室温下以Gemini表面活性剂为模板剂合成介孔TiO2

采用双子型季铵盐类阳离子表面活性剂溴代Gemini1231做模板剂,用溶胶-凝胶（sol-gel）法在室温合成了介孔TiO₂材料,用TG-DTA、XRD、N₂吸附-脱附、TEM等进行表征.结果表明,用该模板剂合成的介孔TiO₂材料,合适的煅烧温度为480℃,其比表面积可达383.8m²/g,最可几孔径为5.8nm,广角XRD测试发现较强的锐钛矿型特征峰,而未发现金红石相特征衍射峰,说明本实验制备的介孔TiO₂为稳定锐钛矿型.通过小角X射线衍射分析发现,产物具有规整有序的介孔结构.     

氮硫掺杂介孔TiO2薄膜结构及其光催化性能

分别以Ti(OBuⁿ)₄和Pluronic F127为无机前驱体和模板剂, 以硫脲为添加剂, 采用sol-gel法结合蒸发致自组装法（EISA）制备了锐钛矿结构的介孔TiO₂薄膜材料.采用SEM、 XPS、N₂ 吸附-脱吸、XRD和 UV-Vis光谱对其进行了表征. 研究发现, 向前驱体溶液添加硫脲一方面改变了TiO₂的介孔结构, 另一方面对介孔TiO₂进行了N、S共掺杂. 当溶液中硫脲与Ti(OBuⁿ)₄的摩尔比为2.5%时, 介孔TiO₂的孔径由未掺杂的7.0nm增至12.4nm, 光催化降解甲基橙实验表明其在紫外光区具有最优的光催化活性; 当溶液中硫脲与Ti(OBuⁿ)₄的摩尔比为5%时, 其吸收边由380nm扩展至520nm, 光催化降解罗丹明B实验表明其在可见光下显示出最优的光催化活性.     

酸对合成二氧化钛介孔材料的影响

以硫酸和乙酸为酸度调节试剂,采用Sol-Gel过程和水热处理结合,在没有添加任何表面活性剂作模板剂的条件下,通过钛酸丁酯（TBOT）在酸性体系中的控制水解和自组装制备TiO₂介孔材料.产物采用XRD、N₂吸附-脱附等温线、TG-DSC进行分析表征.通过选择酸的种类和控制酸的浓度,添加配位抑制剂TEA减缓Ti的水解速率,可合成介孔纯TiO₂材料.使用硫酸（H₂SO₄∶TBOT＝1∶1,摩尔比）和TEA制备出比表面积为176m²/g,孔容为0.222cm³/g,平均孔径约5nm,孔径分布窄,热稳定性较好的TiO₂介孔材料.     

Ni-TiO2介孔材料的低热固相合成及其光降解甲基橙的动力学

以十六烷基三甲基溴化铵为模板, 通过钛酸丁酯与六水氯化镍的固相反应直接合成了镍掺杂的二氧化钛（Ni-TiO₂）介孔材料. 用X射线衍射、高分辨透射电镜、N₂脱附-吸附、红外、紫外以及拉曼光谱仪等分析技术对材料进行了物相与表面织构表征; 通过电感耦合等离子发射光谱仪对材料的元素组成进行分析; 同时研究了材料对甲基橙的光降解性能. 结果表明, 所得的介孔材料是锐钛矿型, 金属镍已进入了二氧化钛骨架, 镍的含量为3.62wt%; 孔壁是由无定形的晶界与微晶组成, 并伴有结构缺陷和痕量的金属镍氧化物; 其BET比表面积为102.4m²/g, 孔半径分布中心为2.4nm. 在298K下, Ni-TiO₂介孔材料对甲基橙溶液的紫外光降解行为遵循准一级动力学反应规律,其反应速率常数比纯TiO₂粉体大二倍, 且存在明显的浓度效应.     

