TiO2/GO/EP复合涂层的光电化学防腐蚀性能研究

通过水热法合成TiO₂/GO复合纳米材料，在Q235碳钢表面制备了一系列TiO₂/GO/EP复合涂层，并对复合材料进行结构表征，探究不同含量GO对复合涂层光电化学防腐性能的影响。结果表明：TiO₂/GO纳米复合材料在紫外光和可见光区域吸收强度有明显提升；不同配比的TiO₂/GO/EP复合涂层都具有光电响应和光致阴极保护效果，其中，TiO₂/GO/EP-3复合涂层的光电响应最明显，光电流密度为0.003 8 A/cm²，光电压降至-681 mV。在环氧树脂中添加纳米复合粒子后涂层的耐水性、耐碱性更优，耐酸性有所改善，硬度和附着力明显增大，可对Q235碳钢基体提供良好的涂层屏蔽保护和半导体光生阴极保护作用。     

SiO2包覆TiO2复合纳米粒子的制备及防晒性能研究

通过溶胶-凝胶法在金红石型纳米二氧化钛（TiO₂）表面包覆二氧化硅（SiO₂）薄膜,对纳米TiO₂进行表面改性。通过优化聚乙烯吡咯烷酮（PVP）用量、硅钛比、氨水的用量确定最佳制备条件为:TiO₂用量为0.3 g,PVP用量为0.4 g,硅钛比为2∶1,氨水用量为5 m L,获得了粒径小,SiO₂包覆层薄,单分散性好的SiO₂-TiO₂复合纳米粒子。应用FT-IR,XRD,SEM,TEM和UV-vis等对改性前后的粒子进行表征。结果表明:红外光谱图中出现Si-O-Ti键的振动吸收峰,改性前后的纳米TiO₂均为金红石型,SEM及TEM显示改性后的粒子团聚现象减弱,其表面形成了约10 nm的SiO₂薄膜。经过表面改性,SiO₂成功包覆在纳米TiO₂表面,复合纳米粒子的光催化活性得到有效抑制,纳米TiO₂作为防晒剂的安全性大大提高。...     

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%。     

壳聚糖/纳米纤维素/石墨烯改性纳米TiO2复合膜光催化降解性能

以氧化石墨烯改性纳米二氧化钛为光催化活性成分,通过流延成型法制备了壳聚糖/纳米纤维素/石墨烯改性纳米TiO₂光催化复合膜。利用热重分析仪(TG)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合膜的结构进行表征。研究了壳聚糖/纳米纤维素/改性纳米TiO₂复合膜的力学性能,对比了复合膜对亚甲基蓝及甲基橙的光催化降解性能。结果表明,改性纳米TiO₂的添加提高了壳聚糖复合膜的力学性能及耐热性能。改性纳米TiO₂质量分数为4%的复合膜抗拉强度最大,达到43 MPa。改性纳米TiO₂质量分数为2%的复合膜断裂伸长率最大为13.6%。在模拟溶液质量浓度为20 mg/L时,改性纳米TiO₂质量分数为2%的复合膜对亚甲基蓝降解率最大,为51.7%。改性纳米TiO₂质量分数为4%的复合膜对甲基橙降解率最大,为42.2%。模拟溶液初始浓度愈高,则复合膜对亚甲基蓝及甲基橙降解率均降低。     

载银TiO2/碳纳米管复合材料的制备及其催化杀菌性能

采用溶胶-凝胶法, 在450℃下煅烧制备载银TiO₂/碳纳米管纳米复合材料;采用XRD、SEM以及N₂吸脱附对样品的晶体结构及样品微观形貌进行表征;通过UV-vis漫反射光谱表征了复合材料对紫外可见光的吸收性能;以甲基橙为模型污染物, 评价了样品紫外光光催化降解甲基橙的活性, 以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为菌种, 采用抑菌圈法表征样品的杀菌性能。结果表明, 载银TiO₂/碳纳米管纳米复合材料比纯TiO₂纳米颗粒有更好的紫外光光催化活性, 其中掺碳纳米管(CNTs)1%(质量分数)的效果最好, 紫外光照射150min, 降解率达到76.5%;载银TiO₂/碳纳米管纳米复合材料比TiO₂纳米颗粒、Ag纳米粒子、CNTs(纯化处理后)的杀菌效果都要好很多, 其中掺CNTs 10%(质量分数)的样品的杀菌效果最好, 抑菌圈直径达到25.8mm。     

