锐钛矿型TiO_2的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了锐钛矿型TiO2的能带结构、态密度和光学性质。分析了锐钛矿型TiO2的复介电常数、复折射率、吸收系数、反射率和损失函数,计算结果与其他文献结果吻合较好。通过对比发现,由于锐钛矿型TiO2晶体结构的对称性,在(100)和(001)方向上具有明显的光学各向异性。     

Fe掺杂锐钛矿型TiO_2光催化剂第一性原理研究

采用了基于密度泛函理论的分子模拟软件Materials Studio的Dmol~3计算模块,对铁(Fe)掺杂锐钛矿型TiO_2光催化剂的超晶胞体系进行了几何结构优化.模拟计算过程中,使用广义梯度近似的方法处理交换关联能,得到了TiO_2在掺杂Fe前后的能带结构和电子态密度的变化状况,为光催化剂的选择与制备提供了理论依据.     

两步法制备锐钛矿型TiO_2光催化剂及其性能研究

采用两步法制备了TiO_2光催化剂,首先采用溶胶凝胶法制备TiO_2粗粉,然后用水热工艺代替传统的煅烧工艺合成二氧化钛光催化剂.研究水热时间以及水热温度对光催化性能的影响.结果表明:在水热温度140℃,水热时间20 h下制备的二氧化钛光催化剂性能最佳.通过红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)手段表征光催化剂性能.在氙灯(350 nm)下降解亚甲基蓝溶液,合成的TiO_2光催化剂的降解效果优于纯P25.     

金红石型TiO_2/锐钛矿型TiO_2/SiO_2三元复合薄膜的合成

采用水热法,以钛酸正丁酯为初始原料,在FTO基底上沉积了金红石型TiO2纳米棒阵列,然后利用锐钛矿型TiO2纳米粒子及无定形SiO2对纳米棒进行了表面修饰,获得金红石型TiO2/锐钛矿型TiO2/SiO2三元复合薄膜。扫描电镜及X射线衍射分析结果表明,在FTO表面上沉积的TiO2为金红石型单晶纳米棒,其尺寸随反应时间的增加而增大。电化学测试结果表明,随着纳米棒尺寸的增大,相应复合薄膜的电化学反应电荷转移阻力增大。2种TiO2晶型混合引起的电子-空穴分离效应及混合的均匀程度直接影响到复合薄膜的光催化活性。水热反应7h得到的纳米棒阵列相应的复合薄膜显示了较好的电化学性能及光催化活性。     

N掺杂锐钛矿结构TiO_2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯和氨水为前驱体,制备了不同掺N量的锐钛矿结构Ti O2粉末.通过X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等分析手段对样品进行表征,并在高压汞灯以及室内自然光下,进行了样品对甲基橙溶液的光催化降解实验.结果显示:钛酸四丁酯与浓氨水体积比为V[Ti(OC4H9)4]∶V(NH4OH)=4∶1时,样品具有较优异的光催化性能,并且在室内自然光下也具有较强的催化活性.     

H_2O－N_2、H_2O－H_2O混合气体中H_2O分子谱线的压力展宽系数

本文用改进的Ｂｕｃｋｉｎｓｈａｍ势模型，用ＩＯＳ方法计算了Ｈ２Ｏ－Ｎ２、Ｈ２Ｏ－Ｈ２Ｏ混合气体中Ｈ２Ｏ分子谱线在常温下的压力展宽半宽度，我们的计算结果与现有的实验值符合得较好．说明我们所采用的方法和势模型是比较成功的．     

高温下H_2O－N_2、H_2O－H_2O混合气体中H_2O分子谱线的半宽度

本文用ＩＯＳ方法和我们改进的Ｂｕｃｋｉｎｓｈａｍ势计算了Ｈ２Ｏ－Ｎ２、Ｈ２Ｏ－Ｈ２Ｏ混合气体中Ｈ２Ｏ分子谱线在高温下（６００Ｋ、９００Ｋ、１２００Ｋ、１５００Ｋ）的压力加宽半宽度。分析了谱线半宽度随温度变化的规律，同时也讨论了半宽度与加宽和被加宽分子大小的关系。     

锐钛矿TiO_2-Ag纳米纤维的可控制备及光催化性能研究

制备TiO2高效光催化试剂近年来备受关注.利用静电纺丝技术成功获得了尺寸均一的TiO2纳米纤维,在此基础上,以硝酸银(AgNO3)为掺杂剂,合成了TiO2-Ag复合纳米纤维.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对该复合材料进行了表征.结果显示,产物为锐钛矿TiO2-Ag复合纳米纤维,且纤维分散性好、长径比大.随后以亚甲基蓝为降解对象,研究了该复合材料的光催化活性,探讨了Ag掺杂量对TiO2光催化效果的影响.结果表明:TiO2-Ag复合纳米纤维具有良好的光催化活性,且掺杂0.8wt%Ag的TiO2-Ag复合纳米纤维对亚甲基蓝的降解效率最高.     

