原位分散法制备纳米SiO2改性涂料及其光老化性能

室温下以正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇和氨水为原料,通过改性Stober方法制备了含粒径200 nm、无团聚、均匀分散的纳米SiO2球形粒子的浓缩液,使用这种稳定的纳米浓缩液制备了纳米SiO2改性聚丙烯酸酯(PEA)涂膜紫外可见光谱分析表明,该纳米SiO2粒子对200 nm～400 nm的紫外光具有强烈的屏蔽作用,可以大幅度提高pEA膜在紫外辐照下的耐老化性能.使用以纳米SiO2粒子的浓缩液为纳米改性添加剂的原位分散法纳米涂料制备工艺,制备了纳米SiO2改性PEA外墙涂料;按GB/T9755-2001国家标准的人工老化性能测试表明,原位分散法纳米SiO2改性PEA外墙涂料人工老化1 800 h无粉化,远超国标优等品600 h的要求.     

纳米颗粒增强TiO_2涂层的制备及其防污性能

为提高二氧化钛涂层的防污性能,采用KH-550硅烷改性锐钛矿型TiO_2颗粒,并充分分散于二氧化钛凝胶涂层中。通过降解亚甲基蓝溶液、细菌贴附试验、藻类贴附试验,分别评价了涂层的光催化性能、抗菌性能及抗藻类附着性能,并利用激光共聚焦显微镜及扫描电子显微镜对藻类在涂层表面的附着情况进行分析。结果表明,添加TiO_2纳米颗粒涂层的防污性能较未添加TiO_2纳米颗粒涂层有较大程度的提高。添加粒径为5~10 nm TiO_2颗粒的二氧化钛涂层对小球藻、三角褐指藻及小新月菱形藻的附着降低率分别达到了92.1%、71.5%和62.1%,相较于纯二氧化钛涂层对3种藻类的附着降低率分别提高了29.7%、68.4%和43.5%。TiO_2颗粒的加入可以有效地提高涂层的光催化性能,光催化使得涂层具有亲水、抗菌及自清洁的性能进而有利于提高涂层的防污性能。     

掺银二氧化钛薄膜的制备及其性能

采用四氯化钛水解法制备了一系列不同Ag掺杂量的纳米Ag-TiO_2复合薄膜,运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)谱、可见光透过(T%)光谱等手段对Ag-TiO_2进行了表征,采用接触角测量仪考察了Ag含量对TiO_2薄膜亲水性的影响,并以8W(λ=254nm)的UV灯作为光源,评价了各薄膜光催化降解亚甲基蓝的活性。UV-Vis测试结果表明,Ag的掺杂使TiO_2吸收边发生红移,有效增强可见光的吸收能力。PL测试结果表明,Ag能显著抑制光生电子(e-)和空穴(h+)的复合。T%光谱测试结果表明,Ag掺杂不影响TiO_2薄膜的可见光透过率。Ag的存在大幅度提高了TiO_2薄膜的亲水性以及对亚甲基蓝的光催化降解活性,当掺杂Ag的质量分数为1%时,TiO_2薄膜与水的接触角几乎为0°,同时可使TiO_2薄膜的光催化活性提高约1.5倍。     

PMMA/SiO_2-TiO_2超疏水复合涂层的制备（英文）

通过溶胶凝胶法制备出PMMA/TiO_2-SiO_2超疏水复合涂层。选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为成膜材料,SiO_2(14nm)和TiO_2(100nm)纳米粒子来构造粗糙度,用十七氟癸基三乙氧基硅烷(FAS)修饰涂层的表面,所得涂层的水接触角(WCA)高达155o,且具有较好的透过率。通过接触角仪、扫描电镜和紫外-可见分光光度计对该涂层进行测试表征。结果表明涂层的疏水性能和透过率与PMMA,FAS和纳米颗粒的质量比密切相关。     

