TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的制备及表征

在聚丙烯腈(PAN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)体系中加入钛酸四丁脂水解溶胶,通过静电纺丝技术得到纳米纤维膜,经预氧化、炭化、活化制备出TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱、热分析、傅里叶红外光谱、X射线衍射以及测定Zeta电位和表面接触角等手段对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜进行表征。结果表明,当V(PAN)∶V(DMF)∶V(Ti(OH)4)溶胶=3∶17∶3时,可制得纤维直径为600～700nm的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。纳米TiO2在TiO2/活性炭复合纳米纤维膜中分布均匀,晶型结构易于控制;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜有较强的光催化活性和吸附活性,可以作为环境功能材料使用。     

工业四氯化钛水溶液热水解制备锐钛矿晶型纳米二氧化钛

以盐酸法制备的工业四氯化钛水溶液为原料,加入一种表面活性剂自生晶种升温水解,实验发现,在一定四氯化钛水溶液浓度和酸度下,室温～106℃,水解30min即可得到平均晶体粒度为5nm左右的锐钛矿型纳米二氧化钛.此工艺条件具有很好的工业化生产的可能性.     

TiO2-B纳米线掺杂活性炭电极材料的电化学性能研究

采用超声混合法将TiO2-B纳米线(TNWB)掺杂到活性炭(AC)中制备超级电容器用复合电极材料ACTB.电极活性物质ACTB中TNWB占AC的质量分数分别为2％,4％,6％,8％和10％,研究结果表明,当TNWB的掺杂质量分数为6％时,其组装的电容器的质量比电容最高为26F/g,比纯AC电容器提高了8％左右,在高倍率下的充放电性能更为稳定.复合电极材料ACTB的循环伏安分析结果表明,其电化学行为仍是典型的双电层特性,说明将TNWB掺杂到AC中作为超级电容器的电极材料时,电容器储能能力的提高是由于TNWB在AC中形成的微观和宏观上均匀的三维网络结构.     

TiO2/Ag型抗菌活性碳纤维的制备和性能表征

采用涂覆和焙烧的简便方法,将载银二氧化钛(TiO2/Ag)均匀地沉积在活性碳纤维表面.利用扫描电镜、氮气吸脱附等对活性碳纤维结构进行表征,研究发现活性碳纤维的微孔结构、活性碳纤维的高吸附性能基本保持不变.利用改良抑菌圈法研究了这类TiO2/Ag活性碳纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌和链球菌的杀灭效果.结果表明,因Ag和TiO2相互协同作用,TiO2/Ag活性碳纤维的抗菌性大大提高,当Ag含量为0.5%时,在37°C培养4小时后,TiO2/Ag活性碳纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌就有很强的抗菌能力.由于TiO2特殊的光催化特性,使TiO2/Ag活性碳纤维不仅适用于水的净化抗菌处理,更适用于空气的净化抗菌处理.     

超级电容器活性炭/MnO2复合电极材料的制备及性能

KMnO_4和MnCl_2在140℃反应釜中反应6h并掺杂不同含量的活性炭,经球磨后制备成超级电容器活性炭/MnO2复合电极材料。通过BET测试得出,当活性炭含量为29%(质量分数,下同)时,复合电极材料的比表面积为451m~2/g。XRD结果表明,复合物的物相结构主要为非晶。SEM结果表明,复合电极的形貌为细小环绕微纳米绒球。XPS谱线表明不同活性炭含量的复合物中均含有Mn~(4+)。当扫描速率为50 mV/s时,复合电极的比电容值达365F/g,充放电效率为93%,等效串联电阻值仅为0.87Ω。经3 000次循环后,复合电极中均出现不同程度的晶体相,电极形貌变成颗粒状和块状,但复合粒子的均匀性增强,比电容值仅下降约6%。     

纳米TiO2/SiO2复合催化剂的制备与表征

以钛酸四丁酯、正硅酸乙酯作为前驱体,冰醋酸作为水解抑制剂,用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/SiO2复合物.讨论了加水量、稳定剂、催化剂、乙醇用量、反应温度等工艺因素对制备过程的影响.用X射线衍射、红外光谱、比表面积仪等测试手段对纳米TiO2/SiO2复合粒子进行了表征.结果表明,用溶胶-凝胶法制备TiO2/SO2复合光催化粒子,整个反应采用滴加方式;各反应组分用量为n(TEOS+TBOT) :n(EtOH) :n(HCl) :n(H2O)=1 :16 :0.06 :4,n(TBOT) :n(HAc)=1 :0.6;反应温度为室温.制备得到的纳米TiO2/SiO2复合粒子主要以锐钛矿型存在;SiO进入TiO2晶体结构中,两者以化学键相结合;TiO2/SiO2复合粒子的比表面积要比纯TiO2粒子的比表面积大得多,当xTi :xsi=3时,TiO2/SiO2复合粒子比表面积达389.11 m2/g.     