H_2SO_4改性TiO_2对活性黄的强化吸附研究

为了提高TiO_2吸附去除能力,研究以钛酸四丁酯、无水乙醇、硫酸、水为原料,采用水热法制备H_2SO_4改性TiO_2和纯TiO_2,运用XRD、BET表征手段对材料进行表征,探讨H_2SO_4改性TiO_2(H_2SO_4-TiO_2)和纯TiO_2对活性黄的吸附行为。结果表明:合成的TiO_2为100%的锐钛矿,符合N_2吸附-脱附IV(a)型等温线和H2(b)型滞后环; H_2SO_4-TiO_2和纯TiO_2对活性黄染料的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型;H_2SO_4-TiO_2对活性黄的吸附量提高了6.9倍左右(与纯TiO_2对活性黄的理论吸附量相比),对活性黄的吸附性能得到明显强化。     

用粗粒化分子动力学方法研究蜂毒素与磷脂双分子层的相互作用

为了了解蜂毒素的生物活性机理,采用粗粒化分子动力学模拟方法研究了蜂毒素在水环境中的性质以及与多种磷脂双分子层膜的相互作用.结果表明:无论是在水环境还是在磷脂双分子层中,蜂毒素都能形成聚集体.在每个聚集体中,蜂毒素分子之间的相对位置不断变化,会在蜂毒素分子之间形成无特定形状的空隙,从而在膜内产生暂时的孔洞或者跨膜通道.蜂毒素分子的N端和C端带正电荷的残基与磷脂膜带负电荷的磷脂头之间的静电相互作用是蜂毒素发挥功能的关键因素.     

TiO_2/H_2O_2光催化处理杨木APMP废水的探讨

分别以中压汞灯和太阳光作光源、TiO2为催化剂,进行光催化降解杨木APMP废水的实验,考察了TiO2用量、H2O2用量、pH值、光照时间4个因素对降解效果的影响。结果表明,TiO2用量为4g／L、H2O2用量16g／L,CaO调节废水初始pH值为9的条件下,光照6h后,CODCr的去除率和脱色率分别达到了70．2％和94．1％。即采用TiO2／H2O2光催化处理APMP废水是有效和可行的。     

BaCl_2·2H_2O工业脱水过程的热分析研究

采用热分析方法研究了ＢａＣｌ２·２Ｈ２Ｏ材料的脱水失重过程，给出了脱水温度失重量及热重动力学等有关数据，并对影响脱水温度的各种因素进行了讨论。     

TiO_2涂层与化学镀Ni-P用于铸件表面处理

为了提高铸件的耐腐蚀性及硬度,采用溶胶-凝胶法先在铸件表面涂覆一层TiO2薄膜,再对铸件进行化学镀Ni-P处理.研究表明,TiO2涂层可以有效减小铸件表面的孔隙率,弥补了Ni-P镀层直接覆盖在铸件表面易产生针孔的缺陷.与现有的铸件表面处理方法相比,改善了铸件的耐腐蚀性,而且较大地提高了沉积速率.在不增加成本的情况下,节约了能源.     

配位聚合物{[Cu(C_(10)H_2O_8)(C_3H_4N_2)_2(H_2O)_2][Cu(C_3H_4N_2)_4(H_2O)_2]·2H_2O}_n的合成与晶体结构

利用水热技术合成了配位聚合物{[Cu(C10H2O8)(C3H4N2)2(H2O)2][Cu(C3H4N2)4(H2O)2]22H2O}n(1),用X-射线单晶衍射及元素分析对晶体结构进行了表征.该晶体属于三斜晶系,P-1空间群,a=9.995(2),b=10.643(2),c=11.111(2),α=115.52(3)°,β=91.40(3)°,γ=111.69(3)°,V=967.0(3)3,Z=1,F(000)=480,S=1.015,R1=0.040 0,wR2=0.101 2[I>2σ(I)].CCDC:865259     

分子动力学模拟在药物与膜相互作用研究中的应用

药物与细胞膜的相互作用是决定药物在体内吸收、分布、代谢与排泄的关键因素之一,最终影响临床上的药效与毒副作用.对药物透膜过程的分子动力学模拟可在原子层面上提供药物与膜相互作用的丰富信息,从而指导药物分子的设计与优化以及载药体系如脂质粒的优化.从磷脂双分子层模型、全原子/联合原子模型方法及粗粒化模型方法、膜性质关键参数分析等方面展开介绍,并对系列药物分子与膜的相互作用分子动力学模拟应用实例进行了综述.     

