改性纳米TiO_2/纤维素氨基甲酸酯复合薄膜的制备及性能研究

向纤维素氨基甲酸酯溶液中掺杂不同含量的改性纳米TiO_2,采用流延法制得具有光催化功能的改性纳米TiO_2/纤维素氨基甲酸酯复合薄膜。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、透光性能测试、热分析仪(TG)、拉伸性能测试及光催化降解性能测试等方法对复合薄膜的结构及性能进行表征。结果表明,改性纳米TiO_2成功负载到复合薄膜上,并且对复合薄膜的结构有一定的影响;随着TiO_2含量的增加,复合薄膜透光性变差,抗紫外光能力明显增强,热稳定性能降低,拉伸强度减小;当改性纳米TiO_2含量为2%时,复合薄膜对甲基橙溶液的光降解率最高,达到100%,薄膜光催化降解性能最好。     

在高剪切结晶器中合成文石型纳米碳酸钙

在高剪切结晶器中,以Ca(OH)_2-CO_2为反应物系,磷酸和聚丙烯酰胺(PAM)为复合添加剂,成功合成了文石型纳米碳酸钙。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了产物的晶体结构和形貌,探讨了高剪切结晶器转速和添加剂用量对碳酸钙晶型和粒径的影响。结果表明,在高剪切结晶器中制得的文石型纳米碳酸钙纯度为98.1%,平均直径为50nm;而且反应时间只是普通搅拌反应器的(1/6)~(1/3)。高剪切结晶器具有较好的微混合性能,在反应结晶过程中能有效调控结晶器内过饱和度分布等微环境,利于亚稳态的文石形成。磷酸和PAM复合添加剂对晶型和粒径的调控有重要的作用。磷酸与Ca(OH)_2反应生成了羟基磷灰石,其作为晶种诱导文石异相成核;PAM对粒径减小有重要作用,能够阻止晶体沿着径向生长,使亚稳态的文石在溶液里稳定存在,防止粒子间的团聚。     

紫外过硫酸盐法去除水中聚丙烯酰胺的影响因素分析研究

采用紫外过硫酸盐法去除水中聚丙烯酰胺(PAM),研究了过硫酸盐投加量、pH值、PAM初始浓度以及氯离子(Cl~-)等因素对PAM去除效果的影响,并和紫外/TiO_2/H_2O_2法对聚丙烯酰胺的去除效果进行比较。结果表明,在室温20℃、PAM初始质量浓度为100 mg/L、过硫酸盐投加量为0.75 mmol/L、pH为9.0时,通过紫外灯光照,反应120 min后,PAM去除率可达90.5%。     

耐溶剂PI/TiO_2杂化超滤膜的制备及性能分析

以均苯四甲酸酐(PMDA)、4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙二醇-400和纳米二氧化钛(TiO_2)为添加剂,水为凝胶剂,通过浸没沉淀相转化和化学亚胺化制备聚酰亚胺/纳米二氧化钛(PI/TiO_2)杂化超滤膜。考察了添加剂用量对PI/TiO_2杂化超滤膜纯水通量、截留率、耐溶剂性能的影响。红外光谱(FT-IR)分析结果表明,所制备的膜为聚酰亚胺膜且纳米TiO_2粒子成功引入到膜中;扫描电镜(SEM)分析结果表明,添加剂用量调节了膜表层的致密性和支撑层的连通性。PEG-400、纳米TiO_2质量分数分别为10%、0. 2%时,PI/TiO_2膜的纯水通量达到120. 28 L/(m~2·h),卵清蛋白的截留率达到97. 31%。在11种有机溶剂中浸泡15 d后,PI/TiO_2杂化膜仍具有良好的耐溶剂性能。     

多巴胺改性氧化石墨烯-TiO_2纳米复合材料在水性环树脂中物理性能和腐蚀动力学研究

利用多巴胺(DA)改性氧化石墨烯(GO),并将纳米TiO_2负载在氧化石墨烯GO表面,制备了纳米PDA@GO-TiO_2复合材料。通过FT-IR、XRD、Raman光谱、XPS和TEM等表征手段对纳米PDA@GO-TiO_2复合材料的结构、微观形貌等进行表征分析。采用超声分散与机械搅拌相结合的方法将改性纳米PDA@GO-TiO_2复合材料分散到水性环氧树脂中,制备了纳米PDA@GO-TiO_2复合水性环氧树脂涂层(PGT/WEP)。测试了PGT/WEP涂层的硬度、耐冲击性、附着力等物理性能,并对其电化学性能进行了评价。结果表明:在水性环氧树脂中添加纳米PDA@GO-TiO_2复合材料比在相同百分比下使用GO或纳米TiO_2的涂层具有更好的物理性能。涂层性能和腐蚀动力学分析表明,PDA改性GO-TiO_2作为水性环氧涂料的添加剂具有潜在的应用前景。     

