PAN/TiO2纳米纤维膜的制备与性能分析

通过静电纺丝和水热处理的方法成功制备了高效、可回收利用的聚丙烯腈/二氧化钛(PAN/TiO₂)纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射和亚甲基蓝(MB)降解率等对PAN/TiO₂纳米纤维膜形貌、晶体结构、力学性能以及光催化活性进行表征。结果表明,钛酸四丁酯(TBT)的添加有效减小了纤维直径;水热处理成功将TBT转化为锐钛矿TiO₂,并且PAN/TiO₂纳米纤维膜强度均高于纯PAN;紫外光照射120 min后,纤维膜对MB光催化降解率最大可达到94.8 %,同时连续5次回收再利用后纤维膜仍保持良好的光催化活性。     

银掺杂二氧化钛/活性炭复合材料的制备及其光催化性能研究

为提高二氧化钛/活性炭（AC）复合材料对可见光的利用率,基于溶胶-凝胶法制备了银掺杂的二氧化钛/活性炭复合光催化剂。利用一系列测试方法对光催化剂进行了表征,通过亚甲基蓝（MB）和Cr（Ⅵ）废水的降解效果研究了其光催化活性。结果表明,掺杂银的材料,吸附性能和可见光下的光催化性能均得到提升。在材料投加量为400 mg/L情况下,银-二氧化钛/AC复合光催化剂在30 min内对10 mg/L MB溶液的降解率达到98.55%,在60 min内对20 mg/L MB溶液、10 mg/L Cr（Ⅵ）溶液的降解率分别达到76.92%和53.90%;与未掺杂的材料相比,降解率分别提升了14%、47%、137%。这是由于Ag纳米颗粒可以有效地俘获价带电子,减少电子空穴的复合,从而提高了光催化效果。     

AgI@TiO2@UiO-66复合材料的制备及光降解诺氟沙星的研究

通过一种简易的水热法合成了一种基于MOF的纳米复合材料AgI@TiO₂@UiO-66，该纳米复合材料是具有高活性的MOF基光催化剂，测定了其在可见光照射下对有机染料诺氟沙星表现出优异的光降解性能。纳米复合材料采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)、紫外漫反射光谱图(UV-Vis DRS)进行了表征。在30 min暗反应和60 min可见光照射下，相比较于单体二氧化钛和UiO-66,AgI@TiO₂@UiO-66光催化活性明显增强，将其降解效率提升到90.58%。这种增强来自于AgI的进入，使可见光响应增加和UiO-66的后修饰性更为优异。     

金红石型TiO2对聚丙烯纤维紫外光降解的影响

分析了聚丙烯(PP)／金红石型二氧化钛(TiO2)共混纤维在人工加速紫外光降解中断裂伸长率、断裂强度、质量损失和表面形态的变化,与PP纤维进行对比,研究了纳米级和微米级金红石型TiO2对共混纤维光降解的影响。结果表明,在紫外光照射下,共混纤维中金红石型TiO2的含量越高,PP纤维断裂伸长率、断裂强度的降低和质量损失速率就越快;同时由扫描电镜照片发现,经紫外光照射120 h后,纤维表面损伤程度也随着TiO2添加量的增多而加深。纳米级和微米级金红石型TiO2都对PP的光氧化降解具有一定的催化作用,而且其含量越高,催化作用越强,但纳米级TiO2的催化作用比微米级TiO2大。     

太阳光照射下CdS/TiO_2复合纳米粉体的光催化性能

分别采用溶胶-凝胶法和化学沉积法两种方法将CdS修饰在Degussa P25TiO2上,制备得到CdS/TiO2复合纳米粉体,借助XRD、UV-vis漫反射、EDS等手段对其进行表征分析,选择亚甲基蓝(MB)为模型反应物,考察了太阳光照射条件下CdS/TiO2的光催化性能。结果表明,亚甲基蓝溶液初始质量浓度为20mg/L,光催化剂投加量为2g/L时,持续光照60min后,CdS/TiO2对MB的降解率较P25TiO2提高11%～15%;光照120min后,MB降解率最高,达90%以上。阳光照射下CdS/TiO2对MB的光降解反应遵从Langmuir-Hinshelwood模型,动力学结果符合假一级动力学方程,对应的表观反应速率常数是P25TiO2的1.1～1.4倍。用化学沉积法制备的CdS/TiO复合体的光催化活性优于溶胶-凝胶法,与XRD、UV-vis漫反射、EDS等表征结果一致。     

