锐钛矿型TiO_2/ZnO纳米复合颗粒的制备及光学性能研究

在水解水热法制备锐钛矿型纳米TiO_2的基础上,通过改进尿素均匀沉淀法制备了锐钛矿型TiO_2/ZnO纳米复合颗粒。利用X射线衍射(XRD)分析、透射电镜(TEM)与扫描电镜(SEM)分析、X射线能谱(EDS)等对纳米TiO_2/ZnO复合颗粒进行表征,并对TiO_2/ZnO纳米复合颗粒的紫外、红外区电磁吸收性能进行了研究。结果表明:随着钛含量增加,锐钛矿型TiO_2/ZnO复合颗粒在中波紫外区吸收性能略有增强,但在长波紫外区段,其吸收效果不及单纯纳米ZnO颗粒;在红外光谱中,TiO_2/ZnO复合颗粒在近红外区的吸收能力较纯ZnO颗粒大大增强。     

奥斯瓦尔德熟化机制对Ag/TiO_2复合薄膜中银离子释放速率的影响

采用反应磁控共溅射法制备Ag/TiO_2复合薄膜。利用扫描电镜、透射电镜、X射线光电能谱和原子吸收光谱分析比较了致密/多孔两种Ag/TiO_2复合薄膜表面形貌和银离子释放速率。结果表明:形貌致密的Ag/TiO_2复合薄膜表面展现出明显的Ag纳米颗粒的奥斯瓦尔德熟化过程,银离子释放速率极为缓慢(7天后有6.8%的银离子释放);而多孔复合薄膜表面没有呈现出明显的奥斯瓦尔德熟化过程,银离子释放速率较为迅速(一周内有38%的银离子释放)。     

水性纳米TiO_2/PTFE氟碳防污闪材料的制备及性能

为防止高压输电线路绝缘子污闪事故的发生,本文以纳米TiO_2和聚四氟乙烯(PTFE)微粉的复合填料与水性氟碳树脂制备了一种的表面具有自清洁效应的纳米TiO_2/PTFE复合氟碳防污闪涂层材料。通过优化配方及一系列制备工艺试验,确定了纳米TiO_2和PTFE的添加量及配比。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及接触角测量仪对涂层表面的微观结构及疏水性进行了分析表征。结果表明,当纳米TiO_2质量百分比添加量为6%,PTFE质量百分比添加量为16%时,TiO_2/PTFE复合氟碳防污闪涂层材料对水静态接触角达到124°,涂层表面具有微/纳二元粗糙结构,有优良的表面疏水性。通过对涂层的理化电气性能测试表明,涂层具有优异的理化电气性能,其附着力、硬度、耐水性、耐酸碱性、体积电阻率等各项指标均达到国家标准。     

Ag/TiO_2复合纳米催化剂的制备和表征及其光催化性能研究

以TiCl4,AgNO3为原料,采用水热法制备了Ag/TiO2复合纳米催化剂。采用X-射线衍射仪、透射电镜等对其进行结构表征,得到金红石型均匀掺杂的Ag/TiO2复合纳米颗粒。为了评估Ag/TiO2光催化材料的催化活性,在中性条件下以Ag/TiO2作为光催化剂,进行了在自然光下催化降解甲基橙的实验,实验结果表明:Ag/TiO2复合纳米催化剂对甲基橙的光催化降解具有较好的催化作用。     

Ag-TiO_2纳米纤维的制备及其光电转换性能研究

利用静电纺丝技术制备尺寸均一、性能稳定的Ag-TiO_2复合纳米纤维。结合了纳米银颗粒的表面等离激元共振效应,克服了TiO_2材料比表面积小、光生电子与空穴复合几率高以及对光生载流子量子化效率低的缺点,并且Ag纳米颗粒在复合材料中有很好的可调节性,同时这种材料的制备工艺简单、易重复。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)对Ag-TiO_2复合纤维进行了表征,结果证明产物为Ag-TiO_2复合纳米纤维,且纤维分散性好、长径比大,同时掺杂均匀。相比较于TiO_2纳米纤维,Ag-TiO_2纳米纤维的光电转换性能明显提高。此外研究了Ag掺杂量对复合材料光电转换效果的影响,结果表明,掺杂10wt%Ag的Ag-TiO_2复合纳米纤维光电转换效率最高。     