Ag/TiO2光催化剂研究:I.银粒子尺寸对光催化性能的影响

以化学还原法制备的不同尺寸的胶体Ag纳米粒子为前体,采用浸渍法合成了Ag/TiO2 光催化剂;利用UV-Vis、XRD、TEM等技术对银纳米粒子和Ag/TiO2催化剂样品分别进行了表征.以亚甲基蓝为光解目标污染物,研究了不同尺寸的银纳米粒子浸渍所形成的Ag/TiO2催化剂样品的光催化性能.结果表明,银纳米粒子的负载不会改变TiO2的晶体结构,但其尺寸对催化剂的光催化活性影响极大;此外,银负载量也是影响Ag/TiO2光催化剂活性的重要因素.在负载的最佳Ag粒子尺寸下, 0.5%Ag/TiO2催化剂的光催化活性最高.     

Ag/TiO_2光催化剂研究:Ⅰ.银粒子尺寸对光催化性能的影响

以化学还原法制备的不同尺寸的胶体Ag纳米粒子为前体,采用浸渍法合成了Ag/TiO2光催化剂;利用UV-V is、XRD、TEM等技术对银纳米粒子和Ag/TiO2催化剂样品分别进行了表征。以亚甲基蓝为光解目标污染物,研究了不同尺寸的银纳米粒子浸渍所形成的Ag/TiO2催化剂样品的光催化性能。结果表明,银纳米粒子的负载不会改变TiO2的晶体结构,但其尺寸对催化剂的光催化活性影响极大;此外,银负载量也是影响Ag/TiO2光催化剂活性的重要因素。在负载的最佳Ag粒子尺寸下,0.5%Ag/TiO2催化剂的光催化活性最高。     

改性纳米TiO_2粒子改善PP-R性能的研究

文章以锐钛型纳米二氧化钛为添加剂来提高PP-R树脂的各项性能,并系统研究了纳米TiO_2粒子的包膜改性,以及改性后的纳米二氧化钛对PP-R树脂耐热性、力学性能以及抗菌性等的影响;通过扫描电镜观察了材料的断面以及晶须在基体中的分散性。研究表明,使用6%的硅铝复合包膜改性后的纳米TiO_2粒子具有较好的分散性;与纯PP-R相比,纳米TiO_2粒子添加量为3%～5%的改性PP-R材料的性能有较大的提高,其热变形温度由72℃提高到96℃,断裂伸长率由45%提高到91%。锐钛型纳米二氧化钛不仅可改善PP-R材料的热学和力学性能,而且可提高材料的抗菌性,其适用添加量为4%。     

抗菌元素对纳米TiO2涂层结构和性能的影响

目的为克服纳米氧化钛在黑暗条件下不具有抗菌效果这一缺点,使用抗菌金属元素Cu、Zn和Ag掺杂以提高其抗菌性能。方法利用大气等离子喷涂技术在钛合金表面制备Cu、Zn和Ag掺杂的TiO_2复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),对涂层的物相组成和表面形貌进行表征。利用接触角测量仪、三位轮廓仪、电化学工作站和电感耦合等离子体原子发射光谱,对涂层的亲水性、表面粗糙度、耐腐蚀性能和抗菌离子释放情况进行表征。利用细菌和涂层共培养实验来评价涂层的抗菌效果。结果抗菌金属元素掺杂没有改变TiO_2涂层的主要相结构,涂层主要由金红石相组成。涂层具有微米级的表面粗糙度,表面由粒径小于50 nm的粒子组成。掺杂使TiO_2涂层的亲水性略有降低。Cu掺杂的涂层的耐腐蚀性能大幅提升,抗菌金属离子在各涂层中都可以释放,且Cu掺杂涂层中的释放量最高。与细菌共培养24 h之后,TiO_2涂层没有显示出抗菌效果,掺杂后涂层表现出优异的抗菌性能。在有水存在的条件下进行紫外光预辐照,可以显著提高TiO_2涂层的抗菌性能,且掺杂后的涂层在经过预辐照后抗菌性能的提升大于TiO_2涂层。结论抗菌金属元素掺杂不改变涂层结构,同时大幅提高了等离子喷涂TiO_2涂层在黑暗条件下的抗菌性能,紫外预辐照处理能够使没有抗菌性能的TiO_2涂层具备抗菌效果,也能进一步提升掺杂涂层的抗菌效果。     

