Zr和N共掺杂TiO2的制备、表征及其光催化性能

利用水解沉淀法制备TiO2、N-TiO2、Zr-TiO2以及Zr和N共掺杂的纳米TiO2,用TEM、XRD、XPS和UV-Vis-DRs等方法对光催化剂的结构、元素组成和对可见光的响应等性能进行表征,并以甲基橙为目标降解物,测试其光催化降解效果。结果表明,Zr掺杂能够降低TiO2光催化剂的粒径;Zr和N共掺杂可以起到协同作用,提高样品的光催化活性,同时增强样品在可见光区的响应。Zr和N共掺杂TiO2在高压汞灯光照下比TiO2具有更好的光催化效果,2%Zr和N共掺杂TiO2光照3h后对甲基橙的降解率比纯TiO2提高32%。     

金属离子掺杂TiO2薄膜的光催化性能研究

在TiO2薄膜中掺入杂质离子是改善TiO2薄膜光催化活性的重要方法，不同金属离子的掺杂能不同程度的提高TiO2薄膜的光催化性能，使TiO2薄膜光催化剂在优化降解大气和水中的污染物等方面具有十分广阔的应用前景。本研究对近年来利用各种金属离子掺杂方式提高TiO2薄膜光催化性能的研究现状进行了综述。     

纳米二氧化钛光催化性能与应用

传统的催化科学为人类做出了极为重要的贡献．在面向对世纪的过程中，光催化可能是处理各类废水最有希望的新技术之一．光催化降解技术的优点是工艺简单、成本低廉，在常温常压下就可氧化分解结构稳定的有机物，利用太阳光作为光源，无二次污染．尤其是80年代末同世的纳米TiO2，粒径介于1nm～100nm之间的光催化剂具有无毒、无味、无刺激性，耐热性好、不分解、不挥发、来源容易等特点，是最理想的光催化剂之一，有着诱人的应用前景．1纳米TiO2的光催化氢化理论基础”[1，2]光催化氧化法是以N型半导体的能带理论为基础，以N型半导体作敏化…     

掺杂TiO2的光催化性能研究

在TiO2中掺入杂质离子是改善TiO2光催化活性的重要方法，不同方式的掺杂能不同程度地提高TiO2的光催化性能，使TiO2光催化剂在优化降解大气和水中的污染物等方面具有十分广阔的应用前景。本文对近年来利用金属离子、非金属离子、多离子等掺杂方式提高TiO2的光催化性能研究现状进行综述。     

热处理对活性炭负载纳米TiO2光催化剂晶体结构及光活性的影响

用改性溶胶-凝胶法合成了活性炭负载纳米TiO2光催化剂粉末,通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)等研究光催化剂的晶体结构和表面形貌。不同气氛下煅烧对TiO2的晶体转变的影响研究表明：氮气下TiO2晶体转变温度明显低于空气下晶体转变温度,但是活性炭负载量对晶体结构的影响不大。光催化活性实验表明：活性炭负载纳米TiO2光催化剂对亚甲基蓝的降解作用要优于纯TiO2的降解作用。不同气氛下煅烧实验研究发现,在低于400℃时,空气中煅烧的光催化剂的光催化活性明显要优于在氮气中煅烧的;但在400℃时氮气中煅烧后的光催化剂对亚甲基蓝的降解作用达到了最佳,且高于同温度下在空气中煅烧的样品。而高于400℃后其降解效果逐渐下降。在空气中煅烧后的光催化剂在550℃煅烧后才对亚甲基蓝的降解活性达到了最佳状态。     

