早期CO_(2)养护与Nano-TiO_(2)协同作用下低热水泥基浆体的力学性能

为探究早期CO_(2)养护和纳米TiO_(2)(nano-TiO_(2),NT)协同作用对低热硅酸盐水泥(low-heat portland cement, LHPC)力学性能的影响规律,测试了不同CO_(2)养护时间和NT掺量下LHPC的抗折、抗压强度,并结合扫描电镜、热重分析等测试结果分析其对力学性能的协同作用机制。结果表明:仅考虑掺入NT或CO_(2)养护,NT掺量或CO_(2)养护时间均存在最佳范围。CO_(2)养护与NT协同作用下,CO_(2)养护24 h内,LHPC浆体在14 d和28 d龄期的抗压、抗折强度分别在NT掺量为1%~1.5%和1.5%~2%时提升幅度大,这归因于试样中水化硅酸钙凝胶(C-S-H)、钙矾石(AFt)和CaCO_(3)质量增加,长径比较小的纤维状C-S-H细化了大于50 nm的孔径。而CO_(2)养护超过24 h、NT掺量大于2%时,试样中孔隙数量增加、较大长径比的晶须状文石和微观裂缝的产生降低了力学性能。综合力学强度和经济性,建议CO_(2)养护时间为12 h, NT掺量为1%。研究结果为提升LHPC早期力学性能提供一定的参考依据。

紫外线下纳米TiO_(2)改性涂层混凝土抗碳化性能研究

为提升涂层混凝土在紫外线照射下的抗碳化性能,通过引入不同掺量金红石型纳米TiO_(2)对水泥基结晶涂层和聚氨酯涂层进行改性。结果表明:紫外线照射一定程度上会削弱涂层混凝土的抗碳化性能;使用纳米TiO_(2)改性后,两种涂层混凝土在紫外线照射下的抗碳化性能均得到了不同程度的提升,随着纳米TiO_(2)掺量的增加,两种涂层混凝土抗碳化性能均呈现先提升后降低的趋势,其中水泥基结晶涂层中纳米TiO_(2)最优掺量为2%,聚氨酯涂层中纳米TiO_(2)最优掺量为1%~2%,紫外线照射下纳米TiO_(2)对聚氨酯涂层混凝土抗碳化性能的提升最为明显。

Preparation, Structures Nano TiO_2 Particles, and the properties of TiH_2 Coated with Nano TiO_2

The surface of Titanium Hydride (TiH 2) is coated by Nano Titanium Dioxide (TiO 2) particles prepared in both of methods of hydrolysis reaction of Ti(OC 4H 9) 4 and base precipitation reaction of Ti(SO 4) 2. TiH 2 coated with nano TiO 2 particles, in which there is an oxidation film on its surface, shown in the experiments, will obviously achieve good effects on releasing hydrogen slowly in high temperature. There are different structures and properties of TiH 2 coated by nano TiO 2 particles prepared in different ways in high temperature, which can influence on releasing hydrogen.

纳米TiO_(2)微球的制备及光催化降解气相苯特性

以四氯化钛和尿素为原料,通过溶剂热法制备了纳米TiO_(2)微球。利用XRD、FE-SEM、TEM、UV-Vis、BET测试手段对样品的组成、结构、形貌、光学性能、比表面特性进行分析,以气相苯为目标降解物,研究不同溶剂热时间所制备的微球对光催化活性的影响。结果表明,随溶剂热时间的延长,TiO_(2)微球结构经历了实心-核壳-空心的演变过程,但均由20 nm以下的颗粒组成。此类微球的光吸收带边出现明显“蓝移”现象,且光吸收性能较P25 TiO_(2)要高,比表面积是其3~5倍。其中溶剂热时间为6 h所制备的核壳结构微球光催化活性最佳,降解气相苯的矿化率高达93%,高于P25 TiO_(2)近3倍,分析表明,该优异性能得益于核壳结构对光的充分反射吸收和高比表面积导致的吸附协同光催化特性。

