TiO2纳米粉体的掺杂改性及光催化性能研究——伯苓班无机综合实验

南开大学化学学院伯苓班本科生的无机综合实验课程中,开展"TiO2纳米粉体的掺杂改性及光催化性能研究"实验,学生自主选择掺杂元素及含量,以溶胶-凝胶方法制备不同金属及非金属掺杂的TiO2纳米粉体,采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、紫外漫反射等手段表征所得材料,以甲基橙溶液模拟有机废水,研究催化剂在紫外光下的催化降解活性,选取性能最佳催化剂,测试其在模拟日光下的光解水性能。通过开展贴近科研前沿的实验内容,对伯苓班学生进行系统的科研训练,培养他们的综合科研能力。

水热沉淀法制备TiO_2纳米粉体影响因素的研究

以硫酸钛水溶液为前驱物 ,尿素为沉淀剂 ,采用水热沉淀法制备了TiO2 纳米粉体 ,利用正交实验方法 ,XRD、TEM等分析测试手段 ,研究了前驱物浓度、尿素浓度、保温温度及保温时间对粉体粒径的影响。实验结果表明 :所制得的粉体为锐钛矿型TiO2 ,颗粒分散良好 。

光源对掺铁TiO_2纳米粉体催化活性的影响

以共沸蒸馏法制备出结晶完整、分散性好、平均粒径为5nm左右以及掺Fe3+量为0.1%的TiO2纳米粉体,通过XRD和TEM分析方法对晶体的物相和粒径进行了表征;通过在不同光源下催化降解水杨酸溶液,对其光催化活性及影响因素进行了分析;实验结果表明:掺Fe3+量为0.1%的TiO2纳米粉体在日光下的光催化活性较高。

沉淀法制备TiO_2纳米粉体和微波干燥的研究

以TiCl4和NH3 ·H2 O为原料 ,采用沉淀法制备TiO2 纳米粉体 ,利用XRD、TEM、DTA等分析测试手段对所得TiO2 粉体的晶相组成、粒径分布等性质进行了研究 ,发现微波处理 10min后 ,在 70 0℃加热 30min即可得到平均粒径小于35nm的TiO2

Fe^(3+)掺杂TiO_2纳米粉体的制备及性能

为了研究Fe3+掺杂TiO2纳米粉体的制备工艺及性能,选取Fe3+掺杂量、浓硝酸、冰醋酸、煅烧温度等因素设计正交实验,利用溶胶-凝胶法制备Fe3+掺杂TiO2纳米粉体,通过拉曼光谱、X射线衍射、透射电镜等检测技术对粉体性能进行表征。结果表明,与溶胶-凝胶法制备的纯TiO2纳米粉体相对比,Fe3+掺杂TiO2纳米粉体的X射线衍射峰强度降低,晶粒细化,拉曼光谱谱峰宽化、蓝移;对甲基橙溶液的降解实验表明Fe3+掺杂TiO2纳米粉体光催化活性明显提高。

光催化TiO_2纳米粉体的水热合成

以硫酸钛为原料 ,采用水热法制备了陶瓷载体用的光催化二氧化钛粉体。通过XRD等测试分析对 Ti O2 粉体进行表征 ,研究了 Ti O2 粉体的光催化活性。结果表明 ,所制得的 Ti O2 粉体均为锐钛矿型 Ti O2 ,晶粒尺寸均达纳米级 。

TiO_2纳米粉体的制备及光催化降解水杨酸的研究

以钛酸丁酯为前躯体 ,采用溶胶 -凝胶法制备了两种 Ti O2 纳米粉体 ,并通过 TEM和 XRD分析方法对其结构性能进行了表征。检测结果表明 :两种 Ti O2 纳米粉体均由 5～ 1 0 nm左右的球形颗粒组成 ,晶型均为锐钛矿型。水杨酸溶液的紫外光催化降解实验表明 :以正丁醇溶剂体系制备的 Ti O2 纳米粉体的光催化活性高于以无水乙醇溶剂体系制备的 Ti O2 纳米粉体。

TiO_2纳米粉体材料的制备及其脱除Hg蒸气污染物的研究

燃煤电站产生的汞污染物,是最难控制的巨毒、痕量污染物之一,已引起国内外广泛的研究兴趣。通过液相法制备了两种TiO2纳米粉体材料,对其结构和形貌采用TEM、BET和XRD进行了表征测试,在固定床反应器条件下初步测定了TiO2纳米粉体对单质汞Hg0污染物的脱除效果,研究表明,脱除效率随温度的升高而增加,最高可达60%。

溶胶凝胶法合成TiO_2纳米粉体及光催化活性研究

利用简便的溶胶凝胶法合成了锐钛型纳米TiO2粉体,对合成的TiO2粉体进行了XRD,SEM,TEM分析,利用对锐钛型纳米TiO2粉体形成过程进行了分析,并对合成的纳米TiO2粉体的光催化性能进行了研究,表明其对罗丹明B的光催化降解在1h内可达98%以上.

