TiO_2-g-PAA/LDPE复合薄膜的光氧化-生物降解性能EI北大核心CSCD

以聚丙烯酸(PAA)接枝改性的纳米TiO2作为光催化助氧化剂,与低密度聚乙烯(LDPE)复合制备了一种可光氧化-生物降解的TiO2-g-PAA/LDPE复合薄膜。通过失重率、红外光谱、扫描电镜、高温凝胶渗透色谱等分析研究了该复合薄膜在空气中紫外光照下的光氧化性能,并对预氧化降解后的薄膜进行了微生物的降解实验。结果表明,PAA接枝改性可以提高TiO2在薄膜内部的亲水性及分散性,提高TiO2的光催化活性,有利于促进LDPE薄膜的光氧化-生物降解;扫描电镜结果显示,TiO2-g-PAA/LDPE复合薄膜光催化反应不但发生在薄膜的表面,而且能够发生在薄膜内部,使其结构整体降解,其降解效果要优于TiO2/LDPE薄膜。紫外光照415 h后,TiO2-g-PAA/LDPE复合薄膜的失重率达到39.13%,重均相对分子质量下降96.36%;而相同条件下纯LDPE薄膜的失重率只有0.15%,重均相对分子质量下降46.32%。预氧化后的薄膜碎片具有明显的生物降解性能。     

PEO改性纳米TiO2/LDPE复合薄膜的光降解性能

以聚氧乙烯(PEO)改性纳米TiO2颗粒作为光催化剂,与低密度聚乙烯(LDPE)树脂复合制备了一种新型可光催化降解的TiO2/LDPE纳米复合薄膜,进行了该薄膜在空气中紫外光照下的光催化降解实验。通过表面接触角、失重率、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等分析技术系统地研究了该复合薄膜的降解性能。结果表明,PEO的加入能提高薄膜的亲水性和TiO2的分散性,提高TiO2的光催化活性,有利于促进LDPE薄膜的降解。TiO2/PEO/LDPE复合薄膜在0.8mW/cm2紫外光强下照射425h,失重率达到15.2%;在4mW/cm2紫外光强下照射500h,失重率达到38.1%。光照后薄膜的拉伸强度和断裂伸长率显著降低,羰基指数升高。     

TiO_2-(线性低密度聚乙烯-g-马来酸酐)/低密度聚乙烯薄膜的制备及其光催化降解性能

以线性低密度聚乙烯(LLDPE)-g-马来酸酐(MA)作为相容剂制备了可光催化降解的TiO_2-(LLDPE-gMA)/LDPE薄膜。采用SEM、XRD、FT-IR对制备的TiO_2-(LLDPE-g-MA)/LDPE薄膜样品进行了表征。由于引入的LLDPE-g-MA改善了纳米TiO_2与LDPE之间的相容性,TiO_2-(LLDPE-g-MA)/LDPE薄膜具有更高的伸长率。SEM结果显示,LLDPE-g-MA显著削弱了纳米TiO_2在LDPE中的团聚,使高分散度的纳米TiO_2具备更高的光催化降解效率,增加了降解过程中的膜质量的损失。     

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%。     

石墨烯/纳米TiO_2复合材料的制备及光催化还原性能

为探索超声辅助下利用紫外光及耦合热还原工艺制备RGO/纳米TiO_2复合材料的方法,并对其在缺氧水体中的光催化还原特性进行研究,首先,以鳞片石墨为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),进而通过超声/紫外光还原工艺制备了还原氧化石墨烯(RGO);然后,以钛酸丁脂和RGO为前驱物,采用溶胶-凝胶法并在氮气保护下高温加热制备了RGO/纳米TiO_2复合光催化材料;接着,利用FTIR、XRD、BET及紫外-可见光谱等对RGO/纳米TiO_2复合材料进行了结构性能表征;最后,以2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为探针物,研究了RGO/纳米TiO_2在缺氧水体中的光催化特性与2,4-D降解机制。结果表明:采用低温氧化Hummers法制备的GO六碳环上生成的活性基团较少,采用超声/紫外光还原工艺及耦合高温热还原工艺可使环状结构得到良好的修复;所制备的RGO/纳米TiO_2复合材料具有良好的2,4-D降解能力,在缺氧状态下,2,4-D主要发生光催化还原反应,脱除苯环上的氯,产生氯酚、邻苯三酚及间苯三酚等中间产物,部分2,4-D被氧化降解生成CO_2和H_2O。制备的RGO/纳米TiO_2复合材料具有良好的光催化还原性能。     

