多功能PVDF/PVP/TiO_2复合材料的制备及性能研究

通过在聚偏二氟乙烯(PVDF)塑料薄膜上负载聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改性TiO_2光催化纳米粒子制备了集油水分离和光催化降解功能为一体的多功能复合材料。由于改性TiO_2带来的粗糙结构,使得PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜具有较高的油水分离性能,分离通量和拒油率分别为164 L/(m2·h)和99.8%。除此以外,PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜在30 min内对甲基橙/甲苯乳液中甲基橙降解率达到了98.22%,并且对多种不同种类的可溶性污染物均具有较好的降解效果。循环稳定性方面,PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜的分离性能以及光降解性能在经过10次循环后均为发生较大的下降,具有较好的实用性。     

用于高效水体净化的新型聚苯乙烯复合光催化膜的制备与表征

采用聚苯乙烯(PS)塑料废弃物与二氧化钛(TiO_2)相复合,制备了具有优异光催化性能的PS/TiO_2复合薄膜。随着TiO_2含量的增加,复合薄膜的热稳定性也随之增加。PS/TiO2-30由于TiO_2较好的分散性,表现出较好的光吸收率,并且其对甲基橙、环丙沙星以及重铬酸钾的光催化效率分别为90.2%、81.5%和71.6%,均高于其他组分的PS/TiO2薄膜。相比于粉体催化剂,PS/TiO_2-30具有较好的循环性能,6次循环后,对甲基橙的光催化效率仍保持在87.6%,可作为有效的污水处理方式。     

用于水中污染物去除的聚苯乙烯/BiOBr复合薄膜的研究

通过废弃聚苯乙烯(PS)和溴氧铋(BiOBr)光催化粉体混溶制备了PS/BiOBr光催化薄膜,BiOBr粉体在PS薄膜上均匀分布,并且体现了较强的光吸收性能。光催化性能表明,PSB-1在30 min内对甲基橙的降解效率达到了93.82%,高于BiOBr粉体和其他比例的PSB薄膜。同时,经过多次循环后仍表现出了较好的催化性能以及结构,说明其具有较好的循环性能与实用性。机理分析中,由于Cu2+和对苯醌对于e-和O2·-的捕捉作用,加入捕获剂后PSB-1的光催化反应速率发生了明显的下降,说明e-和O2·-在催化过程中发挥主要作用。同时,本研究为高效利用废弃物以及污染物处理提供了一定的思路。     

聚苯乙烯/铁掺杂氧化锌纳米复合膜的制备及其光催化降解性能研究

以聚苯乙烯(PS)为基体,采用溶胶-凝胶法制备了具有高效光催化性能的PS/Fe-ZnO复合薄膜,并以甲基橙和罗丹明B作为模型污染物,研究了其在可见光下的光催化活性。微观结构显示,合成的Fe-ZnO颗粒为规则的六角棱柱,并且在PS膜上分散良好。由于PS和Fe的引入,PS/Fe-ZnO复合薄膜表现出较高的可见光吸收性能。光催化性能实验表明:PS/Fe-ZnO复合薄膜具有较高的催化效果并且能够用于多种污染物的去除,70 min后对甲基橙和罗丹明B的降解率分别达到99.3%和80.2%。由于PS膜的束缚作用使得粉体流失较少,经过多次循环实验,其光催化甲基橙的效率仍保持在95%以上,具有较好的可持续性与环境友好性。机理研究证明,Fe-ZnO的催化增强是由于材料中产生的光生载流子分离效率提高导致的。     

PET/TiO2/石墨烯复合薄膜的制备及光催化性能研究

通过旋涂法在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料薄膜上涂覆具有高效可见光催化活性的TiO_2/石墨烯光催化剂,制备了PET/TiO_2/石墨烯光催化薄膜。由于PET的存在,使得TiO_2/石墨烯形成了疏松多孔的结构。对甲基橙的光催化降解实验表明:TiO_2/石墨烯和PET/TiO_2/石墨烯薄膜在可见光下表现出较高的光催化性能,远高于商品级P25催化剂。这主要是由于TiO_2/石墨烯和PET/TiO_2/石墨烯薄膜具有较好的可见光吸收能力、较低的禁带宽度值以及较高的电子空穴分离速率。循环实验表明,相较于TiO_2/石墨烯催化剂,PET/TiO_2/石墨烯薄膜具有更好的循环稳定性以及环境友好性。     