碳纳米管表面羟基化及其纳米流体的导热性能研究

采用强碱机械球磨技术对碳纳米管进行表面功能化。红外光谱和Zeta电位测试结果表明,处理后的碳纳米管表面已被羟基化;扫描电镜结果表明,处理后的碳纳米管已被截断短化。表面功能化并被截断短化的碳纳米管能够均匀稳定地分散在水中,得到的水基含碳纳米管纳米流体具有良好的传热性能。当碳纳米管体积分数为1．0％时,与水相比它的导热系数提高达17．5％。由于纳米粒子的润滑作用,在碳纳米管体积分数较低（Ф〈0．004）的情况下,含碳纳米管纳米流体的粘度要比基体流体水的粘度低;当碳纳米管的体积分数高于0．004时,含碳纳米管纳米流体粘度随着碳纳米管含量的增加而升高。     

固体超强酸S2O2-8/ZrO2-Al2O3催化合成对羟基苯甲酸乙酯

采用浸渍、沉淀法制备了固体超强酸催化剂S2O2-8/ZrO2-Al2O3.通过正交试验获得了催化剂制备的最佳条件,即ZrOCl2·8H2O和大孔Al2O3(SB粉)的质量比为25.0∶14∶2,硫代硫酸铵的浓度为0.8 mol/L,活化温度为650℃,活化时间为3 h.以固体超强酸S2O2-8/ZrO2-Al2O3为催化剂,由对羟基苯甲酸和无水乙醇合成对羟基苯甲酸乙酯.考察了醇酸摩尔比、催化剂质量和反应时间对酯产率的影响.得到最佳反应条件为:醇酸摩尔比为3.0∶1,催化剂质量为1.4 g(为酸质量的1%),酯化反应时间为3 h.在此反应条件下,酯化率可达79.5%.同时利用红外光谱仪(KBr压片)、质谱仪、显微熔点测定仪对产品进行了分析和测定,确定了产物为对羟基苯甲酸乙酯.并且催化剂重复使用6次其活性基本保持不变.     

Co掺杂锐钛矿型TiO2可见光催化特性机理研究

基于密度泛函理论的平面波超软赝势,利用第一性原理对锐钛矿型TiO2及Co掺杂体系进行了电子结构和光学特性的模拟计算.结果显示,掺Co:TiO2的带隙降至1.55eV,新杂质能级的出现增强了光催化活性,电子发生跃迁的光波极限波长为800.5nm,相对介电函数虚部整体向低能方向移动,光吸收波长阈值为452.9nm.由此可见,Co掺杂锐钛矿TiO2后,确实改善了其光催化活性,并使受激波长范围由紫外红移至可见光区.     

煅烧温度对ATO/TiO_2粉体表面晶化及电导率的影响

用湿化学法在TiO2颗粒表面包覆ATO制得ATO/TiO2复合导电粉;运用TG-DSC、XRD、XPS、SEM、和电导率测试等手段对ATO/TiO2导电粉进行了表征.结果表明：煅烧温度对SnO2的晶化程度、Sb的价态、ATO/TiO2导电粉的导电性产生影响.电导率-温度（lnσ-T）关系呈抛物线（100～900℃）：上坡段（150～400℃）,温度增加,无定形SnO2逐渐晶化,电导率增加,导电性上升,溶入SnO2的Sb3＋→Sb5＋转变,载流子浓度加大,包膜层多孔结构逐渐致密化;底部平台（400～600℃）,SnO2晶化结束,Sb3＋→Sb5＋转变趋于完成,电子散射趋于最低,电导率最大,导电性达到最佳;下坡段（600～900℃）,Sb3＋→Sb5＋转变发生逆转,TiO2基体颗粒长大,锐态型向金红石型转变,破坏包膜结构,电导率上升,导电性恶化.     

TiO_2光催化剂的研究与应用

介绍了半导体光催化剂ＴｉＯ２的催化机理、催化活性、制备　方法、加载工艺以及工业应用，　指出了目前研究的进展、存在的问题及应用前景。