多孔碳基TiO2纳米复合微粒制备及其降解罗丹明B的研究

以杨絮纤维和硼酸钙(CaB)为模板,以聚多巴胺(PDA)为联结剂及模板制备二氧化钛(TiO2)纳米复合微粒(Catkin/CaB/PDA/TiO2 )。在惰性气氛(Ar)下烧结、腐蚀制备多孔碳基TiO2纳米复合微粒。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、同步热分析(TGA)考察样品结构。利用 Belsorp-max物理吸附仪研究样品比表面积。利用紫外可见分光光度计和光致发光光谱(PL)测定样品光降解效率和荧光强度。研究所制备纳米微粒对罗丹明B(RhB)的催化降解性能,发现TiO2的含量、烧结温度、聚多巴胺、硼酸盐等对RhB光降解能力均有影响。所制备复合微粒在40 min内对RhB的降解率可达94.92%。烧结促使杨絮纤维和PDA碳化,所形成的管状碳材料和多孔结构为光生电子向碳化飞絮富集并与活性物种发生氧化还原反应和TiO2纳米粒子的附着和分散提供了保障进一步促进光解效果提升。

TiO2纳米管的制备及其光电性能研究

采用水热法成功地制备了厚度为1 nm,直径为15 nm的TiO_(2)纳米管。利用差热-热重分析、X射线衍射、透射电镜及紫外-可见漫反射光谱对产物的结构进行了表征,并通过TiO_(2)纳米管对甲基橙的降解效果对其光催化活性进行评价。结果表明:制备的TiO_(2)纳米管有锐钛矿和金红石两种晶型,反应时间对样品的组织结构和光催化活性有较大影响,金红石相比例随着反应时间的增长而减少。反应时间为12 h时,TiO_(2)纳米管具有更佳的晶型比例及形貌结构,光催化性能最好。通过对TiO_(2)纳米管的形成机理研究发现:TiO_(2)前驱体先在强碱的作用下形成片状结构的碱金属钛盐,然后,该片状结构在表面静电作用和弹性形变等多因素诱导下转变成更稳定的纳米管状结构。

One-Pot Green Synthesis of 1, 4-Dihydropyridine Derivatives Using Polyindole TiO2 Nanocatalyst by Solvent Free Method

This study used a Polyindole in combination with TiO2 nanocatalyst as an efficient heterogeneous catalyst to carry out a multi-component Hantzsch reaction involving different aromatic aldehydes with methyl acetoacetate, and aqueous ammonium to create 1,4-dihydropyridine derivatives under solvent free condition at ambient temperature. A broad range of aldehydes and methyl acetoacetates, ranging from heteroaromatic to polyaromatic one, with high level of functional group tolerance can be used to provide the desired products possessing relevant medicinal moiety in high yields. This technology has prospective advantages over current protocols, including the utilization of a cheap, stable, recyclable, and safe catalyst, quicker reaction times with higher yields and simple product isolation.

黑色TiO2纳米材料的改性策略研究进展

与传统TiO2相比,黑色TiO2具有独特的结构和性能,表现出更强的光催化活性,并已广泛应用于环境和能源领域,涉及有机污染物的光降解、光电水解制氢、锂电池、燃料电池、超级电容器等。为进一步提高黑色TiO2催化剂光催化性能,研究人员对黑色TiO2进行了改性研究。本文概述了黑色TiO2性能特征;对黑色TiO2的改性手段进行归类,包括形貌设计、结构调控、材料复合、晶相与晶面调控和贵金属沉积。系统阐述了不同改性方法对黑色TiO2光催化性能的影,最后对黑色TiO2的改性策略进行了总结与展望。

TiO2/Fe-ZSM-5光催化降解印染废水

印染废水非常难处理。随着氧化降解的大量发展,各种先进的氧化技术,包括光催化、臭氧分解、声催化光芬顿、光电芬顿技术等已经成为破坏顽固化合物的技术的一。迄今为止,已经深入研究了各种预期应用中的TiO2光催化性能的研究,即掺杂剂添加、合成技术改性和异质复合材料结构。在本研究中,TiO2/Fe-ZSM-5复合材料的光催化活性将成为光催化剂,并且将确定最佳操作参数。本实验在pH值为9,RhB浓度为5 ppm,光强度为538 w/m2,TiO2/Fe-ZSM-5添加量为0.5 g/L时,有最佳降解效率。