光诱导纳米二氧化钛薄膜亲水性的研究

用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型纳米二氧化钛薄膜,并用XRD分析了样品的晶相和热处理温度的关系,用接触角仪测定了其亲水性。纳米二氧化钛薄膜的接触角经紫外光照射后减小,通过120min的紫外光照,薄膜的水接触角几乎降为0°,表现出超亲水性。     

CoB/TiO2催化剂在硼氢化钠水解制氢中的应用

通过同轴静电纺丝技术制备了二氧化钛中空纳米纤维,并通过原位还原浸渍法制备了二氧化钛中空纳米纤维负载CoB催化剂。热重分析表明,二氧化钛中空纳米纤维前驱体需要600℃以上的高温焙烧处理才能得到无机氧化物二氧化钛纳米纤维。扫描电镜表征表明,二氧化钛纳米纤维经过焙烧处理以后其表面形貌出现了明显变化,纳米纤维表面变得粗糙,纳米纤维变得更细,同时明显观察到纳米纤维中空微结构。该纳米纤维负载的CoB催化剂在硼氢化钠水解制氢中具有很高的催化活性[2 650.0 mL/(min.g)],显示出该催化剂具有较好的应用前景。     

Ag-AgCl、C对TiO_2光催化剂的改性研究

为了解决二氧化钛在可见光下光催化效率低的难题,对二氧化钛进行改性研究。以钛酸丁酯为钛源,利用溶胶凝胶法制备出TiO_2、TiO_2/碳球、Ag-AgCl/TiO_2两相复合光催化材料以及Ag-AgCl/TiO_2/碳球三相复合光催化材料。采用XRD、SEM、EDX、UV等手段对光催化材料的组成、微观形貌及光响应特征进行了分析,并在可见光照射下进行罗丹明B溶液的光降解反应,从而研究这一系列复合材料的光催化降解效果。实验结果表明,在可见光照射下,Ag-AgCl/TiO_2/碳球三相复合光催化剂的光降解效果最好;Ag-AgCl/TiO_2两相复合光催化剂的光降解效果次之;TiO_2/碳球的两相复合光催化剂的光降解效果最差。     

纳米二氧化钛催化光降解聚丙烯纤维的研究

在聚丙烯中加入0．3wt％～1．5wt％的锐钛矿型纳米二氧化钛,通过共混熔融纺丝纺制成纤维。通过分析PP／TiO2共混纤维在人工加速紫外光降解和自然光降解过程中拉伸断裂伸长率和表面形态的变化情况,从而研究了共混纤维中锐钛矿型纳米二氧化钛对聚丙烯纤维光氧化降解性能的影响。结果说明,在实验范围内,无论是在253．9nm的紫外光照射的人工加速光降解还是自然光降解过程中,锐钛矿型纳米TiO2的含量越高,聚丙烯纤维试样的断裂伸长率降低速度就越快;同时,紫外光照射纤维试样192小时之后,由SEM照片发现的纤维表面损伤程度也随着其中TiO2含量的升高而越发严重。这说明,锐钛矿型纳米TiO2对聚丙烯的光氧化降解具有明显的催化作用,可以用作聚丙烯的一种高效光敏剂。而且其含量越高,这种催化作用越强。据此,对聚丙烯纤维的光氧化降解可在一定程度上进行调节,从而得到聚丙烯的可控光降解材料。此外,人工加速紫外光降解和自然光降解所得试样的降解规律基本一致,在一般的光老化降解研究中可以用前者代替后者。     

日光照射对荧光增白剂VBL顺-反异构现象影响的研究

用紫外光谱和荧光光谱法对日光照射荧光增白剂VBL溶液进行了研究。结果表明、随日光照射时间的延长，VBL溶液在432nm处荧光强度下降；而在267nm处有所增强，低浓度溶液对日光照射更加敏感。1mg／1在避光时测得吸光度为0.449，而在日光照射15分钟后，其吸光度下降至0.141，证明日光照射使VBL溶液中的顺式异构体增加。     