多孔SiO2与TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能

在溶胶水热法所合成的锐钛矿相TiO₂纳米晶基础上,利用模板剂调制的SiO₂溶胶进一步合成了多孔SiO₂与TiO₂复合纳米粒子,重点研究了复合SiO₂对纳米锐钛矿相TiO₂热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,复合SiO₂提高了纳米锐钛矿相TiO₂的热稳定性,经过900℃热处理后的TiO₂仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B实验过程中,经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于Degussa P25 TiO₂的活性,这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表面积等有关.     

铝硅酸盐中间体对TiO2纳米粒子团聚及相转变的抑制

以粉煤灰为原料, 通过与NaOH煅烧、水解合成铝硅酸盐中间体(ASI), 向sol-gel法制备的TiO₂溶胶中加入ASI, 经处理得到钛铝硅酸盐复合材料(TiO₂/ASI). X射线衍射分析(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)研究ASI对sol-gel方法制备TiO₂纳米晶形成过程和相转变的影响. 研究结果表明: 铝硅酸盐中间体不但能抑制TiO₂纳米粒子的团聚, 而且能够有效地抑制TiO₂由锐钛矿型向金红石型的相转变, 由此所制备TiO₂与ASI的钛铝硅酸盐复合材料(TiO₂/ASI)对溶液中亚甲基蓝的吸附性能高于单一的TiO₂或铝硅酸盐中间体.     

介孔复合半导体NiO-TiO2的制备与光响应性能

采用模板剂法制备了系列NiO-TiO₂复合半导体,用N₂吸附-脱附、XRD、TPR、TEM和UV-Vis DRS等方法对半导体材料的孔结构、表面构造、能带结构与其吸光特性进行了分析. 结果表明：所制备的NiO-TiO₂为介孔结构的纳米管或带,其比表面积超过100m²/g;NiO在TiO₂表面分散均匀,并部分形成NiTiO₃固熔体;NiO与TiO₂间存在明显的复合效应,当NiO含量由2%增加至10%时,其Eg值由3.82eV降至3.49eV,有效地拓展了光响应范围.     

TiO2/ACF复合材料的Sol-Gel法制备及其对苯的去除性能

以钛酸四丁酯为钛源,采用改进溶胶凝胶法合成TiO₂前驱体;采用浸渍提拉法将TiO₂前驱体负载在活性炭纤维(ACF)表面制得TiO₂/ACF复合材料.采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、低温液氮吸附等对TiO₂/ACF复合材料晶相结构、表面结构等进行了表征.在静态自制光催化反应装置中紫外光照射条件下,以高浓度（2926.5mg/m³）气态苯考察TiO₂/ACF对气相有机污染物的去除性能,以气相色谱质谱（GC-MS）检测中间产物种类与分布.结果表明：TiO₂于ACF表面形成完整薄层,随负载次数增加,TiO₂/ACF比表面积下降;TiO₂薄层变厚、开裂,甚至脱落.400 ℃煅烧时TiO2已完全转变为锐钛矿相,随煅烧温度升高,锐钛矿型TiO₂晶粒尺寸变大,至700℃时开始有金红石相生成.负载2次,400 ℃煅烧TiO₂/ACF复合材料TiO₂/ACF-400-2表现出最高活性.TiO₂/ACF对苯的去除过程中未检测到毒性较大的酚、醌类中间产物.     

形核剂对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化过程的影响

采用差热分析(DTA),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)等分析手段研究了 TiO₂和TiO₂+ZrO₂两种形核剂对Li₂O-Al₂O₃-SiO₂(LAS)系微晶玻璃的形核和晶化的影响. 结果发现,样品经过不同温度的预形核处理后,采用TiO₂单一形核剂,晶化峰值温度和晶化峰 高度的变化较大,而采用TiO₂+ZrO₂复合形核剂,晶化峰值温度和晶化峰高度的变化较小. 当形核时间为2h,两种形核剂样品的最佳形核温度分别为745和760℃.晶化后均可得到纳米 结构的β-石英石固溶体晶相,其中采用TiO₂+ZrO₂复合形核剂样品的晶粒更细小.研究表 明采用复合形核剂的LAS微晶玻璃的形核过程对温度的敏感性小,有利于对形核过程进行控 制,同时形核效率高.     