用于骨科植入体的纳米银/氧化钛纳米管复合抗菌涂层

以乙二醇含0.5wt.%氟化铵和5vol.%蒸馏水为电解液,利用阳极氧化法在钛表面制备出TiO_2纳米管。之后对制备得到的TiO_2纳米管使用聚多巴胺进行表面改性,再用浸渍法加紫外光还原法制备得到负载银纳米颗粒的TiO_2纳米管(AgNPs/TNTs)涂层材料。通过改变AgNO_3溶液的浓度可以得到不同AgNPs负载量的TiO_2纳米管。利用多种表征方法,对AgNPs/TNTs进行微结构表征;通过抗菌实验和体外细胞实验,对AgNPs/TNTs进行了抗菌性能和细胞相容性测试。研究结果表明:在70V电压下阳极氧化可得到管径约为100nm的TiO_2纳米管。AgNPs在TiO_2纳米管中的负载量随AgNO_3溶液的浓度的增大而增多。AgNPs/TNTs的Ag~+释放可持续14天以上,试样抗菌性能NT-PD-0.5Ag NT-PD-0.1Ag NT-PD-0.02Ag。含银量较低的试样NT-PD-0.1Ag和NT-PD-0.02Ag具有相对较好的细胞相容性,而含银量较大的试样NT-PD-0.5Ag的细胞毒性较大。AgNPs/TNTs复合涂层可具有良好的抗菌性能和细胞相容性,为用于产业化生产提供参考。     

Ta掺杂提高TiO_2光催化效率及对微观结构的调制

采用Ta元素掺杂TiO_2光催化剂,研究掺杂引起的光催化效率变化、微观结构改变和催化剂改性的机制。采用溶胶凝胶法制备不同浓度的Ta元素掺杂纳米TiO_2光催化剂,并通过降解罗丹明B表征其光催化性能。通过X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱分析Ta掺杂纳米TiO_2催化剂晶相、微观结构、元素组成和化合价等。结果表明:Ta掺入纳米TiO_2催化剂后,Ta原子将取代Ti的位置,以Ta~(5+)形式存在于TiO_2晶格中,促进掺杂样品中形成氧空位,可以有效提高电子密度,并抑制光生载流子复合,从而提高催化效率。当掺杂比例n_(Ta)/n_(Ti)为3%时,光催化效率最高,光照2 h对罗丹明B降解率高达83.8%,是未掺杂样品的2倍以上。     

镍基复合催化剂的制备及其在生物质气化气体净化中的应用

采用共沉淀法制备了NiO/TiO_2复合催化剂,通过XRD、XPS和SEM等手段对催化剂的物质组成及形貌进行了表征。结果表明,NiO/TiO_2复合催化剂中含有锐钛矿型TiO_2和NiO两相,形貌为纳米花球,微球的大小在1μm左右;NiO以纳米颗粒的形式附着在TiO_2纳米花表面,这种结构有利于NiO/TiO_2复合催化剂比表面积的增大,以及催化活性的增强。以城市垃圾为生物质原料,NiO/TiO_2复合催化剂和ICI46-1型催化剂为催化剂,进行了催化生物质气化实验,比较了两种催化剂的催化活性和使用寿命。结果表明,NiO/TiO_2复合催化剂的催化活性明显优于ICI46-1型催化剂。当NiO/TiO_2复合催化剂的使用寿命为300 min时,城市生活垃圾气化的燃气产率为1.70 m~3/kg(MSW),而燃气中的焦油含量仅0.27 g/m~3,催化剂活性仍保持在98%以上。     

纳米棒状Ag3PO4/TiO2异质结复合材料的可见光催化性能

采用水热法制备了一维棒状TiO_2纳米材料,再通过原位生长法合成了棒状纳米Ag_3PO_4/TiO_2复合材料,制备了不同摩尔量的纳米棒状Ag_3PO_4/TiO_2异质结复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、漫反射紫外-可见近红外光谱仪(UV-Vis-DRS)和电化学阻抗谱(EIS)对纳米棒状Ag_3PO_4/TiO_2异质结复合材料的晶体结构、形貌、光吸收特性和电子复合情况等进行了表征,并在可见光照射下研究了甲基橙和苯酚的光降解率。结果表明:制备的纳米棒状TiO_2具有更大的比表面积,为纳米Ag_3PO_4的负载提供更多的活性位点,提高了光利用效率;Ag_3PO_4/TiO_2复合材料有异质结的形成,其内建电场可有效提高电子-空穴对的分离效率,进而提高材料的光催化性能和稳定性。     

Ag/TiO2纳米管阵列等离子体光催化剂的制备及性能研究

以阳极氧化法制备的二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列为基底,利用化学还原法制备了不同银(Ag)含量的Ag/TiO_2复合薄膜,并对其进行表征。结果表明,化学还原法有利于Ag纳米颗粒在TiO_2纳米管上的均匀分布,Ag能产生表面等离子体共振吸收,有效增强TiO_2纳米管阵列对可见光的吸收能力,Ag的修饰大幅度提高了TiO_2纳米管阵列对气相苯的光催化降解活性,在光催化反应80min条件下,Ag含量为2%(wt,质量分数)制得的Ag/TiO_2复合薄膜光催化活性最佳,对气相苯的降解率达到97%。     

