石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以氧化石墨烯（GO）和钛酸四丁酯（Ti（OBu）₄）作为初始反应物,采用乙醇溶剂热法合成了石墨烯/纳米TiO₂复合材料,并利用XRD、FE-SEM、TEM、RAMAN和XPS等手段对石墨烯/纳米TiO₂复合材料的晶体结构、形貌及元素形态等性质进行了表征,同时将复合材料应用于光催化降解甲基橙溶液,进行光催化性能评价。结果表明：Ti（OBu）₄在乙醇溶剂中通过化学静电引力吸附到GO表面,经过溶剂热反应,GO被还原成石墨烯的同时,石墨烯的表面负载生长锐钛矿TiO₂颗粒。随着溶剂热反应时间的延长,GO表面的活性基团减少,还原更加彻底,同时TiO₂晶粒有一定的增大趋势;与纯TiO₂相比,石墨烯/纳米TiO₂复合材料光催化活性明显提高,石墨烯含量对复合材料的光催化活性有直接的影响。     

纳米TiO2-ZnO复合材料的制备及其光催化性能

本文以TiO2纳米管阵列作为模板,利用溶胶-凝胶法制备ZnO@TiO2纳米复合材料,通过SEM等测试手段对其结构进行了表征,并进一步研究了该复合材料在紫外光下对亚甲基蓝溶液的光催化效率。发现ZnO@TiO2复合材料的光催化效率与模板孔深孔径有关,并且由于TiO2与ZnO间的电荷转移作用,使得纳米复合材料的光催化效率高于TiO2模板和ZnO@AAO光催化效率的线性加合。     

高温水解溶剂热法合成纳米TiO2及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,在丙酮、吡啶和乙醇的混合溶剂中,采用高温水解溶剂热法合成了纳米TiO₂粉体。XRD和TEM分析结果表明,纳米TiO₂的平均晶粒尺寸约为11nm,分散性好,是纯单相锐钛矿型。经不同温度煅烧处理后可知,当煅烧温度低于等于800℃时,该纳米TiO₂都能保持单一的锐钛矿相,具有高的热稳定性;当煅烧温度低于等于600℃时,煅烧温度对该纳米TiO₂光催化性能的影响较小,都具有优良的光催化活性。     

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%.     

高效TiO2光催化剂的批量制备及其应用研究

使用简单的化学方法,以偏钛酸为原料,利用化学添加剂,通过酸碱作用,在较温和的反应条件下(常压、120℃之下),制备了具有高稳定性、高活性的锐钛矿型纳米TiO2粉体.通过对产物的表征,该纳米TiO2粉体的平均粒径为36 nm,比表面积为200.37 m2/g;光催化降解亚甲基蓝的能力较高,为商品P-25的6～8倍.利用该光催化剂所制备的过流光催化材料应用于空气净化和水处理方面取得了明显的效果,乙醛的去除率为99.8%,亚甲基蓝的去除率达到74.3%.     

TiO2/CuInS2复合纳米棒阵列的制备及其光电性能

采用两步溶剂热法在氧化氟锡(FTO)导电玻璃基底上制备了CuInS2敏化TiO2纳米棒阵列复合薄膜光阳极.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了复合阵列薄膜的晶体结构和表面形貌,同时采用紫外可见吸收分光光度计(UV-Vis)及光电流电压(I-V)曲线研究了CuInS2敏化TiO2纳米阵列薄膜的光学及光电化学性质.研究结果表明,TiO2纳米棒阵列薄膜被CuInS2敏化后在可见光区的吸收有明显的增强.在模拟太阳光照射下(100 mW/cm2),利用这种复合薄膜作为光阳极组装的量子点敏化太阳能电池的开路电压为0.29 V,短路电流密度为0.15 mA/cm2,具有一定的光电转换能力.     