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。     

多孔金属氧化物半导体薄膜的制备及光催化性能

以垂直蒸发沉积法制备的聚苯乙烯(PS)胶态晶体为模板,采用溶胶–凝胶法制备多孔ZnO和TiO_2薄膜,分别考察其对罗丹明B(Rh B)溶液的光催化降解效果。使用扫描电子显微镜观察PS胶态晶体以及多孔ZnO和TiO_2薄膜的形貌,以紫外–可见吸收光谱仪表征光催化降解效果。结果表明:PS微球分散液浓度为0.025%时,胶态晶体为单层和多层结构,随着浓度增加至0.100%,胶态晶体呈现完善的多层结构;PS微球分散液浓度为0.100%、ZnO溶胶浓度为0.3 mol/L制备的多孔ZnO薄膜对Rh B降解效果较好;PS微球分散液浓度为0.025%、TiO_2溶胶浓度为0.1 mol/L获得的多孔TiO_2薄膜对Rh B降解效果较好。多孔ZnO薄膜对Rh B的降解效果优于多孔TiO_2薄膜。     

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%。     

Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃的制备及其光催化降解甲基橙性能

以溶胶-凝胶法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2胶体,并通过浸渍提拉法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃。以光催化能力(即对5 mg/L甲基橙溶液的降解率)和透光率为指标,通过正交试验考察了制备工艺对其性能的影响。增加镀膜次数可以增强薄膜玻璃的光催化性能,但是透光性降低。最优工艺为:镀膜5次、烘烤温度100℃、煅烧温度550℃、烘烤时间25 min、煅烧时间0.5 h。所得薄膜玻璃对甲基橙的光催化降解率和透光率分别达到81.8%和78.7%。对比相同条件下制备的TiO_2薄膜玻璃,Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃具有更好的光催化能力和更小的水接触角,意味着亲水性更好。     

分子印迹TiO_2/AS、TiO_2/MCFA、TiO_2/AS/MCFA的光催化性能研究

以净水厂废弃物铝污泥(AS)、火力发电厂废弃物粉煤灰中提取磁性粉煤灰(MFAC)及铝污泥包裹磁性粉煤灰(MCFA/AS)为载体,钛酸丁酯为钛源,诺氟沙星为模板分子,采用溶胶-凝胶法分别制备了分子印迹TiO_2/AS、分子印迹TiO_2/MCFA与分子印迹TiO_2/MCFA/AS 3种光催化材料(MIP-TiO_2/AS、MIP-TiO_2/MCFA、MIP-TiO_2/AS/MCFA),并探究不同光催化材料对诺氟沙星的光催化降解性能。结果表明:MIP-TiO_2/MCFA/AS对水中诺氟沙星光催化性能更高,经150min紫外光照后对质量浓度为4mg·L~(-1)的诺氟沙星溶液的降解率为71.9%;MIP-TiO_2/MCFA/AS对诺氟沙星有选择识别性,比NIP-TiO_2/MCFA/AS的降解率提高了5.7%。     

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。     

金属掺杂TiO_2薄膜光降解活性艳兰的研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同金属和不同厚度的TiO_2薄膜,以紫外光为光源,考察了不同厚度的TiO_2薄膜以及不同厚度的掺杂金属TiO_2薄膜降解活性艳蓝的效果。研究结果表明,TiO_2薄膜以及掺杂金属TiO_2薄膜的厚度对光催化效果有明显影响,并且不是简单的随着厚度的增加而增大或减小;掺杂金属影响TiO_2薄膜的光催化性能,本研究掺杂的银离子能明显提高TiO_2薄膜的光催化性能,而钒离子则不能提高TiO_2薄膜的光催化作用。     

α-TPMPc/TiO_2复合材料的制备及光催化性能研究

采用原位化学合成的方法合成了均匀掺杂的1,8,15,22-四苯氧基酞菁钴/二氧化钛(简称α-TP Co(Ⅱ)Pc/TiO_2)和1,8,15,22-四苯氧基酞菁铜/二氧化钛(简称α-TPCu(Ⅱ)Pc/TiO_2)复合材料。通过UV-Vis、XRD、TG进行了表征,并通过对罗丹明B的降解来考察材料的光催化性能。结果表明,α-TPMPc/TiO_2对罗丹明B降解具有较好的光催化活性,α-TPMPc敏化能有效地提高TiO_2的可见光光催化活性,且α-TPCo(Ⅱ)Pc/TiO_2的催化活性明显优于α-TPCu(Ⅱ)Pc/TiO_2。     

介孔材料SiW_(11)Cr/PANI/TiO_2光催化氧化孔雀石绿的研究

以SiW_(11)Cr/PANI/TiO_2为光催化剂,研究了不同条件对孔雀石绿光催化降解效果的影响,结果表明,孔雀石绿溶液光催化降解的最佳条件为染料的起始浓度为10 mg/L,pH值为1,催化剂的最佳用量为0.02 g/L,可达95.66%的脱色率。与催化剂SiW_(11)Cr、TiO_2、PANI/TiO_2、SiW_(11)Cr/PANI/TiO_2和不加催化剂比较,介孔材料SiW_(11)Cr/PANI/TiO_2表现出更高的光催化性能。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂的制备及抗硫性能