Ag/TiO_2光催化剂研究:Ⅰ.银粒子尺寸对光催化性能的影响

以化学还原法制备的不同尺寸的胶体Ag纳米粒子为前体,采用浸渍法合成了Ag/TiO2光催化剂;利用UV-V is、XRD、TEM等技术对银纳米粒子和Ag/TiO2催化剂样品分别进行了表征。以亚甲基蓝为光解目标污染物,研究了不同尺寸的银纳米粒子浸渍所形成的Ag/TiO2催化剂样品的光催化性能。结果表明,银纳米粒子的负载不会改变TiO2的晶体结构,但其尺寸对催化剂的光催化活性影响极大;此外,银负载量也是影响Ag/TiO2光催化剂活性的重要因素。在负载的最佳Ag粒子尺寸下,0.5%Ag/TiO2催化剂的光催化活性最高。     

镨和氮共掺杂纳米TiO2光催化剂的制备与性能

采用溶胶-凝胶法结合微波化学法制备高活性可见光响应型镨(Pr)和氮(N)共掺杂纳米TiO2光催化剂(Pr-N-TiO2).通过XRD、FT-IR、UV-Vis和TEM等手段对Pr-N-TiO2光催化剂样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察Pr-N-TiO2光催化剂对MB的光催化降解效果.结果表明Pr和N共掺杂TiO2能有效地抑制TiO2的晶粒生长,共掺杂离子之间的协同作用使得Pr-N-TiO2光催化剂的光谱吸收阈值波长发生红移,荧光光谱强度明显降低,光催化活性显著提高;在日光灯下,6h内,Pr-N-TiO2光催化剂对MB的光催化降解率达92.81%,明显优于DegussaP25的(45.01%).     

TiO2上的CuAg纳米粒子用于高效乙醛光降解

光降解乙醛(CH3CHO)是一种新型高效的乙醛去除方法，通常采用TiO2作为光催化剂。然而TiO2对乙醛吸附能力较弱，对产物的选择性较低，电子-空穴对重组率较高，严重限制了对乙醛的降解性能。本研究通过在TiO2上负载CuAg纳米粒子(CuAg/TiO2)，成功构建了高效稳定的光催化降解乙醛催化剂，有效解决了TiO2的固有缺陷。在自然光照射下，CuAg/TiO2对乙醛的降解率高达42.49%。连续4轮全光谱光催化降解乙醛，CuAg/TiO2活性均保持在98.89%以上。进一步的机理研究表明，CuAg/TiO2中的CuAg纳米粒子在光照下产生热电子，随后热电子转移到TiO2和吸附在Ag位点上的氧中。CuAg/TiO2上生成的超氧自由基能有效地降解乙醛，从而在乙醛降解过程中表现出优异的性能。     

Ag/TiO2光催化剂研究:I.银粒子尺寸对光催化性能的影响

以化学还原法制备的不同尺寸的胶体Ag纳米粒子为前体,采用浸渍法合成了Ag/TiO2 光催化剂;利用UV-Vis、XRD、TEM等技术对银纳米粒子和Ag/TiO2催化剂样品分别进行了表征.以亚甲基蓝为光解目标污染物,研究了不同尺寸的银纳米粒子浸渍所形成的Ag/TiO2催化剂样品的光催化性能.结果表明,银纳米粒子的负载不会改变TiO2的晶体结构,但其尺寸对催化剂的光催化活性影响极大;此外,银负载量也是影响Ag/TiO2光催化剂活性的重要因素.在负载的最佳Ag粒子尺寸下, 0.5%Ag/TiO2催化剂的光催化活性最高.     

硫掺杂对纳米TiO2的结构相变及可见光催化活性的影响

采用酸催化溶胶凝胶法合成硫掺杂纳米TiO2光催化剂。可见光光催化降解亚甲基蓝实验结果表明:当硫脲与钛酸丁酯摩尔比为3.50时,催化剂经500℃热处理后表现出最佳的可见光光催化降解效果。TEM、XRD和Raman光谱等表征结果表明:硫掺杂大大提高了纳米TiO2晶粒的分散程度,有利于制备均一分散的纳米晶粒;另外,硫掺杂有效地抑制了纳米TiO2在热处理过程中由锐钛矿向金红石的转变,一部分硫进入TiO2的晶格取代部分Ti4 而导致一定程度畸变,产生氧缺位,从而大大提高催化剂的可见光催化活性。     

