PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜制备及光催化性能

通过静电纺丝技术制备聚乙烯醇/聚酰胺/纳米二氧化钛(PVA/PA6/TiO_2)复合纳米纤维,并考察了复合纳米纤维对模拟染料(亚甲基蓝和活性红X-3B)的光催化降解性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDX)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等表征测试对复合纳米纤维的形貌结构、表面元素分布进行分析。结果表明,用50 mg PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜(其中TiO_2含量是PVA/PA6质量的3%的)光催化降解50 mL浓度为5 mg/L亚甲基蓝溶液和50 mg/L活性红X-3B溶液,反应时间为120 min时,降解率分别为92.8%和87.5%。纳米纤维膜重复使用4次后,其亚甲基蓝降解率为86.6%,活性红X-3B降解率为66.9%,其依然保持良好的光催化性能。说明制备的复合纳米纤维膜具备优异的光催化性能及重复使用性。     

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%。     

多孔TiO2纳米纤维的制备及其对染料废水的光催化降解性能研究

以钛酸四正丁酯(TBT)为原料,结合溶胶-凝胶、静电纺丝和高温炭化的技术与原理,制得实心二氧化钛(TiO_2)纳米纤维,并通过添加不同含量的致孔剂偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)制得多孔TiO_2纳米纤维。并对多孔TiO_2纳米纤维的形貌与晶型结构进行了表征与分析。研究结果表明,经煅烧后制得的实心和多孔TiO_2纳米纤维分别为金红石型和锐钛矿型结构;在DIPA用量为5%(wt,质量分数)制得的多孔TiO_2纳米纤维用量50mg,在50mL亚甲基蓝溶液,光照3h条件下,对亚甲基蓝溶液的降解率最高达到91.5%。     

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%。     

聚酰亚胺/TiO_2复合物纳米纤维的制备及其光催化性能研究

利用静电纺丝方法并协同亚胺化制备了聚酰亚胺(PI)/二氧化钛(TiO_2)复合纳米纤维膜。研究发现TiO_2成功复合到纳米纤维当中,随着TiO_2纳米颗粒含量的增加,纳米纤维的直径变细,PI/TiO_2复合纳米纤维膜的机械性能有所降低。光催化显示PI/TiO_2复合纳米纤维具有一定的光催化性能,TiO_2纳米颗粒较多时,降解的速率也较快,而且当延长降解时间后,降解速率会逐渐下降。     

柔性YAG-Al2O3纳米纤维膜负载C3N4的水处理性能研究

采用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术制备了柔性钇铝石榴石-氧化铝(YAG-Al₂O₃)纳米纤维膜，然后使用尿素包埋法将石墨相氮化碳(g-C₃N₄)引入到纤维膜孔隙中，制备了自支撑光催化降解钇铝石榴石-氧化铝/氮化碳(YAG-Al₂O₃/C₃N₄)复合材料，表征了材料的形貌结构和力学行为，并研究了其在亚甲基蓝污水处理中的可见光催化降解性能。结果表明，YAG-Al₂O₃纳米纤维膜具有优异的柔韧性，YAG-Al₂O₃/C₃N₄复合材料在厚度方向具有良好的弹性，两者均为自支撑材料。100min内复合材料对亚甲基蓝的降解率可达96%以上，循环3次后降解率仍保持在94%左右。催化反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型，说明复合材料具有长期稳定且高效的催化降解效果。     

CeO_2/In_2TiO_5纳米纤维异质结可见光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯(Ti(OC_4H_9)_4)、硝酸铟(In(NO_3)_3)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备钛酸铟(In_2TiO_5)纳米纤维;通过水热合成,使二氧化铈(CeO_2)均匀分布于In_2TiO_5纳米纤维表面,制备了CeO_2/In_2TiO_5可见光催化剂。利用XRD、SEM、UV-Vis DRS和TG-DTA等技术对样品进行了表征。以罗丹明(RhB)为目标降解物,考察了催化剂的可见光光催化性能,结果表明250W氙灯下,180min罗丹明的降解率为83.70%,降解过程服从一级动力学模型。     