TiO2／PS复合粒子制备技术研究

本文首先通过优选表面活性剂和处理方式,实现了纳米TiO2粒子表面疏水处理,然后利用超声波的分散、粉碎、活化、引发等多重作用,在实现纳米TiO2粒子在反应介质中均匀分散的同时,引发苯乙烯（St）单体在纳米TiO2粒子表面进行分散聚合反应,最终制备出了TiO2／聚苯乙烯（TiO2／PS）复合粒子,并对其结构进行了表征。     

沥青树脂基复合球形活性炭的制备及研究

以高软化点煤沥青和热塑性酚醛树脂为主要原料,机械混合均匀后,采用悬浮法制备沥青/树脂基复合球形活性炭。使用扫描电子显微镜(SEM)、N2物理吸脱附仪、颗粒强度测定仪,对复合球的表面形貌、孔道结构和机械强度进行表征。实验结果表明:树脂的加入不仅能够拓宽球形活性炭的孔径分布,而且能够有效地提高球形活性炭的机械强度。树脂含量为30%的球形活性炭BET表面积为1049m2/g,总孔容为0.62cm3/g,平均孔径为8.8nm,同时机械强度达6.2N。通过苯的静态吸脱附测试研究了沥青树脂基球形活性炭的吸附性能,结果表明:复合球形活性炭基本上保持了沥青基球形活性炭的快速吸脱附性能,树脂的加入并没有明显延长复合球形活性炭对苯的吸脱附时间。     

中性水介质中碳钢C02腐蚀与其表面膜结构关系

采用电化学方法研究了碳钢在中性水介质中的CO     

超级电容器MnO_2/活性炭复合电极的研究

采用机械混合物理方法将电解MnO2进行细化并与活性炭组成复合电极材料。循环伏安、恒流充放电等测试结果表明,复合电极材电极具有更好的电化学可逆性和理想的电化学电容行为。当MnO2和活性炭混合物的平均粒径在3μm左右,并且其配比达到某一值时,电极呈现出良好的大电流充放电性能,解决了活性炭大电流充放电效果差的问题。     

氮化碳基纳米复合材料在重金属去除方面研究进展

石墨相氮化碳材料作为一种重要的二维层状材料, 在光催化、能源存储和环境污染治理等领域引起了广泛关注。氮化碳基复合材料以其稳定的物理化学性质、低成本和环境友好等特点成为不同领域的研究热点。在过去几年中, 氮化碳及其氮化碳基复合材料的制备、性质表征和不同领域应用取得了重要进展。本文总结了近几年氮化碳基复合材料的制备及掺杂和功能化研究, 及其在重金属离子废水中的去除应用, 以及不同研究方法对吸附机理的分析。最后还总结了氮化碳基材料在未来研究和应用中面临的主要问题、挑战和机遇。     

活性碳纤维的表面改性及其对Ag^＋的还原吸附

研究了改性活性碳纤维的物理性质和表面化学性质, 并研究了这些改性后的活性碳纤维的结构及其对银离子的吸附特征。水蒸汽活化所得活性碳纤维分别经Ｈ２Ｏ２、ＫＭｎＯ４、ＨＮＯ３ 或ＮＨ３·Ｈ２Ｏ等多种无机试剂后处理。改性活性碳纤维的孔结构和表面积通过７７Ｋ氮吸附等温线进行表征; 表面化学性质用ＸＰＳ和ＩＲ进行表征。研究结果表明,与原活性碳纤维相比,改性活性碳纤维的比表面积和孔体积下降１０％ － ２０％ 左右。氧化改性较为剧烈的情况下（用浓硝酸处理）, 比表面积和孔体积约降低４０％ 。改性后活性碳纤维表面含氧量及含氧基团的种类与未改性处理的原活性碳纤维也有所区别。这些活性碳纤维对酸性条件下的Ａｇ＋ 的还原吸附量都不高。然而, 改性活性碳纤维对碱性条件下的Ａｇ（ＮＨ３）２＋ 的还原吸附量却大幅度提高,可达５５０ｍ ｇ Ａｇ／ｇ Ｃ以上。推断表面改性在活性碳纤维表面创造了更多有利于碱性条件下发生氧化还原的活性点     

石墨/TiO2复合光催化剂的制备和性能

以石墨和纯的TiO₂为原料,采用球磨工艺制备了石墨/TiO₂复合光催化剂。使用XRD、SEM、TEM、XPS和DRS等手段对其性能进行了表征。以甲基橙为模拟污染物,研究了石墨掺入量、球磨时间对复合光催化剂光催化活性的影响。结果表明,石墨/TiO₂复合光催化剂具有锐钛矿结构,球磨后TiO₂(101)面的衍射峰宽化并右移,TiO₂成为200 nm左右的不规则球状颗粒,在其表面均匀分布着石墨。TiO₂晶粒的Ti-O键的结合能变高,且表面有缺陷产生,使其在可见光区具有显著的吸收。石墨掺入量为5%、球磨时间为12 h的石墨/TiO₂样品对甲基橙具有优异的光催化降解效果,在70 min的降解时间内甲基橙的降解去除率可达95.08%。石墨/TiO₂复合光催化剂的光催化反应速率常数k为0.043035 min^-1,是纯TiO₂的2.64倍。     

