Ti3C2Tx–Mg Fe2O4复合材料的制备及氨气气敏性能

开发一种性能优异的氨气气体传感器对人类健康和环境保护具有重要意义。利用溶胶凝胶法制备了MgFe₂O₄纳米材料,并通过乙醇超声分散法与Ti₃C₂T_x复合,制备了不同比例的Ti₃C₂T_x–Mg Fe₂O₄复合材料。随后,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析、Fourier红外光谱等方法对Ti₃C₂T_x–Mg Fe₂O₄复合材料的结构和形貌进行了表征,研究了不同比例Ti₃C₂T_x–Mg Fe₂O₄复合材料的气敏性能。结果表明：2.5%(质量分数) Ti₃C₂T_x–Mg Fe     

二维Ti3C2Tx官能团微波等离子体调控及其气敏性能

采用液相溶液选择性刻蚀法制备风琴状二维碳化钛(Ti₃C₂T_x),并采用O₂–Ar微波等离子体在不同热处理温度下对Ti₃C₂T_x进行表面官能团调控。研究了不同等离子体处理温度下材料的微结构和表面官能团变化,探讨了Ti₃C₂T_x对甲醛和苯系物的气敏响应和选择性,从材料氧官能团变化角度探讨了可能的气体敏感机制。结果表明:O₂–Ar等离子体处理可增加Ti₃C₂T_x材料中的表面氧官能团含量,经500℃热处理样品在最佳工作温度下对0.01%(体积分数)甲醛响应可达到169,同时在室温下对甲醛也表现出良好的气敏性能。     

Ti3C2MXene纳米片制备、改性及其光催化应用研究

近年来,利用光催化缓解环境污染和能源短缺问题受到广泛关注。Ti₃C₂MXene作为一种新型二维材料,具有丰富的表面基团、多活性位点以及优异的光热和导电性能,在光催化应用研究上逐渐深入。本文概述了Ti₃C₂MXene纳米片的结构、光电特性及合成方法,讨论了二维Ti₃C₂纳米片及其改性材料的复合结构,重点分析了Ti₃C₂纳米片在新型有机污染物降解、水分解产氢和CO₂还原的光催化应用研究进展,对Ti₃C₂纳米片的深入研究提供一定的参考价值。     

寡层Ti3C2Tx改性锂硫电池隔膜的研究

利用氟化锂和盐酸对前驱体Ti₃AlC₂进行刻蚀,成功得到寡层Ti₃C₂T_x纳米片,通过真空抽滤将其负载至商用锂硫电池PE隔膜上,得到修饰层厚度约为710 nm的层状选择性透过Ti₃C₂T_x材料修饰PE隔膜。通过层间距筛分多硫化物和锂离子,该复合隔膜能够有效阻挡多硫化物的穿过,但不影响锂离子的传输。实验结果表明,选择性透过隔膜的锂硫电池具有优异的循环性能,在1 C倍率下,其初始比容量为750.3 mA·h/g,循环200圈后比容量仍然有481.3 mA·h/g,容量保持率高达64.15%。     

Ti3C2TxMXene光催化应用研究进展

新型环境友好材料的开发是解决能源短缺和环境污染问题的关键。自2011年MXenes被合成以来,独特的二维层状结构、良好的导电性以及丰富的表面官能团使其受到了密切的关注,并被广泛地应用于光催化能源转换、环境污染治理等领域。在众多的MXenes中,Ti₃C₂T_xMXene是最早被报道的也是目前研究最多的材料。研究发现Ti₃C₂T_xMXene在光催化体系中能够促进光生电子-空穴的分离、减少电荷复合,从而提高该体系的光催化性能,其在光催化领域显示出了巨大的潜力。概述了MXenes材料的结构特性,重点介绍了Ti₃C₂T_xMXene材料在光催化析氢、光催化降解污染物、CO2的光催化还原以及光催化固氮方面的应用进展。最后,总结并讨论了Ti₃C₂T_xMXene材料在光催化应用领域面临的三大挑战。     

Ag/WO3纳米复合材料可见光催化还原废水中六价铬的研究

以钨酸钠和硝酸银为原料，采用水热法合成得到Ag/WO₃纳米复合材料。XRD和SEM结构分析表明，Ag纳米颗粒掺入到WO₃结构中，增加了孔隙率和粗糙度，增强了纳米复合材料表面的活性位点，提高了有效比表面积。光催化实验表明，分别以WO₃和Ag/WO₃为光催化剂处理模拟废水中的Cr(Ⅵ)离子，对应在155 min和130 min的可见光照射后，Cr(VI)离子被完全去除。通过考察Ag/WO₃对实际工业废水中Cr(Ⅵ)的光催化还原能力，结果表明，该光催化剂在还原工业废水中的Cr(Ⅵ)方面具有良好性能。     