掺铁TiO_2纳米粉体的制备工艺对光催化活性的影响

本研究分别采用了直接沉淀法和共沸蒸馏法制备出掺Fe3+量为0.1%的TiO2纳米粉体,用XRD分析方法对晶体的物相和粒径进行了表征。通过在日光源下催化降解水杨酸溶液,对其光催化活性的影响情况进行了比较。结果表明:以共沸蒸馏法制备出的掺Fe3+量为0.1%的TiO2纳米粉体在日光下的光催化活性较高。

基于纳米粉体的织物抗紫外线研究

通过纳米粉体反射光谱和纳米树脂薄膜紫外线透过率的测试,筛选出的纳米粉体.应用到棉织物上,使得织物抗紫外线性能符合抗紫外线标准要求.研究结果表明,丙烯酸树脂对UVA波段吸收较强;二甲苯含量对紫外线透过率有一定影响;对于相同厚度的膜,二甲苯比例越大,紫外线透过性能越好.随着纳米粉体含量增加,纳米膜抗紫外线效果会增强.对于ZnO、TiO2纳米粉体,波长320nm的紫外线透过率与纳米粉体含量呈负指数关系,当添加量达到4%以后,棉织物的紫外线透过率在0.5%以下.

掺杂铁二氧化钛纳米粉体日光催化活性的研究

以硝酸铁、硫酸钛为原料,以氨水为沉淀剂,通过共沸蒸馏法制备出结晶完整、粒径在4~8nm范围、不同掺Fe3+量的TiO2纳米粉体,并用XRD测试方法对晶体的物相和粒度进行了分析。通过在日光下催化降解水杨酸溶液,对其光催化活性进行了研究。实验结果表明:掺入Fe3+可使TiO2纳米粉体的粒径变小,在日光下尤以掺入0.1%Fe3+的TiO2的催化活性最高。

纳米TiO_2与纳米ZnO复合粉体的制备、表征及光电性能研究

以Ti(SO4)2和Zn(NO3)2为原料,尿素为沉淀剂宿主,运用尿素加压法进行压热反应,经干燥煅烧制备纳米TiO2与ZnO复合纳米粉体,用TEM、XRD对其进行了表征。本文主要研究了ZnO和TiO2的不同配比及煅烧温度对复合纳米粉体光电性能的影响,将TiO2ZnO复合纳米粉体制备成纳米结构电极并进行了光电化学研究。

Y^(3+)掺杂纳米TiO_2光催化机理研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y3+掺杂的TiO2纳米粉体,以亚甲基蓝溶液为目标降解物,研究了掺杂纳米TiO2纳米粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。通过XRD、紫外-可见分光光度计、UV-Vis等测试技术对样品的相组成、晶型和粒径尺寸等进行了表征。结果表明,经520℃热处理的Y3+掺杂的TiO2粉体,结晶完整,主晶相为锐钛矿型,平均粒径约为20 nm;掺杂使TiO2吸收带发生红移,光催化性能增强;掺杂体系的最佳量为n(Y3+)∶n(TiO2)=0.2%。此掺杂量的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果,反应2 h降解效果达90.68%,优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体。该样品光催化效果提高的原因是Y3+进入TiO2的晶格,引起了晶格的畸变使得掺杂样品紫外-可见吸收的吸收变发生了红移,提高光的利用率。

丙烯酸等离子体改性纳米TiO_2/PET复合体非等温结晶动力学

为提高纳米颗粒在聚合物中的分散性,使用丙烯酸(AA)等离子体聚合技术,在TiO2纳米粉体表面包覆均匀的有机聚合物薄膜。将AA等离子体改性纳米TiO2分散在乙二醇溶液中,与对苯二甲酸聚和获得了包含丙烯酸等离子体改性纳米TiO2的PET复合体。使用DSC法研究了AA等离子体表面改性纳米TiO2粉体对PET复合体结晶性能的影响。结果表明,AA等离子体包覆处理增加了PET复合体的结晶速率,缩短了结晶周期,降低了结晶活化能,使晶粒分布变窄、结晶更完整。

