PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜制备及光催化性能

通过静电纺丝技术制备聚乙烯醇/聚酰胺/纳米二氧化钛(PVA/PA6/TiO_2)复合纳米纤维,并考察了复合纳米纤维对模拟染料(亚甲基蓝和活性红X-3B)的光催化降解性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDX)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等表征测试对复合纳米纤维的形貌结构、表面元素分布进行分析。结果表明,用50 mg PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜(其中TiO_2含量是PVA/PA6质量的3%的)光催化降解50 mL浓度为5 mg/L亚甲基蓝溶液和50 mg/L活性红X-3B溶液,反应时间为120 min时,降解率分别为92.8%和87.5%。纳米纤维膜重复使用4次后,其亚甲基蓝降解率为86.6%,活性红X-3B降解率为66.9%,其依然保持良好的光催化性能。说明制备的复合纳米纤维膜具备优异的光催化性能及重复使用性。     

流化床化学气相沉积法制备CNT/Fe-Ni/TiO2及其光催化性能研究

以Fe-Ni/TiO2为催化剂,采用流化床化学气相沉积法(FBCVD)在TiO2表面原位生长碳纳米管(CNT),得到CNT/Fe-Ni/TiO2复合光催化剂.通过SEM、XRD、UV-Vis等方法表征其结构和性能,以亚甲基蓝溶液降解为模型考察其光催化性能.结果表明:Fe-Ni/TiO2催化剂在FBCVD过程中,镍主要起到了CNT生长催化活性位的作用;在生长CNT后的复合光催化剂中,比例较低的Fe3+主要作为电子俘获剂,抑制TiO2光生电子空穴的复合;Ni和CNT共同起到将电子迅速地从TiO2中导出,从而降低光生电子空穴复合几率的作用.三者的协同作用显著改善了TiO2的光催化性能.其中Fe和Ni掺杂量分别为0.25mol%和4.75mol%样品的光催化活性较高,生长CNT后得到的复合光催化剂对亚甲基蓝的降解效率较纯TiO2提高约70%.     

钨酸铋/TiO2/聚丙烯睛电纺纳米纤维膜的制备及性能研究

钨酸铋可广泛应用于污染物的催化降解。然而,现今制备的钨酸铋存在回收困难和重复使用性能差的不足。采用静电纺丝法将TiO_2引入钨酸铋体系制备了钨酸铋/TiO_2/聚丙烯睛(PAN)电纺纳米纤维膜。氧化处理后的钨酸铋/TiO_2/PAN电纺纳米纤维膜表现出良好的光催化活性。通过其对亚甲基蓝的光降解率评价所制纤维膜的光催化性能。结果表明:4.5h后,亚甲基蓝的光降解率达到95.15%,重复使用6次后,光降解率还能保持81.43%,说明其具有优秀的光催化性能和良好的可重复性。在污水处理中具有潜在的应用前景。     

CuMnO2/TiO2复合光催化剂增效催化降解亚甲基蓝

首次利用旋涂法将CuMnO_2纳米晶负载于TiO_2纳米棒阵列薄膜上,制备出光催化性能增强的CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂,并考察了样品对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。研究结果表明,CuMnO_2纳米晶和TiO_2纳米棒之间形成p-n异质结结构,能够有效促进电子和空穴的分离,使得CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂具有更高的光催化性能。采用浓度为0.25 g/L的CuMnO_2悬浮液制得的CuMnO_2/TiO_2复合材料的光催化降解效率最高,其光催化效率和表观速率分别为88%和0.298 6 h~(-1),较纯TiO_2提高约26%和80%。     

TiO_2纳米粒子及纳米棒在活性碳纤维上的生长研究

通过两步水热方法,在活性碳纤维上依次沉积了锐钛矿型TiO_2纳米粒子及金红石型TiO_2纳米棒,SEM及XRD实验结果表明:在纤维表面预沉积锐钛矿型TiO_2纳米粒子有助于后续金红石型TiO_2纳米棒的生长。随着纳米棒的生长,纳米粒子的质量分数下降。与单纯锐钛矿型TiO_2纳米粒子负载的纤维相比,纳米棒生长时间2.5h相应的混晶TiO_2负载的活性碳纤维显示了对亚甲基蓝较高的光催化活性。在对混晶TiO_2负载的纤维用辛基三甲氧基硅烷处理后,纤维毡的表面显示超疏水性,并且水接触角随纳米棒生长时间的延长而增大。     