Preparation of Square and Labyrinth-Like TiO_2 Particles for Photo-Degradation of Organic Pollutants

Square and labyrinth-like titanium dioxide particles were successfully synthesized by a simple hydrothermal method with assistant of halloysite nanotubes. The morphology and microstructure of as-prepared photo-catalysts were characterized by X-ray powder diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. The photo-catalytic activity of as-prepared catalysts was evaluated by degradation of organic pollutants（Rhodamine B, methylene blue and methanol） under UV light irradiation.     

超临界水环境中材料的腐蚀研究现状

超临界水氧化系统是处理有机毒害化学物质的最有效方法。其中的材料损伤是制约 该技术广泛应用的关键。在介绍超临界水的概念与特征基础上,回顾了不同材料的腐蚀破坏特征, 介质成份对材料性能退化的影响规律以及相关参数的测试技术。最后提出了相关的主要研究内容。     

镀铝衍射光栅表面有机污染物的等离子体清洗技术

高能量激光装置中衍射光栅吸附的有机污染物是导致衍射光栅损伤的关键因素之一,采用等离子体清洗技术可以实现衍射光栅表面污染物的在线去除。通过有限元方法分析等离子体清洗范围,获得等离子体清洗半径随着清洗距离下降而增加的规律。研究等离子体清洗工艺参数与表面有机污染物去除效果间关系,结果表明随着清洗距离以及工艺气体中氧气含量的上升,镀铝衍射光栅表面自由能的极性部分和色散部分都会增加,其中极性部分的增加起主导作用。等离子体清洗后的镀铝衍射光栅表面呈现洁净状态的周期性锯齿形结构,并且C1s(285.0eV)峰值由6.65×10⁴降低至2.86×10⁴。研究等离子体清洗镀铝衍射光栅后表面自由能变化情况,结果表明镀铝衍射光栅表面的极性基团会吸附空气中的碳氢化合物,出现表面自由能下降的陈化现象。研究结果可为镀铝衍射光栅表面有机物污染物的等离子体在线去除提供新的途径。     

等离子蒸发沉积热障涂层抗CMAS附着研究进展

热障涂层是先进航空发动机核心热端部件高压涡轮叶片的关键技术,随着发动机服役温度的不断提高,一种主要化学成分为CaO-MgO-Al2O3-SiO2(简称CMAS)的环境沉积物对叶片的危害日益严重,不仅堵塞叶片表面气膜冷却孔,影响叶片冷效,而且导致热障涂层早期剥落失效,服役寿命大幅度降低。高温熔融CMAS在涂层表面的附着过程及防护方法是目前热障涂层研究领域的热点和难点。本文针对新型的等离子蒸发沉积技术,梳理了近年来国内外学者在热障涂层抗CMAS附着、渗入和腐蚀方面的最新研究成果,指出了涂层抗CMAS侵蚀研究的发展方向。     

三维电极降解苯酚的新工艺及机理

开发三维电极法降解苯酚新工艺,用电化学方法研究苯酚降解的机理。结果表明:采用预处理后的活性炭作为粒子电极,在进水pH值6~7、进水流量180 mL/min、水温25℃、氯化钠加入量1 g/L、电流100 mA的条件下,电解1.5 h后总有机碳(TOC)的去除率可以达到95%以上。电解过程活性炭阳极生成羟基自由基(.OH)并吸附在活性炭上,与吸附在活性炭上的苯酚形成微电池。通过微电池反应,苯酚首先被降解成邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚等中间产物,进而又被矿化为CO2和H2O。同时,阳极极化曲线表明苯酚也可在阳极氧化,但羟基自由基对苯酚的降解起主要作用。     

