以酚氧基桥连的双核CoPc/SnO_2复合材料的合成及光催化性能研究

以对苯二酚-二[2,3(3,4)-二氰基苯基]醚、邻苯二腈(4-苯氧基邻苯二腈、4-硝基邻苯二腈)、硝酸钴及氢氧化锡为原料原位合成了系列酚氧基桥连的双核CoPc/SnO_2复合材料,通过红外光谱、紫外-可见分光光度计、X射线衍射及热重等手段对目标产物进行了表征,确定了复合材料的基本结构。同时,考察了各种复合材料对罗丹明B的催化降解能力。结果表明:各种复合材料对罗丹明B均具有较好的催化降解效果,酞菁外围取代基的类型及桥连基团在酞菁环上位置对催化降解都会产生影响。     

SiO2同步合成与固载酞菁的制备及可见光催化性能

首先通过对羟基苯甲酸和8-羟基喹啉分别与4-硝基邻苯二腈反应制备了羧基苯氧基邻苯二腈(CPPN)和喹啉氧基邻苯二腈(QPN),然后利用开环反应将CPPN键合到聚甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的硅胶(PGMA/SiO2)表面,得到键合有邻苯二腈的硅胶CPPN-PGMA/SiO2,再通过“同步合成与固载”的方法在PGMA/SiO2表面固载喹啉氧酞菁(QPc)或金属喹啉氧酞菁(MQPc),制备了固载化的酞菁QPc-PGMA/SiO2或CoQPc-PGMA/SiO2。通过红外光谱、扫描电镜、热重分析、紫外-可见漫反射光谱等对其结构、形貌和酞菁键合量进行表征和测定。考察了催化剂DBU用量对“同步合成与固载”酞菁过程的影响。最后以亚甲基蓝(MB)和苯酚为目标降解物,研究所制得的固载化酞菁催化剂QPc-PGMA/SiO2或CoQPc-PGMA/SiO2的可见光催化活性。结果表明,借助“同步合成与固载”的方法能够成功在PGMA/SiO2表面固载喹啉氧酞菁(QPc)或金属喹啉氧酞菁(CoQPc),得到固载化酞菁QPc-PGMA/SiO2或CoQPc-PGMA/SiO2。在可见光照射下,QPc-PGMA/SiO2和CoQPc-PGMA/SiO2均具有较好的光催化活性。较低浓度时,CoQPc-PGMA/SiO2催化降解亚甲基蓝的效果优于QPc-PGMA/SiO2;碱性条件有利于CoQPc-PGMA/SiO2光催化降解MB性能的发挥,在pH值为10.0时,0.2g/L的CoQPc-PGMA/SiO2能使MB的降解率高达97%以上。固载化金属酞菁周边取代基的性质对其光催化降解苯酚有一定的影响,有供电子共轭效应的CoQPc-PGMA/SiO2对苯酚的光降解效果最优,5min内苯酚的降解率达58%,2h内苯酚的降解率高达100%。此外,固载化金属酞菁还具有良好的重复使用性。     

α(β)-四-苯氧基金属酞菁的合成、表征和光谱性质

以3-硝基邻苯二腈和4-硝基邻苯二腈为原料分别合成了1,8,15,22-四-苯氧基酞菁铜(镍)和2,9,16,23-四-苯氧基酞菁铜(镍),通过IR和UV-Vis光谱进行了表征,并讨论了取代基的取代位置和中心离子对酞菁Q带最大吸收波长的影响。     

甲氧基苯氧基取代1:3和3:1不对称酞菁锌的合成及光谱性质

以4-硝基邻苯二腈和对甲氧基苯酚为原料合成了4-甲氧基苯氧基邻苯二腈,在醋酸锌存在条件下,再将4-甲氧基苯氧基邻苯二腈和邻苯二腈按1:9和9:1比例混合,反应后分别得到了β-(4-甲氧基苯氧基)酞菁锌和β-三(4-甲氧基苯氧基)酞菁锌,通过IR光谱,紫外-可见光谱和质谱表征了其结构,并讨论了取代基数目对酞菁Q带最大吸收波长的影响,结果表明,取代基数目增多,其Q带最大吸收波长红移.     

