医用PVC表面TiO2-ZnO膜的制备及光催化抗菌性能研究

目的提高医用PVC表面的抗菌性能。方法采用sol-gel法制备ZnO溶胶,以P25(商品TiO_2)悬浮液为掺杂组分,制备了不同TiO_2质量分数(20%、40%、60%、80%)的TiO_2-ZnO复合悬浮液,通过提拉法将ZnO、TiO_2-ZnO、TiO_2悬浮液均匀地涂覆在医用PVC材料表面。采用XRD、SEM等技术考察了复合膜的结构和性能。采用平板菌落计数法测定了不同膜材料对大肠杆菌的光催化杀菌性能和抗细菌粘附性能。结果当TiO_2质量分数为20%时,TiO_2-ZnO薄膜的光催化活性高于ZnO;当TiO_2质量分数为40%、60%、80%时,样品的光催化活性相差不大且都低于ZnO。对ZnO膜和TiO_2-ZnO复合膜的细菌抗粘附性和光催化杀菌性的测试结果表明,ZnO膜和不同TiO_2质量分数的TiO_2-ZnO复合膜都具有一定的抗粘附性和光催化灭菌性。在抗粘附方面,TiO_2质量分数为20%的TiO_2-ZnO复合膜的性能最好,对大肠杆菌的粘附率仅为2.6%,优于ZnO膜和TiO_2膜。在光催化灭菌性方面,在波长为365 nm的紫外光照下,样品对大肠杆菌杀灭能力高低顺序为TiO_2≈20%TiO_2-ZnO80%TiO_2-ZnOZnO。结论涂覆ZnO溶胶和TiO_2悬浮液混合溶胶可以明显提高医用PVC表面的抗细菌粘附性能和光催化灭菌活性,而且当TiO_2质量分数为20%时,TiO_2-ZnO具备最好的抗菌性能。     

石墨相碳化氮复合材料的制备及其可见光光催化性能的研究

目的提高半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的光催化性能。方法通过Hummers法和半封闭一步热裂解法制备了氧化石墨烯(GO)和g-C_3N_4,再分别利用溶剂热法、热缩聚法和浸渍化学还原法制得相应的TiO_2/g-C_3N_4、ZnO/g-C_3N_4、RGO/g-C_3N_4复合材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对复合材料进行表征,并以降解罗丹明B(Rh B)来评价其在可见光下的光催化性能。结果以尿素与三聚氰胺的混合物为原料通过热裂解法制备的g-C_3N_4,比使用纯尿素制备的g-C_3N_4具有更优的催化效果。TiO_2、ZnO、RGO的引入提高了g-C_3N_4的光催化活性,Rh B的降解率分别为95.6%、95.0%、78.1%。RGO质量分数为2.0%时,RGO/g-C_3N_4复合材料的催化效率最高。结论通过g-C_3N_4特殊的能带调控优势与TiO_2、ZnO、RGO的协同作用,提高了复合材料在可见光区的吸收强度和电子传导能力,进而提高了在可见光下的光催化性能。     

ZnO-TiO_2核壳纳米线结构及其热稳定性研究

采用热还原法和原子层沉积技术制备了ZnO-TiO_2核壳纳米线,研究沉积厚度、沉积温度及退火对于ZnO-TiO_2核壳纳米线晶化和结构的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)等手段对退火前后核壳纳米线进行表征。结果表明:沉积厚度和温度的增加有利于TiO_2壳层发生非晶向晶化的转变;500℃退火提高了TiO_2的结晶性,但可能会使细核壳纳米线(ZnO纳米线直径80 nm)产生波浪形变形,使150℃沉积的非晶TiO_2壳层形成凸出晶粒,并导致其界面处ZnO缺失。     

Au/TiO_2阵列材料的制备及其光催化性能研究

利用纳米自组装技术,结合溶胶凝胶工艺,制备了反蛋白石结构Au/TiO_2阵列材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等手段对考察了复合薄膜的结构和光催化性能。结果表明,Au/TiO_2阵列材料具有大比表面积特性和相互贯通的孔道结构,更有利于金纳米粒子的均匀分布和反应物质的传输,因此取得了优异的光催化性能。     

基于氧化钛纳米管模板电沉积氧化锌纳米棒

研究了氧化锌纳米棒在用二次阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管模板表面的电沉积生长。与一次阳极氧化法对比,以二次阳极氧化法获得的氧化钛纳米管薄膜为模板,更有利于形貌均一、取向一致的ZnO纳米棒的电沉积生长,并且在电解质溶液中添加六次甲基四胺(HMT)、适当延长沉积时间均可提高ZnO纳米棒的结晶度和择优生长趋势。当沉积电压为1.0~1.5 V时,可获得形貌规则的ZnO纳米棒;而电压继续增大时,ZnO沿c轴择优生长趋势消失,电沉积产物氧化锌纳米棒由六边形氧化锌纳米片取代。     