纳米雾化技术构筑EVOH/TiO2-TMPS超疏水纤维膜

利用高压静电纺丝构造聚乙烯–乙烯醇(EVOH)纤维膜,在纺丝过程中利用钛酸丁酯(TBT)–乙醇溶液通过纳米雾化原位水解制得TiO_2纳米粒子,并在成膜后利用丙基三甲氧基硅烷(TMPS)表面修饰TiO_2,通过这三种微观结构构筑方法的有机协同,制得EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、紫外能谱和接触角测量仪,研究纤维膜的表面形貌、化学结构、紫外光吸收能力及疏水性能。结果表明,纳米雾化技术的复合效果显著,EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜微结构化程度明显;TiO_2成功接枝TMPS,构造出疏水TiO_2纳米粒子;原位复合的TiO_2纳米粒子使纤维膜表现出优异的紫外光吸收能力;当TBT溶液浓度为0.1 mol/L时,EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜的接触角达到153.4°,表明成功制备了超疏水纤维膜。     

疏水型SiO_2/TiO_2复合气凝胶的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为前驱体,甲醇(Me OH)为溶剂,将SiO_2湿凝胶与纳米TiO_2复合,通过常压干燥法制备疏水型SiO_2/TiO_2复合气凝胶。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)、比表面积及孔径分析仪(BET)等对所制备的复合气凝胶结构和形貌进行测试,同时研究其光催化性能与疏水性。结果表明,复合气凝胶具有三维空间网络多孔结构,孔洞尺寸大都为微纳米级,TiO_2均匀分散在气凝胶中,XRD与FT-IR证实了SiO_2/TiO_2复合气凝胶的成功制备,SiO_2/TiO_2复合气凝胶具有较好的热稳定性。所制备的SiO_2/TiO_2复合气凝胶的比表面积为479. 79 m2/g,表现出较好的疏水性,接触角可达153. 5°,并具有优异的光催化性能,光照3 h后对亚甲基蓝光催化降解率达98. 13%。     

紫外过硫酸盐法去除水中聚丙烯酰胺的影响因素分析研究

采用紫外过硫酸盐法去除水中聚丙烯酰胺(PAM),研究了过硫酸盐投加量、pH值、PAM初始浓度以及氯离子(Cl^-)等因素对PAM去除效果的影响,并和紫外/TiO_2/H_2O_2法对聚丙烯酰胺的去除效果进行比较。结果表明,在室温20℃、PAM初始质量浓度为100 mg/L、过硫酸盐投加量为0.75 mmol/L、pH为9.0时,通过紫外灯光照,反应120 min后,PAM去除率可达90.5%。     

复合絮凝剂处理马铃薯淀粉废水

研究了聚丙烯酰胺(PAM)、硫酸铝及其复合施加对马铃薯淀粉废水的絮凝处理效果。通过对絮凝处理前后废水的浊度、COD及处理成本等方面的综合分析,得到如下结果:PAM或硫酸铝的单独使用以及两者的复合使用对马铃薯淀粉废水中的悬浮物均具有良好的絮凝效果,其中单独使用质量浓度7 mg/L的PAM,以及复合使用质量浓度10 mg/L的Al2(SO4)3和4 mg/L的PAM处理效果最佳,浊度去除率高达98%,COD下降率可达到83.5%;在达到最佳絮凝效果时,PAM和硫酸铝复合使用的成本比单独使用PAM节约大约3成。     

疏水纳米SiO_2在泥页岩水基钻井液中的应用

在水基钻井液钻井过程中泥页岩易发生水化膨胀、掉块等井壁失稳问题,在泥页岩水基钻井液引入疏水性纳米SiO_2TSP-L20,TSP-L20可以提升水基钻井液对泥页岩的降滤失性、封堵性以及抑制性。介绍了疏水纳米SiO_2的抑制防塌机理,通过测试TSP-L20浆及加有TSP-L20的水基钻井液的失水量、压力传递、泥岩钻屑的滚动回收率和线性膨胀率,评价了TSP-L20的降滤失性、封堵性及抑制性。结果表明:疏水性纳米SiO_2TSP-L20具有较好的降滤失性能、封堵性及抑制性,可以提高水基钻井液对泥页岩的抑制防塌性能。     