α（β）-四苯氧基酞菁钴/TiO2复合材料的原位合成、表征和光谱性质

以钛酸正丁酯、3-硝基邻苯二腈和4-硝基邻苯二腈为原料、二价钴离子为模板剂,采用原位化学合成的方法合成了均匀掺杂的1,8,15,22-四苯氧基酞菁钴/TiO2和2,9,16,23-四苯氧基酞菁钴/TiO2复合材料。通过UV-Vis、XRD、TG进行了表征,并讨论了取代基的取代位置和TiO2对酞菁Q带最大吸收波长的影响,以及酞菁对TiO2晶型和TiO2对酞菁热稳定性的影响。     

α(β)-四-(4-甲氧基苯氧基)酞菁的合成、表征和光谱性质

以3-(4-甲氧基苯氧基)邻苯二腈和4-(4-甲氧基苯氧基)邻苯二腈为起始原料分别合成了α-四(4-甲氧基苯氧基)酞菁和β-四(4-甲氧基苯氧基)酞菁,通过红外光谱和紫外可见光谱表征了其结构,并讨论了取代基引入的位置对酞菁紫外可见光谱和荧光光谱的影响。     

2,9,16,23-四-芳氧基酞菁镍的合成及光谱性质

用4-苯氧基邻苯二腈、4-(4-羟基-苯氧基)邻苯二腈、4-(β-萘氧基)邻苯二腈和无取代邻苯二腈分别和金属盐、尿素、钼酸铵在熔融状态下合成2,9,16,23-四-苯氧基金属酞菁、2,9,16,23-四-(4-羟基-苯氧基)金属酞菁和2,9,16,23-四-(β-萘氧基)金属酞菁以及无取代金属酞菁,对产物进行了IR、UV-vis光谱测定和表征,并对比3种化合物谱学性质.实验结果表明,对于芳氧基取代的金属酞菁来说,随着苯环数目和苯环上供电子基数目的增加,取代酞菁产生的红移程度都会变大.     

2,9,16,23-四烷氧基酞菁钴(Ⅱ)的合成及光谱性质研究

用4-辛氧基邻苯二腈、4-十二烷氧基邻苯二腈争4-硝基邻苯二腈分别与氯化钴在熔融状态下合成了2,9,16,23-四-辛氧基钴酞菁和2,9,16,23-四-十二氧基钴酞菁以及无取代钴酞菁,对产物进行IR、UV-vis光谱测定和表征,并对比3种化舍物谱学性质,可以得出:对于长链碳原子来说,随着碳原子数的增加,烷氧基取代酞菁产生的红移程度逐渐变小.     

Zn-MOF前驱法制备ZnO/TiO2及其吸附降解性能

以有机金属骨架材料MOF-5为前驱体,一步法将ZnO与TiO_2复合制备ZnO/TiO_2材料。通过扫描电镜、红外光谱、X射线衍射(XRD)、UV-Vis光等方法对ZnO/TiO_2复合光催化剂的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,评价ZnO/TiO_2复合材料的吸附降解性能及循环效率。结果表明:所制备的ZnO/TiO_2光催化剂表面较粗糙,XRD表征有ZnO和TiO_2特征峰,ZnO的加入可提高TiO_2对波长小于600nm光的吸收;ZnO/TiO_2复合材料在模拟可见光和紫外光下及循环吸附降解性能都优于TiO_2,模拟可见光下5次重复循环利用ZnO/TiO_2的吸附降解率均能达97%以上。     

新型可溶性酞菁锌的微波合成和光谱性质

以3-(4-甲基-2-叔丁基苯氧基)邻苯二腈和乙酸锌为原料,通过微波辐射法合成了1,8,15,22-四-(4-甲基-2-叔丁基苯氧基)酞菁锌,通过红外光谱、紫外-可见光谱和质谱表征了其结构,并研究了取代基结构对其吸收光谱和荧光光谱的影响。     

EVM基共混物的阻尼性能

选用双叔基过氧化异丙基苯(BIPB)作为硫化剂,采用动态粘弹谱仪(DMA)对乙烯-醋酸乙烯酯橡胶(EVM)/乙丙胶(EPDM)和EVM/丁腈胶(NBR)两种共混体系的阻尼性能进行了研究.考察了聚氯乙烯(PVC)、N-环己基-2-苯井噻唑次磺(CZ)以及过氧化二异丙苯(DCP)对EVM基共混物阻尼性能的影响.实验结果表明...     

