基于蝶翅鳞片三维结构的Au/SnO2纳米复合材料制备及其表面增强拉曼散射性能研究

利用巴黎翠凤蝶前翅翅鳞片作为模板,通过前驱体浸泡后烧结的方法制备出具有原始蝶翅鳞片准周期三维结构的SnO2(金红石相),并采用化学沉积的方法在已制备的SnO2上沉积Au纳米颗粒,合成出Au/SnO2纳米复合材料.通过SEM、XRD以及TEM等表征方法检测并分析该材料形貌结构和成分组成.采用罗丹明6G(R6G)作为分析物,测试该材料的表面增强拉曼散射光谱.通过材料形貌结构图及UV-Vis漫反射光谱谱图,分析该基底的表面增强拉曼散射机理.该基底所具有的三维结构为拉曼信号增强提供大量"热点",而基底材料中SnO2和Au纳米颗粒为拉曼增强效应提供协同作用.良好的拉曼性能以及较低的制备成本表明,该新型表面增强拉曼散射基底具有一定的应用前景.     

聚氨酯TiO2纳米管复合材料的制备与光催化特性研究

为了解决水体中光催化剂的分离和回收问题,对纳米TiO2的改性和固载化及其光催化特性进行了研究。首先以纳米TiO2为原料,采用水热合成法制备TiO2纳米管;再对TiO2纳米管硅烷化,改善其表面性质;然后以聚氨酯(PU)膜片为载体负载TiO2纳米管,制成了负载型PU/TiO2薄膜的光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对催化剂进行了表征,结果表明硅烷化后的TiO2纳米管能很好地接枝在PU薄膜表面。以300 W高压汞灯为光源,萘普生为目标降解物,研究了负载PU/TiO2薄膜的光催化活性和稳定性,结果表明其对目标物的降解具有较高活性,用乙醇冲洗即可多次重复使用,其催化活性能较长时间保持稳定。     

TiO2/硅灰复合材料的制备及其光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为主要原料,无水乙醇做溶剂,冰醋酸做抑制剂,盐酸做负催化剂,采用溶胶凝胶法制备了负载量不同的TiO2/硅灰复合纳米粒子。以甲基橙的降解为模型反应,评价了试样的光催化活性,并采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等测试手段对其进行了性能表征。结果表明,以硅灰为载体,负载型二氧化钛催化剂较未负载二氧化钛催化剂有更高的光催化活性。     

石墨烯/TiO2纳米复合材料在光催化领域的研究进展

近年来,石墨烯以其独特的结构和优异的性能成为材料科学领域备受关注的研究前沿和热点。由于石墨烯具有超高的载流子迁移率以及超大的比表面积,将石墨烯与传统的光催化材料复合可显著提高复合材料的光催化性能。综述了石墨烯/TiO2纳米复合材料的研究进展,重点阐述了石墨烯/TiO2纳米复合材料的制备方法及其在光催化领域中的应用,并指出石墨烯/TiO2纳米复合材料的光催化机理是今后研究的重点方向。     

TiO2/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

本文以氧化石墨烯和钛酸丁酯为原料,利用水热法一步制备了TiO2/石墨烯复合光催化材料,研究了氧化石墨烯用量、反应温度、反应时间对TiO2/石墨烯复合材料光催化活性的影响。采用XRD,SEM,TEM和氮气吸附-脱附实验(BET)对复合光催化材料的物相、颗粒粒径、形貌及比表面积进行了表征。结果表明,本实验最佳条件是:氧化石墨烯1mg,制备温度为180℃,反应时间为16 h。产物中的TiO2为锐钛矿晶型,其平均粒径约为18 nm。复合材料的比表面积为170m2/g,平均孔径为12.45 nm。在可见光照射(λ>420nm)下以TiO2/石墨烯为光催化剂对有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)进行光催化降解,其光催化活性明显高于相同条件下制备的TiO2。     