掺杂基团对氮改性TiO2紫外光催化活性影响的机理研究

以TiCl₄为钛前驱体,采用沉淀法制备了氮掺杂和纯TiO₂. X射线衍射（XRD）和N₂吸附－脱附等温线表征结果表明：所制催化剂以锐钛矿相为主,具有介孔结构. X射线光电子能谱（XPS）证实掺杂的氮以系列NO_x存在. 由紫外－可见漫反射吸收光谱（UV-Vis）可知：氮掺杂TiO₂ ( N-TiO₂ )在400～550nm的可见光区出现新的吸收带. 4-氯苯酚(4-CP)降解实验表明,N-TiO₂的紫外和可见光催化活性均高于纯TiO₂. N-TiO₂具有较高紫外光活性的原因可归于催化剂中含有的NO_x. NO_x在不改变TiO₂禁带宽度的情况下,拓展了它的感光范围,激发更多的光生电子和空穴参与反应,并可降低电子和空穴的复合几率,从而提高了催化剂的紫外光活性.     

介孔氧化铁的制备与表征

以氢氧化钠和三氯化铁为原料,通过控制碱和铁盐的比例来制备铁的聚合物溶液,然后以十二烷基硫酸钠（SDS）为模板剂制备了介孔氧化铁. 通过X射线粉末衍射、热重分析、红外光谱、氮气吸附脱附方法对不同焙烧温度下样品的晶体结构和表面结构进行表征. 结果显示,OH^-/Fe³⁺摩尔比为2.0,焙烧温度为450℃时,样品完全转化为α-Fe₂O₃. 制备的介孔氧化铁有较大的表面积（146.5m²·g^-1）,BJH平均孔径为6.9nm,孔体积为0.27cm³·g^-1. 所制备的介孔氧化铁有较好的热稳定性,经550℃高温焙烧表面积仍有110.2 m²·g^-1.     

三维有序介孔结构氧化钼制备及催化性能

以三维有序介孔分子筛KIT-6为模板剂制备碳模板, 七钼酸铵为钼源, 采用超声辅助下的真空浸渍法, 合成了三维(3D)有序介孔、蠕虫状介孔MoO₃。采用TEM、HRTEM、SAED、XRD、TG/DT、N₂吸脱附等对材料物理性能进行了表征。采用H₂-TPR、甲苯和一氧化碳完全氧化等对催化性能进行了评价。研究发现: 制备的三维有序介孔MoO₃为正交相晶体结构, 比表面积194 m²/g; 在转化率分别为50%、90%、100%时, 甲苯的起燃温度分别为203℃、215℃、225℃; CO起燃温度分别为114℃、158℃、180℃。3D-MoO₃优良的催化性能与高比表面和三维有序介孔架构密切相关。     

离子液体中Co掺杂介孔TiO2可见光催化剂的制备及性能研究

以离子液体([C₄MIM]BF₄)为模板剂, 采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO₂和Co掺杂的介孔TiO₂光催化剂。研究了Co掺杂对样品的比表面积、晶相、元素价态、吸光特性及可见光活性的影响。结果表明: 所制备的Co/TiO₂光催化剂为介孔结构的具有较大比表面积的锐钛矿相纳米颗粒; XPS分析表明: Co以Co²⁺取代Ti⁴⁺进入TiO₂晶格形成杂质能级, 降低了TiO₂带隙能, 有效拓展了TiO₂的光响应范围。以亚甲基蓝水溶液为降解对象, 在可见光 (λ>420 nm)下考察制备样品的光催化活性, 结果表明: Co掺杂的TiO₂具有可见光活性, 且0.3%Co/TiO₂的活性最高。     

