PPy/TiO2纳米复合材料的制备及光催化活性

采用原位聚合的方法合成了聚吡咯/二氧化钛(PPy/TiO2)纳米复合材料,研究了吡咯(Py)与TiO2的比例、氧化剂的种类、掺杂酸的浓度等因素对PPy/TiO2纳米复合材料在太阳光下光催化降解甲基橙的影响,采用透射电镜、紫外-可见漫反射吸收光谱等方法对样品进行了表征.结果表明,PPy/TiO2纳米复合粒子在太阳光下的光催化活性明显高于TiO2纳米粒子,当Py与TiO2的比例为1:100,三氯化铁为氧化剂,1.0mol·L-1盐酸溶液为掺杂剂时PPy/TiO2纳米复合粒子在太阳光下的光催化活性最高;TiO2纳米微粒以及PPy/TiO2纳米复合微粒的粒径均为10～20nm,复合微粒的粒径没有明显的增大,但是减轻了纳米粒子之间的团聚;聚吡咯使TiO2纳米粒子的禁带宽度由3.12eV降低到2.84eV,TiO2纳米粒子的吸收波长拓展到可见光区,有利于TiO2纳米粒子在太阳光下光催化活性的提高.     

包覆沉淀法制备氧化硅改性的纳米二氧化钛及其性质

采用包覆沉淀法,以混晶纳米二氧化钛粉体为载体,硅酸钠为包覆剂,用硫酸调pH值,成功的在纳米二氧化钛表面包覆致密的二氧化硅膜.并用IR、XRD、EDS及TEM进行了表征,同时对包覆改性前后的纳米二氧化钛进行比表面积、光催化活性的测定.IR、EDS表明:该包覆方法可行,氧化硅以化学键合的方式沉积在纳米TiO2的表面,在包覆层和纳米TiO2颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si键.XRD证实氧化硅的添加提高了二氧化钛纳米颗粒的热稳定性能,有效地抑制纳米二氧化钛的晶型转化.TEM照片显示,包覆后的TiO2粒径减小,粒度分布均匀,表面光滑.比表面和光降解实验结果显示,改性后的TiO2具有高的比表面,而且随包SiO2含量的增大而减小.和未改性纳米TiO2相比,具有较高的光催化活性,且在煅烧温度为600℃时催化活性最好.     

纳米TiO2的制备及其光催化活性

用高分子凝胶法制备纳米TiO2,研究了烧结温度对晶粒大小的影响以及粉体的平均粒径和光催化活性的关系.结果表明:高分子凝胶形成的小且均匀的网格限制了TiO2晶粒之间的接触和团聚,因此在较低温度下即可合成分散性好、平均粒径细小、粒径均匀且无团聚具有锐钛矿结构的纳米TiO2.随着煅烧温度的升高,纳米TiO2的平均粒径逐渐增大.纳米TiO2平均粒径的减小可提高其光催化活性以及对次甲基蓝的降解速率.适量的TiO2可以使次甲基蓝的降解率达到70%.     

纳米TiO2对甲基橙溶液光催化降解的研究

采用硬脂酸法制备了平均粒径为15 nm且为锐态矿型的TiO2纳米光催化剂粉末.用此粉末制作的涂层进行光催化反应,涂层中TiO2浓度增加、甲基橙pH值降低等因素都将加速催化反应的进行,其中甲基橙pH值的影响更为显著.实验也证明,光催化反应是在TiO2纳米光催化剂特定的催化活化点进行的,而活化点也是可以迁移的.     

可见光诱导TiO2光催化及其机理研究进展

简述了二氧化钛的光催化机理。针对其禁带宽度较大,只能被小于387nm的紫外光所激发的缺点,综述了近年来国内外针对纳米TiO2可见光催化的改性方法和改性机理研究进展,包括离子掺杂、半导体复合、表面光敏化等方法。最后展望了提高纳米TiO2可见光光催化活性研究的前景。     

可见光诱导TiO2光催化及其机理研究进展

简述了二氧化钛的光催化机理。针对其禁带宽度较大,只能被小于387nm的紫外光所激发的缺点,综述了近年来国内外针对纳米TiO2可见光催化的改性方法和改性机理研究进展,包括离子掺杂、半导体复合、表面光敏化等方法。最后展望了提高纳米TiO2可见光光催化活性研究的前景。     