电气石/La/TiO2光催化材料的合成与表征

以硝酸镧、天然电气石(Tourmaline,简称T)和钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备掺杂电气石和稀土La的TiO2复合光催化薄膜样品。用正交试验方法对影响该薄膜样品光催化性能的制备工艺进行优化,并通过紫外可见光谱对复合薄膜样品的吸收光谱进行分析。结果表明,掺杂稀土元素La可使TiO2的光吸收范围发生红移,掺杂电气石将增强La/TiO2光吸收强度,T/La/TiO2复合光催化薄膜最佳制备工艺为:La3+掺杂量为1.2%(wt,下同)、电气石掺杂量为0.8%、焙烧温度为500℃、焙烧时间为1.5h、负载次数2次,样品的的甲醛降解率可达82.5%。     

硅藻土/TiO2复合光催化剂制备及表征

以硅藻土和TiCl4为原料,采用水解沉淀法制备了硅藻土/TiO2复合光催化剂。采用XRD、SEM、FTIR和TGA对复合材料进行表征,考察反应温度、硅藻土用量对复合光催化剂结构的影响。结果表明,当反应温度为30℃、硅藻土与TiO2质量比为2∶1时,生成锐钛矿型TiO2,其平均粒径为19.64nm,且大多被吸附进硅藻土的孔隙内;复合光催化剂热稳定性良好,800℃失重率仅为5%。     

以玻璃珠为载体制备纳米TiO2光催化膜滤料

研究了陈化时间及涂膜层数对纳米TiO2膜光催化性能的影响,结果表明:陈化3d时,膜的光催化性能最高;涂膜层数为3时,甲基橙的处理效率最高。同时研究了纳米TiO2膜对水和甲基橙的吸附性能,结果表明:水和甲基橙存在竞争吸附,随着加入甲基橙浓度的增加,光电催化测得的积分电量减少,膜的光催化活性降低。用制备的纳米TiO2膜光催化降解甲基橙,效率最高可达92.9%;在一定条件下累积运行93.8h,降解率均在83%左右,表明制备的纳米TiO2膜有较高的光催化性能及较长的使用寿命。     

电化学制备石墨烯/纳米TiO2复合材料及光催化性能

在恒定直流下,采用高纯石墨棒为原料,混合无机酸溶液为电解液,采用一步电化学剥离法制备石墨烯（G）,所制备的G可稳定分散在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中。以钛酸丁脂和G为前驱物,采用溶胶-凝胶法在N₂氛围和高温加热下制备出G/nano TiO₂复合光催化材料;利用XRD、FTIR、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、XPS、SEM和TEM等技术对G和G/nano TiO₂复合材料进行了结构性能及微观形态表征。以3,5-二硝基水杨酸（DNS）为探针物,研究了在缺氧的水体中G/nano TiO₂不同投加量的光催化效率与DNS降解机制。结果表明：采用恒压一步电化学剥离法所制备的G层与层之间剥离程度良好,片层通透性较高,六碳环上生成的含氧活性基团较少,G共轭π键结构保持良好;所制备的G/nano TiO₂复合材料中TiO₂结晶良好,颗粒紧密结合,且被固定在有褶皱的G上;降解实验发现,G/nano TiO₂复合材料具有降解DNS良好性能,且投加量对其光催化活性有直接的影响;在缺氧状态下,DNS主要发生光催化还原反应,使苯环上的硝基还原成氨基,生成5-氨基水杨酸和苯三酚等中间产物,部分发生光催化氧化反应,生成CO₂和H₂O。     

BiOCl/TiO2/蒙脱石复合材料光催化降解刚果红研究

采用水解法和煅烧法,以钠基蒙脱石为基质材料,钛酸四丁酯为钛源,Bi(NO₃)₃·5H₂O为铋源,制备了BiOCl/TiO₂/蒙脱石复合材料(BCTM),采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射仪(UV-Vis DRS)等手段对其晶体结构、形貌、化学成分和吸光特性进行了表征。研究了不同Bi/Ti摩尔比对刚果红的光催化降解,并通过自由基掩蔽实验探究了光催化降解机制。结果表明：在光催化反应过程中起主要作用的活性物质是羟基自由基和超氧自由基。在BCTM的禁带宽度为2.83eV,在Bi/Ti摩尔比为25%,刚果红初始浓度为30mg/L,BCTM投加量为50mg,吸附30min,光催化120min条件下,BCTM对刚果红溶液的降解率达到93.75%。     

