P、V共掺杂纳米TiO_2的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-gol)制备了P、V共掺杂的纳米TiO2光催化材料,借助XRD、紫外-可见光谱仪对制备的光催化材料进行表征,并通过晶粒尺寸、晶相结构和吸收光谱等分析,研究了P、V共掺杂对TiO2性能的影响。研究结果表明:P、V共掺杂抑制了TiO2由锐钛矿向金红石的转变,明显延缓了TiO2相的转移;P、V双掺杂可明显减小晶粒尺寸,增大催化剂的比表面积,无论掺杂与否,随着煅烧温度的升高,TiO2晶粒的尺寸变大,比表面积减小。从紫外-可见光谱图上发现,P/V共掺杂TiO2样品与其余样品相比,红移效果最明显,对可见光吸收能力最强。     

钒-钛二元氧化物介孔材料的合成、表征及催化应用

以月桂酸和十二胺为模板剂,硫酸钛和偏钒酸铵为金属源,通过溶胶-凝胶法合成,经过焙烧得到一系列不同钒/钛物质的量比的钒-钛二元氧化物介孔材料。采用XRD、BET等多种手段对介孔材料进行了表征。结果表明,所制备的V-Ti-O为介孔结构;有部分的金属钒进入了介孔的骨架中,其余可能以V2O5形式存在于介孔的表面,n(V)/n(Ti)可达0.43;随着n(V)/n(Ti)增加,孔径增大,但介孔的规整度降低。所合成的材料在苯的羟基化反应中表现出良好的催化活性。     

Ag/TiO_2/HAP复合光催化剂的制备和表征

为使二氧化钛光催化剂能应用于纺织物中,利用溶胶-凝胶法和非均相沉淀法,制备银(Ag)/二氧化钛(TiO2)/羟基磷灰石(HAP)复合光催化剂颗粒。运用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对样品的结构形态进行表征;并以2 mg/L亚甲基蓝溶液为待降解有机物,通过紫外光谱(UV)吸收对样品的催化性能进行了测试和分析。结果表明:制备的Ag/TiO2/HAP粒子具有核壳结构,最外层包覆的是羟基磷灰石,颗粒直径在400 nm左右,其光催化活性基本接近P25纳米TiO2粉末。     

空气中合成锂离子电池正极材料LiNi1-xTixO2

以N i(OH)2、TiO2和LiOH.H2O为原料,采用固相反应法在空气中合成了LiN i1-xTixO2(x=0.025、0.050、0.100),用XRD研究了合成材料的物相和结构,用SEM研究了合成材料的形貌,用电池性能测试仪研究了合成材料的电化学性能.结果表明,原料中的n(Ti)/n(N i Ti)值对合成材料的结构和电化学性能影响很大.少量的钛可以进入LiN iO2的晶格形成LiN i1-xTixO2固溶体,而钛含量过大则会出现杂相.n(Ti)/n(N i Ti)值为0.050的样品结构有序度最高,充放电容量最大.     

离子液体中TiO_2-SiO_2复合气凝胶的制备

采用溶胶-凝胶法,正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TBT)为硅源和钛源,以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([HMIM]Br)为模板剂,常压干燥制备了块状TiO2-SiO2复合气凝胶。通过SEM、TEM、XRD、FT-IR及N2吸附-脱附法对复合气凝胶的结构进行了表征,并对其光催化性能进行相关研究。制备的n(Ti)∶n(Si)∶n(ILs)=2∶1∶0.5的TiO2-SiO2复合气凝胶具有多孔结构,其孔径为3.216nm,孔体积为0.418cm3/g,比表面积为519.4m2/g,且对罗丹明B的光降解性能明显高于P25。     

TiO_2纳米晶多孔微球的制备方法及形成机理

TiO2纳米晶多孔微球具有颗粒大、晶粒尺寸小及比表面积较高等优点.以明胶作为模板,以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米晶多孔微球,并采用透射电镜、X射线衍射仪对其性能进行了表征.实验结果表明:采用溶胶-凝胶法成功制备了纯锐钛矿型TiO2;明胶的加入对样品的物相组成没有影响,但改变了其晶粒尺寸和排布方式,得到了一种由纳米晶组成的多孔微球;微球直径约为200~500nm,其中孔隙约为2~5nm,平均晶粒尺寸为(14.3±0.9)nm.在此基础上对TiO2纳米晶多孔微球的形成机理进行了分析.     