溶胶-凝胶法原位制备还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料及光催化性能

采用溶胶-凝胶法和改进的Hummers法制备了还原氧化石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合光催化剂。对该光催化剂的形貌、结构进行了表征与分析,并以亚甲基蓝(MB)模拟有机废水,研究了该复合材料的光催化性能。结果表明,大量TiO_2粒子负载在RGO片层表面形成膜层,分散均匀;在RGO/TiO_2中,TiO_2为锐钛矿型,RGO仍保留部分含氧官能团;RGO的引入使得RGO/TiO_2吸收带发生红移,能带宽度由3.2 eV降低至3.0 eV;RGO/TiO_2复合光催化剂具有良好的光催化降解性及循环稳定性,在持续光照MB溶液30 min后,最高降解率可达96.9%,5次循环光催化降解后,RGO/TiO_2仍有近90%的降解效率。     

TiO_2/Ni_3[Si_2O_5][OH]_2复合光催化材料对盐酸四环素的光降解研究

以Ni_3[Si_2O_5][OH]_2纳米管(NNTs)为载体,利用氟钛酸氨((NH_4)_2TiF_6)与硼酸(H_3BO_3)混合液相沉积法制备TiO_2/NNTs复合纳米管。通过TEM、Raman和UV-Vis等手段对样品的形貌、物相和光吸收性能进行了分析表征,探讨了沉积温度对复合效果的影响。以TiO_2/NNTs复合纳米管作为催化剂对水体中盐酸四环素进行降解研究,探究了沉积温度、水体环境(pH值条件)对催化效果的影响。并通过质谱对催化降解产物进行了初步的推断。结果表明,NNTs表面被TiO_2均匀包覆,包覆的TiO_2为锐钛矿相。制备的TiO_2/NNTs在紫外和可见光区有较强吸收,相对TiO_2光吸收范围红移。当溶液pH值为6.5时降解率最佳;降解产物为小分子物质。     

异质结构的TiO_2/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能的研究

以钛酸丁酯、醋酸锌和聚乙烯吡咯烷酮为前驱物,将静电纺丝技术和高温煅烧法相结合,一步制备出异质结构的二氧化钛(TiO_2)/氧化锌(ZnO)纳米纤维。采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis对样品进行表征。并以罗丹明B(RhB)为降解模拟污染物测试了紫外光照射下的光催化活性。制得的TiO_2/ZnO-1纳米纤维直径在100~150nm之间,长度在2μm以上,ZnO纳米颗粒均匀分散在TiO_2/ZnO-1纳米纤维表面;在紫外光条件下具有良好的光催化性能,在紫外光光照25min后TiO_2/ZnO-1对RhB的降解率达到100%,而在同样条件下纯TiO_2纳米纤维对RhB的降解率只有70.8%。     

静电纺丝法制备碳掺杂TiO_2纳米纤维及其光降解性能研究

通过静电纺丝方法,以聚丙烯腈(PAN)为成纤材料、钛酸四丁酯为钛源,制备含钛纳米纤维前驱体,经高温煅烧得到碳掺杂的二氧化钛(TiO_2)纳米纤维。采用电子显微镜、傅里叶红外光谱、热重、X-射线衍射仪等对纳米纤维的表面形态、化学组成、晶相结构等物理化学性能进行研究,并研究其光降解染料甲基橙的催化能力。结果表明在550℃下焙烧1h后,TiO_2主要以锐钛矿晶型结构存在,PAN经高温碳化对TiO_2形成碳掺杂。光降解研究结果表明,100mg碳掺杂TiO_2纳米纤维膜光催化降解甲基橙的效率为0.0336mg/h。     

