SiO2空心微球的制备表征及摩擦性能

以分散聚合法制备的聚苯乙烯(PS)微球为有机模板, 以正硅酸四乙酯(C₈H₂₀O₄Si)为无机前躯体物料, 通过静电吸附作用成功地制备了纳米 PS-SiO₂ 复合微球和SiO₂单分散空心结构。通过红外(FTIR)、热重(TG)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM) 和热重分析仪(TGA)等手段对纳米复合材料进行了表征, 并对产物的抗磨性能进行了测试。结果表明, 该方法可一次性制备大量的复合微球, 这些微球的直径约为0.7 μm, 分散性能良好。在煅烧去除模板后, 得到了保持完整的空心纳米 SiO₂ 结构, 微球的球壳稳定性较好。摩擦实验表明, 添加了2 wt%空心微球的植物油在较低载荷工况下具有优异的减磨性能, 摩擦系数可低至0.058。      

基于均匀设计优化制备癸酸-棕榈酸/SiO2复合相变材料

以SiO2作为载体材料,癸酸-棕榈酸作为相变材料制备癸酸-棕榈酸/SiO2复合相变材料.基于均匀设计和多元非线性回归法研究了各因素对复合相变材料吸放湿性能和控温性能的影响.结果表明,各因素对性能影响的主次顺序为:溶液pH值＞无水乙醇与正硅酸乙酯的物质的量比＞癸酸-棕榈酸与正硅酸乙酯的物质的量比＞去离子水与正硅酸乙酯的物质的量比＞超声波功率;优化制备方案:溶液pH值为3.62,超声波功率为100W,去离子水与正硅酸乙酯的物质的量比为9.67,无水乙醇与正硅酸乙酯的物质的量比为5.21,癸酸-棕榈酸与正硅酸乙酯的物质的量比为0.52.     

Ag+/TiO2/SiO2纳米复合材料的制备及抗变色性能、抑菌性能研究

以TiO_2为前驱体,采用液相沉淀法成功制备了Ag~+/TiO_2/SiO_2纳米复合材料。考察了正硅酸四乙酯(TEOS)加入量对复合材料粒径和白度的影响,并对复合材料的抗变色性和抗菌性能进行了研究。通过改变TEOS加入量,优化了SiO_2外壳的厚度,使Ag~+/TiO_2/SiO_2纳米复合材料具有较小的粒径,同时增加了复合材料的抗变色性能和抑菌性能。抑菌性能测试表明,Ag~+/TiO_2/SiO_2纳米复合材料对大肠杆菌(E.coli)、金黄色葡萄球菌(S.aureus)和白色念珠菌(C.albicans)具有较强的抑菌作用,达到99%抗菌率的最小浓度分别是55mg/L、75mg/L和65mg/L。     

N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,尿素为N源,电气石为载体,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD,FT-IR,UV-Vis DRS,SEM,EDS等测试技术对复合材料的结构和性能进行表征。分别考察煅烧温度、掺N量、电气石添加量、催化体系等因素对复合材料光催化性能的影响。结果表明:在煅烧温度为500℃,N掺杂量为5%(摩尔分数),电气石添加量为10%(质量分数),催化剂用量为3g/L,500W紫外灯照射条件下,N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料光催化降解TNT(10mg/L)的效果最佳,且具有良好的再生利用性能。     

N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,尿素为N源,硝酸镧为La源,制备了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD、UV-Vis、SEM-EDS和XPS对复合材料的结构和性能进行了表征。以2,4,6-三硝基甲苯作为目标污染物,考察了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的光催化活性及再生利用性能。结果表明:N与La共掺杂并负载电气石后,两者协同作用使TiO_2晶粒更加细化,光吸收范围向可见光区拓展,N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料具有良好的光催化活性和再生利用性能,且在模拟可见光照射条件下对2,4,6-三硝基甲苯具有良好的去除效果。     