纳米二氧化碳/环氧化脱蛋白天然胶乳复合材料的制备及性能

以环氧度为25%的环氧化天然橡胶(ENR)为基质、聚多巴胺(PDA)改性的纳米TiO₂(PTiO₂)为填料，采用胶乳共混法制备了PTiO₂/ENR复合膜，并研究了填料PTiO₂的添加量对PTiO₂/ENR复合膜力学性能、热稳定性和抗紫外老化性能的影响。结果表明，PDA提高了纳米TiO₂在ENR基质中的分散性；随着填料PTiO₂的加入，PTiO₂/ENR复合膜的热稳定性逐渐提高；当PTiO₂添加量为5份(质量)时，PTiO₂/ENR复合膜的拉伸强度为8.15 MPa，与ENR相比提高了2.8倍，扯断伸长率为1 141%;PTiO₂/ENR复合膜经紫外线照射后力学性能保留率均超过97%，具有较好的抗紫外老化性能。     

以硅氧烷溶胶为介质制备纳米TiO2光致超亲水涂层

简单、经济、规模化制备二氧化钛（TiO₂）光致超亲水表面备受重视。本研究利用硅氧烷溶胶为介质,将TiO₂纳米颗粒浸涂到玻璃表面。考查了颗粒在表面的分散状况和TiO₂含量对涂层光致超亲水性能、透明性以及涂层牢固度和表面硬度的影响。结果发现:浸涂并经紫外辐照1h或120℃烘干3h后,TiO₂纳米颗粒能均匀、牢固地负载到玻璃表面;10min UV辐照后,表面变得超亲水;涂层附着力达0级,表面硬度达到5H。硅氧烷溶胶对玻璃表面的良好浸润性和对含羟基纳米颗粒的良好"粘结"性能是纳米颗粒在玻璃表面能均匀、牢固负载的主要原因。研究结果为大规模、低成本制备透明自清洁表面提供了理论和实验基础。     

ZnFe2O4/TiO2纳米棒光催化剂的制备及其对甲基橙废水的脱色研究

采用水热法制备了ZnFe₂O₄纳米粒子,在碱性条件下水解钛酸丁酯组装得到ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒光催化剂,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、N₂吸附-脱附仪及电化学工作站分别表征了ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒的晶型、形貌、磁性能、孔结构及电极性能,并研究了其对甲基橙废水的脱色效果。结果表明,ZnFe₂O₄具有尖晶石结构,而TiO₂是锐钛矿结构,二者组装为具有介孔结构的ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒光催化剂,比饱和磁化强度高达40.0 emu·g^-1;紫外光照射120 min后,ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒对甲基橙废水的脱色率...     

硼氮共掺杂TiO2粉末制备及光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备硼氮共掺杂TiO₂光催化剂,利用X射线衍射、X射线光电子能谱及紫外-可见光漫反射光谱手段对制备的催化剂进行表征。结果表明,硼和氮均以间隙方式进入TiO₂晶格中,形成Ti-O-B、Ti-O-N和Ti-O-B-N结构,提高了催化剂活性;B-N-TiO₂吸收带边明显红移,表明催化剂对可见光吸收增强。可见光降解甲基橙结果表明,B-N-TiO₂的活性明显高于B-TiO₂和N-TiO₂,说明硼氮共掺杂改性对提高TiO₂可见光活性具有协同作用。     

具有自清洁与自修复双重特性的纤维用涂层的制备与研究

为了解决纤维用涂层在长期使用过程中污渍吸附和开裂磨损等技术问题,首先合成末端带有呋喃基团的硅烷改性预聚体,然后制备末端带有呋喃基团的改性纳米 TiO₂,最后将硅烷改性预聚体、改性纳米 TiO₂以及 4,4′-亚甲基双（ N-苯基马来酰亚胺）（BMI）进行 DA（Diels-Alder）反应得到树脂 /纳米填料一体化复合涂层,并对涂层的结构和性能以及自清洁、自修复效果进行研究。结果表明：涂层损伤能够在不影响疏水性能的前提下得到修复,同时纤维涂层具有很强的光降解污染物的功能,使该涂层具备自清洁和自修复双重特性,提高了纤维用涂层的使用寿命。     