潮湿环境下金红石型纳米TiO_(2)掺杂聚乙烯的分子动力学模拟

为了从微观角度分析金红石型纳米TiO_(2)掺杂对聚乙烯(polyethylene,PE)材料性能的影响,采用分子动力学模拟方法,构建不同水分子质量分数的PE和TiO_(2)/PE复合模型,以温度为变量研究分析纳米TiO_(2)改性PE材料前后的热力学性能和微观结构以及水分子在复合体系中的扩散能力。结果表明:纳米TiO_(2)的掺杂使PE体系的玻璃化转变温度提高了33 K,杨氏模量提升了428.17%,剪切模量提升了338.62%。纳米TiO_(2)极大抑制了PE分子链的运动和水分子的扩散,增强了复合体系的稳定性。水分子的加入和温度的升高降低了复合体系的热力学性能,这两者均破坏了复合体系的稳定性。

CS/NC/Nano-TiO_(2)复合膜的制备及性能

为开发抗菌可降解材料,将纳米二氧化钛(nano-TiO_(2))作为抗菌剂,以溶液共混流延法制备壳聚糖(CS)/纳米纤维素(NC)/nano-TiO_(2)复合膜。利用FTIR、XRD、SEM、TG等方法对复合膜的化学结构、结晶性质、微观形貌、热稳定性进行表征,并研究了nano-TiO_(2)对复合膜吸水稳定性、力学性能和抗菌性能的影响。结果表明,NC在CS中均匀分散,二者相互作用形成了结构致密的CS/NC基膜,4%的nano-TiO_(2)能均匀地分散嵌于基膜中,显著改善了复合膜的热稳定性,当热失重率为20%时,与CS膜相比,热失重温度提高了77℃。性能测试结果表明,当nanoTiO_(2)含量为4%时,复合膜的力学性能最佳,与纯CS膜相比,吸水率降低了40%,拉伸强度提高了35%,断裂伸长率提高了29%。同时复合膜还具有良好的抗菌性,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为84%和88%。

纳米粉体TiO_(2)对靛蓝染色织物光褪色的影响

采用钛酸四正丁酯(TBOT)作为TiO_(2)的前驱体,通过水热反应合成单晶粒TiO_(2)粉体,制备了颗粒状的锐钛型纳米粉体TiO_(2)。结果表明:紫外光照条件下,纳米粉体二氧化钛可以使靛蓝织物表观深度发生大幅度下降,粉体TiO_(2)浓度为10%时,K/S值下降率达到51.81%;促进剂的参与有助于靛蓝织物的褪色效果;涂抹粉体TiO_(2)后的染色布样,在紫外线照射后,颜色值ΔL^(*)偏亮白,同时随着粉体TiO_(2)浓度的增大,ΔL*增大,颜色亮度增大,Δa^(*)初始为负值,颜色偏绿,随着粉体TiO_(2)浓度的增大,样品颜色绿光减少,红光增加;当粉体TiO_(2)浓度为10%,随着光照时间的增加,Δa^(*)值偏向正值,染色布样色光向偏红光偏移,紫外光照射6~8 h时Δa^(*)变化幅度较大,10 h之后,趋于缓慢。

痕量Pb^(2+)在nano-TiO_2膜电极上的电化学行为及应用研究

利用纳米二氧化钛(nano-TiO2)的结构特性制备了一种nano-TiO2膜修饰的玻碳电极。采用阳极溶出伏安法详细研究了Pb2+在nano-TiO2膜修饰玻碳电极上的电化学响应行为,并对各种实验参数进行了优化。实验结果表明,在0.10 mol/L HAc-NaAc缓冲体系(pH 4.0)中,于-1.2 V富集搅拌480 s,再静置60 s后阳极化扫描,Pb2+在-0.48 V左右出现一灵敏的阳极溶出峰。Pb2+的溶出峰电流与其浓度在2.0×10-9~1.0×10-7mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限可达1.0×10-10mol/L。该修饰电极具有一定的抗干扰能力,将其应用于实际水样中Pb2+的检测,结果令人满意。