胺基化杂化微球对溶液中Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附

通过蒸馏共沉淀聚合反应和酰胺反应制备胺基功能化核-壳型有机/无机杂化二氧化硅微球P(DETA-co-EGDMA)/SiO2,该杂化微球无机内核直径约为400 nm,有机高分子外壳厚度约为33 nm.元素分析表明胺基化杂化微球上N元素的含量为2.91%.将所制备的胺基化杂化微球用于吸附污水中Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ).结果表明:胺基化杂化微球较甲基丙烯酸化杂化微球P(MAA-co-EGDMA)/SiO2和未改性SiO2微球对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)有更好的吸附性能;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,在298 K时对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最大吸附容量分别为45.50 mg/g和70.75 mg/g;吸附动力学行为符合准二级动力学模型;三次脱附再生实验后胺基化杂化微球仍具有良好的再生率.     

TiO_2/PPy复合导电微球的制备

采用溶剂热法制备TiO2微球,在其表面通过原位化学氧化聚合法制备聚吡咯(PPy)从而获得TiO2/PPy复合导电微球,分别使用FTIR、XRD、SEM以及四探针电阻仪对其进行表征。结果表明TiO2为锐钛矿型,微球尺寸均匀,直径约1.5μm,分散性良好;原位聚合的PPy呈球形附着于TiO2表面。随着吡咯(Py)与TiO2摩尔比的增加,TiO2/PPy复合导电微球的电阻率先急剧减小,而后当Py与TiO2的摩尔比大于2时,电阻率基本不变,约为0.161Ω·cm。所制备的复合导电微球可用于静电防护、精密仪器电磁屏蔽等领域。     

TiO_2:Eu~(3+)空心球的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯、氧化铕等为原料,采用碳球模板法,合成不同物质的量浓度Eu3+掺杂的TiO2:Eu3+(n(Eu3+)/n(Ti 4+)=0.25%~1%)空心球材料。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等测试手段,对样品的结构、形貌和组成进行表征。并利用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计,通过催化染料甲基橙(MO,pH=3)脱色降解实验研究空心球的光催化性能。结果表明:以碳球模板法制备的TiO2:Eu3+为空心球结构,尺寸均匀(200~300nm),为锐钛矿相,适量Eu3+的掺杂并没有改变TiO2主晶相结构。当Eu3+掺杂量为0.5%时,光催化性能最好。光催化反应多次循环后,催化剂仍具有较好的结构稳定性和光催化稳定性。     

负载色素型胶体微球的结构生色墨水的制备

为了实现白色纺织基材的结构生色,在不对基材进行底色处理的前提下,利用数码喷印技术将含有色素的胶体微球墨水施加于基材上,经自组装构筑得到光子晶体结构色。采用三步法制备负载色素型胶体微球——分散染料/聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)/聚(苯乙烯-N-羟甲基丙烯酰胺)(分散染料/P(St-BA-MAA)/P(St-MMA)),以其为主要组分并复配添加剂配置成结构生色墨水,将结构生色墨水应用于白色纺织品数码喷墨印花。分析分散染料/P(St-BA-MAA)/P(St-MMA)微球的性能,优化结构生色墨水体系,并将所配墨水在白色纺织品上进行数码喷印。结果表明：负载色素的胶体微球单分散性良好、粒径均一可控、球形度良好,具有良好的稳定性。当微球质量分数为1.5%、pH值为7、表面张力调节剂烯丙醇体积分数为0～0.5%、黏度调节剂聚丙烯酰胺体积分数为0～10.0%时,可制得喷印效果优良的负载色素型结构生色墨水;利用该墨水通过数码喷印可在白色基底的纺织品上制得色彩鲜艳的光子晶体结构色图案。该研究为白色底色纺织基材结构生色光子晶体的构筑提供了理论依据。     