高压微波合成纳米TiO_2及其光催化性能

以TiCl4为钛源,利用微波加热在0.1~4.0MPa压力条件下制备了纳米TiO2粉末,研究了不同反应压力对TiO2物相成分,晶体结构及光催化活性的影响.结果表明:反应压力对纳米TiO2的晶相结构、微观形貌及光催化性能有较大的影响.在相对较低反应压力时,纳米TiO2产物以锐钛矿相为主,并有少量的板钛矿相存在,当压力达到4.0MPa时有大量的金红石相出现.TEM测试显示TiO2粉末的粒径在5~30nm范围内,且随着压力增大,晶粒尺寸增大,结晶性能增强.随制备压力的增大,TiO2粉末的光催化效率先升高而后单调性地降低,2.0MPa压力时光催化效率达到最高.     

等离子喷涂Al_2O_3-30%TiO_2微米/纳米复合涂层的结构与耐磨性能

采用溶胶-凝胶法合成了不同粒径的Al2O3-30%(质量分数)TiO2纳米复合粉体,用喷雾干燥法对合成粉体进行喷雾造粒,造粒后的粉体通过等离子喷涂制备Al2O3/TiO2复合涂层,最后对涂层结构和性能进行了表征。涂层结构和形貌分析表明制备的涂层具有微米/纳米复合结构,初始粉体粒径对涂层的结构和致密度影响很小;涂层摩擦学性能测试表明复合涂层的磨损率随初始粉体粒径的增大而减小,初始粉体粒径为100nm左右时,复合涂层的磨损率最低。复合涂层的磨损机制为裂纹扩展导致的磨损剥落。     

二氧化钛在聚丙烯酸酯复合涂层中抗光降解作用的研究

研究讨论了纳米或颜料级锐钛矿型及金红石型TiO2在聚丙烯酸酯复合涂层中的抗光降解作用.通过FTIR、失重分析以及氢过氧化物分析表征人工加速耐老化检测中复合涂层光降解变化过程.采用非挥发性物质中C = O键在1733cm-1的透过率变化描述复合涂层光降解速率.实验结果表明锐钛矿型TiO2由于具有光催化性会加速聚丙烯酸酯复合涂层的光降解过程,使复合涂层失重加快,光氧化产物含量增大;而金红石型TiO2对聚丙烯酸酯复合涂层有良好的抗光降解作用,阻止丙烯酸酯聚合物光降解的进行.颜料级TiO2与纳米级TiO2相比呈现出不同的抗光降解作用.     

微波辅助制备掺铁纳米TiO2溶胶及其性能研究

为了进一步提高纳米二氧化钛溶胶的光催化活性,采用微波辅助胶溶的方法制备了不同铁掺杂量的纳米二氧化钛(Fe-TiO2)溶胶,并以偶氮染料活性艳红X-3B为目标物,分别考察不同铁掺杂量对纳米Fe-TiO2溶胶光催化活性的影响,研究表明原子数分数为0.05%的Fe3+掺杂量最佳;对Fe-TiO2溶胶、TiO2溶胶及P25(Degussa纳米TiO2)悬浮液的光催化活性进行对比,结果表明:TiO2溶胶与P25悬浮液光催化活性相当,而Fe-TiO2溶胶较前两者具有更高的光催化活性.采用XRD、DLS、AFM和DRS的分析方法对溶胶进行表征,结果表明:微量铁掺杂对纳米TiO2的晶型及粒径分布无显著影响;但铁掺杂可以使纳米TiO2对紫外光的吸收有较大程度的增强,同时吸收边带发生了较明显的红移.铁掺杂对于提高纳米TiO2溶胶的光催化活性和拓展其光吸收范围均具有显著的积极的作用.     

