ZnFe2O4/TiO2纳米棒光催化剂的制备及其对甲基橙废水的脱色研究

采用水热法制备了ZnFe₂O₄纳米粒子,在碱性条件下水解钛酸丁酯组装得到ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒光催化剂,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、N₂吸附-脱附仪及电化学工作站分别表征了ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒的晶型、形貌、磁性能、孔结构及电极性能,并研究了其对甲基橙废水的脱色效果。结果表明,ZnFe₂O₄具有尖晶石结构,而TiO₂是锐钛矿结构,二者组装为具有介孔结构的ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒光催化剂,比饱和磁化强度高达40.0 emu·g^-1;紫外光照射120 min后,ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒对甲基橙废水的脱色率...     

TiO_2纳米棒阵列的制备及形貌控制

利用简单的水热法在FTO基底上制备了TiO_2纳米棒阵列,研究了水热反应温度、钛酸丁酯加入量、水热反应时间、盐酸浓度等因素对TiO_2纳米棒阵列形貌的影响。结果表明,随着水热反应温度在150～180℃之内升高,纳米棒的径向生长加快,纳米棒阵列的面密度和空隙减小;随着钛酸丁酯的用量增大,水热溶液中晶核形成速度加快,促进了TiO_2纳米棒的径向和轴向生长,但TiO_2纳米棒阵列的面密度基本保持不变,纳米棒之间的空隙减小;随着水热反应时间的增加,TiO_2纳米棒主要沿着轴向生长,径向宽度基本保持不变;随着盐酸浓度的增大,TiO_2纳米棒阵列的面密度逐渐减小,纳米棒之间的空隙不断增大。     

纳米管阵列光催化剂研究进展

TiO₂纳米管阵列以其优异的性能成为很有发展前景的新型纳米结构材料。综述了目前制备TiO₂纳米管阵列的3种方法,即模板合成法、水热合成法和阳极氧化法。阐述了提高TiO₂纳米管阵列的光催化活性常采用的改性方法,包括贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属掺杂和半导体复合以及TiO₂纳米管阵列在染料敏化太阳能电池、光解水制氢、光催化降解有机污染物和气敏传感材料等领域的应用研究进展,提出通过改进制备工艺和改性方法制备高性能的TiO₂纳米管阵列光催化剂是未来主要的研究方向。     

花青素染料敏化太阳能电池的制备与性能

采用两种晶相TiO₂光阳极、蓝莓花青素染料、I-/I3-电解质溶液、复合碳层对电极制备了染料敏化太阳能电池。通过XRD、SEM分析了TiO₂纳米颗粒的微结构与形貌，以模拟太阳光和电化学工作站检测了电池的光电性能，结果发现，太阳能电池性能差异较大，金红石相光阳极电池的光电转换率为锐钛矿相光阳极电池的三倍多，结合TiO₂纳米颗粒形貌及电池的EIS分析了原因。     

多层纳米结构蓝色TiO2的电化学氧化性能和稳定性

蓝色TiO₂具有出色的电催化活性,被认为是降解有机污染物的最有潜力的阳极材料之一。然而蓝色TiO₂的电催化活性受表面形貌和界面性质的影响较大。本文采用冰水浴阳极氧化和阴极还原制备了由纳米颗粒、多孔层、纳米管阵列依次堆叠的多层纳米结构蓝色TiO₂,并探究了其电化学氧化性能。与无冰水浴辅助制备的相比,该方法制备的蓝色TiO₂具有更多的Ti³⁺含量、更大的活性面积和良好的电子传输能力,可有效降解亚甲基蓝（97.7%,120min,20mA/cm²）和实际废水（COD在180min内被完全去除）。自由基淬灭实验结果表明,添加Na₂SO₄能促进蓝色TiO₂产生羟基自由基和硫酸根自由基,而污染物的降解主要依赖于羟基自由基的氧化作用,硫酸根自由基仅在高Na₂SO₄浓度、低电流密度和高初始pH条件下有较大贡献。通过冰水浴阳极氧化制备的蓝色TiO₂的使用寿命是无冰水浴制备的2.4倍,表明这种多层纳米结构有利于提高蓝色TiO₂的稳定性。     