纳米TiO_2/聚氨酯复合涂层的电化学阻抗研究

研究了含量分别为0%,1%,3%和5%(质量分数)的硅烷偶联剂改性前后的纳米TiO_2对涂覆在45#碳钢上的聚氨酯涂层耐蚀性能的影响。场发射电镜(FESEM)测试结果表明,未改性纳米TiO_2在涂层中以团聚体的状态存在,经过硅烷偶联剂KH-570改性后的纳米TiO_2在涂层中均匀分散,其中含量为3%的涂层结构最为致密。采用电化学阻抗(EIS)技术研究了纳米TiO_2/聚氨酯复合涂层在3.5%Na Cl溶液中浸泡不同时间的阻抗行为,实验结果表明添加硅烷偶联剂改性纳米TiO_2可明显提高聚氨酯涂层的耐蚀性,其中含3%改性纳米TiO_2的涂层在浸泡过程中,始终呈现一个时间常数特征,在浸泡至2880 h后,涂层电阻仍然为2.6×108Ω·cm2,明显高于其他组分的涂层电阻,表明该涂层具有最好的耐蚀性。     

纳米TiO_2/聚氨酯复合涂层的电化学阻抗研究北大核心CSCD

研究了含量分别为0%,1%,3%和5%(质量分数)的硅烷偶联剂改性前后的纳米TiO_2对涂覆在45#碳钢上的聚氨酯涂层耐蚀性能的影响。场发射电镜(FESEM)测试结果表明,未改性纳米TiO_2在涂层中以团聚体的状态存在,经过硅烷偶联剂KH-570改性后的纳米TiO_2在涂层中均匀分散,其中含量为3%的涂层结构最为致密。采用电化学阻抗(EIS)技术研究了纳米TiO_2/聚氨酯复合涂层在3.5%Na Cl溶液中浸泡不同时间的阻抗行为,实验结果表明添加硅烷偶联剂改性纳米TiO_2可明显提高聚氨酯涂层的耐蚀性,其中含3%改性纳米TiO_2的涂层在浸泡过程中,始终呈现一个时间常数特征,在浸泡至2880 h后,涂层电阻仍然为2.6×108Ω·cm2,明显高于其他组分的涂层电阻,表明该涂层具有最好的耐蚀性。     

Ag掺杂多孔TiO_2涂层耐腐蚀性与抗菌性研究

通过磁控溅射和微弧氧化处理在纯钛表面制备出Ag掺杂多孔TiO_2涂层(Ag-TiO_2)。利用扫描电镜、X-射线衍射仪对Ag-TiO_2涂层形貌、相组成进行了分析,并探究了其耐腐蚀性和抗菌性能。结果表明,Ag-TiO_2涂层表面呈多孔结构,孔径均小于5μm,Ag分布在整个二氧化钛涂层中。Ag-TiO_2涂层主要由金红石和锐钛矿型TiO_2相组成。Ag-TiO_2涂层具有良好的抗菌性,且Ag的掺杂未降低基体的耐腐蚀性。     

碳钢表面防腐超疏水TiO_2/PDMS涂层的制备及性能

针对碳钢腐蚀电位相对更负、更容易发生腐蚀的特点,在Q235钢表面制备超疏水TiO_2/PDMS涂层以提高其耐蚀性能。采用表面活性剂分散纳米TiO_2并进行改性,然后与PDMS混合,用溶胶凝胶法在Q235钢表面制备有聚二甲基硅氧烷(PDMS)过渡层的TiO_2/PDMS超疏水涂层。借助扫描电镜(SEM)、接触角测量仪、红外光谱(FT-IR)及X射线衍射仪(XRD)表征其表面涂层的表面形貌、化学成分及疏水性能,用电化学试验和浸泡试验测试其防腐性。结果表明:TiO_2/PDMS涂层表面具有独特的微纳结构,与水的接触角达到154.3°;其腐蚀电位由碳钢的-0.77 mV正移至超疏水涂层的-0.24 mV,腐蚀电流密度则下降两个数量级,即从5.02×10~(-6)A·cm~(-2)下降至3.95×10~(-8)A·cm~(-2);超疏水涂层的交流阻抗值高于碳钢基底3个数量级。经过7 d的3.5wt.%NaCl溶液浸泡,超疏水涂层并未发生失重。制备的TiO_2/PDMS超疏水涂层具有超疏水效果和良好的长期耐腐蚀性。     