钌掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ru掺杂TiO_2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)等测试手段对其进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,评价了不同热处理条件下的粉体在可见光下的光催化活性。结果表明:Ru掺杂对TiO_2纳米粉体的微观形貌没有明显影响,但抑制了TiO_2锐钛矿相向金红石相的转变,也抑制了晶粒的长大;Ru掺杂能轻微促进TiO_2表面活性基团TiOH的生成;Ru掺杂未改变TiO_2的吸收边带,但可大大提高TiO_2对可见光的吸收能力;Ru掺杂降低了TiO_2纳米粉体的可见光催化性能。     

SiO2@TiO2核壳微球和TiO2中空微球的制备及其光催化性能

以Stber法制备的单分散SiO_2微球为模板,率先采用静电吸附法和相吸附法相结合技术制备出SiO_2@TiO_2核壳结构微球。深入研究了pH值及煅烧温度对其结构和性能的影响。对SiO_2@TiO_2微球进行去核处理,得到TiO_2中空微球。通过降解常见工业污染物硝基苯来研究两种微球的光催化活性。采用XRD、SEM、TEM、BET、FT-IR对样品进行表征,用紫外-可见分光光度计测量硝基苯溶液降解前后的吸光度。结果表明,相同条件制备的TiO_2中空微球的比表面积比SiO_2@TiO_2微球的显著增大,最大为87m~2/g,导致TiO_2中空微球的光催化活性比SiO_2@TiO_2微球明显提高,对硝基苯的4h降解率可达95.2%。低于600℃处理得到的TiO_2壳层为锐钛矿相,呈孤岛状模式生长。温度升高到700℃时出现金红石相。在pH=9.0、600℃热处理3h条件下制备的SiO_2@TiO_2微球经去核处理所得到的TiO_2中空微球的壳层厚度最大,为25.4nm,且空心球的Ti-O-Si键随之消失。     

Pt-Cu2O/TiO2复合催化剂的制备及光催化制氢活性

采用化学沉积法制备了Cu_2O/TiO_2复合光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、元素组成、结构和光学特性。以H_2PtCl_6为无机前驱体对复合材料进行Pt负载,研究了不同Cu_2O含量对制氢活性的影响及不同光源下的制氢活性。结果表明,该复合催化剂表现出较好的光催化制氢活性,当Cu_2O的含量为1%(质量分数)时,氢气的产生量最高。     

BiOCl/Bi2O3异质结复合光催化剂的制备和光催化性能研究

以五水硝酸铋、硝酸、氢氧化钠、盐酸为原料,用盐酸浸渍法制备了盐酸与氧化铋物质的量比分别为0.3∶1、0.5∶1、0.7∶1、1∶1的BiOCl/Bi2O3异质结新型复合光催化剂。用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对材料进行了表征。250 W高压汞灯照射下,用光催化降解罗丹明B反应来测试催化剂的光催化活性,结果表明BiOCl/Bi2O3复合光催化剂的性能明显优于单体Bi2O3。当盐酸与氧化铋物质的量比为0.7∶1时,BiOCl/Bi2O3催化剂的光催化活性最佳。最后研究了抑制剂对BiOCl/Bi2O3复合光催化剂降解罗丹明B的影响,发现三乙醇胺和碘化钾都有一定的抑制作用。     

活性炭负载N掺杂可见光型TiO2-xNy/AC光催化剂的制备及性能研究

将活性炭负载与N掺杂有效结合,采用酸催化水解法在粉状活性炭(AC)表面合成TiO2前驱体,在NH3/N2气氛中程序升温处理制得N掺杂TiC2-xNy/AC(TON/AC)光催化剂.以苯酚为模型物,考查了TON/AC紫外光区、可见光区及太阳光下催化活性以及分离性能、使用寿命.采用XPS、XRD、DRS、FTIR,SEM、低温氮物理吸附对光催化剂的表面特征,吸光特性、晶相结构等进行表征.结果表明,N以阴离子形式进入TiO2体相并置换晶格中的O,适量N掺杂的TON/AC在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性.N掺杂在TiO2表面生成Ti-O-N键,形成新的能级结构,使催化剂的吸收红移至450～550nm,诱发TiO2可见光催化活性. AC负载可降低TiO2团聚体的尺寸,增加催化剂比表面积,为光催化降解提供高浓度环境,从而提高光催化效率同时还可改善催化剂分离性能,提高催化剂使用寿命.     