Gd_2O_3空心微球的制备及Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料低频阻尼性能

以分散聚合法制备的聚苯乙烯(PS)微球作为模板,通过均相沉淀法制备前驱体PS-Gd(OH)CO_3复合微球,高温煅烧后得到Gd_2O_3空心微球,将其与丁基橡胶复合制备低频高阻尼Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料。采用FTIR、SEM、TEM分析、TG分析仪、XRD分析和XPS对Gd_2O_3空心微球的形貌与结构组成进行表征。将Gd_2O_3空心微球与粉体分别作为填料加入丁基橡胶中制备Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料。结果表明:Gd_2O_3空心微球由立方萤石结构的颗粒组成,外空心直径为0.9μm,壳层厚度约为100nm;添加空心微球的复合材料阻尼性能较好;与纯丁基橡胶相比,Gd_2O_3/丁基橡胶复合材料的低频阻尼性能明显提高。     

棕榈醇-棕榈酸-月桂酸@(Ce-La-TiO2)光-热-湿复合材料的制备与表征

以Ce-La-TiO₂空心微球作为载体材料,棕榈醇（H）-棕榈酸（PA）-月桂酸（LA）作为相变材料,采用溶胶-凝胶法与真空吸附法制备H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料,利用UV-Vis、XRD、DSC、DVS和SEM分析技术测试与表征其光响应性能、热性能、湿性能、组成成分和微观形貌。结果表明：H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料呈现均匀的球体,粒径较小且分散较好,实现Ce离子与La离子协同作用;当Ce（NO₃）₃·6H₂O与La（NO₃）₃·6H₂O的质量比为1∶1时,H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料具有最优的光响应性能;H-PA-LA与（Ce-La-TiO₂）空心微球的质量比为1∶2时,H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料具有最优热性能;真空干燥箱的真空度为0.07 MPa时,H-PA-LA@（Ce-La-TiO₂）光-热-湿复合材料具有最优湿性能。     

石墨烯/TiO2基三元复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯/TiO_2基三元复合材料具有优异的物理、化学性质,相较于石墨烯/TiO_2二元复合物,三元复合材料具有更优异的电化学性能和光催化活性。综述了石墨烯/TiO_2/金属单质、石墨烯/TiO_2/金属氧化物、石墨烯/TiO_2/金属硫化物复合材料的制备方法,介绍了这些复合材料在锂离子电池、染料敏化太阳能电池、光催化等领域的应用,并对石墨烯/TiO_2基三元复合材料的合成与应用进行了展望。     

生物模板法制备TNS/C复合材料及其光催化性能研究

以生物质材料玉米杆作为模板和碳源,将钛酸丁酯浸渍于玉米杆中,通过高温煅烧原位制备了的TiO_2纳米片/碳(TNS/C)复合材料。生物质在煅烧过程中形成碳骨架并固载了TiO_2,使其形成纳米片层结构,形成了TNS/C异质结。以在紫外下对苯酚的去除率和矿化率评价光催化活性,考察了不同煅烧温度和模板用量对TNS/C复合材料光催化性能的影响,结果显示在煅烧温度为700℃,模板用量为0.75 g条件下制备的TNS/C复合材料具有最佳的光催化性能,适量的碳材料有助于提高光生电子空穴的分离效率,进而大幅提高了材料在对苯酚的去除效果和光催化矿化苯酚的能力。     

十六醇-十六酸-十二酸/SiO_2三元相变体系复合材料的热湿性能

以十六醇(H)-十六酸(PA)-十二酸(LA)为相变材料,SiO_2为载体材料,采用溶胶-凝胶法制备不同HPA-LA用量的H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料。采用等温吸放湿法和步冷曲线法对H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料的湿性能和热性能进行测试,同时利用FTIR、XRD、SEM、LPSA和DSC对H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料的组成结构、晶体结构、微观形貌、粒径分布、相变温度和相变焓进行表征。结果表明:当HPA-LA用量为0.06mol时,所制备的H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料在人体舒适度范围内具有良好的热湿综合性能,即相对湿度为40%~65%时,平衡含湿量为0.07~0.10g/g,相变温度为26.29℃,相变焓为70.55J/g。     

煅烧温度对TiO_2中空微球光催化性能的影响

以分散聚合法制得的单分散阳离子聚苯乙烯（PS）微球为模板,钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法在模板表面包覆TiO2壳层,并在不同煅烧温度下制备了晶相结构不同的微米级中空TiO2微球。采用TEM、SEM、FT-IR、XRD、UV-Vis DRS对样品的微观结构、相态组成及光催化性能进行了表征。结果表明TiO2中空微球平均粒径达到1.23μm,壳层厚度约为30nm;随着煅烧温度增加,锐钛矿晶粒尺寸会增加,并在700℃时出现混晶结构;在500℃煅烧得到的TiO2中空微球对甲基橙（MO）降解表现出比P25更好的光催化性能及光催化稳定性。     