纳米TiO_(2)混凝土抗碳化性能的试验研究

纳米TiO_(2)以同等质量代替水泥(0、1%、3%、5%)掺入混凝土中,对纳米TiO_(2)混凝土进行抗压试验和碳化试验,研究了纳米TiO_(2)的掺量对混凝土抗压强度和碳化深度的影响,建立了考虑纳米TiO_(2)掺量和碳化龄期的混凝土碳化深度模型。结果显示:掺入适量的纳米TiO_(2)对混凝土的抗压强度和碳化性能的改善有很好的促进作用,且随着纳米TiO_(2)掺入量的增加对两者的促进作用呈现先升高后降低的趋势,纳米TiO_(2)掺量为1%时对混凝土性能促进作用最好。通过引入纳米TiO_(2)对混凝土碳化深度的影响系数,改进碳化深度模型。模型预测数据和试验数据吻合度较高,可应用于纳米TiO_(2)混凝土碳化深度的预测。

改性TiO_(2)在光电协同下处理偶氮染料废水的研究进展

偶氮染料(AZO)是一类难被生物降解的水溶性高分子有机物,近些年来,由于良好的染色性能被广泛应用于印染等相关行业,但AZO废水一旦排入自然水体将会造成重大的环境污染问题。本文主要介绍了不同类型的改性TiO_(2)对AOZ废水的处理效果并分析了作用原理,对比分析了单一TiO_(2)与改性TiO_(2)的优缺点,积极探索改性TiO_(2)催化剂的催化机理,解析金属和非金属掺杂在其中的具体作用,为今后更加精准地控制掺杂金属或者非金属比例、提高催化剂效率提供科学依据和技术支持。

TiO_(2)原位包覆提升球形纳米铝粉活性

纳米铝(Al)粉是一种高能金属纳米粉末,但过高的表面能带来的易氧化问题显著降低其活性,限制其应用。针对该问题,本文通过液相法在去除球形纳米Al粉表面氧化层的同时原位生长TiO_(2)包覆层,通过工艺优化,获得了活性Al含量最高的Al@TiO_(2)复合粉体,包覆层厚度约为2 nm,且粉末中没有过量的TiO_(2)存在,包覆处理后的复合粉体中活性Al含量达到87.3%。

TBOEP和nano-TiO_(2)联合暴露诱导对土著鲫鱼的复合繁殖毒性效应

本研究以土著鲫鱼为受试生物,选择应用最为广泛的纳米二氧化钛(nano-TiO_(2))以及有机磷阻燃剂的典型代表磷酸三-(2-丁氧基)乙酯(TBOEP)作为暴露污染物,系统地研究nano-TiO_(2)与TBOEPP复合暴露对鲫鱼生殖系统的影响。实验设置空白对照组、0.05μg/L与0.5μg/L TBOEP暴露组0.5 mg/L nano-TiO_(2)暴露组以及TBOEP 0.05μg/L+nano-TiO_(2)0.5 mg/L、TBOEP 0.5μg/L+nano-TiO_(2)0.5 mg/L复合暴露组,暴露时间为7 d。研究结果表明:TBOEP能够在鲫鱼的组织中积累且nano-TiO_(2)能够加强TBOEP的生物累积。另外,TBOEP干扰鲫鱼血清中睾酮与雌二醇的水平,并造成鲫鱼下丘脑-垂体-性腺轴(HPG)基因异常表达,nano-TiO_(2)能够显著增强TBOEP对于鲫鱼性激素的干扰作用,加剧TBOEP对鲫鱼的繁殖毒性。