凹凸棒负载纳米TiO2的制备、表征及其光催化性能研究

TiO2光催化剂的固定化研究对其大规模工业化应用具有重要的实际意义.通过在TiO2溶胶中浸渍的方法,制备了天然粘土矿石凹凸棒负载的TiO2光催化剂.并采用TEM、XRD等分析手段对TiO2纳米管的形貌和晶相进行了表征.对比了负载后的光催化剂在制备方法、热处理温度、光催化剂的投加量及其模拟废水溶液不同时对其光催化剂性能的影响,并且验证了该光催化剂的可重复利用性.     

光催化-膜分离三相流化床循环反应装置TiO2分布特性的研究

耦合光催化氧化和有机膜分离技术,设计了一种由光催化反应器和膜分离器组成的新型光催化氧化-有机膜分离三相流化床循环反应装置(简称循环反应装置);并对平均粒径0.22μm颗粒状TiO2催化剂在循环反应装置中的分布特性进行了研究。结果表明:膜分离器中TiO2悬浮浓度明显低于光催化反应器中的;一定的曝气量和TiO2加入量下,光催化反应器与膜分离器中TiO2平衡悬浮浓度恒定,且其曝气量和TiO2加入量分别以82.50 g、1.00 m3/h为宜。循环管处水冲洗使循环反应装置中TiO2悬浮浓度恒定,且最佳的水冲洗时间间隔为60 min;连通管直径6.50 mm时膜分离器中TiO2悬浮浓度比连通管直径20.00 mm时的低;膜出水对循环反应装置中TiO2分布特性的影响很小。     

TiO2中空纤维光催化研究及设备设计

利用生物模板法-脱脂棉为模板,于不同温度烧结得二氧化钛（TiO2）中空纤维,利用X射线衍射、扫描电镜等进行表征,研究得出550℃高温下烧结的TiO2中空纤维光催化性能最佳,以浓度为10mg/L甲基橙为目标降解物,在pH值为2,TiO2中空纤维浓度为2.5g/L,紫外灯照射180min后降解率可达90%以上,二次降解率可达77%以上。在此最优实验条件的基础上,设计了一套新型光催化降解有机废水二级处理装置,第一级装置采用TiO2中空纤维作为催化剂,第二级装置采用活性炭和TiO2混合物作为催化剂,实验测试结果较好,极具实际应用与推广价值。     

阴离子型水性超分散剂对纳米TiO2的表面改性

为制备稳定分散的纳米TiO2水悬浮液,采用自制的阴离子型水性超分散剂对纳米TiO2进行表面改性,使用红外、紫外、扫描电镜、沉降实验、黏度测试等方法对钛白粉的分散性进行表征．结果表明,阴离子型水性超分散剂能成功地包覆于粉体表面;经超分散剂改性后粒子基本无团聚现象,平均粒径在100nm以内;在pH=9时,能使TiO2较好地分散于水溶液中,完全沉降时间达到了1152h以上,分散性能较改性前大大提高．     

二氧化钛上光催化分解水的模拟计算进展

TiO2具有催化活性高、稳定性好、对人体无毒、成本低等特点,是目前研究和应用范围最广泛的光催化剂。利用TiO2光催化分解水已进行了大量的实验研究,为了进一步提高反应效率,需要更多的研究从微观尺度理解光催化分解水反应中的基本过程。基于分子模拟的密度泛函理论、经典分子动力学以及第一性原理分子动力学方法,从水在TiO2表面的吸附及分层结构、TiO2表面分解水的反应能垒和限速步骤、TiO2表面电荷转移过程3个方面介绍了TiO2光催化分解水的模拟计算最新进展,进而分析探讨了该领域当前研究存在的问题和今后的研究重点。     