新型TiO2 NTs制备和结构控制及其硝基苯光催化性能研究

实验采用二次阳极氧化法制备高度有序的阵列式TiO2纳米管（TiO2 NTs）,分别利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和紫外-可见漫反射光谱仪（UV-vis DRS）对制得的TiO2 NTs的微观形貌及光响应范围进行表征与测试。SEM显示经过二次阳极氧化处理后,TiO2 NTs的形貌发生较大改变,呈现出良好的阵列效果。UV-vis DRS光谱显示光响应范围明显发生红移。将硝基苯作为目标有机污染物,利用TiO2 NTs作为光催化剂对其进行光催化降解。结果显示,TiO2 NTs能有效降解废水中的硝基苯,并且经二次阳极氧化制得的阵列式TiO2纳米管（2-step TiO2 NTs）的光催化活性远远优于经一次氧化的TiO2纳米管（1-step TiO2 NTs）,能显著提高对硝基苯的降解效率。推测活性增加的原因是经二次氧化形成的阵列式双层纳米管结构增大了催化剂的比表面积,同时增加光通道,使TiO2纳米管吸光范围显著增大,提升硝基苯的降解速率。     

Effect of polyethyleneimine on the growth of ZnO nanorod arrays and their application in dye-sensitized solar cells

A series of oriented hexagonal wurtzite ZnO nanorod-array films were grown on fluorine-doped tin oxide (FTO) coated glass substrates by chemical process. The effect of polyethyleneimine (PEI) on the structure and micro-morphology of ZnO nanorod array films, as well as the photoelectric conversion properties in dye-sensitized solar cells (DSSCs) was analyzed. It was found that with the addition of PEI in growth solution, the ZnO nanorods became smaller in diameter and longer in length and hence the dye absorption and the photovoltaic performance of DSSCs were improved. A power conversion efficiency of 2.30% had been achieved on a DSSC based on a 7.9 μm-long nanorod array film prepared by a growth solution containing the PEI.     

负载型纳米Pd/C的尺寸可控制备及其2,3,6-三氯吡啶加氢性能

在催化剂制备过程中引入氨羧络合剂(氨三乙酸三钠,NTA),通过配位作用稳定并保护Pd粒子,得到纳米Pd/C催化剂,研究了氨三乙酸三钠引入量对Pd/C催化剂结构的影响。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)及化学吸附(H_2-TPR)表征发现,与常规浸渍法制备的Pd/C催化剂相比,氨三乙酸三钠的引入能够有效减小Pd的平均粒径,并且通过调变氨三乙酸三钠的量可以获得Pd粒子不同大小的负载型Pd/C催化剂,随着氨三乙酸三钠引入量的增多(Pd摩尔含量的0.5、1、2倍),Pd粒径由5.7 nm减小至2.1 nm,但是继续增加氨三乙酸三钠的量(Pd摩尔含量的4倍),Pd粒径不再继续减小。当氨三乙酸三钠:Pd=1:1时,即Pd粒子大小约为4 nm时,催化剂获得了最佳催化反应性能,反应6 h原料全部转化,2,3-二氯吡啶的选择性可达76.86%。     

TiO2纳米管阵列光生阴极保护性能研究进展

TiO2纳米管阵列因具有比表面积大、电子传输能力强、化学稳定性好等特点,以及拥有优势明显的光生阴极保护作用,可以为金属基体提供有效的腐蚀防护,近年来成为了研究的热点之一。为了探索TiO2纳米管阵列在金属防腐蚀方面的应用,就其对不锈钢和碳钢的保护作用以及改性方式对TiO2纳米管阵列的光生阴极保护的延时效果进行了总结,并比较分析了TiO2纳米管阵列对两类钢保护效果的差异,指出了纳米管阵列对碳钢的保护效果不及对不锈钢的保护,其不佳的主要原因是阵列与碳钢基体间的结合强度较低且受界面层结构和电子特性的影响。同时,由于TiO2属于宽禁带半导体材料,对可见光的利用率比较低且当TiO2受到光激发后产生的电子-空穴对的存在时间较短,需要利用不同改性方法来提高光生阴极保护效果,因此对其金属离子掺杂、非金属掺杂、半导体复合、贵金属沉积以及石墨烯复合五种主要改性的研究进展进行了着重阐述,对影响改性效果的主要因素以及相应的改性机理也进行了归纳与分析,并根据当前的研究现状,提出了有待进一步研究和探索的问题,以期为TiO2纳米管阵列获得优良的阴极保护作用提供思路。     