阵列型TiO2纳米管光催化降解VOCs性能

通过二次阳极氧化电化学方法制备纳米孔/纳米管复合结构的阵列型TiO₂纳米管（2-step TiO₂ NTs）,实验证明这种结构的TiO₂ NTs对大气中的挥发性有机化合物（volatile organic compounds,VOCs）有着十分优异的降解效果。本文通过气态甲醇的光催化降解来评估比较一次氧化生成的TiO₂纳米管（1-step TiO₂ NTs）和2-step TiO₂ NTs的催化效果。实验结果表明,二次阳极氧化电化学方法所生成的TiO₂ NTs的纳米结构对光致电荷的产生有着十分重要的推动作用。之所以2-step TiO₂ NTs的纳米孔/纳米管复合结构能够显著提高VOCs的降解效率,是由于这种特殊的结构能够更加有利于电子的传递,同时能够有效地抑制光生电子和空穴的复合。最后,通过实验数据阐述了2-step TiO₂ NTs光催化活性的增强机理,这种新结构显示出更小的带隙、更高效的光生电子/空穴分离效率和VOCs降解性能。     

介孔氧化铝纳米材料的制备及除氟性能研究

以氯化铝和铝酸钠为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构调控剂,采用水热反应和高温煅烧技术制备了纳米氧化铝粉体材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和N₂吸附/脱附等对产物的晶型、形貌和孔结构进行了表征,研究了氧化铝对氟离子的吸附性能。结果表明,水热反应制得前驱体为AlOOH,呈现纳米片组装的花状形貌;550℃煅烧后所得产物为η-Al₂O₃,呈现出分散性良好的纳米颗粒状形貌。η-Al₂O₃具有介孔结构,经PVP调控的η-Al₂O₃有较大的比表面积(132.56 m²/g)和孔容(0.396 cm³/g)。η-Al₂O₃的除氟容量随溶液pH增大先减小后趋于平衡,经PVP调控的η-Al₂O₃具有更优异的除氟性能。η-Al_2...     

化学浴沉积法在氧化锌衬底上制备氧化锌微/纳米棒阵列

用磁控溅射在玻璃上制备一层氧化锌作为衬底,采用化学浴沉积法在衬底上制备出排列整齐的氧化锌微/纳米棒阵列,并用扫描电子显微镜对样品形貌进行了表征。分析了不同前驱液浓度、pH值对样品形貌的影响。分析发现:前驱物浓度越大,长出的氧化锌微/纳米棒直径越大;溶液初始pH值对样品的形貌有很大影响;在合适的pH值环境下,氧化锌微/纳米棒生长速度明显快于其他样品,且对生长条件要求不高,非常适合用于氧化锌微/纳米棒大面积制备,笔者采用此方法制备出形貌均匀的,面积达15cm×15cm的氧化锌微/纳米棒。     

银修饰铜纳米阵列用于电催化还原CO2

二氧化碳的电化学转化为气态或液体燃料具有存储可再生能源以及减少碳排放的潜力。报道了一种Ag修饰Cu纳米阵列作为二氧化碳电化学还原催化剂的简单合成方法。首先，在铜箔上通过阳极氧化生成Cu(OH)₂纳米阵列，然后经过原位电化学还原得到Cu纳米阵列，最后通过Cu纳米阵列和Ag⁺前驱体之间的电化学置换来生成Ag修饰的Cu纳米阵列。Ag修饰铜纳米阵列增强了电化学还原二氧化碳的催化性能，相较于未经修饰的铜纳米阵列，Ag修饰Cu纳米阵列电催化还原CO₂生成C₂H₄的法拉第效率提升了158%,同时，修饰后的电极对于C₂₊产物的选择性提升了121%。其对CO₂电催化性能的提升和对氢气的抑制归因于Ag和Cu的协同催化效应。     

基于阳极氧化法的TiO2纳米管制备及生成过程分析

运用阳极氧化法制备TiO₂纳米管,探讨了TiO₂纳米管紫外光催化净化头孢噻肟钠抗生素废水的效果,采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对TiO₂纳米管进行了表征分析。SEM结果显示,制备的TiO₂材料表面呈阵列排布的多孔状,内径大小均匀,管径分布在30~45nm之间,管阵列呈蜂窝状,与钛板表面垂直,对比煅烧前后的TiO₂纳米管XRD图,发现煅烧后样品的XRD图出现了TiO₂锐钛矿型特征衍射峰和金红石型特征衍射峰。讨论了TiO₂纳米管的生成机理,认为纳米管的形成过程主要有最初氧化层的形成、孔核的形成、由孔核演变成微孔、微孔生长并出现空隙、形成纳米阵列管过程。     

