.4%。对其光催化机理进行了简要分析。

纳米ZnO/TiO_(2)对玄武岩纤维改性沥青性能影响

为提升沥青结合料的路用性能,采用玄武岩纤维、纳米ZnO和纳米TiO_(2)复配复合改性沥青。通过三大指标、布氏旋转黏度和温度扫描试验对复合改性沥青基础性能及流变性能进行研究,采用薄膜烘箱老化试验(TFOT)和压力容器老化试验(PAV)模拟沥青不同老化状态,分析复合改性沥青抗老化性能。结果表明,随着纳米ZnO和纳米TiO_(2)掺量增加,改性沥青针入度、软化点及黏度均增大,其高温性能得到改善;复合改性沥青的车辙因子G^(*)/sinδ和疲劳因子G^(*)•sinδ均有明显提高,其抗车辙性能提升,抗疲劳性能下降;对比不同老化状态下沥青的复数模量、疲劳因子-温度关系曲线,其抗老化性能随纳米复合改性剂掺量的增加而提高;通过综合比选,推荐纳米复合改性剂最佳掺量为4%。

ZnO-Zn_2TiO_4中空纳米纤维复合材料的制备及其光催化

利用棉花模板辅助的两步法制备了ZnO-Zn2TiO4中空纳米纤维结构光催化材料,利用热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱(UV-vis)等技术对其晶体结构、组成、形貌、光吸收特性等进行了表征。以罗丹明B(RB)的降解脱色为模型反应,考察了不同的钛-锌元素质量比(%)对复合材料光催化性能的影响。实验结果表明:所制得的ZnO-Zn2TiO4纳米纤维材料保留了棉花纤维的形貌;Zn2TiO4的引入极大地提高了ZnO材料在紫外光下的光催化活性,并且元素质量比为8%的前驱体在650℃焙烧2.5h时所得样品具有最佳的光催化效果。如在紫外光下,可使RB溶液反应2h的降解脱色率达96.44%,一级反应动力学常数k1达到1.142h-1。同时,该催化剂具有良好的稳定性能,重复使用5次,其对RB溶液的降解脱色率仍在86%以上。

ZnO和TiO_2纳米粒子的光致发光性能及其与光催化活性的关系

采用沉淀法和溶胶 -凝胶法制备了 Zn O和 Ti O2 及掺 Zn2 + 的 Ti O2 纳米粒子 ,用 XRD和荧光光谱 (FS)等手段对样品进行了表征 ,重点探讨了样品光致发光机制及与光催化活性的关系 .结果表明 ,Zn O和 Ti O2样品在大于带隙能的光激发下均表现出明显的 FS信号 ,热处理温度升高 ,FS信号强度下降 ,并且二者的FS信号类似 ,这可能与二者具有类似的电子能带结构有关 ,同时也说明 FS信号主要源于表面氧空位以及吸附氧物种等引起的激子或表面态能级 .掺杂 Zn2 +使 Ti O2 纳米粒子 FS信号增强 ,这主要与表面氧空位和缺陷等量增加有关 ;此外 ,在光催化氧化苯酚实验中 ,样品光催化活性与其 FS信号强度顺序一致 ,即 FS信号越强 ,活性越高 .这是由于在光致发光过程中 ,FS信号主要源于表面氧空位 ,而在光催化反应中 ,表面氧空位有利于氧化反应进行 .

纳米TiO_2、纳米ZnO对聚丙烯抗紫外光老化及结晶性能的影响

借助DSC、FT-IR、DM A现代分析表征技术,首次以马来酸酐接枝聚丙烯作为聚丙烯/纳米T iO2或纳米ZnO复合材料的相容剂和相分散剂,系统研究了它们对聚丙烯的耐紫外光老化性能的影响,同时,探讨了纳米T iO2和纳米ZnO对聚丙烯的结晶成核作用。研究结果表明,纳米T iO2、纳米ZnO的加入使PP的β-晶型熔融峰消失,对聚丙烯结晶有明显的成核促进作用;随着紫外光老化时间的延长,PP熔融峰高度下降,峰宽和熔融温度基本不变,1750 cm-1处的峰面积增加幅度减小;纳米T iO2和纳米ZnO可以减缓PP在紫外光照射下的降解速度,提高PP对外界能量的耗散作用;PP纳米复合材料的损耗模量明显增大,阻尼因子(即tanδ)在添加PP-g-M AH后峰值也明显下降。