TiO2/石墨烯基复合材料的制备及光催化降解染料研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)和水解法制备的TiO₂及溶剂热法制备了还原氧化石墨烯(rGO)和一系列不同浓度的rGO/TiO₂纳米复合材料(0、5%、10%、15%、20%质量分数),并对合成产物进行SEM、XRD、XPS、DRS、Raman等表征,研究不同实验条件下纯TiO₂和rGO/TiO₂复合催化剂对亚甲基蓝染液(MB)的降解效果。结果表明,复合光催化剂中TiO₂主要为锐钛矿相,溶剂热合成引入的还原氧化石墨烯(rGO)对TiO₂的物相没有产生影响,rGO的引入使得rGO/TiO₂吸收带发生一定红移,TiO₂禁带宽度由3.23降低至3.09 eV;合成的(15%质量分数)rGO/TiO₂具有最佳的光催化效果,光催化活性最高,在100 W高压汞灯照射下70 min对20 mg/L的亚甲基蓝染料的降解率达97.6%;在500 W氙灯光源下照射70 min对20 mg/L亚甲基...     

介孔电气石/TiO2复合材料的制备及其模拟太阳光光催化性能

采用一步溶胶-凝胶共缩合结合溶剂热合成技术制备出一系列介孔电气石/TiO₂复合材料,表征了复合材料的相结构、形貌、孔隙率、光吸收性质以及组成结构.结果表明:制备的电气石/TiO₂复合材料具有纯锐钛矿晶相、均匀的介孔结构、较大的比表面积(205~242 m²·g^-1)、均匀的孔径分布(3.4~3.8 nm)以及较低的带隙能(3.0 eV).在模拟太阳光照射下,电气石/TiO₂复合材料可以被成功地应用于水中有机污染物罗丹明B和诺氟沙星的降解.降解动力学研究表明:电气石的掺杂提高了TiO₂的光催化量子效率,降低了TiO₂的带隙能.对罗丹明B的降解,电气石掺杂量为1wt%~5wt%的电气石/TiO₂复合材料表现出比纯TiO₂更高的降解速率,对诺氟沙星的降解,电气石/TiO₂复合材料的降解速率高于纯TiO₂的.     

TiO2纳米带制备、表征及光催化性能

采用简单的水热反应以及后续的热处理,制备了大量的TiO2纳米带。通过XRD、SEM、TEM以及UV-Vis对产物进行表征和分析,并以甲基橙作为目标降解物,对退火后的产物进行了光催化性能测试。结果表明,所制备的样品在600℃热处理3h后,样品为锐钛矿相与TiO2(B)相的混晶相。退火以后,带的形态保持较好,带宽约60nm。室温下,所制备的混晶TiO2对甲基橙具有良好的紫外光降解能力,60min后降解度达96%。     

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

纳米TiO2/涤纶海岛丝针刺无纺布光催化复合材料的制备及性能

以德固赛P25纳米TiO₂为光催化材料、去离子水为介质,分别以十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（DBS）、聚乙烯毗咯烷酮（PVP）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、聚丙烯酸钠（PAAS）为分散助剂,制得系列纳米TiO₂光催化分散液。用纳米TiO₂光催化分散液对涤纶海岛丝针刺无纺布（PFN-NWF）进行二浸二轧后整理,得到TiO₂负载的PFN-NWF （TiO₂/PFN-NWF）光催化复合材料。采用激光粒度仪、TEM、SEM、拉伸、透气等表征测试,通过静置、光催化降解辣椒油和甲醛溶液等方法评价。结果表明：分散助剂自身的酸碱属性及分子结构对纳米TiO₂分散体系有重要影响,其中PAAS分散效果最佳;纳米TiO₂在PFN-NWF上包覆均匀,负载率为4.79%,负载牢度高;自然光照射60 min,试样上2 mL油污达到完全自清洁效果;300 W氙灯照射2 h,TiO₂/PFN-NWF光催化复合材料试样对甲醛的降解率达到95.98%,5次循环使用后,降解率为90.19%。     