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%。     

漆酚醛缩聚物/丙烯酸树脂/TiO2复合涂料的制备及性能

采用Sol-Gel法制备了漆酚缩甲醛聚合物/多羟基丙烯酸树脂/TiO2纳米复合涂料(UFP/MPA/TiO2),并用透射电镜、动态机械热分析、红外光谱和其它手段对复合涂膜进行测试。结果表明,TiO2以40 nm~80 nm的粒子均匀地分布于m(UFP)∶m(MPA)=5∶2的UFP/MPA聚合物基体中,且纳米TiO2粒子和聚合物间存在着较强的氢键。纳米TiO2粒子的引入,使得该复合涂膜具有比UFP或UFP/MPA涂膜更好的抗紫外线性能、常规物理力学性能和动态力学性能。     

表层稀土掺杂PbO_2电极及对苯酚电催化氧化性能研究

以钛电极为基体,用热分解法制备Sn-Sb中间层,电沉积方法制备稀土La掺杂PbO2电极,优化了制备改性PbO2电极的电沉积温度、电沉积时间及稀土掺杂量。以苯酚废水为目标有机物,借助于苯酚去除情况分析电极的电催化氧化能力;分析了电极结构与电催化特性之间的关系。采用SEM、EDX和XRD分析了制备电极的表面形貌、元素组成、晶体结构。实验结果表明:电沉积液温度50℃,电沉积2 h,稀土镧掺杂量4∶1的PbO2电极降解苯酚电催化性能有明显改善,其去除率达到90.9%。     

中性水介质中碳钢C02腐蚀与其表面膜结构关系

采用电化学方法研究了碳钢在中性水介质中的CO2腐蚀速率及溶液pH值变化对腐蚀过程的影响。通过对碳钢表面形成的FeCO3膜在腐蚀前后的SEM和X衍射分析与观察发现,膜的致密性和稳定性,在pH值为7.6～8.4时较好,pH值过高或过低都会使膜的结构发生明显变化,因而会增加腐蚀。在中性水溶液中,由于HCO-3浓度增加, pH值虽上升,但阴极还原反应仍在增加,因而FeCO3膜结构的变化影响不大。     

TiO_2-NTs/rGO复合材料的制备及电化学性能

通过碱液水热法制备TiO_2纳米管(TiO_2-NTs)前驱体,并将其与氧化石墨烯复合得到二氧化钛纳米管/还原氧化石墨烯(TiO_2-NTs/rGO)复合材料。利用X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM),电化学测试等分析技术对复合物进行表征。结果表明:复合物中TiO_2-NTs晶相为B型(TiO_2(B)),其管径约为25~30nm;与单纯TiO_2-NTs相比,石墨烯负载的TiO_2-NTs的倍率性能和循环性能都得到显著改善,在放电倍率为1C(335mA/g)时,TiO_2-NTs/rGO和TiO_2-NTs首次放电容量分别为258.5mAh/g和214.9mAh/g;电化学阻抗谱测试显示,复合材料的电荷转移电阻明显小于纯相TiO_2-NTs。     

细胞外基质/二氧化钛复合涂层的制备及其细胞响应

细胞外基质(ECM)具有调节干细胞响应的功能,微/纳表面结构也对细胞行为有着重要影响.本研究首先在基板上水热生长TiO2纳米棒,之后通过细胞培养将ECM沉积到TiO2纳米棒薄膜中,最终形成ECM/TiO2复合涂层.研究结果表明,ECM有效地沉积在TiO2纳米棒之间,且其含量会显著影响骨髓间充质干细胞的初始粘附、扩散和早期分化.这显示利用宿主自身的ECM形成复合涂层可以有效地改进钛基金属植入体表面的细胞响应,在生物医用金属植入物表面修饰方面具有潜在应用价值.     

Zn-SiO2复合涂层在水介质中的耐冲刷腐蚀性能

渗锌钢不耐冲刷腐蚀,其应用受到了限制.在料浆渗锌涂层上采用溶胶-凝胶法研究了制备SiO2涂层的过程,获得了具有优异抗蚀性能的Zn-SiO2复合涂层的新技术.EDS和XRD分析证明,Zn-SiO2复合涂层的外层是一层较薄的非晶态SiO2薄膜,内层是与基体结合紧密的由FeZn11,FeZn9,FeZn7相组成的Zn-Fe合金层.在40℃自来水中冲刷腐蚀100h后,Zn-SiO2复合涂层的腐蚀速率约是渗锌层的1/20,20钢的1/170.在40℃,3.5%NaCl溶液中冲刷腐蚀100h后,Zn-SiO2复合涂层仍然保持光泽的表面.电化学测试结果表明,渗锌涂层涂覆一层SiO2薄膜后电极电位大幅度向正方向移动,是Zn-SiO2复合涂层提高抗腐蚀性能的主要原因.