水热法制备的纳米氧化锌阵列及在棉织物上的应用

以硝酸锌和六亚甲基四胺为原料,采用低温水浴法在棉织物表面实现ZnO纳米棒阵列生长的控制,并探讨了反应物溶液的浓度、反应温度、反应时间对ZnO纳米棒阵列生长的影响,同时对所制备的样品进行了抗紫外、光催化等测试、表征及性能分析。结果表明:棉织物表面生长的ZnO纳米棒结构为六方纤锌矿晶体;在反应物溶液浓度为0.025 mol/L,反应温度为90℃,反应时间为3 h时,制备得到形貌规整和定向生长的ZnO纳米棒阵列,赋予棉织物良好的光催化、抗紫外、自清洁等性能。     

纳/微复合结构TiO2负载催化剂的加氢脱硫性能

以传统固相烧结法制备的不稳定的层状K₂Ti₂O₅为前驱体, 直接将钛酸钾晶须进行离子交换得到具有纳微复合结构的TiO₂载体, 等体积浸渍法制备出MoO₃/TiO₂催化剂, 运用SEM、XRD、BET、TEM等技术手段对载体和催化剂进行表征, 并考察了该TiO₂复合结构负载催化剂的加氢脱硫催化活性。SEM和XRD分析显示:该纳微米复合结构是由纳米颗粒与微米晶须构成的特殊结构, 拥有不同形貌和尺寸的TiO₂却具有相同的锐钛矿相。与单独TiO₂纳米粒子和TiO₂晶须相比, TiO₂复合结构负载催化剂表现出更佳的脱硫催化能力, 在温度310℃、压力2.1 MPa、体积空速6 h^-1、氢/油体积比600条件下, 催化剂表现出优异的DBT脱硫性能。     

三维分级结构二氧化钛纳米材料的可控合成与应用研究进展

由低维度纳米尺寸单元构建组成的三维分级结构纳米材料具有优异的物理和化学特性。三维分级结构对TiO₂纳米材料的光、电、化学等性质有着显著的优化作用,TiO₂作为一种重要的宽禁带半导体材料在光催化、电化学等领域得到了广泛的研究。本文综述了各种不同维度基本组成单元构建而成的三维分级TiO₂纳米材料的合成方法,不同的合成方法得到了由纳米线、纳米片、纳米棒以及二维结构组装而成的各种不同形貌的三维分级结构TiO₂纳米材料。同时还介绍了三维分级结构TiO₂纳米材料在染料敏化太阳能电池、锂离子电池和光催化等应用领域中的最新研究进展,并对其可控合成进行了展望。     

TiO2/GO/EP复合涂层的光电化学防腐蚀性能研究

通过水热法合成TiO₂/GO复合纳米材料，在Q235碳钢表面制备了一系列TiO₂/GO/EP复合涂层，并对复合材料进行结构表征，探究不同含量GO对复合涂层光电化学防腐性能的影响。结果表明：TiO₂/GO纳米复合材料在紫外光和可见光区域吸收强度有明显提升；不同配比的TiO₂/GO/EP复合涂层都具有光电响应和光致阴极保护效果，其中，TiO₂/GO/EP-3复合涂层的光电响应最明显，光电流密度为0.003 8 A/cm²，光电压降至-681 mV。在环氧树脂中添加纳米复合粒子后涂层的耐水性、耐碱性更优，耐酸性有所改善，硬度和附着力明显增大，可对Q235碳钢基体提供良好的涂层屏蔽保护和半导体光生阴极保护作用。     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