聚苯胺-TiO2复合膜对316L不锈钢耐蚀性能的影响

以苯胺单体和纳米TiO2胶体溶液为电解液,采用电化学聚合法在316L不锈钢表面合成了聚苯胺(PANI)膜和PANI-TiO2复合膜,并利用扫描电镜、X射线衍射等检测手段对PANI-TiO2复合膜的316L不锈钢表面进行了表征,用循环伏安法和动电位极化曲线研究不同pH值下苯胺聚合的效果及不同TiO2含量对316L不锈钢耐蚀性能的影响。结果表明,在pH为2.5的条件下,聚苯胺的聚合效果最好;相比于单一聚苯胺膜,PANI-TiO2复合膜对316L不锈钢具有更好的保护性能。当TiO2添加量为1.5 g时,制备的复合膜对提高316L不锈钢的耐蚀性效果最佳,其腐蚀电位为-0.55 V。

豆芽模板合成TiO2材料及其光催化还原Cr(Ⅵ)的性能研究

以廉价易得的豆芽为模板,通过将豆芽简单浸泡在钛前驱液中制备得到了保留豆芽形貌的多孔TiO2材料,通过XRD、N2吸附-脱附、SEM、TEM、XPS、UV-vis和荧光光谱进行表征,并对其紫外光下光催化还原Cr(Ⅵ)的性能进行探究。结果表明,在以甲酸为空穴牺牲剂的条件下,以豆芽茎为模板的TiO2(BSS-TiO2)效果最佳,光催化还原率为60 min达到100%,比无模板TiO2的光催化活性提高了22%,且该材料表现出较好的稳定性。

改性TiO2纳米材料的制备及防晒化妆品的应用性能分析

通过超声水解法制备了SiO2包覆的SiO2/TiO2纳米材料,研究了不同热处理温度对SiO2/TiO2纳米材料性能的影响,测试发现SiO2/TiO2纳米材料结构未发生变化,均为金红石型TiO2,SiO2包覆后通过物理包覆作用与TiO2发生了结合。微观测试发现SiO2/TiO2材料均为球形颗粒,直径为1.5~2μm,随着热处理温度的增加,尺寸轻微增大。亲水亲油测试表明SiO2/TiO2纳米材料具有较强的亲油性。其对亚甲基蓝的褪色率低于纯TiO2,随着热处理温度的增加,褪色率先降低后升高,550℃处理的SiO2/TiO2纳米材料对亚甲基蓝的褪色率最低为18.7%。将SiO2/TiO2纳米材料自制成防晒乳液,其对于紫外光屏蔽效果优于纯TiO2,热处理温度为550℃时,复合材料的透射率最低,对紫外光的屏蔽效果最佳。综合来看,SiO2包覆后的SiO2/TiO2复合材料在防晒化妆品的应用中具有较高的潜力。

双负载策略构建Au-BiOBr-TiO2光催化剂在可见光下快速高效降解黄药

浮选废水中残留的黄药会严重影响矿区周围生态环境。为了实现对黄药的高效降解,通过水热法、水浴沉淀法和光沉积法制备的Au-BiOBr-TiO_(2)(AuBT)三元复合光催化剂对废水进行处理是一种有效手段。在模拟降解矿物浮选废水实验中,AuBT表现出卓越的光催化降解性能。实验结果表明,0.2 g/L的AUBT光催化剂在20 min可见光照射下对初始浓度为20 mg/L黄药的光催化去除率可达到95.20%。机理检测表明,AuBT有效降低了带隙并扩大光响应范围,提高了材料的光催化活性。DFT计算表明部分电子向乙基黄药(SEX)分子转移,而这有助于激发光催化过程。自由基清除实验表明反应体系中的主要活性物种是光生空穴(h^(+)),其次是超氧自由基(·O_(2)^(-))。作为高效的光催化剂,AuBT在可见光下可降解各种类型的黄药,在浮选废水处理环节体现了巨大的潜力。

金红石型纳米TiO2对镉胁迫下水稻光合特性及镉、钛富集的影响

本文采用种植箱试验,研究金红石型纳米二氧化钛(TiO2-NPs)对镉胁迫下水稻光合特性及镉、钛富集的影响。试验结果表明,金红石型TiO2-NPs单一处理下对水稻叶绿素含量影响较小,随着金红石型TiO2-NPs浓度升高,对水稻叶绿素影响增大;单一Cd处理,导致水稻叶绿素含量增加;高浓度、小粒径的Cd与金红石型TiO2-NPs共同作用毒性增强,对水稻叶绿素含量影响较大。金红石型TiO2-NPs单一处理、单一Cd处理和二者结合可使水稻蒸腾速率和气孔导度逐渐增加,而净光合速率和胞间CO2浓度则明显下降;蒸腾速率、胞间CO2浓度、气孔导度与对照组没有显著差异,但净光合速率在金红石型TiO2-NPs与Cd的作用下出现不同程度的变化。水稻中镉主要在根部富集,Cd与金红石型TiO2-NPs联合作用会降低Cd的迁移率。水稻中根部钛含量远大于叶部,Cd与金红石型TiO2-NPs联合处理可以增加Ti的迁移率。这些试验结果可为探寻金红石型TiO2-NPs与Cd对水稻的单一与联合效应提供一定帮助和参考。