TiO_2/P3HT纳米复合微粒制备及表征研究

以纳米二氧化钛(TiO_2)和聚3-己基噻吩(P3HT)为原料,氯仿为溶剂,制备了TiO_2/P3HT纳米复合微粒。采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对复合微粒的结构和性能进行表征和分析。结果表明,通过P3HT修饰后的TiO_2/P3HT与纯TiO_2相比,晶型、粒径和形貌基本没有发生改变,平均粒径22nm;纳米TiO_2/P3HT比纯TiO_2在可见光区的光吸收能力增强,当TiO_2∶P3HT摩尔配合比为30∶1时,在波长508nm,TiO_2/P3HT的吸光度达到1.0123,而纯TiO_2的吸光度为0.10824。     

Ag纳米粒子在一维壳核式P3HT/CdS/TiO_2太阳电池中的应用

采用水热法在FTO导电玻璃上生长TiO_2纳米棒阵列膜,然后在CdCl_2和Na_2S水溶液中循环浸泡反应制备CdS/TiO_2壳核式纳米结构,利用电化学方法于光敏层CdS中引入了贵金属Ag纳米粒子,并将Ag纳米粒子沉积于两层CdS纳米晶壳层之间形成三明治结构,以避免Ag纳米颗粒直接暴露成为光生电荷的复合中心。在不同CdS/Ag/CdS光敏层厚度的TiO_2纳米阵列中旋涂P3HT薄膜组装杂化太阳电池,探索了Ag纳米粒子沉积量对电池光吸收性能及光伏性能的影响。结果表明,在光敏层中适量电沉积Ag纳米粒子电池光电转换效率可以达到0.13%,与没有贵金属沉积的电池结构相比可以提高28%。     

磁性黏土基TiO2复合材料的制备及其光催化性能

采用溶剂热法将酸改性凹凸棒黏土(AATP)和Fe_3O_4纳米粒子复合,制备出磁性凹凸棒黏土复合载体(MATP);采用水热法在MATP上负载活性组分TiO_2,制成新型磁性复合光催化剂(TiO_2/MATP)。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、比表面积分析和振动磁强计(VSM)等对样品进行了表征。结果表明,TiO_2/MATP复合材料包含Fe_3O_4磁性组分和锐钛矿相TiO_2活性组分,保持了凹凸棒黏土的纳米棒状和多孔结构,BET比表面积为130.88m~2/g,饱和磁化强度为14.40emu/g。对罗丹明B染料降解实验表明,TiO_2/MATP复合材料具有较高暗吸附特征和光催化活性,20min暗吸附率可达39.0%;在紫外光照射下,50min降解率达到97.2%。     

柔性PMMA/TiO_2复合超细纤维的制备及表征

利用静电纺丝技术制备出聚甲基丙烯酸甲酯/钛酸四正丁酯(PMMA/TBT)复合超细纤维膜,并通过水热法处理得到PMMA/TiO_2柔性复合纳米纤维膜。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、热失重分析法(TGA)、X射线衍射法(XRD)等手段对PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜进行表征,借助扫描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)对该材料的形貌结构、孔隙结构进行分析,最后探讨了所制备的纳米纤维膜的光催化降解能力,综合分析了pH值对水热法制备PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌、结构及性能的影响。结果表明,成功制备出了比表面积较大,催化活性较高的PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜;在水热反应过程中pH=8时,得到的PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜中TiO_2晶型为锐钛矿型,且比表面积较大,对拟污染物亚甲基蓝的脱色率达到95%。     

Ag、Cu掺杂TiO_2催化剂的制备及其光催化降解阿昔洛韦的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ag、Cu共掺TiO_2催化剂,研究了Ag、Cu掺杂比例对TiO_2光催化效果的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、紫外-可见漫反射分别表征了催化剂的结构、形貌、光吸收及光催化性能。结果表明:以适当比例掺杂Ag、Cu能显著提高TiO_2光催化剂对阿昔洛韦的去除能力,Cu、Ag掺杂量分别为1.2%、1.5%(均为摩尔分数)的TiO_2光催化剂对阿昔洛韦的去除率高达98.8%。     