电化学制备石墨烯/纳米TiO2复合材料及光催化性能

在恒定直流下,采用高纯石墨棒为原料,混合无机酸溶液为电解液,采用一步电化学剥离法制备石墨烯（G）,所制备的G可稳定分散在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中。以钛酸丁脂和G为前驱物,采用溶胶-凝胶法在N₂氛围和高温加热下制备出G/nano TiO₂复合光催化材料;利用XRD、FTIR、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、XPS、SEM和TEM等技术对G和G/nano TiO₂复合材料进行了结构性能及微观形态表征。以3,5-二硝基水杨酸（DNS）为探针物,研究了在缺氧的水体中G/nano TiO₂不同投加量的光催化效率与DNS降解机制。结果表明：采用恒压一步电化学剥离法所制备的G层与层之间剥离程度良好,片层通透性较高,六碳环上生成的含氧活性基团较少,G共轭π键结构保持良好;所制备的G/nano TiO₂复合材料中TiO₂结晶良好,颗粒紧密结合,且被固定在有褶皱的G上;降解实验发现,G/nano TiO₂复合材料具有降解DNS良好性能,且投加量对其光催化活性有直接的影响;在缺氧状态下,DNS主要发生光催化还原反应,使苯环上的硝基还原成氨基,生成5-氨基水杨酸和苯三酚等中间产物,部分发生光催化氧化反应,生成CO₂和H₂O。     

TiO2微球的制备及其光催化性能研究

采用水解沉淀法制备了TiO2微球,并研究了钛酸丁酯与添加剂(PEG400)的摩尔比对生成的TiO2微球的形貌及粒径分布的影响。采用XRD、SEM和FT-IR对合成TiO2微球结构及形貌等进行表征,并以甲基橙溶液为目标降解物,对其光催化性能进行测定。结果表明,添加剂的浓度没有改变TiO2的晶型结构;当PEG400浓度在0.05～0.10mol/L范围时,TiO2呈双粒径分布,随着添加剂浓度增加,大粒径微球数量减少,小微球数量增加;当添加剂浓度增加到0.15～0.20mol/L时,小微球保存下来,大微球消失,其催化性能最强,对甲基橙溶液脱色率最高能达到98.29%,且稳定性好,能重复使用。     

碳纤维/TiO2改性树脂复合材料的制备及力学性能

针对环氧树脂脆性大、与碳纤维形成的界面性能较差等问题,本文选用纳米TiO₂对5284环氧树脂进行改性,并以角联锁机织物为增强体制备了碳纤维/环氧树脂复合材料。使用FT-IR、旋转流变仪、表面张力仪等设备对TiO₂/环氧树脂进行表征,并研究了树脂改性对复合材料压缩与层间剪切性能的影响。研究表明：TiO₂的羟基与环氧树脂的环氧基和羟基发生了反应;经1wt.%TiO₂改性的树脂复数黏度为0.066 Pa·s,纤维与树脂间接触角为28.85°,浸润效果较好;相较于未改性复合材料,树脂改性的复合材料纵向压缩强度与模量分别提高了7.46%和11.03%,横向压缩强度与模量分别提高了6.99%和4.96%,纵向、横向的剪切强度分别提高了6.88%和4.65%。TiO₂改性环氧树脂提高了复合材料的承载能力,改善了界面结合强度。     

TiO2/Bi2WO6复合光催化剂的制备及光催化性能研究

TiO₂/Bi₂WO₆异质结是当前最具潜力的一种可见光响应半导体光催化剂。以富含缺陷的TiO2纳米带为基体,采用水热法,诱导Bi2WO6在基体缺陷位点进行异质生长,从而合成具有异质结构的TiO₂/Bi₂WO₆复合材料。利用XRD、SEM、UV-Vis等技术,分析了基体表面缺陷、Bi2WO6负载量对TiO₂/Bi₂WO₆复合材料微观结构和性能的影响。结果表明,在基体表面引入缺陷,可以使TiO₂/Bi₂WO₆复合材料在可见光下对有机污染物Rh B的降解速率提高约50%。Bi2WO6负载量为0.12时的TiO₂/Bi₂WO₆复合材料,在可见光下,辐照6 min后对Rh B的降解率达99.3%,辐照30 min后对MB的降解率达99.7%,辐照15 min后对TC-HCl的降解率达87.7%。     