纳米TiO2在小鼠体内的急性毒性与组织分布

将25、100 nm和常规尺度的TiO2悬浊液经尾静脉注射小鼠,研究不同尺度TiO2对小鼠的急性毒性及其在小鼠脏器组织内分布的差异情况。结果表明:(1)注射25 nm TiO2的小鼠脏器系数随时间延长而增加,实验条件下的半致死注射剂量为815.3 mg/kg体重;当TiO2尺度增加时,脏器系数变化的规律性会有所降低。(2)TiO2尺度会影响其在小鼠体内的分布规律。注射总量相同时,小鼠体内的TiO2总含量与TiO2尺度基本呈反比;各尺度TiO2在不同脏器组织中的含量高低分别为:肝>肺>脾>肾>心(25 nm)、肺>脾>肝>肾>心(100 nm)、肝>脾>肺>心>肾(常规);各尺度TiO2对脏器组织的靶向性顺序分别为:肝>肺>脾>心>肾(25 nm)、肺>脾>肝>肾>心(100 nm)、肝>脾>肺>心>肾(常规)。(3)TiO2在小鼠体内主要分布于肝、肺和脾中。

Cu修饰TiO2纳米纤维及其光催化性能研究

TiO2是一类半导体技术光催化剂,在发展新能源技术领域、医疗卫生、净化室内空气质量方面具有潜在用途。但TiO2仍具光生载流子复合严重的问题而限制了其光催化性能。为解决上述问题,本论文采用Cu修饰TiO2纳米纤维,提高光催化CO2还原为CH4活性。首先通过高压静电纺丝制备TiO2纳米纤维,后将Cu修饰在纳米纤维TiO2催化剂上,系统表征所制备样品的物理化学性质,并探究其光催化还原CO2性能。结果显示,3%Cu/TiO2样品CO2还原为CH4效率为19.2μmolg-1h-1,是单纯TiO2的2.2倍。

GQDs/TiO_(2)可见光催化降解抗抑郁药阿米替林的研究

阿米替林是一种被广泛使用的抗抑郁药,阿米替林及其代谢产物对水生生物和人体健康产生危害。阿米替林作为一种新兴污染物,其去除方法的研究受到广泛关注。研究采用水热法制备石墨烯量子点/二氧化钛(GQDs/TiO_(2))复合催化剂,通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面测试(BET)表征了复合物的结构和形貌。催化剂可见光催化降解阿米替林性能表明,当GQDs的负载量为4%,溶液pH为11,催化剂投加量为0.08 g,阿米替林的初始浓度为5μmol/L时,GQDs/TiO_(2)对阿米替林的降解性能达到最优,为93.1%。GQDs的引入促进了光生电子空穴对的有效分离和转移,超氧阴离子自由基(·O_(2)^(-))是光催化过程中最主要的活性物种,其次是电子(e^(-))和羟基自由基(·OH)。

GPTMS/TiO_(2)复合催化剂对AB1的降解机理分析

染料生产过程中产生的印染废液对环境或人体的危害较大,酸性黑1(AB1)是其中主要的有害物质之一。为了提高印染废液中AB1的处理效率,本研究提出了一种新型复合材料,作为印染废液中AB1的降解催化剂。该催化剂以TPNC与纳米TiO_(2)为主体,以CPTMS为链接剂。结果显示,TiO_(2)作为催化剂时,光照催化90 min后,溶液中的AB1质量分数仍有63.8%,以质量分数0.004%TNPC-GPTMS/TiO_(2)作为催化剂时,光照催化90 min后,溶液中AB1已被完成降解,溶液完成脱色。本研究提出的新型催化材料可以有效提高印染废液中的AB1处理速度。

Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的可控制备及光催化性能研究

采用水热法合成掺杂不同金属元素的片状TiO2纳米材料,对掺杂金属元素的纳米材料的光催化性质进行深入探讨,并对其光催化降解条件及对有机污染物甲基橙的光催化降解应用进行研究,进而选择最佳掺杂金属元素的TiO2纳米材料作为光催化剂。结果表明,Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的催化降解有机染料甲基橙效果最佳,能在短时间内对有机染料进行有效降解,在紫外光照下其降解效率约为92%。