改性氧化钛对羟乙基乙二胺水溶液解吸CO2的强化

羟乙基乙二胺（AEE）水溶液的CO₂循环吸收量高（1.2molCO₂/molAEE）,吸收速度快,稳定性好,但解吸速度慢、解吸量少（0.8mol CO₂/mol AEE）是限制该技术广泛应用的主要原因。本文通过向AEE水溶液中添加质量分数为0.05%～0.20%的改性氧化钛（TiO₂-MWCNT和TiO₂-OH）强化AEE的解吸能力。CO₂循环吸收（40℃）-解吸（120℃）实验结果表明改性氧化钛的添加比氧化钛强化CO₂解吸效果更好,强化顺序为TiO₂-MWCNT＞TiO₂-OH;其对应的最大解吸速率分别为0.093L/min（质量分数0.15%）和0.083L/min（质量分数0.20%）,相对于AEE水溶液,分别提高了32.9%和18.6%;其对应的最大解吸量分别为0.92molCO₂/molAEE（质量分数0.15%）和0.88molCO₂/molAEE（质量分数0.20%）,分别提高了12.2%和9.7%;其对应的CO₂循环吸收量分别是0.95molCO₂/molAEE（质量分数0.15%）和0.89molCO₂/molAEE（质量分数0.15%）,分别提高了18.75%和11.25%;5次循环吸收解吸实验结果表明改性氧化钛强化CO₂解吸效果稳定,具有较强的化学稳定性。对反应后的改性氧化钛进行XRD、BET、FTIR和SEM表征,结果表明改性氧化钛具有较强的结构稳定性。TiO₂-MWCNT和TiO₂-OH在促进有机胺溶液解吸CO₂方面具有一定的工业应用潜力。     

纳米N掺杂TiO2的制备及可见光催化活性研究

N-doped TiO2 nanoparticle photocatalysts were prepared through a sol-gel procedure using NH4C1 as the nitrogen source and followed by calcination at certain temperature. Systematic studies for the preparation parameters and their impact on the structure and photocatalytic activity under ultraviolet （UV） and visible light irra-diation were carried out. Multiple techniques （XRD, TEM, DRIF, DSC, and XPS） were commanded to characterize the crystal structures and chemical binding of N-doped TiO2. Its photocatalytic activity was examined by the deg- radation of organic compounds. The catalytic activity of the prepared N-doped TiO2 nanoparticles under visible light （λ〉400nm） irradiation is evidenced by the decomposition of 4-chlorophenol, showing that nitrogen atoms in the N-doped TiO2 nanoparticle catalyst are responsible for the visible light catalytic activity. The N-doped TiO2 nanoparticle catalyst prepared with this modified route exhibits higher catalytic activity under UV irradiation in contrast to TiO2 without N-doping. It is suggested that the doped nitrogen here is located at the interstitial site of TiO2 lattice.     

色氨酸辅助合成光催化活性增强的球形纳米TiO2

以L-色氨酸（L-Trp）为生物模板,采用简单水解及煅烧后制备了球形结构TiO₂纳米光催化剂。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱和N₂吸附-解吸等方法对制得的TiO₂纳米材料进行表征。在催化剂合成过程中,L-Trp作为生物模板发挥至关重要的作用,能够指导球形结构纳米TiO₂的形成。考察了不同煅烧温度下制备的TiO₂样品光催化活性,结果表明550℃时制备的TiO₂样品具有优异的光催化活性,紫外光照射30min对甲基橙溶液的降解率达到95%左右,主要是由于较大比表面积和球形结构的协同效应。光催化剂稳定性实验表明,所制备的TiO₂纳米材料可作为一种实用有效的光催化剂用于紫外光照射下降解有机染料。同时,对L-Trp辅助下球形结构TiO₂纳米颗粒的可能生长机理进行讨论。     

Fabrication and characterization of Ag–TiO2 multiphase nanocomposite thin films with enhanced photocatalytic activity

Ag–TiO₂ multiphase nanocomposite thin films were prepared on quartz substrates by the liquid phase deposition (LPD) method from a mixed aqueous solution of ammonium hexafluouotitanate, silver nitrate and boric acid under ambient temperature and atmosphere followed by calcination at 500 °C for 1 h. The grain growth of anatase was depressed upon Ag⁺ doping. However, silver ions not only promoted (or catalyzed) the formation of brookite phase but also reduced the phase transformation temperature of anatase to rutile. With increasing AgNO₃ concentration, the transmittance and band gap of the composite thin films decreased; however, the intensity of surface plasmon absorption (SPA) peaks increased and their peak position shifted to a longer wavelength range. When AgNO₃ concentration was higher than 0.03 M, the prepared samples consisted of anatase, brookite, rutile and metal silver nanocrystal particles, and their grain size ranges were 5–30 nm. The photocatalytic activity of the Ag–TiO₂ multiphase nanocrystal composite thin films prepared by this method exceeded that of pure TiO₂ thin films by a factor of more than 6.3 when AgNO₃ concentration was kept in the range of 0.03–0.05. This was attributed to the fact that there were many hetero-junctions, such as anatase/rutile, anatase/brookite, Ag/anatase, Ag/rutile and so on, existed in the Ag–TiO₂ multiphase nanocomposite films.     

