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。     

Janus型PS/PVP/TiO_2光催化剂的制备及其催化性能研究

通过将聚苯乙烯(PS)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合,并加入二氧化钛(TiO_2)光催化剂,制备Janus型光催化薄膜,并对薄膜的润湿性能、光催化性能、耐久性能以及催化机理进行研究。结果表明:PS/PVP/TiO_2表面具有亲/疏水相间的结构,并且在光照下表现较好的催化效果,60 min内对甲基橙和刚果红的催化率达到94.2%和86.6%。此外,在不同环境中仍能表现较好的催化性能,并且具有一定的循环稳定性。     

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。     

纳米TiO2/ZrO2/Ce2O3复合薄膜的制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO2/ZrO2、TiO2/ZrO2/Ce2O3纳米复合薄膜.利用紫外-可见分光光度计、扫描电镜(SEM)等手段,对薄膜的光谱特性、晶粒尺寸、表面形貌进行了表征,并用分光光度法研究了复合薄膜对甲基橙溶液的降解,以及稀土铈离子对薄膜的光催化效率和抗失活稳定性的影响.结果表明,Ce3 可使TiO2/ZrO2薄膜中的晶粒尺寸减小,且晶粒在薄膜表面分布均匀致密,薄膜的光催化活性和抗失活稳定性均有较大提高.     

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。     

纳米TiO_2薄膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2薄膜,考察了聚丙烯酰胺(PAM)添加量、溶胶pH、水解温度等因素对TiO2薄膜性能的影响,同时考察了光源强度、光照时间对TiO2薄膜降解甲基橙性能的影响。优化的TiO2薄膜制备条件为:PAM投加质量浓度为4g/L,pH=7.0,水解温度为80℃。采用450W的高压汞灯降解甲基橙效果较好,而随着光照时间的延长,甲基橙降解率也随之增加。将所制备的TiO2薄膜用于降解印染废水也取得了良好的效果,反应7h后COD去除率达到34.8%。通过考察TiO2薄膜重复使用的效果发现,制成的薄膜有较好的稳定性。     

铁离子掺杂磁载TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了一种具有锐钛矿结构的新型磁载Fe(Ⅲ)掺杂纳米TiO2/SiO2/Fe3O4(FTSF)光催化剂.制备的FTSF粉体样品的颗粒尺寸为10～20nm,颗粒为复合包覆型结构.通过降解1×10-4mol/L甲基橙溶液表征了FTSF样品的光催化效率.结果表明:Fe(Ⅲ)的加入明显地增强了样品的光催化活性和可见光吸收能力,当Fe(Ⅲ)的含量为0.9%(摩尔分数),并在400℃煅烧3 h的FTSF粉体样品具有最佳光催化活性,对甲基橙溶液有较高的降解能力,在紫外光辐照90 min,甲基橙的降解率超过95%.利用样品的磁性特点可将其从被降解溶液中回收,回收率可达98%(质量分数),循环使用时光催化效率仍保持在80%,具有较好的应用前景. 品的颗粒尺寸为10～20nm,颗粒为复合包覆型结构.通过降解1×10-4mol/L甲基橙溶液表征了FTSF样品的光催化效率.结果表明:Fe(Ⅲ)的加入明显地增强了样品的光催化活性和呵见光吸收能力,当Fe(Ⅲ)的含量为0.9%(摩尔分数),并在400℃煅烧3 h的FTSF粉体样品具有最佳光催化活性,对甲基橙溶液有较高的降解能力,在紫外光辐照90 min,甲基橙的降解率超 95%.利用样品的磁性特点可将其从被降解溶液中回收,回收率可达9     

核-壳结构ZnO/TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究

采用电化学阳极氧化法制得结构规则、有序的TiO2纳米管,以TiO2纳米管为基质,在一定水热条件下合成核-壳结构的TiO2/ZnO复合纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-VIS DRS)等分析手段对所得材料的结构、形貌及光催化性能进行分析和表征。实验结果表明:TiO2/ZnO复合纳米材料的光催化性能较单一TiO2、ZnO纳米材料有所提高。当前驱体溶液加入量为20 mL,甲基橙溶液初始pH为3时,TiO2/ZnO复合纳米材料的光催化效率最高。     

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。     

rGO/TiO2双壳空心球纳米材料的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯(TBOT)为前驱体、SiO_2为模板,采用溶胶-凝胶法制备了还原氧化石墨烯/二氧化钛双壳空心球纳米复合材料(rGO/TiO_2HS)并通过SEM、XRD、FT-IR对其进行表征。rGO/TiO_2HS纳米复合材料因为rGO与TiO_2的协同作用和独特的双层壳空心球结构,可以抑制光生电子-空穴对的复合、增加比表面积以及提高光利用率,增强了其在紫外光照射下对甲基橙废水的光催化性能,而且具有较好的稳定性。     

TiO_2光催化甲基橙电化学阻抗法表征的研究

采用溶胶-凝胶法在Al2O3薄膜表面上制备了纳米TiO2光催化薄膜(TiO2/Al2O3),将此薄膜用于光催化降解甲基橙,采用电化学阻抗法分析了TiO2薄膜光电极在甲基橙溶液中暗态、光照、不同光强以及改变阳极偏压时的交流阻抗图谱。结果表明,电化学阻抗谱能够较好的反应光催化、光电催化降解甲基橙的实验过程;并且发现施加阳极偏压可提高薄膜的催化性能,发现0.4 V左右最佳。     