黄铁矿去除水中Cr(Ⅵ)的行为及机理

以广泛存在于土壤中的黄铁矿(FeS₂)为还原剂,探究了Cr(Ⅵ)浓度、pH值、共存离子和溶解氧对FeS₂还原去除水中Cr(Ⅵ)效率的影响,结合FeS₂反应前后的表征和活性物种检测,揭示了FeS₂高效去除Cr(Ⅵ)的机理。结果表明：FeS₂具有在较宽pH值范围内(pH 3～10)高效去除Cr(Ⅵ)的性能,HR-XPS分析和铁溶出检测证明FeS₂在水中溶解态的Fe(Ⅱ)和S■可以快速还原水中的Cr(Ⅵ),而FeS₂固相表面的Fe(Ⅱ)、S^2-_n和S■能吸附溶液中的Cr(Ⅵ),实现Cr(Ⅵ)的快速还原和固定。共存离子实验证明NaCl、NaNO₃几乎不影响Cr(Ⅵ)的去除,而Na₃PO₄导致FeS₂去除Cr(Ⅵ)的效率降低至32%,溶解氧则几乎不影响Cr(Ⅵ)的去除。最后,利用天然FeS₂治...     

Supercapacitive properties of MnNiSx@Ti3C2Tx MXene positive electrode assisted by functionalized ionic liquid

MnNiS_x@Ti₃C₂T_x as the positive electrode of supercapacitor was successfully prepared by hydrothermal method with the assistance of amino-functionalized ionic liquids.The micromorphological structures of MnNiS_x@Ti₃C₂T_x were analyzed using X-ray diffraction,scanning electron microscope,X-ray photoelectron spectroscopy,transmission electron microscope,and energy dispersive spectrometer to reveal the synergistic ...     

NiTiO3/CdIn2S4复合催化剂的制备及其还原六价铬性能

近年来,利用光催化技术去除污水中的重金属离子被认为是一种有前景的绿色技术,设计和制备高效稳定光催化剂是关键。首先利用静电纺丝和高温煅烧法制备了钛酸镍纳米纤维,再通过水热法成功制备钛酸镍/硫铟镉(NiTiO₃/CdIn₂S₄)复合光催化剂。利用XRD、IR、XPS、EDS、SEM、DRS测试手段对复合材料的结构、组成、形貌和吸光能力进行了表征分析。利用PL、i-t测试研究了光生载流子的分离情况。以光催化还原重金属Cr(Ⅵ)溶液为反应模型,考察了催化剂含量、Cr(Ⅵ)浓度对还原效率的影响。光催化结果表明,在室温下,60 min内,20%NiTiO₃/CdIn₂S₄(20 mg)复合材料对Cr(Ⅵ)(20 mL;160 mg/L)的还原效率达80.58%,分别为纯NiTiO₃和CdIn₂S₄的1.98和1.59倍。此外,通过还原Cr(Ⅵ)循环实验及测试反应前后样品的红外光谱,证明复合催化剂具有良好...     

DTPA/Sn4+阳离子复合淀粉微球的制备及工艺优化

为探索新的制革废水处理方法，选择可溶性淀粉为原料，采用乳液聚合法制备表面和内部聚集大量活性基团的DTPA/Sn⁴⁺阳离子复合淀粉微球(CSM)。利用单因素优化出CSM的最佳合成条件，对其进行SEM、FT-IR和TGA表征，并利用模拟含Cr(Ⅵ)废水进行静态吸附实验。结果表明，最佳工艺合成条件为：n(DTPA)∶n(SnCl₄)=1.1∶1.0、K₂S₂O₈/NaHSO₃质量为0.6 g、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)质量为0.6 g、复合乳化剂质量分数为51%、反应温度为60℃;常温条件下，pH为3、吸附时间为120 min、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为200 mg/L时达到最佳饱和吸附，此时Cr(Ⅵ)吸附量为39.58 mg/g;模拟Cr(Ⅵ)质量浓度为40 mg/L的皮革废水的Cr(Ⅵ)去除率高达99.9%。     