两步水热法制备还原氧化石墨烯/纳米TiO_2复合材料及其光催化性能

为研究由还原氧化石墨烯(RGO)和具有高活性晶面的TiO_2组成的复合材料的制备方法及其光催化性能,首先采用两步水热法制备了RGO/纳米TiO_2复合材料:第1步为合成暴露高活性晶面的纳米TiO_2;第2步为将合成的纳米TiO_2与氧化石墨烯(GO)复合,形成RGO/纳米TiO_2复合材料。然后,利用XRD、SEM、X射线光电子能谱仪和紫外-可见漫反射光谱等手段对制备的暴露不同晶面的纳米TiO_2和RGO/纳米TiO_2复合材料进行了表征,评价了其光催化性能。结果表明:在水热法的第1步中,通过调节HF的浓度能可控制备出具有高活性的(001)和(101)晶面的纳米TiO_2,氟原子在纳米TiO_2中以物理吸附态和化学结合态这2种形态存在;在第2步后,GO与纳米TiO_2复合形成RGO/纳米TiO_2复合材料,同时在此过程中GO被转化成RGO。在紫外光照射下,两步水热法合成的RGO/纳米TiO_2复合材料具有很好的光催化性能,明显优于商用TiO_2(P25)和纳米TiO_2的。RGO/纳米TiO_2复合材料的光催化性能有明显的提高,RGO和TiO_2暴露的晶面对光催化活性有影响。     

Al2O3/TiO2复合光催化薄膜的制备、表征及性能研究

近年来,二氧化钛光催化技术正成为光化学、能源、环境以及材料等领域的研究热点。作为一种新型的环境净化材料,TiO_2光催化剂可广泛应用于污水处理、空气净化、抗菌除臭、表面防污、自清洁等方面,目前,TiO_2光催化剂的固定化及其光催化活性的改善是 TiO_2光催化材料设计、开发和应用中急需解决的问题。本文利用阳极氧化和电沉积技术,在铝合金表面成功地制备出具有较好光催化活性的 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜。系统研究了复合薄膜的制备工艺;表征了复合薄膜的形貌、结构、成分以及光谱特性;详细分析了复合薄膜的光催化性能,并对这种特殊的复合薄膜形成机理进行了探讨。研究结果表明:电沉积液温度在薄膜制备过程中是最重要的影响因素,合理地控制沉积过程中的工艺参数可得到具有最佳表面质量和光催化性能的 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜,H_2SO_4-Al_2O_3/TiO_2复合薄膜经热处理,表面有锐钛矿结构 TiO_2生成,TiO_2的晶粒尺寸在纳米量级;TiO_2在加热过程中主要发生表面吸附水和吸附有机物的脱附、结晶水的失去及非晶相的晶化三种变化,且 TiO_2由无定形结构向锐钛矿晶体结构转变的温度为425℃左右;三种类型 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜的表面形貌存在较大差异,这主要归因于三种铝阳极氧化膜的膜厚及表面微孔结构的不同;三种类型的复合薄膜均具有紫外光光催化活性;通过 Fe 离子掺杂改性以及萘酚蓝黑染料敏化处理后,复合薄膜的光催化性能可得到明显地改善;由薄膜形成机理的分析可知,TiO_2主要通过交流电沉积过程中的阴极反应沉积于铝阳极氧化膜微孔处和表面上。     

聚酰亚胺/TiO_2复合物纳米纤维的制备及其光催化性能研究

利用静电纺丝方法并协同亚胺化制备了聚酰亚胺(PI)/二氧化钛(TiO_2)复合纳米纤维膜。研究发现TiO_2成功复合到纳米纤维当中,随着TiO_2纳米颗粒含量的增加,纳米纤维的直径变细,PI/TiO_2复合纳米纤维膜的机械性能有所降低。光催化显示PI/TiO_2复合纳米纤维具有一定的光催化性能,TiO_2纳米颗粒较多时,降解的速率也较快,而且当延长降解时间后,降解速率会逐渐下降。     

CuMnO2/TiO2复合光催化剂增效催化降解亚甲基蓝

首次利用旋涂法将CuMnO_2纳米晶负载于TiO_2纳米棒阵列薄膜上,制备出光催化性能增强的CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂,并考察了样品对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。研究结果表明,CuMnO_2纳米晶和TiO_2纳米棒之间形成p-n异质结结构,能够有效促进电子和空穴的分离,使得CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂具有更高的光催化性能。采用浓度为0.25 g/L的CuMnO_2悬浮液制得的CuMnO_2/TiO_2复合材料的光催化降解效率最高,其光催化效率和表观速率分别为88%和0.298 6 h~(-1),较纯TiO_2提高约26%和80%。     

改性纳米二氧化钛光催化降解聚乙烯薄膜的研究

以硬脂酸钠改性的纳米TiO2为光催化剂,与LDPE树脂制备了nano-TiO2/PE复合薄膜.研究了该薄膜在紫外光照射条件下的降解性能,并进行了SEM、FI-IR、VHX-100数码显微镜等分析,测试了薄膜经辐照前后的力学性能、质量变化和分子量变化.研究结果表明,该薄膜在紫外光照射下降解性能明显提高,薄膜在40W、254nm的紫外光照射120h后,粘均分子量(Mη)降低27.1%,拉伸强度降低49.1%,断裂伸长率降低91.3%;照射144h后质量损失达16%(质量分数);辐照后薄膜的羰基含量升高.