复合改性纳米TiO_(2)催化降解五氯苯酚的试验研究

为了探究纳米C-Co/TiO_(2)催化剂降解五氯苯酚的动力学特性,采用溶胶-凝胶法,制备了C、Co双元素掺杂复合改性的纳米C-Co/TiO_(2)催化剂。利用XRD、SEM-EDS、UV-vis进行表征分析,结果表明:掺杂C、Co元素后,纳米C-Co/TiO_(2)晶型未发生改变,特征峰强度增强,晶体结晶性好,粒径约为12.08 nm;催化剂表面呈现球状堆积形貌,比表面积大,有利于反应物吸附脱附;与纯TiO_(2)相比,催化剂带隙能降低,对可见光的响应性增强。结合降解过程中产物的紫外吸收光谱,探究五氯苯酚的催化降解机理。根据试验检测结果,分析拟合初始浓度与降解速率的线性关系,得到光催化降解五氯苯酚的L-H模型动力学方程:r0=0.38491 0.0951C_(0)/1+0.0951C_(0)。

纳米TiO_(2)光催化降解室内挥发性有机物的研究进展

随着人们生活水平的提高,室内空气质量越来越受到关注。挥发性有机物(VOCs)是影响室内空气质量的有害气体。因此,对于室内VOCs的有效去除已经成为空气治理中的研究热点。TiO_(2)光催化剂具有光转换和无二次污染等特点被广泛应用于治理VOCs领域中。然而其在可见光范围内的响应较弱和光生电荷载流子的分离效率低等问题,限制了其光催化降解效果。对TiO_(2)进行改性处理是当下改善其光催化作用的必要手段。简单介绍了TiO_(2)光催化的基本原理,基于光催化原理概述影响TiO_(2)光催化性能的因素,对近年TiO_(2)的改性设计研究进行归纳总结,同时表明了TiO_(2)降解室内VOCs具有广阔的应用前景。

Nano-TiO_(2)回收过程中SO^(2-)_(4)对不同混凝剂混凝过程的影响

为了降低纳米TiO_(2)使用成本,采用不同混凝剂对纳米TiO_(2)悬浊液进行固液分离.通过考察浊度去除率、出水pH值的变化情况,并结合X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、固体核磁(NMR)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)表征,探究了纳米TiO_(2)回收过程中SO^(2-)_(4)对不同混凝剂混凝过程的影响.结果表明,当使用AlCl_(3)作混凝剂时(0.1mmol/L),SO^(2-)_(4)浓度从0.0mmol/L增加到20.0mmol/L,浊度去除率降低了0.80%,絮体粒径从450μm下降到215μm,而强度因子无明显变化.低聚合态的Ala不与SO^(2-)_(4)结合,混凝过程中通过吸附架桥和网捕卷扫的作用形成大量无定形的Al(OH)_(3_.当使用Al_(13)作混凝剂时,再生长后絮体的粒径随着SO^(2-)_(4)浓度的增加而下降,S-O峰的红移证明有新的含S聚合物产生,Al 2p的峰均向较高的结合能移动证明生成的絮体不是Al(OH)_(3).

基于纳米TiO_(2)的Co(Ⅱ)离子印迹聚合物的制备及其性能研究

采用表面离子印迹技术,以Co(Ⅱ)离子为模板离子,双(2,4,4-三甲基戊基)次膦酸(Cyanex272)为配体,α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,纳米TiO_(2)为载体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,制备了21种Co(Ⅱ)离子印迹聚合物[Co(Ⅱ)-IIP_(1-21)@TiO_(2)]和相应的非印迹聚合物(NIP_(1-21)@TiO_(2))。通过对印迹条件进行优化,得到最佳条件下制备的Co(Ⅱ)-IIP_(3)@TiO_(2)其吸附量为158.70mg/g,印迹因子为2.35。通过傅里叶变换红外光谱仪、氮气吸附-脱附实验和扫描电子显微镜对Co(Ⅱ)-IIP_(3)@TiO_(2)和NIP_(3)@TiO_(2)的表面形态和内部结构进行表征;结合等温吸附和动力学吸附实验,对Co(Ⅱ)-IIP_(3)@TiO_(2)的吸附行为进行分析。结果表明:Co(Ⅱ)-IIP_(3)@TiO_(2)对Co(Ⅱ)离子的吸附以准二级动力学过程为主,符合Langmuir等温吸附模型,属于单分子层化学吸附。