CuO/Er-Yb-TiO_2的制备及在模拟可见光下催化CO_2合成甲醇

采用溶胶-凝胶法制备了Er~(3+)和Yb~(3+)掺杂的TiO_2纳米颗粒(Er-Yb-TiO_2),并进一步通过浸渍法负载了CuO,得到CuO/Er-Yb-TiO_2用于催化还原CO_2合成甲醇。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光谱仪(UV-vis)、荧光分光光度计(PL)等对样品进行了表征。结果表明,在TiO_2中掺入Er~(3+)和Yb~(3+),在980 nm近红外光的激发下,可分别获得525 nm(~2H_(11/2)→~4I_(15/2))、549 nm(~4S_(3/2)→~4I_(15/2))和661 nm(~4F_(9/2)→~4I_(15/2))的上转换可见光,并抑制了光生电子-空穴对的复合。负载CuO后,增强了TiO_2对可见光的吸收,光生电子-空穴对更加稳定。在300 W氙灯模拟可见光下,分别采用纯TiO_2、CuO/TiO_2、Er-Yb-TiO_2和CuO/Er-Yb-TiO_2催化还原CO_2合成甲醇,反应时间为2 h。结果显示,以纯TiO_2为催化剂,甲醇的产率仅为23.9μmol·g~(-1);Yb~(3+)与Er~(3+)的掺杂量分别为2.5%和1%(均为摩尔分数)的ErYb-TiO_2获得的甲醇产率提高到116.7μmol·g~(-1);CuO/TiO_2和CuO/Er-Yb-TiO_2由于CuO的负载提高了纳米颗粒对可见光的吸收,所得的甲醇产率分别提高到69.1μmol·g~(-1)及281.2μmol·g~(-1)。由此可见,CuO/Er-Yb-TiO_2能高效催化还原CO_2合成甲醇。     

等离子体修饰的TiO2柱撑有机累托石制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法及煅烧技术制备TiO_2柱撑有机累托石(TiO_2/OREC),利用沉积法将AgCl分散到TiO_2表面,再通过钠灯照射使部分Ag~+还原成Ag~0,获得具有等离子体效应的Ag@AgCl-TiO_2/OREC复合材料。以红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜、投射电镜及紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等手段分析了所制备材料的结构、相貌及光性能。以甲基橙(MO)为模型污染物对材料的吸附/光催化降解性能进行评价。UV-Vis吸收光谱表明,经Ag等离子体修饰后,样品对可见光的响应增强。Ag@AgCl-TiO_2/OREC对MO展现了良好的吸附-光催化降解性能,在光照180min后对MO的去除率达94%,循环使用3次后去除率仍达80%。     

Zn、Co单掺杂及Co-Zn共掺杂TiO2纳米材料协同抗菌效应的研究

采用溶胶-凝胶法对TiO_2进行Zn、Co单一掺杂及Co-Zn共掺杂改性。以大肠杆菌、金葡萄球菌、白念球菌为实验菌种,研究在可见光照射下各掺杂元素、反应因素对对抗菌活性的影响。运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面仪(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等测试手段对材料进行表征。实验结果表明,Zn离子掺杂可以引起TiO_2能级结构的变化,既可以接受TiO_2价带上的激发电子,也可以吸收光子使电子跃迁到TiO_2的导带上,另外Zn/TiO_2纳米材料中含有27%的ZnTiO_3,ZnTiO_3具有光催化活性,能够抑制菌种生长;Co/TiO_2纳米材料掺杂改性抗菌剂中,Co组分的存在通过抑制TiO_2的晶粒长大,使TiO_2晶粒尺寸减小,从而增大晶粒的比表面积。Co离子单掺杂在TiO_2能隙中引入了Co4f杂质能级,即TiO_2的价带与Co的4f电层间发生了迁移,生成捕获能级,降低了禁带宽度,增加了Co/TiO_2对可见光的吸收,增进抗菌剂的光催化性能,提高抗菌性;Co-Zn/TiO_2纳米材料的抗菌效果最优,Zn、Co共掺杂TiO_2促进了Zn、Co离子的溶出。由于Zn、Co离子本身也具有杀菌作用,它们渗透细菌细胞壁并抑制酶活性导致细菌死亡,但是可能由于对微生物攻击的目标不同,当微生物同时接触Zn和Co离子时,细胞膜上的不同位置都受到了攻击,导致更有效的损伤。     

含醚键双二氮杂萘酮结构聚芳醚腈砜的合成与性能

文中以含醚键双二氮杂萘酮结构化合物4,4’-双(氧基(1,4-苯撑))-双二氮杂萘-1(2H)酮-二苯醚(OBDHPZ)为类双酚单体,与4,4’-二氟二苯砜(DFS)和2,6’-二氟苯腈(DFBN)进行高温溶液缩聚反应,通过调节聚合物分子主链中砜基和氰基等的含量,合成了一系列不同腈砜比的含醚键双二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚腈砜树脂(PBPENS),其N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液在25℃的特性黏度为0.63～0.90 dL/g。通过红外光谱、核磁共振氢谱和广角X射线衍射仪表征了所合成聚芳醚腈砜的结构;通过差示扫描量热仪和热失重分析仪分析了该类聚芳醚腈砜的热性能,聚合物的玻璃化转变温度(T_g)在322～325℃,5%热失重温度(T_d5%)在485～500℃。该类聚合物在常温时可溶解于NMP、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、氯仿等极性非质子有机溶剂;采用溶液浇筑法制备了含醚键双二氮杂萘酮结构聚芳醚腈砜薄膜,薄膜的拉伸强度可以达到56～65 MPa。     