一维TiO2纳米材料的制备及其光催化性能研究

采用水热法,通过改变水热温度成功制备出一系列一维TiO₂纳米管、纳米线和纳米带。运用X射线衍射、透射电子显微镜、N₂吸附-脱附和紫外-可见光谱等手段表征了材料的结构和性质,并考察了一维TiO₂样品光催化降解气相苯的活性。结果表明,一维TiO₂纳米材料具有较高的比表面积,光吸收出现明显的“蓝移”,光催化活性较P25有所提高,其中140 ℃水热温度下制备出的TiO₂纳米管的光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为77%,终产物CO₂的浓度为625 mg/m³。     

纳米TiO2/SiO2负载棉织物的制备及其光催化降解染料的研究

将纳米TiO_2水溶胶和纳米SiO_2水溶胶复配制备环境净化整理剂,并通过轧烘焙工艺对棉织物进行后整理得到纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物,然后将其用于不同结构有机染料的光催化降解反应中,重点考察纳米SiO_2的添加量对其在不同pH值反应体系中的光催化降解性能以及重复利用性的影响。结果表明,纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物对不同结构的有机染料具有显著的光催化降解性能,能够促进染料分子的共轭体系和芳香环结构的降解反应。纳米SiO_2的添加不仅有利于纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物在碱性介质中光催化降解性能的提高,而且也能够改善其重复利用性。     

石墨烯修饰氮掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能

以TiN粉末煅烧制备的氮掺杂纳米TiO_2(N-TiO_2)和氧化石墨烯为原料,在水热条件下制备了石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2纳米材料(GNT)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对所制备的样品进行了表征。紫外-可见漫反射吸收谱表明石墨烯与氮掺杂的共修饰使得TiO_2的吸收带边发生红移,且其可见光吸收性能明显提高。可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的实验结果表明石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2的光催化降解性能分别是TiO_2、N-TiO_2的4.3倍和1.9倍。     

载银纳米二氧化钛抗菌装饰薄木的制备及性能研究

以载银纳米二氧化钛(Ag-TiO_2)为抗菌剂,以竹炭糯米胶与蒸馏水的混合溶液为抗菌剂载体,制得载银纳米二氧化钛抗菌体系。用此抗菌体系对装饰薄木进行超声波浸渍处理,制得抗菌装饰薄木。采用正交试验法,以胶/水比例、Ag-TiO_2质量分数、超声时间、超声温度为影响因素,以金黄色葡萄球菌与大肠杆菌的抑菌圈直径为性能检测指标,得到此种抗菌装饰薄木的优化工艺参数,并以菌落计数法定量表征其抗菌性能。用场发射电子扫描电镜(FE-SEM)和电子探针X射线能谱仪(EDS)表征抗菌装饰薄木的表面微观结构和元素含量;以CIE 1976(L*a*b*)表色系统评价不同Ag-TiO_2质量分数对薄木颜色的影响。结果表明,抗菌装饰薄木的制备工艺优化参数为:m(胶)∶m(水)=1∶2,Ag-TiO_2质量分数2%,超声时间10min,超声温度30℃,采用此条件下制备的抗菌薄木对两种受试菌的抗菌率均大于99%;FE-SEM和EDS测定结果显示,Ag-TiO_2以不规则微粒状较均匀分布在木质纤维表面和细胞间隙中,抗菌薄木表面分布的主要元素为C、O、N、Ti和Ag;装饰薄木抗菌处理前后的色差值ΔEab*为9.560。     

Preparation and visible-light photocatalytic activity of In2S3/TiO2 composite

A novel In₂S₃/TiO₂ composite with visible-light photocatalytic activity was prepared by a chemical precipitation method and characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscope and UV–vis diffuse reflectance spectroscopy. Under both UV- and visible-light irradiation, the In₂S₃/TiO₂ composite shows good photocatalytic activity to degrade methyl orange, ascribed to the absorption of visible light by In₂S₃ sensitizer and enhanced separation of photoinduced electron–hole pairs in the composite semiconductors.