Cu-BTC/nano-TiO_(2)的制备及其可见光催化性能

采用水热法制备了有机金属框架材料Cu-BTC,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)等手段对Cu-BTC的微观结构和性能进行了表征,研究了Cu-BTC与nano-TiO_(2)混合后对染料(罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)和刚果红(CR))吸附性能和光催化降解性能的影响。结果表明:Cu-BTC呈现典型的正八面体结构,比表面积高达935.44 m^(2)/g;引入nano-TiO_(2)后,混合材料对染料的吸附和光催化性能均有提升,当Cu-BTC和nano-TiO_(2)的质量比为3∶1时,240 min紫外光照后,RhB溶液的光催化降解效率达79.53%,对MB和CR的降解效率分别为94.66%和99.41%;同时,混合材料有较好的循环使用性能,3次循环使用后对MB和CR的降解效率仍保持在90.81%和97.60%以上。

纳米TiO_(2)乳化沥青雾封层的净化性能研究

制备了TiO_(2)改性乳化沥青并对其雾封层室内净化效果和工程应用性进行测试。结果表明:在120 min内,喷洒量为0.3、0.4 kg/m^(2)的纳米TiO_(2)乳化沥青雾封层对NO_(2)的降解率均大于60%;对汽车尾气中的CO、NO和碳氢化合物(HC)有明显的降解作用,喷洒量为0.3 kg/m^(2)时降解效率更高,在前30 min内NO的降解率可达92.7%。在工程实例中,与原路面相比,雾封层后的路面空气污染物中颗粒物(PM2.5和PM10)、SO_(2)以及CO等气体浓度基本呈下降趋势,而O3浓度则呈上升趋势,且每天的交通量和气温对降解效率影响较大。

等离子喷涂高强韧纳米TiO_(2)涂层的制备及其力学性能

为提高大气等离子喷涂(APS)TiO_(2)陶瓷涂层的结合强度及其摩擦磨损性能,采用喷雾造粒的纳米结构TiO_(2)粉末为原料,利用APS工艺制备出TiO_(2)陶瓷涂层,研究了涂层的显微组织、相组成、力学性能和摩擦磨损性能,并与常见的微米级TiO_(2)粉末制备的陶瓷涂层组织性能进行了对比。结果表明,微米TiO_(2)粉在喷涂前后相成分从板钛矿变为金红石和锐钛矿的混合相;而纳米团聚的TiO_(2)粉喷涂前后无明显的相成分变化,均以金红石相为主。纳米TiO_(2)涂层的孔隙率为1.4%,低于微米粉涂层的3.3%。纳米TiO_(2)涂层的力学性能优于微米涂层,微米涂层硬度为934.2 HV_(0.1),而纳米涂层的硬度为1349 HV_(0.1);纳米和微米涂层的弹性模量分别为203.1和185.8 GPa;纳米涂层的断裂韧性为2.1 MPa·m^(1/2),略高于微米涂层的2.0 MPa·m^(1/2);纳米涂层的结合强度可达46.8 MPa,是微米涂层的3.18倍(14.7 MPa)。此外,在相同的摩擦条件下,纳米TiO_(2)涂层的摩擦因数为0.69,比微米TiO_(2)涂层更低,纳米涂层的磨损体积也比微米涂层更少。综合来说,纳米TiO_(2)涂层相对于微米级TiO_(2)涂层体现出更好的综合力学性能。

基于纳米TiO_(2)气敏性传感器的研究进展

纳米TiO_(2)材料由于具有较宽的能带及光反应性强的半导体特性,有望成为新一代气敏传感技术的首选基体材料。文中综述了当前国内外基于TiO_(2)气敏性传感器的技术现状,重点介绍了不同空间结构的TiO_(2)气敏性传感器,探讨了TiO_(2)与不同材料复合后的传感特性并揭示就其传感机理,并展望了TiO_(2)气敏性传感器未来的发展趋势。