Ni-纳米TiO2复合电镀层的制备与性能研究

用电镀的方法制备出Ni-纳米TiO2复合电镀层,讨论了表面活性剂、阴极电流密度、搅拌速率等对复合镀层硬度的影响并分析了纳米TiO2的加入对复合镀层硬度、耐蚀性的影响情况.结果表明,与纯镍镀层相比,Ni-纳米TiO2复合电镀层的硬度可提高90～190 HV;添加阳离子表面活性剂分散纳米TiO2所得复合镀层硬度最高,说明阳离子表面活性剂有利于纳米TiO2-Ni复合电沉积.浸泡试验表明,在硝酸溶液中复合镀层的腐蚀速率高于纯镍镀层的腐蚀速率,但远低于未镀覆钢板的腐蚀速率;极化曲线表明,与纯镍镀层相比,复合镀层的自腐蚀电位没有显著提高.说明在复合镀层中添加纳米TiO2不能改善其耐蚀性.     

纳米二氧化钛的光催化性能研究

采用TiOSO4常温水解法制备纳米二氧化钛，以甲基橙溶液做光催化降解实验，考察各种因素对光催化降解效果的影响。结果表明：加入表面活性剂方式制备的纳米TiO2具有更大的比表面积,光催化降解效果明显；甲基橙溶液的初始浓度越低,光催化降解效果越好；锐钛晶型96．5％、金红石晶型3．5％(质量比)的混晶型纳米TiO2具有更高的光催化活性；进行过多次光催化实验的纳米TiO2经再生后仍然可保持较高的光催化活性。     

Effect of substrate deformation on functional properties of atomic-layer-deposited TiO2 coatings on stainless steel

Changes in the functional properties of 50 and 100 nm thick anatase-type and of 100 and 150 nm thick rutile-type atomic-layer-deposited TiO₂ coatings with increasing tensile deformation of AISI 304 stainless steel substrate up to 40% strain were studied. All as-received coatings exhibited good photoelectrochemical and photocatalytic activity as well as photohydrophilicity, but the photocatalytic activity of the rutile-type coatings was only one third of that of the anatase-type coatings. The deformation induced changes in the functional properties depended strongly on the type and thickness of the coating. For the 50 nm anatase-type coating, all the monitored functional properties were severely reduced when the applied strain was 1.4% and higher. Rest of the coatings showed also considerable, but more gradual, decrease of the photoelectrochemical and photocatalytic activity with increasing strain. Least affected was the photohydrophilicity which remained approximately constant until 30% applied strain for the 100 nm coatings, and showed some variation for the 150 nm coating. The possible reasons for the observed behavior are discussed.     

Synthesis and photo-degradation application of WO3/TiO2 hollow spheres

A WO(3)/TiO(2) composite, hollow-sphere photocatalyst with average diameter of 320 nm and shell thickness of 50 nm was successfully prepared using a template method. UV-vis diffuse reflectance spectra illustrated that the main absorption edges of the WO(3)/TiO(2) hollow spheres were red-shifted compared to the TiO(2) hollow spheres, indicating an extension of light absorption into the visible region of the composite photocatalyst. The WO(3) and TiO(2) phases were confirmed by X-ray diffraction analysis. BET isotherms revealed that the specific surface area and average pore diameter of the hollow spheres were 40.95 m(2)/g and 19 nm, respectively. Photocatalytic experiments indicate that 78% MB was degraded by WO(3)/TiO(2) hollow spheres under visible light within 80 min. Under the same conditions, only 24% MB can be photodegraded by TiO(2). The photocatalytic mineralization of MB, catalyzed by TiO(2) and WO(3)/TiO(2), proceeded at a significantly higher rate under UV irradiation than that under visible light, and more significant was the increase in the apparent rate constant with the WO(3)/TiO(2) composite semiconductor material which was 3.2- and 3.5-fold higher than with the TiO(2) material under both UV and visible light irradiation. The increased photocatalytic activity of the coupled nanocomposites was attributed to photoelectron/hole separation efficiency and the extension of the wavelength range of photoexcitation.     

纳米层包覆TiO2粒子复合乳胶涂料的光催化和耐老化性能研究

采用氯化法、通过表面无机包覆制得了主要物相为金红石型TiO2的光催化剂纳米粉体,在乳胶涂料中的应用表明,复合了该产品的乳胶涂料具有优良的光催化杀菌和净化空气的性能,以及优异的耐老化性.提出削弱基体材料耐老化性的不是TiO2的光催化作用,而是TiO2晶格缺陷引起的光化学活性.     