光催化涂层净化气态有机物能力评价系统

目的验证设计改进的光催化涂层净化气态有机物能力评价系统,使所设计的光催化评价系统可以准确地表征光催化涂层对如文章中所述0.25μL/L体积浓度级别的微量苯气体的降解情况。方法首次采用PID光离子化检测器在线监测污染物降解效率,并进行了适当的材料及工艺上的改进。实验以两种TiO_2光触媒涂层样品为对象,以苯作为污染物,进行了一系列性能表征实验。结果评价系统性能良好,可以准确地反应出在5~20 W/m~2可见光辐照下,两种不同光触媒涂层样品的光催化效率分别为11.7%~57.3%以及13.4%~67.4%。在实验考察的体积浓度范围0.05~0.4μL/L内,污染物浓度的变化对降解效率影响不大,而随着污染气体流速从30 m L/min增加至90 m L/min,两种涂层对污染物的降解效率变差,分别从43.6%降低到25.9%以及从52.9%降低到29.9%。结论研究设计的光催化涂层评价系统精密准确稳定,其较高的检出限能够很好地满足光催化材料对痕量气态有机污染物降解情况表征的需要,可广泛用于光催化领域气-固两相反应的科学研究及产品评价。     

镀锌层无铬钝化技术研究进展

总结了镀锌产品无铬钝化技术的发展状况。无铬钝化分为无机物钝化和有机物钝化两个体系,大部分工艺还处于实验室研究阶段。介绍了ZECCOAT无铬钝化工艺的应用。该工艺采用了高科技纳米技术,钝化溶液无毒,钝化膜薄,具有自修复性,耐腐蚀性高。生产实践表明,ZECCOAT无铬钝化满足汽车零配件的性能要求。     

MOCVD Technology

This paper examines the potentials and developmental status of metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) as a commercial thin film deposition technique. Reactor design, deposit purity and uniformity characteristies are discussed with regard to scale-up. Critical process parameters and process contaminants are also reviewed.     

空间聚合物基体表面原子氧防护技术研究进展

低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)中,强氧化性、大通量、高能量的原子氧(atomic oxygen,AO)会对航天器表面材料造成极大的破坏。特别是聚合物材料,受AO侵蚀后易氧化降解,造成光学、电学和力学等性能退化,影响航天器的正常工作并缩短其使用寿命。从LEO环境中抗AO侵蚀材料研究的理论基础出发,评述了无机、有机及复合涂层的制备方法和各自的优缺点,目前存在的问题,以及聚合物基体表面涂层开裂与界面剥离失效机理研究的重要性。从目前的研究可以看出,具有自我修复功能的有机或无机功能涂层,以及与原子氧反应时能产生具有保护性能的稳定氧化物或其他稳定表面结构的涂层,是今后的研究方向。应将聚合物基体和涂层作为整体进行研究,充分研究涂层与基体间的界面效应和失效机理。在抗AO新材料研究领域,以聚酰亚胺材料为例,简述了含磷、含硅、含锆聚酰亚胺的研究进展,以及从基础研究到工程化应用还亟待解决的关键问题和工艺技术。希望该综述为发展新的先进防护涂层和新材料体系提供一些可借鉴的研究思路。     

Sensors for water safety and security

Identification and prioritization of contaminants arising from occasional release or intentional discharge in unsecured water supplies are of paramount importance to assess national and international capacities to be able to respond, sense/detect, isolate, and mitigate safety and security risk vectors in a timely manner. Using advanced and nanoscale materials, a series of novel point and stand-off sensors/detectors for continuous and in-situ monitoring of inorganic, organic, and microbiological pollutants are described. The study is concurrent to our existing efforts to develop remediation strategies for region specific contaminants, defining water quality, modeling of process function water system design, and enhancing water resiliency. New sensing approaches based on interaction of a semiconductor surface with emitting electrons and metal-complexes-based chiroptical switches are also described.