欠氧态二氧化钛纳米片阵列膜的制备及光催化性能研究

将水热法制备的TiO_2纳米片阵列膜,在50℃下经硼氢化钠(NaBH_4)溶液液相还原后成功制得具有可调氧空位掺杂浓度的欠氧态TiO_2纳米片阵列膜,并将其用作光催化剂降解甲基橙溶液(MO),考察样品的光催化增强性能。结果表明,与纯的TiO_2纳米片阵列膜相比,欠氧态TiO_2纳米片阵列膜的光催化活性显著提高,其最佳光降解MO溶液的速率为0.6 h~(-1),比纯的TiO_2纳米片阵列膜在相同条件下的光降解速率高约1.5倍。分析认为,这种欠氧态TiO_2纳米片阵列膜光催化活性的显著增强,应归因于TiO_2纳米片阵列膜取向的片状分布式形貌和恰当的氧空位浓度二者的协同效应,前者可有效增加样品光催化反应的氧化还原位点,后者可明显拓宽其光吸收范围和提高光生载流子的传导性。     

反应釜填充料系数对纳米TiO_2纤维形貌影响研究

采用水热法制备纳米二氧化钛(TiO_2)纤维,利用扫描电镜和X射线衍射仪对制得的纳米TiO_2纤维进行表征,并以甲基橙的脱色降解为模式反应,考察样品的光催化性能。结果表明:在其他条件相同的情况下,反应釜填充料系数不同,所制备的TiO_2纤维形貌也不相同,不同形貌的TiO_2催化性能也有差异,其中TiO_2纤维的催化效果最优,光照120min后对甲基橙的降解率为94%。     

CuMnO2/TiO2复合光催化剂增效催化降解亚甲基蓝

首次利用旋涂法将CuMnO_2纳米晶负载于TiO_2纳米棒阵列薄膜上,制备出光催化性能增强的CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂,并考察了样品对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。研究结果表明,CuMnO_2纳米晶和TiO_2纳米棒之间形成p-n异质结结构,能够有效促进电子和空穴的分离,使得CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂具有更高的光催化性能。采用浓度为0.25 g/L的CuMnO_2悬浮液制得的CuMnO_2/TiO_2复合材料的光催化降解效率最高,其光催化效率和表观速率分别为88%和0.298 6 h~(-1),较纯TiO_2提高约26%和80%。     

静电纺丝法制备Fe3+/TiO2纳米纤维及表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纤维模板,钛酸四丁酯(Ti[O(CH2)3CH3]4)和Fe3+为前驱体,乙醇为溶剂,醋酸为催化剂,采用静电纺丝法制备不同含铁量的复合纳米纤维Fe3+/TiO2,经500℃煅烧得到以锐钛矿为主的Fe3+/TiO2纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别表征了Fe3+/TiO2纳米纤维的形貌与晶态,计算了样品的晶粒尺寸和锐钛矿所占的比例,并比较了5%Fe3+/TiO2纳米纤维、5%Fe3+/TiO2粉体以及纯TiO2纳米纤维三者光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果。研究表明:由静电纺丝法制备的5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化降解效果比相同含铁量的粉体的降解效果好,TiO2纳米纤维比5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化活性高。     

表面修饰Pt后TiO_2纳米粒子光催化性能研究

用溶胶-凝胶法并经氯铂酸的后续热分解后,制得表面修饰铂(Pt)的TiO_2纳米颗粒铂/二氧化钛(Pt@TiO_2)。扫描电子显微镜表征并X-射线衍射分析表明,该锐钛矿TiO_2纳米颗粒的直径约30nm。在紫外线照射下,对Pt@TiO_2和纯TiO_2纳米颗粒降解甲基橙溶液的光催化活性进行了对比研究。结果表明:与纯锐钛矿TiO_2纳米颗粒相比,Pt@TiO_2在降解甲基橙时表现出了更强的光催化活性,紫外光照25min后,用Pt做表面修饰的Pt@TiO_2纳米颗粒对甲基橙的降解率可达92%,具有高效降解水中有机污染物的性能。     