溶胶-凝胶法合成纳米TiO2粉体的研究进展

概述了利用溶胶-凝胶法合成纯纳米TiO2粉体时不同合成条件对制备结果的影响;综述了利用溶胶-凝胶法合成金属及非金属离子掺杂TiO2粉体、半导体复合纳米TiO2、贵金属沉积以及固体超强酸化纳米TiO2的研究现状,并指出不同方法提高光催化活性的机理在于促进电子-空穴的分离或改变能带及表面结构.针对制备纳米TiO2粉体中存在的问题,指出未来的研究方向应是提高TiO2催化活性的机理研究、可见光化纳米TiO2的制备以及工业化生产条件探索等.     

新型纳米/亚微米纤维态催化剂的制备及表征

采用静电纺丝法以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和纳米T iO2为原料制备了一种新型纳米/亚微米纤维态催化剂。采用SEM、TEM、XRD、FT-IR对所制得的新型纳米/亚微米纤维态催化剂进行了表征,结果表明纤维直径随着纳米T iO2含量的增加而增加,纳米T iO2颗粒在PVP纤维基体中分散均匀,并且纳米T iO2颗粒和PVP分子形成了氢键。光催化性能测试结果表明纤维中纳米T iO2含量为20%时,紫外光照射80 m in对甲醛的光催化降解率达到了56.8%。     

TiO_2-聚吡咯复合材料的制备及光催化性能

采用原位氧化聚合法制备TiO2-聚吡咯复合材料,研究吡咯与TiO2配比对TiO2-聚吡咯复合材料在紫外光和太阳光下光催化降解甲基橙的影响,利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对样品进行表征。结果表明,TiO2-聚吡咯复合材料与纯聚吡咯相比,聚吡咯本征态特征峰和C─N伸缩振动峰峰值都向高波数偏移,TiO2和聚吡咯的复合并不是单纯的物理复合,而是产生了化学作用力;通过改变吡咯的添加量,可以控制聚吡咯在TiO2粉体表面的包覆量,聚吡咯的包覆对TiO2的晶型没有影响;聚吡咯对TiO2的包覆可降低TiO2的禁带宽度至2.90 eV,使TiO2-聚吡咯复合材料可吸收的波长范围拓宽到可见光区,提高复合材料在可见光下的光催化能力;适量的聚吡咯包覆可以提高TiO2-聚吡咯复合材料的光催化活性,以紫外灯作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.06时,复合材料的电子-空穴对分离效果最好;以太阳光作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.04时,复合材料的光谱拓展效果最好。     

玻璃微珠-Cu/Cu_2O复合镀层的制备及其光催化降解甲基橙的研究

采用化学镀铜和水热氧化法制备了玻璃微珠-Cu/Cu2O复合镀层,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对样品结构和形貌进行了分析和表征,在日光灯照射下降解一定浓度的甲基橙溶液,研究其对甲基橙溶液的降解效果。研究了催化剂用量、pH值和甲基橙初始浓度对甲基橙降解率的影响以及催化剂在重复使用中的稳定性。     

V-N-TiO2/凹凸棒土和V-N-TiO2/玻璃珠复合材料的吸附及光催化性能

采用自主研制的V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料,选用腐殖酸、亚甲基蓝、二甲基甲酰胺为目标降解物,对复合材料的吸附特点和光催化性能进行了研究。研究表明,除对二甲基甲酰胺,V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料、凹凸棒土、玻璃珠负载材料对腐殖酸、亚甲基蓝的吸附符合Langmuir等温模型,V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料的负载形式对其吸附性能影响最大。V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料对腐殖酸、亚甲基蓝的光催化反应均符合一级动力学方程。V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料的光催化性能与吸附平衡常数K_a、光催化表面反应的速率常数K_r有关。当光催化复合材料对不同目标降解物的吸附平衡常数差别较大时,吸附平衡常数越大,反应速率常数越大,光催化反应进行得越快;当光催化复合材料对不同目标降解物的吸附平衡常数差别不大时,光催化表面反应的速率常数越大,反应速率常数则越大,光催化反应进行得越快。