以锐钛矿TiO_2和TiO_2(P25)为载体,采用浸渍法制备V_2O_5-WO_3/TiO_2和V_2O_5-WO_3/TiO_2(P25)催化剂。利用FESEM、EDS、XRD、TGA和激光拉曼对催化剂进行表征。以NH_3为还原剂,考察载体晶型、钒质量分数、SO_2和活性测试时间对SCR催化还原NO的性能影响。结果表明,锐钛矿TiO_2载体制备的催化剂更利于选择性催化还原反应的发生,并且钒质量分数为3%时,锐钛矿TiO_2载体制备的催化剂脱硝性能较好且抗硫性能表现良好。在空速为10 000 h~(-1),反应温度为300℃,存在0.08%SO_2的条件下,催化剂在48 h内也能保持94%的脱硝率。     

TiO_2/SiO_2复合纳米纤维的GQDs改性及其对甲醛的可见光催化降解性能

采用静电纺丝法合成了TiO_2/SiO_2柔性复合纳米纤维膜,而后对其进行石墨烯量子点(GQDs)改性,制备了GQDs/TiO_2-SiO_2复合纳米纤维,其中GQDs用水热法合成。用X射线衍射仪(XRD)、电子万能材料试验机、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对其物相组成、力学性能、微观形貌以及光催化性能进行了表征。结果表明:尺寸在7 nm~15 nm之间的GQDs松散沉积在直径为200 nm~400 nm的TiO_2/SiO_2纳米纤维上,纤维连续性好,复合薄膜有较好的力学性能;TiO_2的结晶较好,为锐钛矿相;GQDs复合后将TiO_2的本征吸收从390 nm左右延伸到了420 nm左右,拓宽了TiO_2的吸收范围。在可见光催化降解中,初始浓度为0.32 mg/m~3的甲醛气体110 min后的降解效率达到70%。     

层层自组装PU/PSS/{201}TiO_2复合薄膜及其光催化性能

通过氢氟酸(HF)的调控,制备了高晶面指数{201}TiO_2,引入高分子材料聚氨酯(PU)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS),通过层层自组装(LbL),制备了(PU/PSS/{201}TiO_2)_n复合薄膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和紫外漫反射(UV-Vis)对复合薄膜进行了表征。结果表明,{201}TiO_2的晶型结构为锐钛矿型,具有类花瓣状结构,其平均粒径约为1μm。紫外-可见吸收光谱证实了该复合薄膜的线性和规则生长。通过紫外光照射下亚甲基蓝(MB)的降解,研究了该复合薄膜的光催化性能。此外,薄膜在重复使用6次后,光催化活性并未明显下降。结果显示,利用LbL自组装合成的薄膜比粉体TiO_2具有更好的光催化活性,在工业印染类废水处理中具有一定的应用前景。     

RGO/In_2S_3复合修饰TiO_2纳米管阵列及其光催化应用

采用脉冲电沉积法将In_2S_3纳米粒子沉积在TiO_2纳米管阵列(NTs)上,得到In_2S_3–TiO_2 NTs。然后通过脉冲电沉积法将石墨烯薄膜修饰在In_2S_3–TiO_2 NTs上,制备出RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料。通过光电流测试和2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)降解试验表征了RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs的光电性能和光催化性能。结果表明:相对于纯TiO_2 NTs,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料的光生电子-空穴对的复合率更低,对可见光的吸收更强。光催化180 min后,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料对2,4-D的降解效率高达93.36%,重复使用5次后仍有90.70%。     

钙掺杂的多孔TiO_2的制备及其光催化性能研究

采用溶剂蒸发自组装法(EISA)制备了钙掺杂的多孔TiO_2薄膜,以聚苯乙烯(PS)微球、聚醚P123分别为大孔和介孔导向剂。通过SEM、TEM、XRD、PL、比表面积分析法及紫外-可见分光光度法对材料形貌、结构、光降解性能进行了表征。研究了不同含量的Ca掺杂样品在紫外光区对罗丹明B(RhB)的光降解性能。实验结果表明,掺杂少量的Ca可以显著提高大孔-介孔TiO_2薄膜材料的光催化活性,且当掺Ca量为0.25%时,多孔TiO_2对RhB的光催化活性最大。     

建筑用可降解聚苯乙烯复合塑料板的制备与保温性能研究

利用TiO_2与氧化石墨烯(GO)制备二氧化钛/石墨烯(TiO_2-GR)材料,并将其与聚苯乙烯(PS)共混发泡制备可降解PS复合材料,并对PS复合材料的形貌、力学性能、保温性能以及可降解性能进行表征。结果表明:4号样品具有最低的导热系数0.032 W/(m·K),具有最佳的保温性能。力学性能方面,4号样品具有最佳的压缩强度以及冲击强度,分别达到7.1 MPa和19.8 kJ/m2。4号样品在光照下具有较好的可降解性能,在120 min光照下,其降解率达到48.2%。4号样品满足建筑保温材料的要求,并且其废弃后,可以有效通过光照进行降解,具有环保性。