有序TiO_2纳米管阵列光催化性能研究进展

高度有序TiO₂纳米管阵列由于具有结构的有序性及尺寸的可控性,已成为近年来光催化材料领域的研究热点之一。本文针对有序TiO₂纳米管阵列特殊的结构形貌特点,阐述了管壁粗糙度、管长、管壁厚度、管径及表面积对其光催化性能的影响。在不同的催化剂载体（透明玻璃基底、无基底、钛丝网基底、非平面钛片基底）生长TiO₂纳米管阵列是有效地提高其光催化性能的途径之一,介绍了这些新型结构的TiO₂纳米管阵列的研究进展。最后总结了现阶段主要掺杂改性TiO₂纳米管阵列的方法及掺杂效果。在此基础上,指出了当前研究中存在的主要问题,并展望今后的研究方向。     

TiO2纳米管阵列的制备改性及应用研究进展

TiO₂纳米管阵列作为一种新型的三维立体纳米材料,因其大的比表面积及特殊的几何结构而受到了广泛的关注与研究。本文回顾了近年来阳极氧化法在Ti基底上原位生成TiO₂纳米管阵列所用电解液的发展趋势,介绍了TiO₂纳米管阵列的特性,如晶型结构、光学和电学特性以及催化活性,阐述了TiO₂纳米管阵列的金属离子掺杂、非金属离子掺杂、金属沉积、导电聚合物复合、半导体复合以及其他等多种改性手段,探讨了TiO₂纳米管阵列在光电催化降解污染物、光解水制氢、染料敏化太阳能电池和传感器以及其他多个领域的应用研究进展。最后,展望了TiO₂纳米管阵列的主要研究方向是对其形貌调控与表面改性等方面作进一步研究,以期为后续研究提供参考依据。     

建筑用16Mn钢表面制备锌系复合磷化膜及其耐腐蚀与抗污染性能

在建筑常用的16Mn钢表面制备锌系复合磷化膜,研究了磷化液中TiO₂颗粒分散液添加量对锌系复合磷化膜的结合力、表面形貌、TiO₂颗粒含量、厚度、耐腐蚀性能及表面抗污染性能的影响。结果表明：锌系复合磷化膜与16Mn钢基体结合紧密,晶体间空隙被TiO₂颗粒不同程度填充。TiO₂颗粒分散液添加量为15 mL/L时制备的锌系复合磷化膜晶体表面附着很多TiO₂颗粒并呈良好分散状态,厚度约为9.2μm,静态接触角接近125.0°,其电荷转移电阻和低频阻抗值较16Mn钢分别提高了约2.7倍、2.4倍,对亚甲基蓝的降解率达到26.1%。原因归结为该锌系复合磷化膜表面具有较强的疏水作用,TiO₂颗粒填充晶体间空隙有效地抑制了电化学腐蚀且吸收紫外光能力增强,从而表现出良好的耐腐蚀与抗污染性能,能够为16Mn钢基体提供更好的保护作用,同时有效防止16Mn钢表面污染。     

PAN/TiO2纳米纤维膜的制备与性能分析

通过静电纺丝和水热处理的方法成功制备了高效、可回收利用的聚丙烯腈/二氧化钛(PAN/TiO₂)纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和亚甲基蓝(MB)降解率等对PAN/TiO₂纳米纤维膜形貌、晶体结构、力学性能以及光催化活性进行表征。结果表明,钛酸四丁酯(TBT)的添加有效减小了纤维直径;水热处理成功将TBT转化为锐钛矿TiO₂,并且PAN/TiO₂纳米纤维膜强度均高于纯PAN;紫外光照射120 min后,纤维膜对MB光催化降解率最大可达到94.8 %,同时连续5次回收再利用后纤维膜仍保持良好的光催化活性。     

铁掺杂二氧化钛空心球的制备及性能

以TiF₄为钛源、九水合硝酸铁为掺杂前体,采用水热法制备铁掺杂的TiO₂空心微球。采用SEM、TEM、XRD、BET、XPS等技术对样品的形貌、结构、晶型、比表面积、元素组成等进行表征,以亚甲基蓝（MB）的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明,160℃下水热反应生成的纳米TiO₂空心微球晶型为锐钛矿,少量掺铁并不影响微球的形貌及晶体结构。光催化实验表明,160℃下水热反应12 h生成的TiO₂空心微球样品均匀性好、光催化活性最佳;铁掺杂能显著提高TiO₂空心微球的催化活性,当铁钛比为1.5:100时,所得样品粒径最小,比表面积最大,光催化活性最高。