载银自抛光 / 低表面能环保涂层的制备及其耐微生物附着性能研究

目的制备一种新型绿色环保的耐海洋微生物附着涂层。方法通过聚硅氧烷(有机硅)改性丙烯酸树脂,合成以硅氧烷为侧链,丙烯酸树脂为主链的有机硅改性丙烯酸树脂。利用聚多巴胺的粘附性和还原性,制备二氧化硅/聚多巴胺/纳米银(Si O2/PD/Ag)纳米复合材料。以制备的有机硅改性丙烯酸树脂为成膜物,以载银纳米颗粒为杀菌剂,制备耐微生物附着环保涂层。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)和接触角检测仪(CA)分别对有机硅改性丙烯酸树脂的Si—O基团和接触角作表征,通过透射电子显微镜(TEM)表征Si O2/PD/Ag的制备过程,通过水解率和细菌附着等实验评价涂层的防污性能。结果Si—O—Si和Si—O—C的接入使得丙烯酸树脂改性后的接触角从72°提高到96°。Si O2/PD/Ag是一种特殊"核-壳-卫星"结构的载银纳米颗粒,纳米银均匀分散在Si O2的表面。涂层的水解性能良好,水解率为1.03μm/d,杀菌剂分散均匀。结论该涂层通过自抛光和低表面能双重物理抑菌作用和纳米银的杀菌作用,能有效抑制海洋微生物在试样表面的附着。     

Si掺杂对溶液等离子喷涂TiO2涂层结构及光催化性能的影响

目的采用溶液前驱体等离子喷涂制备TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层,并分别研究H2流量和Si掺杂对TiO_2涂层光催化性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱和傅里叶变换近红外光谱表征样品的晶相、表面形貌以及化学结构,然后以甲基橙为目标物,借此模拟有机污染物,利用光化学反应仪测试TiO_2以及Si掺杂TiO_2涂层的光催化性能。结果适量Si掺杂可以细化晶粒,提升TiO_2涂层中锐钛相含量(从7.4%提高到49%),同时形成Ti—O—Si键,Si掺TiO_2涂层甲基橙的降解率达到95%左右,高于纯TiO_2涂层80%的降解率。随着H2流量增加,TiO_2涂层中的晶粒明显粗化,主要以金红石相的形式存在,H2流量为8 L/min的TiO_2涂层甲基橙降解率达到82%,要远高于H2流量为4、10 L/min的52%和33%。结论 Si掺杂TiO_2涂层比纯TiO_2涂层的光催化性能更优,当H2流量为8 L/min时,光催化性能最好。     

TTPO改性的纳米TiO_2/有机硅杂化涂层（英文）

以钛酸丁酯(TBT)为前驱物、盐酸为催化剂、异丙氧基三(焦磷酸二辛酯)钛(TTPO)为表面改性剂,采用溶胶-凝胶法制备TTPO改性的纳米TiO_2/有机硅杂化涂层,研究了TTPO的用量对TiO_2有机硅杂化涂层膜结构和相关性能的影响。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV-vis)、铅笔硬度法和润湿性实验等分析手段对涂层进行了表征。结果表明:适量的TTPO可以明显提高纳米TiO_2与膜层的相容性,得到均匀平整、结构致密、硬度较高且疏水性增强的杂化涂层。然而,随着TTPO用量的增加,杂化涂层的膜结构出现孔洞,尽管疏水性有所增强,但涂层硬度也随之降低。当TTPO/TBT的摩尔比为1:0.01时,涂层具有较高的硬度和较强的疏水性。     