TiO_2纳米纤维无纺布的制备及光催化性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为配位剂与钛酸正丁酯(Ti(C4H9O)4)反应制得前驱体,再以乙醇为溶剂,CH3COOH作为催化剂,采用静电纺丝法制得PVP/TiO2复合纳米纤维,经550℃、700℃和900℃焙烧后分别得到以锐钛矿型的TiO2为主、以金红石型TiO2为主和完全金红石晶型的TiO2纳米纤维。对所制得的纳米纤维的结晶度、纯度和形貌,分别采用差热-热重分析(TG-DTA)、红外光谱(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等进行了表征。光降解苯酚水溶液的实验结果表明,550℃下煅烧得到的以锐钛矿占主体的TiO2纳米纤维,2h使浓度为50mg·L-1苯酚水溶液的降解率超过85%,这充分说明这种TiO2电纺纳米纤维具有良好的光催化性能。

纳米TiO_2和ZnO的抗老化性应用研究

利用纳米TiO2和ZnO对聚丙烯材料和建筑外墙涂料进行添加量为0.5%～3%的小量填充改性,结果表明,对聚丙烯改性后,采用GB9344-88所述的塑料氙灯光源曝露试验方法,进行800h人工加速老化试验后色差仅为0.93,变色评级为4/5级,测试样条无粉化;对建筑外墙涂料改性后,涂料的耐候性较原配方提高了2倍,因此,可用无机纳米材料代替传统的有机紫外线吸收剂作为抗老化剂使用。

ZnO/TiO_2-纳米管光催化剂的制备与表征

采用改进的化学沉积法,用ZnO对TiO2-纳米管进行改性,制备ZnO/TiO2-纳米管的复合半导体材料。用X射线衍射仪、透射电镜、高分辨透射电镜、X射线能谱仪、比表面分析仪,紫外-可见光度计等研究样品的结构、表面形貌和化学组成。通过光降解甲基橙模拟污染物考察其光催化性能,并探讨ZnO粒子表面修饰增强TiO2-纳米管光催化活性的机制。结果表明:n(Zn)-n(Ti)为1-4的ZnO/TiO2-纳米管复合材料具有最佳的光催化活性;Zn和Ti的协同效应改善了复合材料的可见光响应性。

纳米TiO2和纳米ZnO的紫外光学特性及其在聚丙烯抗老化改性中的应用研究

采用水悬浮液法研究比较了金红石型纳米TiO2和纳米ZnO的紫外-可见光学特性,结果表明金红石型纳米TiO2具有比纳米ZnO更加优异的紫外线屏蔽性能,并对两种材料的屏蔽机理进行了分析;通过熔融共混法制备了金红石型纳米TiO2和纳米ZnO两类改性PP材料,用氙灯耐气候试验机对所制备材料进行了28天人工气候加速老化,对比测试了纯PP和两种改性PP老化前后的力学性能和外观变化规律,结果表明:添加少量金红石型纳米TiO2或纳米ZnO都可以大幅度的提高PP的抗老化性能,而金红石型纳米TiO2改性PP的抗老化性能要明显优于纳米ZnO改性PP材料.文章最后用SEM对纳米TiO2在PP材料中的分散情况进行了分析.