Fe3O4/黄麻多孔生物炭的制备及对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

以黄麻作为碳源，通过硝酸铁改性一步制备了Fe₃O₄生物质碳材料。利用SEM、XRD和SQUID技术手段对其进行测试，并研究磁性多孔炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。2 h内水中六价铬离子的去除率可达97%以上。黄麻廉价易得，磁性多孔碳制备方法简便，对Cr(Ⅵ)吸附效果良好，且有较高饱和磁化强度(41.00 emu/g),便于后续在外加磁场下分离以便重复利用和减少二次污染，吸附脱附后吸附率仍在90%以上。     

功能化磁性纳米复合材料Fe3O4-mPD/SP吸附Cr(Ⅵ)研究

在超声波条件下先制得纳米Fe₃O₄颗粒，再在超声波辐照下一步合成氨基、亚氨基和磺酸基修饰的功能化磁性纳米复合材料Fe₃O₄-mPD/SP（50∶50），采用TEM、XRD、IR、TGA、VSM及BET对其进行表征，考察了其对Cr(Ⅵ)的吸附性能，结果表明：溶液pH对Cr(Ⅵ) 吸附影响显著，pH=2时，吸附效果最好；吸附剂投加量、竞争性阴离子（Cl^-，NO₃^-，SO₄^2-）、温度等均会对吸附Cr(Ⅵ) 造成一定影响。等温吸附数据符合Freundlich模型，K_F=34.464 mg^1-(1/n)·L^1/n·g^-1，n=3.861；对Cr(Ⅵ) 的吸附为自发过程，?G⁰<0，?S⁰=73.368 J·mol^-1·K^-1，?H⁰=19.375 kJ·mol^-1；准二级动力学方程能很好地描述Cr(Ⅵ) 在Fe₃O₄-mPD/SP（50∶50）上的吸附行为，k₂=1.324×10^-3 g·mg^-1·min^-1，q_e=77.157 mg·g^-1；推测出吸附机理包括静电吸附，氧化还原和离子交换。     

磺酸苯偶氮石墨烯材料对重金属离子的吸附性能

将4-氯苯胺-3-磺酸接枝到RGO表面,合成新型苯偶氮功能化还原氧化石墨烯材料(RGOSPA),吸附水体中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)。实验显示RGOSPA吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)溶液的最佳p H值为5. 0,吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最佳p H值为5. 5,对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量分别为457. 4,60. 1,63. 7,186. 2,116. 1 mg/g。吸附动力学研究表明,RGOSPA在10 min达到平衡吸附量的80%,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明,与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程。RGOSPA通过离子交换与配位达到对重金属离子的吸附效果,可作为去除重金属离子的良好吸附剂。     

In situ growth of cobalt on ultrathin Ti3C2Tx as an efficient cocatalyst of g-C3N4 for enhanced photocatalytic CO2 reduction

Photocatalytic CO₂ reduction to valuable product exhibit promising prospect for solving the energy crisis and the greenhouse effect.Herein,Co-Ti₃C₂T_x/g-C₃N₄(Co-TC/CN) composite with enhanced photocatalytic performance for converting CO₂ to CO and CH₄ was constructed by electrostatic self-assembly method.The close contact interface between Co-Ti₃C₂T_x and g-C₃N_4<...     

Fe_3O_4/RGO的制备及其对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附研究

以氧化石墨烯(GO)和纳米Fe_3O_4为原料,制备磁性石墨烯气凝胶(Fe_3O_4/RGO),通过场发射扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对Fe_3O_4/RGO进行表征,研究了Fe_3O_4/RGO对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附特性,并使用等温吸附模型、吸附动力学模型、吸附热力学模型对吸附机理进行分析。结果表明,纳米Fe_3O_4成功负载在GO气凝胶表面,并能在外加磁场作用下实现快速磁分离。Fe_3O_4/RGO对重金属离子的吸附符合Langmuir等温吸附模型和准2级吸附动力学模型,且反应为是吸热过程,能自发进行。Fe_3O_4/RGO在25℃、p H为6时的吸附容量分别为58.48、314.5、56.12 mg/g,Fe_3O_4/RGO对重金属吸附排序为Cu(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Cd(Ⅱ)。     