阳极氧化制备TiO2纳米管阵列电极反应及阻抗研究

为使TiO2纳米管阵列电极更好地应用于太阳能电池中,采取恒压阳极氧化法在质量分数0.5%NH4F/甘油电解液中在钛基体上制备出TiO2纳米管阵列.采用XRD、SEM、电子顺磁波普仪(EPR)、交流阻抗法(EIS)和循环伏安法(CV)研究TiO2纳米管阵列电极的电子传输性能及界面性质,确定各电极反应过程对应的阻抗曲线,计算得出电极的电子传输动力学参数.研究表明,TiO2纳米管阵列电极表面发生三价钛化合物转化成四价钛氧化物的氧化反应,电极电阻明显降低,加速了电极-电解液界面电子扩散速度,有利于TiO2电极表面自由羟基的产生.     

银金修饰TiO2纳米管阵列光阳极的制备及其光伏性质

采用阳极氧化法,以金属钛箔为原料制备了TiO2纳米管阵结构染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSC)光阳极,并用电沉积、光沉积和真空蒸发法对其表面分别进行金属Ag和Au修饰。对金属修饰前后的光阳极用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)表征发现:阳极氧化法制备的TiO2纳米管阵列结构规整有序;经过化学沉积后,其表面均覆盖有一层致密的金属粒子薄膜。测量光电流密度-电压(J-V)曲线和电化学阻抗谱(EIS)发现:相比纯TiO2纳米管阵列,经过Ag修饰后的TiO2阵列其短路电流密度和开路电压最大可以分别提高到前者的4.9和1.7倍,并且其电化学阻抗出现显著降低。研究表明:金属Ag修饰改善了TiO2纳米管之间的连通性,提高了TiO2光阳极中电子的传输效率,并通过等离子共振激发出光电子,同时与TiO2相互作用,使其在可见光区域也能够促进电子-空穴对的分离。     

硅基ZnO纳米棒阵列异质结太阳能电池的水热合成及其光伏性能

通过低温水热法,在图案化的p型硅衬底上合成氧化锌（ZnO）纳米棒阵列薄膜,制备出具有p-Si/n-ZnO纳米棒（NR）阵列结构的异质结太阳能电池（HSCs）。通过直流磁控溅射技术,分别在前后面板溅射沉积ITO和Al膜接触电极层。研究ZnO籽晶层的退火温度、ZnO纳米棒阵列水热合成的时间等因素对ZnO纳米棒阵列的晶体结构、表面形貌和光学性能的影响。p-Si/n-ZnO纳米棒阵列HSCs的最佳短路电流密度和总能量转换效率分别为11.475 mA·cm^-2和2.0%。相比p-Si/n-ZnO薄膜HSCs,p-Si/n-ZnO纳米棒阵列HSCs的光伏性能得到了有效提高。     

ZnO and TiO2 1D nanostructures for photocatalytic applications

ZnO and TiO₂ 1D nanostructures (nanorods and nanotubes) were prepared by low-cost, low-temperature, solution-based methods and their properties and photocatalytic performance were studied. ZnO nanorod samples with titania and alumina shells were also prepared by solution-based methods, and their properties and photocatalytic performance were compared to that of bare ZnO nanorods. We found that ZnO and TiO₂ exhibited comparable photocatalytic performance. Faster dye degradation under simulated solar illumination was observed for ZnO, while under UV illumination faster degradation was observed for TiO₂. ZnO nanorods with titania shells exhibited inferior photocatalytic performance, while for alumina shells the performance was similar to bare ZnO. Reasons for observed differences are discussed, and the effect of the shell on photocatalytic activity is attributed to the changes in native defects at the ZnO surface/shell interface.     

过渡金属氧化物掺杂NaAlH4放氢性能

采用PCT (Pressure-Content-Temperature)、XRD、SEM等测试方法对掺杂不同过渡金属氧化物(TiO2,ZrO2,Cr2O3,ZnO)的NaAlH4试样的放氢性能进行研究.结果表明,掺杂TiO2和ZrO2的NaAlH14试样的放氢性能较好.此外,所研究球磨工艺明显改善了NaAlH4的放氢性能.SEM结果发现,球磨3h的Zr-NaAlH4试样效果最佳,此时粉体吸附在较大颗粒四周,随球磨时间的延长,NaAlH4粉体颗粒发生团聚.XRD结果表明,NaAlH4球磨后的结构并未发生明显变化,这说明NaAlH4具有良好的稳定性.     