TiO_2纳米纤维的制备及其对染料的光催化降解性能

采用溶胶-凝胶与静电纺丝技术相结合的方法,将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和钛酸四正丁酯混合制得前驱体溶液,纺丝得PVP/TiO2复合纳米纤维,然后经500℃高温煅烧制备了TiO2纳米纤维光催化剂,通过其对阳离子艳红5GN、弱酸性黄GN、雷马素蓝RR等染料的降解研究了TiO2纳米纤维的光催化性能。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了PVP/TiO2和TiO2纳米纤维的形貌结构;傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实了TiO2纳米纤维的形成;通过X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米纤维的晶型及晶粒大小进行了分析。结果表明制备出的TiO2纳米纤维形貌稳定,具有锐钛矿型TiO2结晶形态并对染料具有很好的光催化降解效果。

静电纺丝技术制备TiO_2/SiO_2复合中空纳米纤维与表征

用静电纺丝技术成功制备出复合中空TiO2/SiO2纳米纤维。用动态热分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和X射线能谱仪等分析技术对样品进行了表征。分析结果表明,得到的产物为复合中空TiO2/SiO2纳米纤维,以非晶SiO2为外壳,内壁由粒径为50 nm的晶态TiO2粒子组成,复合中空纳米纤维平均直径2μm,长度>100μm。讨论了复合中空纳米纤维的形成机制,复合纤维在烧结过程中,芯层TiO2纳米粒子向外表面扩散,与壳层SiO2粒子形成新化学键,得到复合中空纳米纤维。

纳米TiO_2/再生纤维素复合薄膜的制备及光催化性能

在1烯丙基3甲基咪唑氯室温离子液体中,将纳米TiO2粉末与纤维素浆粕进行溶液共混,所得纤维素用水再生后,经过超临界CO2干燥处理,制备了不同TiO2含量的纳米TiO2/再生纤维素复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)对所得薄膜的形貌、结构进行表征。利用PCC-2型光催化活性检测仪测试薄膜在紫外光下光催化降解亚甲基蓝的能力,评价薄膜的光催化活性。讨论了纳米TiO2含量、超临界CO2干燥和真空干燥对薄膜性能的影响。结果表明:复合膜的光催化活性达到所用TiO2粉体的90%;经超临界CO2干燥处理所得复合膜的光催化活性明显高于真空干燥所得复合膜的活性;纳米复合膜的光催化活性随TiO2含量的增加先升高后降低,含量为5%时光催化活性最高。

钇或钕掺杂TiO_2纳米纤维的制备及光催化性能研究

采用静电纺丝技术,以Ti(SO4)2、聚乙烯吡咯烷酮(PVP,Mr=1300000)、稀土氧化物和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为原料,成功地制备了TiO2、Y/TiO2和Nd/TiO2纳米纤维.用XRD、FESEM、TEM和TG-DTA等分析手段对样品进行了表征.XRD分析结果表明,当焙烧温度为550℃时得到纯锐钛矿相RE/TiO2(RE=Y,Nd)纳米纤维,900℃时得到纯金红石型RE/TiO2(RE=Y,Nd)纳米纤维,稀土离子显著降低了TiO2的晶格参数.FESEM分析结果表明,RE/TiO2(RE=Y,Nd)纳米纤维直径约为50nm、长度>300μm.以罗丹明B和苯酚为目标降解物,研究了三种催化剂的光催化性能.其中,1.5mol%Y/TiO2光催化剂对罗丹明B的降解效率较高,而1.0mol%Nd/TiO2对苯酚具有较好的降解活性.因此,掺杂不同稀土离子的TiO2纳米纤维对不同降解物的降解能力不同.

N-TiO_2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板,采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列.扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明:两种阵列的纳米管均为六角形结构,直径约为100nm,壁厚约为20nm;在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中,掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面,仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置;表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化,增强了纳米管阵列的光吸收效率,促进了光生载流子的分离.光催化实验结果表明,N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.

SnO_2/TiO_2复合纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术,以聚乙烯吡咯烷酮和钛酸正丁酯为前驱体,制得锐钛矿相TiO2纳米纤维,并以此为模板,采用水热方法制备了具有异质结构的SnO2/TiO2复合纳米纤维.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散光谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段对产物形貌和结构进行了表征.结果表明,SnO2纳米粒子均匀地生长在TiO2纳米纤维表面,形成了异质结构的SnO2/TiO2复合纳米纤维.通过改变反应物浓度,能有效地实现SnO2/TiO2复合纳米纤维的可控合成.以罗丹明B为模拟污染物,考察了SnO2/TiO2复合纳米纤维的光催化性能,结果表明,该复合纳米纤维的光催化活性明显高于纯TiO2纳米纤维,初步探讨了光催化反应机理.