柿子叶制备绿色水基钻井液处理剂及其作用效能研究

将柿子叶粉末作为水基钻井液添加剂,性能评价结果表明,柿子叶粉末具有较好的增粘降滤失作用;随着老化温度的升高,柿子叶粉末处理水基钻井液作用效果先增大再减小后又增大,柿子叶粉末在水基钻井液中降滤失作用逐渐减弱,150℃失去降滤失作用。线性膨胀率实验表明,柿子叶粉末水提取液对膨润土的水化膨胀有一定的抑制作用,优于4%氯化钾溶液。配伍性实验结果表明,25℃下,柿子叶粉末与改性淀粉、KD-03、PAM体系钻井液配伍均表现出较好的降粘作用,120℃时均表现出增粘作用,其中与PAM配伍能缓解PAM对粘土的絮凝作用,能更好地维持钻井液性能稳定,且有降滤失作用。     

纳米颗粒/F127复合添加剂对氯化聚氯乙烯超滤膜性能的影响

文章研究了四种纳米颗粒(Al_2O_3、TiO_2、ZnO和SiO_2)/F127复合添加剂对CPVC超滤膜的膜性能(微观结构、水通量、截留率、耐污染性和机械性能)的影响情况。研究结果表明,含有四种不同纳米金属氧化物的复合添加剂对CPVC超滤膜的水通量和截留率改性效果基本相同,但是对CPVC超滤膜的耐污染性和机械性能改性效果差异较大,其中含有纳米Al_2O_3的复合添加剂效果最明显。     

g-C_3N_4复合TiO_2纳米管阵列的制备及表征

采用阳极氧化法制备出TiO_2纳米管阵列,再通过浸渍法实现石墨相C_3N_4(g-C_3N_4)对TiO_2纳米管阵列的复合。研究表明,g-C_3N_4复合能显著提高TiO_2纳米管阵列的光电化学性能,且经三次g-C_3N_4浸渍的TiO_2纳米管阵列性能最佳。     

纳米硅/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能研究

通过光催化方法制备了纳米硅(F-SiNPs),再以丙烯酰胺(AM)为单体、过硫酸铵为引发剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用原位聚合法在纳米硅水溶液中制备了F-SiNPs/聚丙烯酰胺(F-SiNPs/PAM)复合水凝胶,并采用激光粒度分析仪(DLS)、场发射透射电子显微镜(FE-TEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、紫外荧光光谱(UV-PL)等手段对复合水凝胶的结构与性能进行表征。结果表明,成功地制备了F-SiNPs/PAM复合水凝胶,且F-SiNPs/PAM复合水凝胶同时具有荧光特性与pH敏感性。     

二氧化钛/羟基磷灰石纳米颗粒的制备及其性能研究

室内空气中的挥发性有机污染物(VOCs)会严重危害人类的身体健康。采用水热法制备了二氧化钛/羟基磷灰石(TiO_2/HAP)纳米复合颗粒,其粒径分布在20 nm左右。掺杂HAP不仅显著减小TiO_2纳米晶的晶粒尺寸,增大比表面积,并提高催化剂表面的吸附氧含量。结果表明:TiO_2/HAP纳米颗粒对甲苯具有良好的吸附性能和光催化降解性能,它的光催化降解效率为87.14%高于纯TiO_2纳米颗粒。因此TiO_2/HAP纳米颗粒在去除VOCs中具有广阔的应用前景。     

混凝法处理餐饮废水的研究

以聚合氯化铝 (PAC)、聚合硫酸铁 (PFS)和聚丙烯酰胺 (PAM)为混凝剂处理餐饮废水 ,探讨了 PAC、PFS和 PAM在单独和复合使用时的混凝性能。结果表明 ,最佳混凝条件为 :PAC+PAM的用量为 (30 0 +1) m g·L- 1 ,适宜 p H值为 7.5～ 8;PFS+PAM的用量为 (30 0 +2 ) mg· L- 1 ,适宜 p H值为 9左右。阴离子型 PAM与 PAC复合使用的混凝效果最好 ,COD去除率可达 91.4 2 %。     