纤维素负载纳米Ag_2O复合材料对甲基橙降解性能研究

印染废水已经对环境构成严重威胁,传统吸附法对其降解性能有限,而电化学催化氧化法则需耗费许多电能,不符合当前节能环保要求,因此,无需耗能的光催化氧化在处理印染废水领域备受关注。纤维素具有较好的耐久性,价格低廉、有良好的生物降解性,是良好的载体。以纤维素负载Ag_2O/TiO_2纳米复合粒子制得具有光催化性能的净化薄膜,研究其对甲基橙的降解性能,结果发现中性环境有利于甲基橙的降解,负载型Ag_2O/TiO_2纳米复合粒子对甲基橙的降解性能均远优于Ag_2O和TiO_2各自对甲基橙的降解性能。     

氧化钛/全氟磺酸树脂杂化薄膜的制备与光催化性能

以全氟磺酸树脂(perfluorosulfonated resin,PSR)为载体及改性剂,采用流延成膜制得4种不同TiO2浓度的TiO2/PSR复合膜。利用X射线衍射和Fourier变换红外光谱对PSR膜及PSR/TiO2复合膜的结构进行了表征。对制得的复合膜光催化降解性能以及重复光催化活性进行考察,结果发现:TiO2质量分数为15%时,复合膜光催化性能达到最高,2h紫外光照射后甲基橙降解率达到79.7%;在反复使用5次后,薄膜的光催化效率保持不变。     

改性二氧化钛复合体系对聚乙烯薄膜自清洁性能的影响研究

通过水热法制备了Fe掺杂改性TiO_2,并通过浸渍提拉法将改性TiO_2负载在聚乙烯(PE)薄膜上得到具有自清洁功能的改性PE薄膜。研究结果表明:改性PE薄膜热稳定性明显提高。光吸收能力表明,Fe掺杂的TiO_2相比于纯TiO_2具有更强的光吸收能力。同时,PE/Ti-2对于甲基橙的光催化降解率最高,达到96.23%(90 min)。此外,改性PE薄膜具有良好的力学性能以及耐久性,其拉伸强度以及断裂伸长率均满足标准值,分别为29.5 MPa和128%。经过100次的冲洗之后,PE/Ti-2的光催化效率、拉伸强度以及断裂伸长率均未发生明显的下降,分别为90.21%、25.2 MPa和125%。     

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。     

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。     

溶剂热法制备高可见光活性TiO2-BiOI光催化剂及其光催化性能研究

通过溶剂热法将TiO2均匀负载到了BiOI花状微球上，制备了TiO2-BiOI复合光催化剂。XRD，FT-IR，XPS，SEM，TEM和UV-Vis-NIR对样品进行了表征。以甲基橙为目标降解物，研究了TiO2-BiOI复合光催化剂在可见光下的光催化性能。研究结果表明，纳米TiO2的复合为增加复合光催化剂的比表面积作出了贡献，TiO2与BiOI之间形成的异质结构可以促进光生电子和空穴分离，从而达到提高复合光催化剂光催化性能的目的。Ti:Bi摩尔比为0.4的TiO2-BiOI复合光催化剂表现出最佳的光催化降解效率，可见光（λ>420 nm）照射60 min对甲基橙的降解率达到了95%，光催化效率要远好于纳米TiO2和纯的BiOI光催化剂。     

水溶液中纳米二氧化钛光催化降解甲基橙的影响因素

用沸腾回流直接水解法制备了粒径为25～35 nm纯锐钛矿型纳米二氧化钛(TiO2).用X射线衍射和透射电镜表征材料的结构与形貌.用该催化剂催化降解甲基橙,研究了催化剂用量、甲基橙的起始浓度、溶液pH值、光强度、溶液中添加金属离子的影响.结果表明:在较强紫外光照射下,当甲基橙的起始浓度为0.02 g/L,TiO2用量为1.0g/L,光催化效率最高.酸性条件有利于光催化降解甲基橙.掺加Fe3 或Zn2 的光催化效率显著增加.掺加Mn2 或Ca2对光催化活性没有影响.在紫外光区域(366 nm),样品对催化降解水溶液中甲基橙的活性较高.     

负载型TiO_2复合材料对甲基橙的吸附行为及光催化降解动力学

以4A沸石和天然蛭石为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/4A沸石和TiO2/天然蛭石光催化复合材料,研究了复合材料对偶氮染料甲基橙的暗态吸附规律和光降解性能。结果表明:复合材料对甲基橙的吸附规律都较好地符合Langmu ir和Freund lich吸附等温模型;在紫外光辐照30 m in条件下,TiO2/4A沸石和TiO2/天然蛭石光催化材料对6.11×10-5mol/L的甲基橙水溶液的脱色率分别达到78.5%和84.6%,比同种方法制备的纯TiO2(68%)高,而且对甲基橙光催化反应可用一级反应动力学方程进行描述。     

不同体系光催化制备纳米Ag/TiO_2光催化剂活性比较

以控制中和水解法制备的锐钛矿型纳米TiO2为原料.在不同体系中,通过控制反应初始n(Ag):n(Ti),用直接光催化反应的方法制备了蚋米Ag/TiO2复合先催化剂,并且对产品进行了表征和分析.结果表明,Ag的改性能显著提高光催化效率,乙醇有机溶剂体系和水体系中制得的Ag/TiO2复合光催化剂的光催化活性相差不大,最佳n(Ag),n(Ti)为0.1%.同时与UV光相比在室内自然先作用下得到的Ag/TiO2复合光催化剂表现出更好的活性,40 min甲基橙先催化降解率比蚋米TiO2高约44%.