有机改性金红石型纳米TiO2对聚乙醇酸抗光老化性能的研究

用硅烷偶联剂（A-172）对金红石型纳米TiO₂进行有机表面改性,采用红外光谱（FTIR）、透射电镜（TEM）对改性结果进行了表征。红外光谱表明,A-172以化学键的方式结合在纳米TiO₂表面;透射电镜照片表明,改性后的纳米TiO₂表现出较强疏水性。将改性后的纳米TiO₂作为紫外线屏蔽剂添加到聚乙醇酸（PGA）中,分别制备了TiO₂质量分数为0.5%、1%、1.5%和2%的复合材料,并采用氙灯气候试验机对纯PGA和PGA/纳米TiO₂复合材料进行加速老化对比试验。实验结果表明,改性后的纳米TiO₂在PGA材料中具有良好的分散性,使PGA具有更宽的紫外吸收范围和更强的紫外吸收峰,其中,当添加质量分数为1.5%时改性效果最佳,经过800h加速老化后,复合材料黄色指数只增加4.1,拉伸强度和缺口冲击强度保持率为56.34%和65.15%,分别比纯PGA提高了42.29%和37.21%,重均分子量和数均分子量保持率也分别提高了33.64%和33.99%。     

稀土元素Ce掺杂TiO_2光催化剂制备及微波强化光催化活性

在[Bmim]PF6离子液体介质中微波辅助制备稀土元素Ce掺杂改性的TiO_2光催化剂TiO_2-Ce,以甲基橙溶液和苯酚溶液为模拟污染物,在紫外光照和微波辐射-紫外光照降解条件下考察TiO_2-Ce催化剂的光催化活性。利用荧光技术以对苯二甲酸作为荧光探针检测TiO_2-Ce催化剂表面产生的羟基自由基,并对光催化降解反应进行动力学分析,以了解光催化降解反应机理。结果表明,通过优化反应条件制得的TiO_2-Ce催化剂具有较高光催化降解活性和热稳定性,在紫外光照和微波辐射-紫外光照条件下降解60 min后,甲基橙降解率分别为98.6%和99.3%,苯酚降解率分别为96.6%和97.2%。荧光光谱分析表明,TiO_2-Ce在微波辐射-紫外光照条件下产生的羟基自由基比紫外光照多,因而微波辐射-紫外光照具有强化TiO_2-Ce降解模拟污染物作用的效果。反应动力学数据表明,TiO_2-Ce光催化降解甲基橙溶液反应呈一级反应动力学规律,其表观速率常数k最大值为0.056 2 min-1。     

Photodegradation of benzothiazole ionic liquids catalyzed by titanium dioxide and silver-loaded titanium dioxide

In recent years, ionic liquids(ILs) have been widely used in extraction, synthesis, electrochemistry and other fields.Meanwhile, the environmental impact of ILs has been attracting a lot of attention, and eco-friendly treatment for ILs is becoming a necessary subject. In this study, photocatalytic degradations of benzothiazole ILs catalyzed by titanium dioxide(TiO_2) and silver-loaded titanium dioxide(Ag/TiO_2) were studied for the first time. The degradation of benzothiazole hexafluorophosphate([C4 Bth]PF6) could reach more than 99% within 240 min with the catalysis of TiO_2. To improve catalytic efficiency, Ag/TiO_2 was synthesized and characterized by UV–Vis diffuse reflectance absorption spectra(DRS) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The degradation of [C4 Bth]PF6 could reach more than 99% within 120 min in the degradation catalyzed by Ag/TiO_2. The photodegradation products of benzothiazole ILs are composed of inorganic substances or organic substances with simpler structures, which are easier to decompose and less toxic. The degradation system proposed by this study could provide a simple, green,safe, and economical method for the efficient treatment of benzothiazole ILs.     

钒掺杂二氧化钛光催化活性研究

二氧化钛凭借优异的光催化性能,越来越受到人们的广泛关注和重视。以钛酸四丁酯为原料,利用水解-水热-干燥/煅烧工艺制备得到未掺杂TiO₂光催化剂和掺钒TiO₂光催化剂,利用其对甲基橙溶液的降解率做了比较分析。结果表明,以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备钒掺杂TiO₂光催化剂是可行的。制备V/TiO₂产品的最佳工艺条件：钒钛质量比为6∶100、水热温度为160 ℃、水热时间为12 h,120 ℃下干燥14 h。紫外光照射条件下,甲基橙光催化降解效率达到99.10%,降解时间小于45 min。