Au/TiO_2薄膜的制备及等离子体光催化性能研究

以TiO_2薄膜为载体,采用真空镀金和退火法制备了载金(Au)TiO_2(Au/TiO_2)薄膜光催化材料,并对制得的Au/TiO_2薄膜光催化材料进行了测试。研究结果表明:Au/TiO_2薄膜表面形貌呈岛状分布,薄膜表面Au层厚度20~80nm,相比TiO_2薄膜,Au/TiO_2薄膜在全光谱下具有更高的催化活性,在300W氙灯光源,亚甲基蓝(MB)水溶液初始浓度为20mg/L,降解时间为4h条件下,Au/TiO_2薄膜对MB的降解率最大达到94%,具有较好的降解性能。     

CuO/TiO_2异质多孔纳米结构的制备及其光催化性能

以Cu(OH)_2纳米棒阵列为前驱体,钛酸四丁酯为钛源,采用外向包覆合成法,利用Cu(OH)_2自身热分解产生的微量水分子与负载在其表面的钛酸四丁酯缓慢反应,制备了CuO/TiO_2异质多孔纳米结构,并研究了产物对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能。结果表明,得到的产物薄膜为直径2~4μm的微孔组成的多孔纳米结构,微孔的孔壁由直径500nm左右的纳米棒组装而成。产物CuO/TiO_2异质多孔纳米结构比纯TiO_2纳米结构对RhB有更好的光催化降解性能,这主要是由两方面的原因引起的:一方面,CuO/TiO_2异质多孔纳米结构具有更好的吸附性能和更大的比表面积;另一方面,产物CuO/TiO_2为异质复合纳米结构,异质结的存在能有效地降低光生电子空穴对的复合,从而提高产物的光催化降解效果。     

Ni掺杂TiO_2/RGO纳米复合材料的制备及其催化性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后采用溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米粒子,进而合成出TiO_2/RGO纳米复合光催化剂。最后用氧化石墨烯(GO)作为载体,以钛酸丁酯(C_(16)H_(36)O_4Ti)和氯化镍(NiCl_2)为前驱体,以聚乙烯亚胺(PEI)为交联剂,采用一步水热法合成了过渡金属Ni负载TiO_2/RGO三元复合纳米光催化剂(Ni@TiO_2/RGO)。对制备出的各类光催化剂的结构、组成进行了FTIR、DRS、SEM和EDS分析,并且将其应用于光催化降解亚甲基蓝(MB)溶液。实验结果表明:Ni@TiO_2/RGO复合光催化剂具有较高的光催化活性和良好的循环再生能力,在170 min内降解率达到91.8%,循环利用8次后其降解率依然可达到80%。     

TiO2/RGO纳米复合光催化剂的制备及性能研究

以硫酸钛为钛源、抗坏血酸为还原剂,以氧化石墨烯(GO)表面活性基团为结合位点,采用一步水热法还原得到二氧化钛/还原氧化石墨烯(TiO_2/RGO)纳米复合光催化剂。扫描电子显微镜分析表明TiO_2为球状颗粒,尺寸为80～100nm,均匀分布在透明薄纱状RGO表面和层间。比表面积(BET)和紫外-可见光漫反射(UV-Vis)测试表明,TiO_2/RGO纳米复合光催化剂的禁带宽度为3.02eV,比表面积为101m~2/g,平均孔径为6.61nm,对光的吸收由纯TiO_2的384nm扩展到410nm,具有较好的可见光响应性。亚甲基蓝(MB)光催化降解实验表明,在光照120min时MB的降解率可以达到97.8%,重复使用5次后,催化降解能力仍保持在95.2%。TiO_2/RGO纳米复合光催化剂具有可见光响应能力,高催化活性和稳定性,原因是RGO作为TiO_2的载体为电子和空穴提供了迁移通道,有效地防止了电子空穴对复合。