磺酸苯偶氮石墨烯材料对重金属离子的吸附性能

将4-氯苯胺-3-磺酸接枝到RGO表面,合成新型苯偶氮功能化还原氧化石墨烯材料(RGOSPA),吸附水体中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)。实验显示RGOSPA吸附Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)溶液的最佳p H值为5. 0,吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最佳p H值为5. 5,对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的最大吸附量分别为457. 4,60. 1,63. 7,186. 2,116. 1 mg/g。吸附动力学研究表明,RGOSPA在10 min达到平衡吸附量的80%,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线研究表明,与Freundlich模型相比,Langmuir模型更适合描述吸附过程。RGOSPA通过离子交换与配位达到对重金属离子的吸附效果,可作为去除重金属离子的良好吸附剂。     

氨基化聚乙烯醇/明胶树脂吸附Cu(Ⅱ)的实验研究

为了回收电解废液中的金属铜,以聚乙烯醇、明胶为原料,制备了聚乙烯醇/明胶交联聚合物(PVA@GEL),再接枝改性试剂3-氨基-三甲氧基硅烷,制备了氨基化聚乙烯醇/明胶树脂(PVA@GEL-NH₂)。采用FT-IR、SEM及EDS对产物进行表征,考察了吸附液酸度、初始质量浓度、吸附时间对PVA@GEL-NH₂吸附Cu(Ⅱ)性能的影响。结果表明,PVA@GEL-NH₂为纳米粒子的聚集体,常温下,溶液p H=5.0、Cu(Ⅱ)初始质量浓度为50mg·L^-1、吸附时间为120min时,PVA@GEL-NH₂对Cu(Ⅱ)的吸附量为49.49mg·g^-1,回收率达到98.98%。PVA@GEL-NH₂对Cu(Ⅱ)的吸附行为,符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学吸附模型,在混合溶液中对Cu(Ⅱ)具有较好的选择性,对实验用电池混合废水中Cu(Ⅱ)的吸附回收率达到92%以上。     

磁性纳米Fe3O4@TiO2可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)

通过溶胶-凝胶法、水热法和煅烧法,成功制备出具有光催化活性的Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料,将超顺磁性的Fe₃O₄与TiO₂复合,实现材料的快速回收与可见光响应能力的结合。进一步将Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料应用于Cr(Ⅵ)的去除,实验结果表明,在可见光照射下Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力是P25的1.96倍。并深入探究了Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量、Cr(Ⅵ)溶液的pH以及空穴去除剂对Fe₃O₄@TiO₂可见光下光催化还原Cr(Ⅵ)能力的影响,实验表明当Fe₃O₄@TiO₂中TiO₂含量为1.0 g/g,添加甲酸作为空穴去除剂并且溶液pH=2时Fe₃O₄@TiO₂对Cr(Ⅵ)的去除能力最佳,此条件下Cr(Ⅵ)的去除率达到99.85%,重复使用4次,催化能力依然保持较高水平。此外,Fe₃O₄@TiO₂对5~500 mg/L浓度范围内的Cr(Ⅵ)都具有良好的去除能力。Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合材料对Cr(Ⅵ)具备优异的去除能力,具有良好的应用前景。     

CuBi2O4/BiOBr@GH双功能光催化剂的制备及其光催化性能

采用溶剂热法制备Z型CuBi₂O₄/Bi OBr(CBOB)异质结，并与石墨烯水凝胶(GH)复合得到CuBi₂O₄/BiOBr@GH(CBOBG)。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、N₂吸附-脱附、紫外-可见光谱、荧光光谱和电化学等表征方法对催化剂的晶体结构、表面组成、微观形貌、比表面积与光电性能进行分析。在可见光下，通过降解四环素耦合还原Cr(Ⅵ)实验，考察了CBOBG的光催化活性。实验结果表明，CBOBG在120min内，对四环素的降解率达到了86.1%，对Cr(Ⅵ)的还原率达到了100%。通过活性物种捕获实验证明，降解过程的主要活性物质为超氧自由基和光生空穴，还原过程的主要活性物质为光生电子。     

羊骨炭对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)吸附性能研究

以CO2为活化剂制备羊骨炭,在不同溶液pH、初始浓度、活性炭投加量等条件下,通过动态吸附试验考察羊骨炭对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)的吸附规律,并用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对其吸附性能进行了分析。结果表明,当羊骨炭对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)的最佳吸附量分别为:4.2 mg/g、0.07 mg/g和2.7 mg/g时,吸附液的pH值Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)为7～8、Cr(Ⅵ)为酸性pH<6;羊骨炭的投加量分别为:0.2、0.7、0.03 g;最佳初始浓度分别为:60 mg/L、15 mg/L、30 mg/L。羊骨炭对3种离子的吸附行为基本符合Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型,计算得四种离子的最大吸附量分别为:4.854、1.247、0.402 mg/g。