纳米二氧化钛/石墨烯改性水性聚氨酯抗菌涂料的制备与评价

通过简单高效的方法制备纳米二氧化钛 /还原氧化石墨烯（ TiO₂/rGO）复合材料,对复合材料进行红外光谱（ FT-IR）、扫描电镜（ SEM）以及 X射线衍射（XRD）表征,结果表明：成功制备了氧化石墨烯、锐钛型纳米 TiO₂,并将纳米 TiO₂均匀负载于氧化石墨烯片层,经水热还原得到 TiO₂/rGO复合材料。将制备的 TiO₂/rGO复合材料添加到水性聚氨酯涂料中,制备涂膜并测定其光催化降解能力,结果表明：纳米 TiO₂/rGO填料复合的聚氨酯涂膜具有较高的光催化能力。依据 HG/T 3950—2007标准测定涂膜抗菌性能,结果表明：水性聚氨酯涂料的抗菌能力达到国家 Ⅰ级标准,可以有效替代有机抗菌剂。该环保复合涂料在物理性质和应用性能上均符合化工行业标准要求。     

TiO2对重整预加氢催化剂性能的影响

采用纳米TiO₂对氧化铝进行改性,并以改性氧化铝为载体制备系列催化剂,通过N₂物理吸附、XRD、H₂-TPR和NH₃-TPD等方法研究TiO₂对催化剂的孔结构、物相和酸性的影响,并考察TiO₂对重整预加氢反应性能的影响。结果表明,添加TiO₂降低催化剂的比表面积和孔容,促进氧化钼的还原,增强催化剂的中强酸,催化剂性能得到较大改善,在入口温度低10 ℃的条件下,催化剂仍具有较好的脱硫和脱氮性能。     

TiO2纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能

利用硅烷偶联剂KH570对TiO₂纳米粒子进行表面改性,然后制备塑化超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/TiO₂复合材料,最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO₂纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明,低含量的Ti O₂纳米粒子(质量分数0.1%)能在聚合物基体中分散良好,使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升;随粒子尺寸增加,材料强度和刚度降低,断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而,高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体,导致复合材料性能下降。当TiO₂纳米粒子尺寸为5～10 nm、质量分数为0.1%时,复合材料展现出优异的力学性能和加工性能,拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa,且熔体剪切黏度下降19.7%。     

改性TiO2及其纳米流体的核沸腾传热特性

采用全氟癸基三甲氧基硅烷对纳米TiO₂进行改性,有效改善了纳米粒子的团聚性能。利用两步法分别制备相同浓度范围的改性前/后TiO₂纳米流体,考察了2组纳米流体的热导率、静态接触角对核沸腾传热特性的影响。结果表明,在质量分数为0.05%时,未改性纳米流体沸腾传热系数较去离子水最大提高16.3%,改性纳米流体传热系数可提高28.57%,且改性纳米流体临界热通量较未改性纳米流体降低11.68%。热导率和接触角是影响不同润湿性纳米流体具有不同沸腾传热特性的主要因素,润湿性较差纳米流体易提前起沸和形成核化点,但随热通量的增加会造成气泡合并、恶化传热。     

舞蹈器材用改性PU胶粘剂的耐老化性能测试分析

针对聚氨酯(PU)胶粘剂在使用与存储环节较容易出现的老化问题,研制改性剂TiO₂-TDI粒子,其原料为甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)与抗氧剂2246、纳米二氧化钛(TiO₂,金红石型),通过对二氧化钛、TiO₂-TDI粒子结构的热失重分析(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射(UV-vis)等加以表征。结果显示,在二氧化钛表面,通过化学键作用与TDI成功键合,完成了该改性粒子制备。此粒子对可见光、紫外线有着更强水平的吸收能力,通过化学法成功完成抗热氧化、光氧化的改性剂,可以使得PU胶粘剂耐老化性能得到显著改善,更好地应用于舞蹈器材中。     

半纤维素/TiO2复合凝胶的光催化降解性能

以半纤维素和TiO₂纳米粒子为原料制得半纤维素/TiO₂复合凝胶。分别用红外光谱分析和扫描电镜对复合水凝胶进行了表征,分析表明半纤维素上成功接枝聚丙烯酸,凝胶呈现多孔结构,且随着TiO₂含量的增加凝胶孔径减小。考察了半纤维素/TiO₂复合凝胶的溶胀性能以及对亚甲基蓝的光催化降解性能,研究表明半纤维素/TiO₂复合凝胶的溶胀率随着TiO₂粒子含量的增加而减小,随着pH的增大先增大后减小;对亚甲基蓝染料的降解率随着TiO₂含量的增加先增大后减小,随着pH的增大先增大后减小,随着亚甲基蓝初始浓度的增大而增大。     