聚酰亚胺/TiO_2复合物纳米纤维的制备及其光催化性能研究

利用静电纺丝方法并协同亚胺化制备了聚酰亚胺(PI)/二氧化钛(TiO_2)复合纳米纤维膜。研究发现TiO_2成功复合到纳米纤维当中,随着TiO_2纳米颗粒含量的增加,纳米纤维的直径变细,PI/TiO_2复合纳米纤维膜的机械性能有所降低。光催化显示PI/TiO_2复合纳米纤维具有一定的光催化性能,TiO_2纳米颗粒较多时,降解的速率也较快,而且当延长降解时间后,降解速率会逐渐下降。     

Sm-TiO_2光催化剂的制备及可见光下降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土钐掺杂的纳米TiO_2光催化剂(Sm-TiO_2),通过XRD、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Sm-TiO_2样品进行表征和分析,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度样品对MB的光催化降解效果。结果表明,Sm的替代掺杂引起的晶格畸变促进了金红石相的形成,但晶界及表面的Sm物种抑制了TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,细化了晶粒。适量的Sm掺杂使TiO_2的吸收光谱阈值红移,有效降低了光生电子-空穴对复合率,提高了TiO_2光催化活性。当pH值=2、掺杂量n(Sm)∶n(Ti)=0.006、热处理温度为500℃时,Sm-TiO_2样品在普通日光灯下光催化降解MB的活性最高,其一级表观速率常数较相同条件下纯TiO_2提高了约4倍。     

铁掺杂二氧化钛光催化剂的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了铁掺杂二氧化钛粉体(Fe-TiO2),采用XRD、UV-Vis、PL、纳米粒度分析仪等方法对其进行表征和分析。结果表明,Fe掺杂降低了TiO2的相转变温度,拓展了TiO2对可见光的吸收范围,有效地抑制了光生电子-空穴对的复合。光催化降解亚甲基蓝(MB)的实验表明,Fe-TiO2粉体在普通日光灯下对亚甲基蓝的降解率达90.36%,明显优于德国Degussa公司生产的P25纯TiO2光催化剂对亚甲基蓝的降解率43.58%。     

柔性PMMA/TiO_2复合超细纤维的制备及表征

利用静电纺丝技术制备出聚甲基丙烯酸甲酯/钛酸四正丁酯(PMMA/TBT)复合超细纤维膜,并通过水热法处理得到PMMA/TiO_2柔性复合纳米纤维膜。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、热失重分析法(TGA)、X射线衍射法(XRD)等手段对PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜进行表征,借助扫描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)对该材料的形貌结构、孔隙结构进行分析,最后探讨了所制备的纳米纤维膜的光催化降解能力,综合分析了pH值对水热法制备PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌、结构及性能的影响。结果表明,成功制备出了比表面积较大,催化活性较高的PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜;在水热反应过程中pH=8时,得到的PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜中TiO_2晶型为锐钛矿型,且比表面积较大,对拟污染物亚甲基蓝的脱色率达到95%。     

稀土Dy掺杂对纳米TiO2相变及光催化性能的影响

采用溶胶-微波法制备了稀土元素Dy掺杂的纳米TiO_2复合粉体,采用XRD、拉曼、XPS等手段对样品进行了表征和分析,并以甲基橙的光催化降解为探针反应,探讨稀土Dy掺杂对纳米TiO_2的相变及光催化活性的影响。研究结果表明:稀土掺量为1.3%、经550℃煅烧后制备的样品光催化活性显著提高,对甲基橙的降解率为92%。与未掺杂纳米TiO_2相比,稀土Dy掺杂可以阻碍纳米TiO_2晶粒的生长,增大了比表面积;提高其热稳定性,抑制TiO_2锐钛矿相向金红石相转变;并使TiO_2产生晶格缺陷从而增加纳米TiO_2粉体表面羟基含量和表面氧空位,抑制了光生电子和空穴的复合,增强纳米TiO_2的光催化活性。     