气氛条件下氧化铬材料的烧结性能研究

以Cr2O3微粉为原料、TiO2微粉为助烧结剂、聚乙烯醇为结合剂,通过制浆、喷雾造粒、机压和等静压二次成型制备试样,分别在埋炭和不同氧分压气氛条件下,经过1500℃保温3h烧成制得Cr2O3材料。分析了氧分压对Cr2O3材料烧结性能的影响。结果表明,在埋炭条件下,无论是否添加TiO2,均能使Cr2O3材料烧结致密。在控制气氛条件下,未添加TiO2的Cr2O3材料在不同氧分压下均未能实现致密化烧结;氧分压对添加TiO2的Cr2O3材料烧结性能影响显著,随着氧分压降低,试样的体积密度增大、显气孔率减小。在添加助烧结剂的条件下,通过调节氧分压,可以控制Cr2O3材料的烧结程度,形成晶粒发育较好、结合程度较高、气孔多呈圆形且孤立分布的致密结构。     

喷雾高温分解法制备TiO_2/WO_3多孔微球的光催化活性

为了增强TiO_2中电子和空穴的分离效率,通过喷雾高温分解的方法制备了TiO_2多孔微球、TiO_2/WO_3多孔微球。多孔微球样品通过SEM和XRD进行表征。TiO_2/WO_3多孔微球与TiO_2多孔微球进行比较显示出较低的发光强度,这说明WO_3的引入能够增强TiO_2电子和空穴的分离效率。在太阳光的照射下,TiO_2/WO_3多孔微球无论是对乙醛的降解速率影响还是生成CO_2的速率都显示出最高的光催化活性,这可能是由于电子、空穴复合的抑制所导致的。通过此方法合成的TiO_2/WO_3多孔微球在能量、环境保护、生物及其他重要领域将有重大的应用潜力。     

钇掺杂TiO2形态结构表征及光催化活性研究

以溶胶一凝胶法制备了钇（Y）掺杂的TiO2,采用SEM、EDS、BET、XRD等测试手段对其进行了表征．XRD分析结果表明钇掺杂的TiO2具有锐钛矿型结构;SEM观察发现该催化剂表面有大量孔,平均粒径为10～20nm;EDS测试表明Y在TiO2中分布均匀;BET测试结果表明掺杂钇后,催化剂比表面积由原来的49．03m^2／g增加到99．43m^2／g;通过对甲基橙的光催化降解测试证明Y掺杂的TiO2的催化效率比纯TiO2有很大提高,90min时降解率达到85％,比纯TiO2降解效率提高40％．实验还表明Y掺杂的TiO2对可见光的响应活性比纯TiO2有一定提高．     

TiO2/Graphene多孔微球对亚甲基蓝和乙醛的光催化活性

通过喷雾高温分解的方法制备了TiO2多孔微球和TiO2/Graphene多孔微球.石墨烯作为电子受体,能够增强TiO2电子和空穴的分离效率.另外,石墨烯的引入提高了TiO2对太阳光的利用率.在太阳光的照射下,TiO2/Graphene多孔微球对亚甲基蓝具有较高的光催化活性,然而其对乙醛的降解和CO2的生成均显示了较低的光催化活性.     

累托石/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,用溶胶-凝胶法制备了改性累托石/TiO2光催化剂,运用X射线衍射和扫描电镜对其进行了表征.结果表明,累托石结构中负载了纳米TiO2.以300 W紫外灯为光源,以亚甲基蓝为目标降解物,得到制备交联钠化累托石/TiO2复合材料的最佳条件是盐酸浓度为0.2 mol/L,TiO2与累托石添加比例为5 mmol/g,复合材料的煅烧温度为500℃.研究了累托石/TiO2光催化剂的光催化性能,当用紫外灯光照20m in,反应温度为30℃,溶液pH为6时,亚甲基蓝的去除率达到90%以上.