两步水热法制备还原氧化石墨烯/纳米TiO_2复合材料及其光催化性能

为研究由还原氧化石墨烯(RGO)和具有高活性晶面的TiO_2组成的复合材料的制备方法及其光催化性能,首先采用两步水热法制备了RGO/纳米TiO_2复合材料:第1步为合成暴露高活性晶面的纳米TiO_2;第2步为将合成的纳米TiO_2与氧化石墨烯(GO)复合,形成RGO/纳米TiO_2复合材料。然后,利用XRD、SEM、X射线光电子能谱仪和紫外-可见漫反射光谱等手段对制备的暴露不同晶面的纳米TiO_2和RGO/纳米TiO_2复合材料进行了表征,评价了其光催化性能。结果表明:在水热法的第1步中,通过调节HF的浓度能可控制备出具有高活性的(001)和(101)晶面的纳米TiO_2,氟原子在纳米TiO_2中以物理吸附态和化学结合态这2种形态存在;在第2步后,GO与纳米TiO_2复合形成RGO/纳米TiO_2复合材料,同时在此过程中GO被转化成RGO。在紫外光照射下,两步水热法合成的RGO/纳米TiO_2复合材料具有很好的光催化性能,明显优于商用TiO_2(P25)和纳米TiO_2的。RGO/纳米TiO_2复合材料的光催化性能有明显的提高,RGO和TiO_2暴露的晶面对光催化活性有影响。     

g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能研究

采用经硫酸处理过的三聚氰胺热解制备g-C_3N_4,利用光照还原在其表面负载Ag颗粒,再通过原位沉积法沉积上AgCl和TiO_2,制得g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合催化剂。既而采用XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis-DRS和PL等分析手段对材料进行表征。并用10mg催化剂、50mL 15mg/L甲基橙溶液作为反应体系进行光催化实验。光照80min后,g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2光催化剂对甲基橙的降解率为99.35%。相同条件下,g-C_3N_4、g-C_3N_4/Ag和g-C_3N_4/TiO_2催化剂对甲基橙的降解率分别为34.29%、45.33%和55.84%。该结果表明,复合材料g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2具有优异的光催化性能。优异的光催化性能得益于材料中g-C_3N_4、Ag、AgCl和TiO_24种组分间的协同作用。     

水热反应温度对PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌和性能的影响

利用静电纺丝技术成功制备了聚甲基丙烯酸甲酯/钛酸四正丁酯(PMMA/TBT)复合纳米纤维膜,通过水热法处理得到了PMMA/TiO_2柔性复合纳米纤维膜。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、热失重分析法(TGA)、X射线衍射法(XRD)等手段对PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜进行了表征,借助扫描电子显微镜(SEM)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)对该材料的形貌结构、孔隙结构进行分析,最后探讨了所制备的纳米纤维膜的光催化降解能力,综合分析了反应温度对水热法制备PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜的形貌、结构及性能的影响。结果表明:水热反应温度为200℃时,得到的PMMA/TiO_2复合纳米纤维膜中TiO_2晶型为纯锐钛矿型,且晶体生长速率较快,比表面积较大,对污染物亚甲基蓝的脱色效率最高,可达98.93%。     

金红石相Ce/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,硝酸铈为掺杂剂,采用水热法制备了纯TiO_2和不同掺杂浓度的Ce/TiO_2复合光催化剂。并用X射线衍射、扫描电镜和X射线能谱仪对样品的结构及形貌进行了表征,最后以亚甲基蓝为模型污染物,探讨了Ce掺杂量对TiO_2光催化性能的影响。结果表明:通过水热法制备的Ce/TiO_2仍为金红石型,掺杂Ce并未改变TiO_2的晶相结构。Ce/TiO_2复合光催化剂为分散均匀的微球形,粒径在1μm左右。掺杂Ce可显著提高TiO_2的光催化活性,当Ce掺杂量为3%时,对亚甲基蓝的降解率最高,达到99%。     

Ag-CNTs-TiO_2纳米纤维在可见光区的光电转换性能研究

基于静电纺丝技术制备尺寸均一、性能稳定的Ag-碳纳米管(CNTs)-TiO_2复合纳米纤维。结合了纳米银颗粒的表面等离激元共振效应,有效提高了复合材料对于可见光的吸收,此外,CNTs的掺入,可以加速电子在复合材料内部的传递,降低光生电子-空穴对的重合几率。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和X射线能谱仪(EDS)对复合纤维进行了表征,结果证明产物为Ag-CNTs-TiO_2复合纳米纤维,且纤维分散性好、长径比大,同时掺杂均匀,实验重复性好。相比较于TiO_2和TiO_2-Ag纳米纤维,Ag-CNTs-TiO_2纳米纤维的光电转换性能明显提高。研究了CNT掺杂量对复合材料光电转换效果的影响,结果表明:掺杂10%(wt,质量分数,下同)Ag和15%CNTs的Ag-CNTs-TiO_2复合纳米纤维光电转换效率最高。