磁控溅射制备Cu2O和Cu2O/TiO2复合膜及其光催化活性

采用直流反应磁控溅射的方法在普通玻璃上沉积得到Cu2O、TiO2和Cu2O/TiO2复合薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对薄膜的晶体结构、表面形态和薄膜元素组成进行了分析.XRD结果表明,当反应溅射时间为5 min时,Cu2O薄膜由单一的(111)晶面组成;反应时间的延长促进了Cu2O(110)和(220)晶面的生长.通过计算得出Cu2O(111)更有利于对O2的吸附.进一步使用氙灯作为光源,用薄膜对亚甲基蓝(MB)的降解率来表征光催化活性.结果表明,Cu2O/TiO2复合薄膜的光催化效果随着Cu2O含量的增加升高而后降低,当Cu2O含量为2.6mol%时,光催化活性最高.光催化效率的提高主要归因于Cu2O的加入引起光生电子-空穴的分离,而过量的Cu2O会延长光生电子迁移到Cu2O/TiO2界面和空穴迁移至表面所需要的时间,使电子和空穴复合的几率增大,从而降低了量子效率.     

γ-Bi2O3/TiO2复合纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术与溶剂热法相结合制备了γ-Bi2O3/TiO2复合纤维光催化材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和紫外–可见吸收光谱(UV-Vis)等分析测试手段对材料进行了表征,并以罗丹明B(RB)的脱色降解为模式反应,考察了材料的可见光催化性能.结果表明:γ-Bi2O3纳米片均匀地生长在TiO2纤维上,形成了具有异质结构的γ-Bi2O3/TiO2复合纤维光催化材料,其光谱响应范围拓宽至可见光区,有利于TiO2光生电子和空穴的分离,增强了体系的量子效率.与纯TiO2纤维相比可见光催化活性明显提高,对RB的脱色率达87.8%.     

TiO_2-硅藻土复合光催化剂的制备及其对有机染料的降解

为探索用于染料废水处理的新型矿物材料光催化染料复合剂的合成和效果,采用硅藻土表面包覆TiO2,制备TiO2-硅藻土纳米复合光催化剂,研究不同TiO2包覆量、煅烧温度、干燥温度、催化剂用量因素对复合光催化剂降解次甲基蓝效果的影响。结果表明:复合光催化剂的最佳合成条件为:煅烧温度500℃,干燥温度70℃,TiO2包覆量为25%,复合光催化剂处理次甲基蓝用量1g/L。所制备纳米级TiO2-硅藻土纳米复合光催化剂对次甲基蓝的脱色率可达90%。     

铝合金表面制备二氧化钛薄膜及其光催化活性研究

分别以阳极氧化处理的6061铝合金和纯铝为载体,用液相沉积的方法在载体上制备了二氧化钛薄膜.结果表明,在6061铝合金上的TiO2纳米薄膜呈现带有孔洞的竹节状结构,而纯铝基片上的TiO2纳米薄膜具有良好的一维贯通结构.这主要是在AAO模板制备过程中,由于铝合金中的合金元素Mg被氧化,其产生的氧化物体积比Al2O3的体积小所致.在铝合金表面的TiO2薄膜光催化性能优于纯铝表面的TiO2薄膜.铝合金表面制备的TiO2薄膜因其特殊的带孔洞的竹节状结构,使其比表面积比纯铝上的TiO2薄膜大,因此其光降解甲基蓝效果更好.TiO2对甲基蓝的光催化降解符合一级反应动力学公式,在0.1 mol/L的氟钛酸铵溶液中沉积得到的TiO2薄膜光催化性能最好,表观反应速率为k=0.00444/min.     