同轴ITO-TiO2纳米管复合材料的储锂性能研究

TiO2负极因其在锂离子电池充放电过程中具有良好的结构稳定性和安全性而受到广泛的关注。然而,TiO2固有的导电性差限制了其在高电流密度下的容量及循环稳定性。本文,通过真空机械压注法和随后的退火处理成功制备了同轴氧化铟锡-TiO2纳米管复合物(ITO-TiO2NTs)。作为锂离子电池的负极材料,在0.2 A g?1的电流密度下,ITO-TiO2NTs在350次循环后表现出295.9 mAh g?1的高容量。ITO在三维结构中充当导电电芯的角色,提高整体的导电性,促进电子和锂离子快速传输,从而提高复合材料循环稳定性和倍率性能。本文所提出的真空机械压注法对TiO2纳米管阵列薄膜材料的复合改性提供了简单、高效的方法,具有重要意义。     

Corrosion Behavior of 304 L Steel Coated with PVB/PAn-Nano Metal Oxide (TiO2, ZnO)

Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces - Polyaniline composites containing TiO2 and ZnO nanoparticles (0.1 and 1.0 wt %) were synthesized by chemical oxidative polymerization...     

水热法制备纳米结构TiO2的生长机制及表征

将钛片放入NaOH溶液中,用水热法制备了TiO2纳米线阵列薄膜。系统地研究了水热参数对产物的影响以及纳米结构TiO2的生长机制。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对样品进行了表征。结果表明,水热过程中,钛溶解和钛酸盐结晶生长之间的动态平衡决定了产物的结构和形貌。在相同温度下,NaOH溶液浓度降低,水热产物的维度就增加。温度升高会促进钛溶解和钛酸盐扩散,使产物在一维尺度上生长。同时高温使晶体结构更加完整。制备的TiO2纳米线陈列显示了良好的光电性能。     

掺杂NaAlH4放氢性能的研究

采用PCT(pressure-conten-temperature)、XRD等测试方法对掺杂Ag2SO4、SrCO3、TiO2和ZnO的NaAlH4放氢性能进行研究。结果显示,掺杂TiO2的NaAlH4试样具有最大的放氢量,而掺杂SrCO3的试样放氢量最小,并且对比所有掺杂试样在第1阶段的放氢速率发现,掺杂TiO2的NaAlH4试样具有最大的放氢速率,在整个放氢性能的测试过程中,试样表现出了明显的2个分解阶段,并且在第1阶段的分解速率明显大于第2阶段。此外,掺杂TiO2和ZnO试样的XRD结果表明,掺杂试样经过30min的球磨之后,试样的晶体结构没有发生明显变化,并且没有新的物相生成,这说明NaAlH4具有很好的稳定性。     

电场对TiO2光催化降解亚甲蓝的影响研究

主要研究了电场对纳米TiO2光催化降解亚甲蓝的影响,在透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)等方法测定纳米TiO2结构的基础上,结合不同结构纳米TiO2在不同电场强度下催化降解亚甲蓝的性能测试,探讨了电场影响纳米TiO2催化降解亚甲蓝反应机理。结果表明:N及F掺杂溶剂热合成法制备的纳米TiO2颗粒尺寸小且粒径均匀,电场的引入降低了纳米TiO2的光催化性能,而且下降程度与电场强度的变化成反比,反应动力学拟合表明,电场下不同结构的纳米TiO2催化降解亚甲蓝反应均为一级反应。     

氧化钛纳米管阵列的表面聚集控制及光电化学特性

采用阳极氧化法在有机介质中制备垂直排列的厚度达百微米的TiO2纳米管阵列,重点考察TiO2纳米管表面形貌特性的控制,以期从微观修饰角度来提高TiO2纳米管阵列膜的光电化学性能;在此基础上,考察不同处理条件下的TiO2纳米管阵列膜的光电化学特性。实验结果表明:采用无水乙醇作为超声液并结合二次蒸馏水进行漂洗能彻底清除纳米管表面聚集堵塞部分,得到清洁、规整有序的纳米管阵列表面,且不破坏纳米管阵列膜的最佳超声振动时间为20～30s。在对纳米管阵列的表面形貌特性进行控制后,采用一步阳极氧化法+无水乙醇超声制备的样品经500℃退火在全谱段的光转换效率达到1.48%,证实对纳米管阵列的表面形貌特性实施控制能有效提高其光电化学性能。