应用于3D打印的聚乳酸/纳米TiO_2复合材料制备及力学性能研究

聚乳酸是广泛应用于3D打印的耗材,针对其强度低及韧性差的力学性能缺陷,研究了一种聚乳酸/纳米二氧化钛复合材料的制备方法。首先以四氯化钛为钛源采用水热法制备纳米二氧化钛,再将纳米二氧化钛与聚乳酸熔融混合挤出制备聚乳酸/纳米二氧化钛复合材料。实验通过改变水热条件得到两种不同形貌纳米二氧化钛,一种是球状结构和棱面结构混合的纳米TiO_2,另一种是单一球状结构的纳米TiO_2。复合材料的力学性能测试结果表明,在相同条件下,混合结构(棱面结构和球状结构)的纳米TiO_2比单一球状结构的纳米TiO_2能更好的提高聚乳酸/纳米二氧化钛复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。当纳米TiO_2掺入量为1.5%时,两种复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都达到最大值。采用常规的工艺参数,以小音箱为例,将复合材料进行3D打印测试,结果表明,所制备的两种复合材料均能满足3D打印的要求。     

无模板剂的溶胶-水热法合成具有可见光响应的氮掺杂混晶 TiO2(锐钛矿/金红石/板钛矿)纳米棒束

采用无模板剂的溶胶-水热法制备了具有可见光响应的N掺杂锐钛矿/金红石/板钛矿型TiO_2(N-TiO_2)纳米棒束,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对获得的样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了N-TiO_2纳米棒束的光催化活性。表征结果结合光催化活性评价结果显示,与P25-TiO_2相比,N掺杂、混晶及纳米棒束之间的协同作用是所制备的混晶N-TiO_2纳米棒束具有良好光催化活性的主要原因,并对混晶N-TiO_2纳米棒束光催化降解甲基橙的机理进行了探讨。     

球形SiO2表面Ag纳米粒子生长及其拉曼增强效应

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为还原剂和稳定剂制备SiO2/Ag纳米复合材料,分析银氨络离子的浓度对银纳米粒子的影响,采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)对SiO2/Ag复合材料进行表征,并研究以SiO2/Ag为基底的表面拉曼散射增强。结果表明,银纳米颗粒以多晶形式沉积在球形二氧化硅表面,通过调节银氨络离子的浓度可以改变Ag纳米颗粒的大小及其在SiO2上的沉积量;当银的沉积量增加时,表面拉曼散射也随之增强。     

Ag/TiO_2光催化剂研究:Ⅱ.可见光的催化作用及其应用

研究了用胶体Ag纳米粒子负载法合成的Ag/TiO2光催化剂对可见光催化降解目标污染物亚甲基蓝和苯酚的催化活性。根据Ag/TiO2催化剂样品的UV-Vis吸收光谱和XPS表征的Ag粒子结合能,探讨了可见光激发Ag/TiO2的催化机理。同时,实验了催化剂在太阳光照射下对城市污水水样的催化净化作用。结果表明,以8 nm银胶粒子负载形成的0.5%Ag/TiO2光催化剂具有较高的可见光光催化活性;当用这一催化剂催化净化城市污水水样时,催化后水质依照COD值进行评价能够达到国家城市污水处理厂排放一级A标准。     

离子液体辅助阳极氧化法制备N掺杂TiO_2纳米管阵列及其光催化性能研究（英文）

以HF水溶液为电解液,离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[BMIM]BF_4)为N源,采用阳极氧化法制备N掺杂TiO_2纳米管阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对N掺杂TiO_2纳米管阵列的表面形貌、晶型和氮元素的掺杂方式进行分析。以球形氙灯为光源,亚甲基蓝溶液为目标降解物测试N掺杂TiO_2纳米管阵列的光催化活性。结果表明,N掺杂TiO_2纳米管阵列对亚甲基蓝溶液的降解率明显高于未掺杂的TiO_2纳米管阵列。这是因为N掺杂后不仅使TiO_2禁带宽度变窄,并且N掺杂进入TiO_2晶格中形成O-Ti-N键和Ti-O-N键,使氧空位数量增加,从而使其光催化活性提高。