水热反应温度对PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌和性能的影响

利用静电纺丝技术成功制备了聚甲基丙烯酸甲酯/钛酸四正丁酯(PMMA/TBT)复合纳米纤维膜,通过水热法处理得到了PMMA/TiO_2柔性复合纳米纤维膜。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、热失重分析法(TGA)、X射线衍射法(XRD)等手段对PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜进行了表征,借助扫描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)对该材料的形貌结构、孔隙结构进行分析,最后探讨了所制备的纳米纤维膜的光催化降解能力,综合分析了反应温度对水热法制备PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌、结构及性能的影响。结果表明:水热反应温度为200℃时,得到的PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜中TiO_2晶型为纯锐钛矿型,且晶体生长速率较快,比表面积较大,对污染物亚甲基蓝的脱色效率最高,可达98.93%。     

静电纺丝法制备Fe3+/TiO2纳米纤维及表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纤维模板,钛酸四丁酯(Ti[O(CH2)3CH3]4)和Fe3+为前驱体,乙醇为溶剂,醋酸为催化剂,采用静电纺丝法制备不同含铁量的复合纳米纤维Fe3+/TiO2,经500℃煅烧得到以锐钛矿为主的Fe3+/TiO2纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别表征了Fe3+/TiO2纳米纤维的形貌与晶态,计算了样品的晶粒尺寸和锐钛矿所占的比例,并比较了5%Fe3+/TiO2纳米纤维、5%Fe3+/TiO2粉体以及纯TiO2纳米纤维三者光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果。研究表明:由静电纺丝法制备的5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化降解效果比相同含铁量的粉体的降解效果好,TiO2纳米纤维比5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化活性高。     

CNT-CdS-TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

采用溶胶凝胶法,以硝酸镉为镉源、钛酸四丁酯为钛源、硫脲为硫源,碳纳米管(CNT)为载体,分别制备了TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2催化剂。对TiO_2,CdS-TiO_2,CNT-CdS-TiO_2的晶型和微观形貌进行了表征。结果表明:TiO_2为锐钛矿,CdS为六方相;TiO_2与CdS均匀包覆在CNT的表面。对TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2分别进行了紫外-可见吸收光谱的测试和可见光条件下降解亚甲基蓝的光催化性能测试。结果表明CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2吸收峰发生红移;TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2在可见光下对亚甲基蓝的降解率依次提高,CNT-CdS-TiO_2的降解率可达到55%。     

铜掺杂纳米 TiO2 的制备及其抗菌性能研究

目的制备铜掺杂纳米二氧化钛抗菌材料,测定其金属溶出率,研究该材料的光催化活性及抗菌性能。方法通过水热合成法制备掺铜二氧化钛(TiO_2Cu)纳米材料,采用催化动力学法测定该材料Cu~(~(2+))溶出率,以亚甲蓝为光催化降解材料测定其光催化活性,以金黄色葡萄球菌为目标物,研究在紫外光和非光条件下TiO_2Cu纳米材料的抗菌性能。结果 TiO_2Cu纳米材料Cu~(2+)溶出率最大值为72.36%,在自然光和紫外灯光照下对亚甲蓝光催化降解率分别为95.06%和85.08%,光照下TiO_2Cu材料质量浓度达到10 mg/m L,与细菌共培养90 min后,抑菌率可达94%。结论采用冷冻干燥法制备的含铜量为0.2%的TiO_2Cu材料具有良好的光催化活性,在暗光和紫外光照下均具有一定的抗菌性能。     

TiO2／膨胀石墨复合材料的制备及光催化性能的研穷

采用快速升温法制备出以膨胀石墨为载体的TiO2／膨胀石墨光催化剂，用SEM及XRD对其表面形貌及结构进行表征，研究了光催化剂在紫外光照射下的催化能力，探讨了目标降解物溶液的初始浓度及其pH值对光催化剂的降解能力的影响。结果发现，负载量为10％的光催化剂对40mg／L的亚甲基兰溶液5h的光降解率达到58．83％，甲基橙为51．12％。