光催化降解土霉素的影响因素及反应动力学研究

采用自制TiO_(2)/ACF光催化材料对土霉素模拟废水的降解过程进行了研究,探究了不同土霉素的浓度、溶液pH、腐殖酸浓度以及常见无机离子对其降解过程的影响,并对其光催化降解动力学进行了研究。研究结果表明:1)TiO_(2)/ACF光催化氧化法对30~70 mg/L范围内土霉素降解率均在80%以上,其降解过程符合准一级动力学模型;2)土霉素浓度越低,土霉素降解率和COD去除率越高,30 mg/L时达86.1%和50.4%;3)随着pH的增加,土霉素降解率和COD去除率均先增大后减小,pH为7时土霉素降解率最大为85.0%,pH为5时COD去除率最大为51.1%;4)腐殖酸的存在明显抑制了土霉素的降解过程,浓度越高抑制作用也越大,添加10 mg/L腐殖酸土霉素降解率降低了12.5%;5)Cl^(-)、Cu^(2+)、Mg^(2+)存在时,COD的去除有明显提高。HCO_(3)^(-)、NO_(3)^(-)的存在则降低了土霉素降解速率常数。

Fe^3＋掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了一系列Fe3+掺杂的、具有中空纤维结构的TiO2光催化材料(Fe3+/TiO2),利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、zeta电位、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征.以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了不同Fe3+掺杂量的样品在太阳光下的光催化性能.结果表明,用模板法制备的Fe3+/TiO2中空纤维结构材料表面存在大量纳米微粒(平均尺寸约12nm);Fe3+可能均匀分散于锐钛矿结构的TiO2中,部分取代Ti4+的晶格位置,既拓宽了TiO2的光谱响应范围,又形成了TiO2晶体结构的缺陷,使其表面带负电荷.在太阳光条件下,该纤维结构材料较纯TiO2对MB溶液具有更好的光催化脱色降解效果,且Fe3+的掺入量显著影响该纤维材料的催化性能;当Fe3+掺杂量为0.15%(w),在500℃焙烧2h所得中空纤维材料的催化性能最好,2h即可使MB溶液的脱色降解率达93%;重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除.因此,以该模板合成法,通过Fe3+的掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料.

温湿度和光强对水泥基材料负载纳米TiO2光催化氧化氮氧化物的影响

研究了路面水泥基材料负载纳米TiO2 光催化氧化汽车尾气中氮氧化物过程中湿度、温度和光强对催化反应的影响.试验和分析结果表明,光催化氧化效率随湿度增加而急剧下降;当NO2 浓度较低时,光辐照强度对光催化氧化效率的影响不显著;NO2 浓度较高时,随着光辐照强度的增强,光催化氧化效率呈现出上升趋势,在太阳光的照射下或在室内较弱紫外光照射下都具有良好的光催化氧化作用.在0～2 5℃的温度范围内,光催化氧化效率随温度升高而提高,而在2

V2O5-WO3/TiO2烟气脱硝催化剂的载体选择

在选择性催化还原试验台上对4种不同TiO2为载体制备的催化剂的脱硝性能进行测试,采用BET、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、扫描电镜-能谱分析、X射线荧光分析和热重分析等技术进行微观表征,并与商业催化剂进行对比。以硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2适合作为选择性催化还原催化剂载体,制备的催化剂脱硝效率高,温度窗口宽,选择性好,其中硫酸盐质量分数为8%～10%时最为有利;以氯化法制备纳米TiO2过程中,生成了V3Ti6O17的聚合物导致NO脱除率较低,因此不适合作为催化剂载体。以工业级TiO2为载体制备的催化剂氨氮比为1.0时,在355～420℃的温度范围内NO脱除率为80%～85%,但由于成本很低,因此可以用于脱硝要求不高的场合。由钛酸丁酯溶胶法制备TiO2为载体制备的SCR催化剂性能不及硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2制备的催化剂,且操作复杂,技术难度大,不适宜推广。

稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO2光催化活性影响的理论和实验研究

从理论和实验两方面探讨稀土金属掺杂对锐钛矿型TiO2光催化活性的影响.理论上采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,对稀土掺杂TiO2前后的几何结构、能带结构、态密度及电子结构进行了系统的研究.结果表明,Y,La,Gd,Lu,Ce,Eu,Yb和Tb掺杂有助于TiO2光催化活性的提高;而对于Pr,Nd,Pm,Sm,Dy,Ho,Er和Tm掺杂,由于在价带顶和导带底之间形成了较多的可能成为光生电子和空穴的复合中心的杂质能级,故此类稀土的掺杂浓度需要控制在较小的范围内.另一方面,采用溶胶-凝胶法制备了9种稀土金属(RE=Y,Ce,Pr,Sm,Gd,Dy,Ho,Er,Yb)掺杂的TiO2粉体,运用X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱法(UV-Vis)分别表征其晶体结构和光学吸收性质.结果表明,掺杂前后的TiO2均为锐钛矿相,且Ho,Pr,Ce,Sm,Y,Yb和Gd掺杂使TiO2在可见光区的吸收有不同程度的提高.理论预测与实验结果基本一致,且理论研究结果与周期表中稀土元素外层电子轨道排布规律一致,从而揭示了稀土元素掺杂的本质规律,指明了适量的稀土掺杂有利于TiO2光催化活性的提高.