偕胺肟基螯合氧化硅的合成及其Cu2+亲和性能

以氯化钾为晶体结构导向剂, 以正硅酸乙酯和2-氰乙基三乙氧基硅烷为硅源, 聚(乙二醇)-聚(丙二醇)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物为模板剂, 合成了偕胺肟基螯合氧化硅(AO-SBA-15)。通过X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附-脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)、Zeta电位分析和元素分析技术对样品的结构、孔性质和螯合官能团等进行了表征。XRD分析结果表明, 偕胺肟基螯合氧化硅材料具有有序的二维六方结构, 通过氮气物理吸附数据计算得到材料的平均孔径和比表面积分别为3.96 nm和435 m²/g。FT-IR分析表明将氰基成功地引入材料中并转化为偕胺肟基螯合官能团, 元素分析发现材料的偕胺肟基含量约为1.6 mmol/g, 此外, Zeta电位分析表明材料呈现电负性。相对未改性的氧化硅材料(SBA-15), AO-SBA-15对铜离子吸附容量提高了2倍; 相对氰基功能化氧化硅(CN-SBA-15), AO-SBA-15吸附容量提高了3.6倍。这表明通过引入偕胺肟基螯合官能团, SBA-15对铜离子的亲和力得到显著提高。     

Investigation of Eu-doped mesoporous titania phosphor with enhanced luminescence

A novel mesoporous TiO2 phosphor doped with Eu was synthesized through a facile hydrothermal synthesis method using cetyltrimethylammonium bromide as structure template reagent. The samples were characterized by X-ray diffraction, N2 adsorption-desorption, scanning electron microscope, high-resolution transmission electron microscopy, ultraviolet visible diffuse reflectance, X-ray photoelectron spectroscopy, and three dimensional Photoluminescence. The X-ray diffraction results demonstrated that the products were anatase type with polycrystalline. N2 adsorption-desorption analysis showed that the samples were of high ordered double mesoporous structures. Eu-doped mesoporous TiO2 indicated the typical fluorescent spectra of Eu3+ ion occurred: the excited-states at 5L6 (394 nm), 5D2 (465 nm) and 5D1 (535 nm); the main emission peaks at 592 and 617 nm, corresponding with the transitions 5D0 --> 7F1 and 5D0 --> 7F2, respectively. Meanwhile, the phenomena of Eu(3+)-doped mesoporous TiO2 phosphor with efficient nonradiative energy transfer from the mesoporous TiO2 host to the activator Eu3+ ions was observed and possible emission mechanism was proposed. High dispersion of Eu in mesoporous TiO2 matrix was responsible for enhanced luminescence.     

膨润土为原料微波辐射法合成高稳定性介孔分子筛

在碱性条件下,以硅酸钠、氯化铝和膨润土为原料,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,用微波辐射法合成高稳定性的介孔分子瓶经XRD、FT-IR、氮气物理吸附、差热分析和TEM等手段进行表征,结果表明可合成出高有序性、具有典型六方介孔结构的介孔分子筛,样品经550℃焙烧3h后,比表面积为576m^2／g,平均孔径为4．83nm,经750℃焙烧3h或在100℃下水热处理12d后仍具有较好的介孔有序性．     

Influence of catalyst and solvent on the preparation of silica particles with mesoporous shell

Silica spheres with sub-micrometer sized mesoporous shell structure were prepared. Effect of different catalyst and solvent on the synthesis of silica particles with mesoporous shell is studied. Depending on its constituents the particle properties are changed. The synthesized materials were characterized by different physicochemical methods such as X-ray diffraction, scanning electron micrograph, transmission electron micrograph, thermogravimetry/differential thermal analysis, nitrogen adsorption and Fourier transform infrared spectroscopy. The analysis reveals that the synthesized materials are having mesoporous shell structure. The mesoporosity increases with catalyst size maybe due to incorporation of more octadecyltrimethoxy silane in shell followed by the elimination of organics on calcinations.     

中孔FAU型沸石的合成及孔结构表征

本研究采用有机硅烷偶联剂二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵(TPOAC)作为中孔模板剂, 在水热条件下合成了具有FAU结构的中孔X和Y型沸石, 并用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、氮气吸附/脱附和热重分析技术对合成样品进行了结构表征。结果表明, 在该沸石合成体系中TPOAC的加入使沸石晶粒纳米化, 同时可在沸石晶粒内部创造丰富的直径为5~6 nm的中孔, 并且改变了沸石晶体的外观形貌。从而获得了不仅保持沸石固有微孔、同时具有晶内中孔和晶间中孔的介孔FAU沸石。