碳纤维负载NaTaO3光催化复合材料的制备及其性能碳纤维负载NaTaO3光催化复合材料的制备及其性能

以聚丙烯腈基碳纤维（CF）为基体,TaCl₅和乙酸钠为原料,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为表面活性剂,通过溶胶-凝胶法和浸渍提拉法将纳米NaTaO₃薄膜负载于CF上,制备得到高效光催化特性的复合材料。采用SEM、TEM、XRD等表征了NaTaO₃-CF的形貌和结构,以罗丹明B （RhB）溶液为目标降解物,测试了NaTaO₃-CF复合材料的光催化性能。结果表明:所制备的NaTaO₃-CF复合材料具备良好光催化活性和重复使用稳定性,暗中吸附30 min、光照80 min时,对RhB的去除率为99.35%,5次循环使用后,去除率为89.17%,其光催化反应过程符合伪一级反应动力学模型。      

纳米TiO2/聚氯乙烯共轭衍生物复合材料的制备及可见光催化性能

聚氯乙烯（PVC）在270℃真空环境中经热处理脱除HCl得到具有共轭结构的PVC衍生物（CDPVC）。纳米TiO₂与CDPVC （质量比为2∶1）经高能球磨复合得到纳米TiO₂/CDPVC复合材料。采用TEM、XRD、XPS、FTIR、SEM和Raman等对纳米TiO₂/CDPVC复合材料进行了分析表征,并采用罗丹明B （Rh B）的光催化降解反应和K₂Cr₂O₇的光催化还原反应评价其可见光催化活性及稳定性。结果表明,TiO₂与CDPVC经高能球磨复合后形成了Ti—O—C结构,该结构有利于提高纳米TiO₂/CDPVC复合材料的可见光吸收能力和光生电子/空穴分离效率。与纳米TiO₂和普通研磨的TiO₂-CDPVC相比,纳米TiO₂/CDPVC复合材料具有较高的可见光催化活性和良好的可见光催化稳定性。其可见光催化机制是CDPVC吸收光子产生光生电子-空穴对,并容易将光生电子注入到TiO₂的导带中,CDPVC内光生电子和TiO₂导带上的光生电子（e_CB-）被吸附在材料表面上的氧捕获产生·O₂-自由基,·O₂-自由基可以直接降解RhB分子,直至最后降解生成H₂O和CO₂。      

Mesoporous Au/TiO2 composites preparation,characterization, and photocatalytic properties

In this work, mesoporous Au/TiO₂ composites have been synthesized and tested on photodegradation of methylene blue dye solution. Mesoporous TiO₂ prepared at 450 °C using triblock polymer F127 as structure-directing agent was applied as substrate, while various HAuCl₄ concentrations were used for Au loading through deposition-precipitation method using urea as precipitator and hydrogen reducing process. The influences of Au loading on the microstructures of mesoporous TiO₂ including degree of dispersion, particle size, surface area, light absorption, and band gap were studied with transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), diffuse reflection infrared Fourier transformed spectroscopy (DRIFT), N₂ adsorption–desorption isotherm analysis (BET), and UV–Vis diffuse reflectance spectra. With Au loading, the size of TiO₂ nanoparticles in Au/TiO₂ composites is similar as that of TiO₂ substrate. However, the degree of dispersion was greatly improved. Furthermore, an obvious surface plasmon resonance centered at 570 nm was found in UV–Vis diffuse reflectance spectra for Au/TiO₂ composites. Au loading also induced an obvious red shift of light absorption from UV region to visible region and strengthened both UV and visible light absorption in contrast to substrate. Photodegradation results verified that photocatalytic activity of mesoporous TiO₂ was improved by Au loading. 0.25%Au/TiO₂ composite showed the highest activity, which may be ascribed to its high surface hydroxyl content and the formed Schottky junction after Au loading. These results suggested that noble metal modification is a promising way to synthesize photocatalysts with both high activity and visible light sensitivity.