氮掺杂TiO_2中空复合微球的制备及可见光光催化性能

为了提高TiO2的可见光光催化性能,以微米级聚苯乙烯微球为模板,钛酸四丁酯为前驱体,三乙胺为氮源,采用静电吸附自组装法制备了粒径为1.20μm、壳层的厚度约为30nm且球形形貌良好的氮掺杂TiO2中空复合微球,采用SEM、XPS、XRD和紫外-可见分光光度计研究了其结构及光催化性能。结果表明:氮进入TiO2晶格内取代了部分O并改变了晶格中Ti和O的化学状态,但对TiO2晶型结构没有明显影响;氮掺杂后的TiO2中空复合微球禁带宽度变窄,氮掺杂TiO2中空复合微球不仅在紫外区有较强的光吸收能力,在可见光区也表现出较强的光响应性,对甲基橙的光催化降解率较Degussa P25型纳米TiO2的明显增强。研究结果对TiO2在光催化领域的应用具有理论指导意义。     

中空ZnO微球的制备及其光催化性能

以葡萄糖和醋酸锌为原料,采用模板法制备中空ZnO微球。并对所制样品进行表征,讨论了碳微球与醋酸锌物料比、煅烧温度、煅烧时间对ZnO催化剂光催化活性的影响。结果表明:在碳微球与醋酸锌物料比为1∶2、煅烧温度500℃、煅烧时间2h条件下,所制备的中空ZnO微球直径约为3~5μm,六方晶系结构,具有较好的光催化活性。     

氮掺杂微球的制备及其光催化性能

以尿素作为氮源,盐酸(HCl)为钛酸丁酯(TBT)的保护剂,采用溶剂热法合成氮掺杂TiO2微球。用扫描电镜、X射线、能谱仪、多功能电子能谱仪、紫外-可见分光光度计等手段表征了盐酸加入量对微球形貌、物相、成分和催化性能的影响。实验结果表明该方法不仅能合成形貌较好的TiO2微球,同时实现了氮掺杂;盐酸加入量对微球形貌、物相和催化性能有较大影响,发现m(HCl)∶m(TBT)为2.6∶1时光催化效果最佳,在紫外灯和可见灯照射下催化效率均超过Degussa P25。     

中空TiO2微球的制备及其对聚丙烯酸酯薄膜保温性能的影响

以阳离子PS微球为模板, 钛酸四丁酯为钛源, 氨水为催化剂制备中空TiO₂微球, 通过物理共混法将中空TiO₂微球引入到聚丙烯酸酯薄膜中, 考察了中空TiO₂微球的空心粒径及用量对复合薄膜光反射性、导热系数及力学性能的影响。结果表明: 中空TiO₂微球的引入可显著提升聚丙烯酸酯薄膜的各项性能, 中空TiO₂微球的空心粒径和用量对复合薄膜的性能有不同程度的影响, 随着中空TiO₂微球空心粒径和用量的增加, 复合薄膜的性能基本呈现先提升后降低的趋势, 其中当中空TiO₂微球空心粒径为300 nm、用量为1%时, 所制备的复合薄膜保温性能和力学性能最优。     

基于RBF网络优化制备均匀粒度分布的微米级SiO_2基相变调湿复合材料

以SiO_2为载体、癸酸-棕榈酸为相变材料,采用溶胶-凝胶法制备微米级SiO_2基相变调湿复合材料。运用均匀设计结合RBF网络优化制备参数,对最均匀粒度分布微米级SiO_2基相变调湿复合材料进行表征。结果表明:当扩散系数为0.5时,RBF网络具有最佳的逼近效果;最优制备工艺参数:溶液pH值为4.27,去离子水用量为8.58,无水乙醇用量为4.83和超声波功率为316W;最均匀粒度分布微米级SiO_2基相变调湿复合材料的d10,d50,d90分别为383.51,511.63,658.76nm,d90-d10实测值为275.25nm,实测值与预测值吻合较好,相对误差为-2.64%;最均匀粒度分布微米级SiO_2基相变调湿复合材料在相对湿度为40%~60%时,平衡含湿量为0.0925~0.1493g/g,相变温度为20.02~23.45℃,相变焓为54.06~60.78J/g。     