基于疏水性TiO2纳米颗粒的悬浮液手印显现研究

利用偶联剂N-辛基三甲氧基硅烷(KH-318)对TiO₂纳米颗粒进行改性,制备表面改性的TiO₂纳米颗粒悬浮液,考察反应温度和反应时间对亲油化度的影响,使用光学显微镜考察在不同制备条件下改性疏水性TiO₂纳米颗粒悬浮液对手印显现效果的影响。结果表明,改性的TiO₂纳米颗粒悬浮液的疏水性在45℃反应2 h时最好,显现潜在手印的效果优异,可呈现出清晰的指纹三级特征。有机官能团通过Ti—O—Si化学键成功接枝到TiO₂纳米颗粒表面,且改性后的TiO₂纳米颗粒对潜在手印表面的脂类等物质具有良好的靶向吸附能力。改性的疏水性TiO₂纳米颗粒悬浮液的性质非常稳定,适合皮脂及油质等手印的高灵敏度显现,在化学及法庭科学领域具有较好的应用前景。     

不同水解抑制剂下Sr2+掺杂改性纳米TiO2的制备及可见光响应行为

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为钛源,分别以三乙醇胺和亚氨基二乙酸为水解抑制剂,制备掺杂不同含量Sr²⁺的纳米TiO₂,并对其在可见光范围内对孔雀石绿的光催化降解活性进行评价。结果表明,Sr²⁺掺杂能够有效提高纳米TiO₂的光催化性能,并确定不同条件下合成的纳米TiO₂的最佳掺杂量和反应条件。对掺杂的TiO₂进行紫外可见漫反射光谱、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱以及氮物理等温吸附等表征,揭示了表面性能、电子结构、脱水性能、吸附性能、结晶程度和晶相结构等多方面协同作用是Sr²⁺掺杂的TiO₂具有最高光催化活性的原因。这种新型光催化剂可能在环境净化和水处理方面具有一定的应用价值。     

PVDF-TiO2复合中空纤维膜的制备与表征

将纳米二氧化钛(TiO₂)粒子与4类制膜添加剂复配处理,采用相转化法制备聚偏氟乙烯(PVDF)-TiO₂复合中空纤维膜,讨论了纳米TiO₂粒子对复合膜结构和性能的影响。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱分析、热重分析、拉伸试验、接触角测定和超滤实验分别表征了复合膜的微观孔结构、晶相结构和复合均匀性、热稳定性、机械性能、亲水性、超滤性能以及抗污染性能。结果表明：通过添加TiO₂粒子复配添加剂,复合膜的性能得到有效改善。复配添加剂中w(TiO₂)为2%(占PVDF固含量的质量分数)时,纯水通量由348 L/(m²·h)提高至377 L/(m²·h),牛血清蛋白截留率由68%提高至90%,断裂强度和抗污染性能提高,复合膜综合性能优异。     

辊式涂布法构建纸基牢固超疏水表面

采用辊式涂布的方法在纸基材料上构建超疏水表面,并对超疏水表面的牢固性、自清洁性和疏水性能进行评价。用γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷（POTS）对微米级和纳米级两种尺寸的TiO₂粒子进行疏水改性处理,然后将改性后的微/纳米TiO₂涂布在纸基材料表面。采用红外光谱（FTIR）对改性后的微/纳米TiO₂的化学组成进行了分析,采用扫描电镜（SEM）对涂布纸表面结构进行了表征,通过接触角、耐磨性和自洁净测试评价了涂层表面的超疏水性、牢固性和自清洁性。改性TiO₂的FTIR分析显示在1000～1500cm^-1之间出现多个C—F键的伸缩振动峰,表明POTS通过化学键与TiO₂表面发生了结合。涂布纸表面的SEM分析可以看出,纸基材料表面上均匀分布了微米和纳米尺寸的TiO₂颗粒,具备了类似荷叶表面微-纳结构的粗糙表面。涂层表面的水接触角为153°±1.5°,滚动角为3.5°±0.5°,水滴在涂层表面呈球形,极易滑落,涂层在水中浸泡7天后,接触角没有发生明显变化,表明纸张表面具备了优异的超疏水性能,且疏水稳定性较好。涂层表面经过10次循环磨损试验后,接触角仍能达到150°,滚动角为9°,表明机械摩擦没有对涂布纸表面的化学成分和粗糙结构造成明显的破坏,超疏水表面的牢固性较好。自洁净测试表明,涂布纸表面具有良好的自清洁和防污性能。该工艺过程操作简单,易于实现工业化生产,为在纸基表面构建综合性能优异的超疏水表面提供了一种新的便利途径。