纳米棒状Ag3PO4/TiO2异质结复合材料的可见光催化性能

采用水热法制备了一维棒状TiO_2纳米材料,再通过原位生长法合成了棒状纳米Ag_3PO_4/TiO_2复合材料,制备了不同摩尔量的纳米棒状Ag_3PO_4/TiO_2异质结复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、漫反射紫外-可见近红外光谱仪(UV-Vis-DRS)和电化学阻抗谱(EIS)对纳米棒状Ag_3PO_4/TiO_2异质结复合材料的晶体结构、形貌、光吸收特性和电子复合情况等进行了表征,并在可见光照射下研究了甲基橙和苯酚的光降解率。结果表明:制备的纳米棒状TiO_2具有更大的比表面积,为纳米Ag_3PO_4的负载提供更多的活性位点,提高了光利用效率;Ag_3PO_4/TiO_2复合材料有异质结的形成,其内建电场可有效提高电子-空穴对的分离效率,进而提高材料的光催化性能和稳定性。     

TiO2基光电化学传感器电极结构调控的研究进展

TiO_2因具有无毒、廉价、化学稳定性好以及表面易修饰生物基团等优点,受到研究者的广泛关注。然而,TiO_2存在对太阳能可见光利用率低、光生电子空穴易发生复合等缺点。通过与窄带隙半导体、有机分子、碳材料和贵金属等材料复合,可提高TiO_2的光吸收能力、光生电子空穴分离能力,进而拓展TiO_2的实际应用领域。本文对基于TiO_2的光电化学传感器的研究进展进行了概述,其中重点介绍了通过TiO_2纳米材料的改性来提高TiO_2基光电化学传感器的传感性能,最后提出了TiO_2复合纳米材料光电化学传感器的优势和不足,展望了其未来发展趋势。     

氧化石墨烯复合二氧化钛光催化剂的制备及模拟染料废水处理

用氧化石墨烯(GO)和TiO_2水凝胶制备一系列GO/TiO_2复合光催化剂。通过SEM,XRD和Raman光谱等对复合光催化剂进行表征,研究不同实验条件下纯TiO_2和复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)染料废水的脱色效果。结果表明:复合光催化剂中的TiO_2主要为锐钛矿相,其光催化活性优于纯TiO_2。当GO的复合量达到15%(质量分数)时,光催化活性最高。在浓度为10mg/L、初始pH值约为8的30mL合成废水中加入250mg复合光催化剂,2.5h后脱色率可达93.1%。通过复合氧化石墨烯,以TiO_2为主要成分的复合光催化剂具有一定的可见光光催化活性。根据处理前后模拟废水的紫外-可见光光谱全波扫描结果推测,GO/TiO_2复合光催化剂的光生电荷会直接破坏MB分子中的发光基团,在处理过程中没有新的发光基团产生。     

Ag/TiO2纳米管阵列等离子体光催化剂的制备及性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列为基底,利用化学还原法制备了不同银(Ag)含量的Ag/TiO_2复合薄膜,并对其进行表征。结果表明,化学还原法有利于Ag纳米颗粒在TiO_2纳米管上的均匀分布,Ag能产生表面等离子体共振吸收,有效增强TiO_2纳米管阵列对可见光的吸收能力,Ag的修饰大幅度提高了TiO_2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,在光催化反应80min条件下,Ag含量为2%(wt,质量分数)制得的Ag/TiO_2复合薄膜光催化活性最佳,对气相苯的降解率达到97%。     

Mn、N共掺杂TiO_2负载竹质活性炭纤维的制备及可见光光催化性能

为研究Mn、N共掺杂TiO_2负载竹质活性炭纤维(Mn-N/TiO_2-BACF)的可见光光催化性能,首先,以MnSO_4·H_2O为锰源,尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了光催化复合材料Mn-N/TiO_2-BACF;然后,利用SEM、XRD及XPS等考察了煅烧温度对Mn-N/TiO_2-BACF结构和可见光光催化性能的影响。结果表明:Mn、N共掺杂使光催化复合材料的光响应范围由紫外光区域拓宽至可见光区域;随煅烧温度的提高,光催化复合材料表面的晶格氧含量逐渐降低,吸附氧含量先降低后增加,而羟基氧含量有所增加;光照400min后,350℃锻烧制备的Mn-N/TiO_2-BACF在可见光下对亚甲基蓝的光降解率达99.7%。同时,还发现Mn-N/TiO_2-BACF在可见光下的光降解率与煅烧温度没有相关性。