TiO_2/还原氧化石墨烯纳米复合物的电致化学发光性能研究

采用水热法还原氧化石墨烯的同时与TiO_2纳米粒子复合,制备TiO_2/还原氧化石墨烯纳米复合物,并在玻碳电极表面成膜。研究了膜稳定剂、复合比例、电势扫描范围及检测液pH对TiO_2/还原氧化石墨烯纳米复合物膜电致化学发光性能的影响。结果表明,Nafion作为膜稳定剂时,TiO_2/还原氧化石墨烯纳米复合物(1 wt%)膜能产生强的电致化学发光,强度是TiO_2纳米粒子膜发光强度的8倍。并且,复合物膜的电致化学发光峰电势和起置电势均明显正移。复合物膜在pH8~10范围内具有强的电致化学发光。     

复合改性纳米TiO_2的抗紫外性能及其应用

采用硅烷偶联剂(KH570)以及偶联剂和有机物(山梨醇、油酸、钛酸酯、聚乙二醇6000)复合对纳米二氧化钛(TiO_2)进行表面改性,研究了偶联剂和复合改性剂对纳米TiO_2抗紫外性能的影响。通过扫描电子显微镜、二次粒径分析、沉降试验、傅里叶变换红外光谱、同步热分析等对改性前后的纳米TiO_2进行表征。结果表明,KH570+聚乙二醇6000复合改性的纳米TiO_2二次粒径最小,平均粒径为0.047μm;沉降试验中其上清液在350 nm处的吸光度达最高为1.067 76;吸油值最大达86.19 cm~3/g,呈现良好的分散性和疏水性。另外,KH570+聚乙二醇6000改性的纳米TiO_2具有相对最强的紫外吸收能力,而且对亚甲基蓝溶液的降解率相对最小。将改性后的纳米TiO_2添加到PVC基体中,制得PVC/TiO_2薄膜,该薄膜经120 h加速老化后,发现由KH570+聚乙二醇6000改性纳米TiO_2制得的PVC薄膜的光透过率相对最低,拉伸性能最高,体现了其相对优越的抗紫外性能以及KH570+聚乙二醇6000相对优异的改性效果。     

PAN/TiO_2纳米纤维膜的制备及性能研究

将聚丙烯腈(PAN)、纳米二氧化钛(TiO_2)溶于N,N-二甲基甲酰胺中,配制成混合溶液,通过静电纺丝制备PAN/TiO_2纳米纤维膜,研究了纳米TiO_2含量对PAN/TiO_2纳米纤维膜的结构与性能的影响。结果表明:随着TiO_2含量增加,PAN/TiO_2纳米纤维膜的平均直径稍许增大,但其外观形貌越来越差;TiO_2的加入对PAN/TiO_2纳米纤维膜的分子结构没有影响;随着TiO_2含量的增加,PAN/TiO_2纳米纤维膜的玻璃化转变温度和熔融温度升高,表面接触角下降,即耐热性能和润湿性能提高。     

微乳液法制备纳米TiO_2及其与石墨烯的复合改性

通过水和钛酸丁酯(Ti(OBu)4)在微乳液体系中反应制取纳米TiO_2,制备时以环己烷作为油相,以十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂配制微乳液,微乳液中水与表面活性剂的摩尔比为20。通过该方法制备出了粒径分布在8~10 nm的TiO_2纳米粒子,然后将其在不同温度下焙烧。以天然石墨粉为原料,使用Hummers法制取氧化石墨烯(GO),并通过溶剂热法制备TiO_2-石墨烯(TiO_2-RGO)纳米复合催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱对制取的纳米TiO_2及TiO_2-RGO复合光催化剂进行表征。除此之外,通过在紫外光下降解40 mg·L-1的甲基橙溶液,考察TiO_2与TiO_2-RGO的催化活性。结果表明,与其他焙烧温度的TiO_2相比,450℃焙烧获得的TiO_2的催化活性最高,2 h后对甲基橙的去除率可以达95.3%。在溶剂热反应的过程中,氧化石墨烯被还原为石墨烯,由于石墨烯具有快速传输电子和优良的吸附性能,与纯TiO_2相比,TiO_2-RGO复合催化剂表现出更高的催化活性,1 h后对甲基橙的去除率即可达到95.3%。