Controllable synthesis of uniformly distributed hollow rutile TiO2 hierarchical microspheres and their improved photocatalysis

We reported the controllable synthesis of uniformly distributed hierarchical hollow microspheres composed of rutile TiO₂ nanorods as building blocks, prepared by a hydrothermal method without employing any templates/substrates or surfactants. The homogenous hollow microspheres were obtained by optimizing the experimental conditions including hydrothermal temperatures and tetrabutyl titanate (TBOT) concentrations. A detailed formation mechanism was also proposed. The samples were analyzed by Brunauer–Emmett–Teller (BET) specific surface area analysis and ultraviolet–visible (UV–Vis) diffuse reflectance spectra (DRS). The photocatalytic results for methylene orange (MO) degradation showed that the hollow hierarchical microspheres exhibited the best photocatalytic activity among the as-synthesized products. Further optimum photocatalytic conditions were determined to study the degradation rate, decolorization and TOC (total organic carbon) removal efficiencies, and reaction kinetics in detail. Under optimum conditions, the contrastive photocatalytic experiments indicated that the photocatalytic activity was enhanced markedly when assembling the single-crystal rutile TiO₂ nanorods into hollow hierarchical microstructures.     

溶胶-凝胶法制备TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2粉体,并采用紫外分光光度计、XRD等表征手段对TiO2的粒度、晶型结构进行了表征,分析了煅烧温度、TiO2晶型比例、溶液初始pH值等因素对TiO2结构性能及光催化活性的影响.结果表明:TiO2的锐钛矿晶型与金红石晶型的转相温度为700 ℃左右;采用溶胶-凝胶法制备TiO2时,控制溶液的pH值为4,煅烧温度为600 ℃,所得产物晶型全部为锐钛矿;当无水乙醇与钛酸丁酯的体积比为10:1时,产物的粒径为617 nm;且当配制溶液pH值为4,煅烧温度为600℃条件下,煅烧时间为40~60 min时,所制备TiO2的光催化效果较好,降解率较高;当光催化体系的pH值为9、以质量浓度为10 mg/L的亚甲基兰溶液浸泡2 h,TiO2的用量为0.25 g/L时,产物的降解率高达95.3%.     

掺铁二氧化钛纳米线的合成及其光催化性能

首次以钛酸丁酯、异丙醇等有机物为原料,在10M NaOH溶液中水解后,于180℃水热24h,一步法合成二氧化钛纳米线(TNWs),并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征其形貌和结构。结果表明,所得TNWs焙烧到950℃时,仍为锐钛矿相,表明本制备方法迟滞了二氧化钛由锐钛矿相到金红石相的转变。此外,以甲基橙为目标降解物,在300 W汞灯照射下,研究了不同水热温度、保温时间及掺杂量对掺铁二氧化钛纳米线(Fe-TNWs)光催化性能的影响。结果表明,于750℃焙烧4h制备的掺铁摩尔百分数为0.5%的TNWs,具有最强的光催化降解性能,其降解速率和效率较未掺杂的样品都有了大幅度的提高。     

TiO_2和活性炭纤维复合物光催化降解亚甲基蓝

以粘胶基活性炭纤维(VACF)为基体,钛酸丁酯为前驱体,通过溶胶-凝胶浸渍涂覆法将二氧化钛(TiO2)负载于粘胶基活性炭纤维上,制备活性炭纤维负载的TiO2光催化复合物,通过控制活性炭纤维在溶胶中的浸泡时间,制得不同TiO2负载量的复合物。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了制备材料的形态结构,以质量浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液为目标降解物,测试了材料在紫外线光照下的催化性能。结果表明:紫外光直接照射对亚甲基蓝基本无降解作用,对活性炭纤维原样有一定作用;随着TiO2负载量的增加,复合物的吸附性能得到提高,对亚甲基蓝的降解作用也得到增强。