静电纺丝法制备TiO_2-WO_3纳米纤维及光催化脱汞的研究

采用静电纺丝法成功制备了TiO2-WO3纳米纤维,利用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、紫外可见吸收光谱(ultraviolet-visible,UV-Vis)及比表面积及孔径分析仪(Brunauer-Emmett-Teller,BET)对其进行表征。使用制备的纤维脱除模拟烟气中的元素汞,研究了TiO2-WO3分别在无光、紫外光和可见光下的脱汞率;考察了WO3的最佳掺杂比;并分析了TiO2-WO3光催化脱汞的机制。结果表明TiO2-WO3纤维中TiO2以锐钛矿相形态存在,纤维的直径约为200nm;当WO3的掺杂含量为7%时,TiO2-WO3在紫外光下的汞脱除率可达到100%;TiO2-WO3脱汞效率的稳定性好,在420 min时紫外光下的脱汞率仍保持在100%。表面酸性和有效的电荷转移是TiO2-WO3纳米纤维光催化活性提高的主要原因。

导电聚苯胺/TiO_2复合纳米纤维的制备和表征

在无模板条件下，利用苯胺在纳米TiO2微粒表面的原位化学氧化聚合，成功制备了一系列不同TiO2含量的导电聚苯胺／TiO3（PANI／TiO3）纳米复合材料．通过TEM，XRD，FT-IR，TG-DTA及电导率测量等技术手段对其进行了表征．结果表明：复合材料的形貌呈纤维状，直径约20～40nm，长度在390～420nm范围；其中TiO2的含量为23．8％且具有金红石矿结构，聚苯胺也有一定程度的晶化；在复合材料中，TiO2和聚苯胺分子链之间存在强的相互作用，并对复合材料的热稳定性起促进作用；TiO2的含量对复合材料导电性能有显著影响，当TiO3含量为11．1％时电导率达到极大值2．86 S／cm．

ZnO/TiO_2纳米管晶膜电极的制备及光电性能

采用水热法制备了ZnO纳米棒,以ZnO纳米棒为原料制备出ZnO/TiO2纳米管晶膜电极并应用于染料敏化太阳能电池.用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线能谱仪（EDX）和N2吸脱附分析等研究了样品的结构、表面形貌和化学组成,并通过紫外可见光度计和电化学工作站探讨了煅烧温度在80~600℃范围内ZnO/TiO2纳米管电极的光电化学性能.此外,研究经TiCl4化学处理的ZnO/TiO2纳米管电极光电性能的改善情况.结果表明,600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管电极制备的染料敏化太阳能电池表现出较优的光电性能,其短路电流密度（Jsc）为2.28 mA/cm2,开路电压（Voc）为0.631 V,光电转换效率η为0.66%.600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管经TiCl4处理后的染料敏化太阳能电池的光电性能得到显著改善,其光电转换效率η提高到1.06%.

水热法制备过程中TiO_2纳米纤维成形机理研究

采用水热法制备出φ20～30nm,长度达微米级的TiO_2纳米纤维,以XRD、TEM、IR等手段对不同工艺条件下获得的产物品型结构、微观形貌以及化学组成进行了表征,对TiO_2纳米纤维成形机理进行探讨,并就洗涤过程中pH值对纤维结构的影响进行分析.结果表明,TiO_2纳米纤维的形成机理可能是锐钛矿型TiO_2纳米颗粒在强碱作用下生成K_2Ti_6O_(13)颗粒,小颗粒沿一定晶轴生长,遵循溶解-生长机理,逐渐长成纳米纤维.清洗溶液的pH值对产物的成分和结构有较大影响,通过控制清洗溶液的pH值和热处理温度,可以获得组成分别为K_2Ti_6O_(13)、H_2Ti_3O_7和TiO_2的纳米纤维.在pH=7、80℃烘干条件下得到的主要是H_2Ti_3O_7纳米纤维,400℃煅烧后转变为TiO_2纳米纤维.