TiO_2纳米材料在直接甲醇燃料电池阳极催化剂中应用的研究进展

阳极催化剂是影响直接甲醇燃料电池(DMFC)性能及成本的主要因素,本文综述了TiO_2纳米粉体、TiO_2纳米管和TiO_2纳米纤维及其复合材料在DMFC阳极催化剂中应用的研究进展,并对其作用、对催化剂活性的影响机理等进行简要分析,展望了其应用前景。

纳米TiO_2改性聚碳酸酯型水性聚氨酯的研究

试验中以聚碳酸酯二元醇(JSH-10)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)以及二羟甲基丁酸(DMBA)为基本原料,用自乳化法合成了芳香族水性聚氨酯乳液。讨论了纳米TiO_2加入量及加入方式、2种异氰酸酯的用量比对乳液性能及成膜性能的影响。通过热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)等方法,测定了聚氨酯膜的耐热性能以及结晶性能等。研究结果表明较佳的合成工艺条件:反应时间为MDI与IPDI复配比为8∶2,纳米TiO_2加入量为2%～4%,且采用粉体合成的方法加入时,可得到乳液性能稳定,成膜性能好,耐黄变性能优良的水性聚氨酯(WPU)乳液。

纳米TiO_2改性沥青的路用技术性质研究

利用纳米TiO_2粉体对两种石油沥青进行了改性研究,检测分析了改性沥青常规路用技术指标。分析认为,纳米粉体在改善沥青稠度方面有着明显的效果,可带来沥青针入度降低、软化点和黏度的单调增长;在提高沥青高温性能指标的同时,也带来了延展性能的降低。但是,一定掺量比例内的纳米TiO_2的加入可以提高沥青的耐热老化性能,其沥青残留针入度比大,可有效避免热老化导致的软化点、黏度过分提高。

溶胶-凝胶法制备Eu^(3+)-Ce^(3+)共掺杂TiO_2及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Eu^(3+)-Ce^(3+)共掺杂TiO_2纳米粉体,以亚甲基蓝溶液为目标降解物、用正交试验方法考察了内部因素和外部因素对掺杂样品的光吸收和光催化性能的影响,同时采用XRD、FE-SEM、UV-Vis吸收谱等表征了样品结构与性能。结果表明,最佳的实验方案是热处理温度为550℃、Ce^(3+)的掺杂量为0.02mol%、Eu^(3+)的掺杂量为0.2mol%,最佳的外部环境是共掺杂TiO_2纳米粉体光催化剂加入量为0.15 g/50 mL、亚甲基蓝溶液的初始pH值及浓度分别为6.5和10 mg/L。样品的晶粒尺寸在20 nm左右,共掺样品的光催化率明显比单掺和未掺样品的高,且吸收边向可见光红移了53nm左右。共掺样品对亚甲基蓝降解反应符合一级动力学模式。共掺样品光催化率的提高归因于Eu^(3+)和Ce^(3+)的协同作用,一方面增加有效的空穴电子数;另一方面可使样品吸收更低能量的波长而被激发。

溶胶-凝胶法制备Ce^(3+)掺杂TiO_2的研究

以钛酸丁酯为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了Ce^(3+)掺杂的TiO_2纳米粉体,并以亚甲基蓝溶液为目标降解物,研究了掺杂TiO_2纳米粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。通过TG-DTA、XRD、FE-SEM、TEM、UV-Vis吸收谱等测试手段对样品的结构与性能进行了表征,分析了Ce^(3+)掺杂对TiO_2纳米粉体吸收光谱的影响。结果表明,Ce^(3+)掺杂使得TiO_2纳米粉体对紫外-可见光的吸收增大,TiO_2纳米粉体吸收带发生红移,与纯TiO_2相比,红移了54 nm左右;当处理温度为550℃,掺杂体系为n(Ce^(3+))∶n(TiO_2)=0.05%时,样品结晶完整,主晶相为锐钛矿型,粒径约为24.9 nm,反应4 h降解率达85.15%;随着热处理温度上升,金红石相的出现,同等条件下n(Ce^(3+))∶n(TiO_2)=0.05%的光催化降解率也增大,最高达85.52%,优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO_2粉体。