二氧化钛基核壳结构纳米材料制备进展

二氧化钛有着较高的光催化性能,因此在光电转换、光催化等领域上有着广泛的应用,但其催化效率却不是很高,近年来,越来越多的人研究以二氧化钛为基的核壳结构纳米材料。文章根据不同的制备方法,从表征方法、结构特征和催化活性等方面介绍了近年来一些以二氧化钛为基的核壳结构纳米材料的制备进展并展望了二氧化钛基核壳结构纳米材料的发展前景。     

Fe3O4@TiO2核壳材料的制备及光催化性能研究

以Fe_3O_4为核合成了具备光催化活性和磁性的Fe3O4@mTiO_2核壳结构复合材料,并研究其光催化性能。在Fe3O4纳米颗粒表面包覆TiO_2壳层,改变钛酸四丁酯(TBOT)用量调控TiO_2壳层厚度,结果显示,当TBOT用量为0.35 g时可获得具有最佳壳层厚度的Fe3O4@Ti O2核-壳材料。随后,利用水热法将无定型TiO_2转变为锐钛矿型TiO_2,获得了具有高比表面积和光催化活性Fe3O4@Ti O2核壳材料,并以亚甲基蓝作为模型分子评估其光催化性能。     

Fe2O3/TiO2核壳结构纳米粒子的制备和表征

采用液相沉淀法制备具有核壳结构的Fe2O3/TiO2纳米复合颗粒.研究了用硫酸亚铁水解制备纳米氧化铁,再以TiCl4为前驱物,以乙醇、尿素、硫酸胺为介质在氧化铁表面合成具有核壳结构的Fe2O3/TiO2纳米复合颗粒的方法.用XRD,TEM,EDS对样品进行表征.讨论了其形成机理.     

Fe_2O_3/TiO_2核壳结构纳米粒子的制备和表征

采用液相沉淀法制备具有核壳结构的Fe2O3/TiO2纳米复合颗粒。研究了用硫酸亚铁水解制备纳米氧化铁,再以TiCl4为前驱物,以乙醇、尿素、硫酸胺为介质在氧化铁表面合成具有核壳结构的Fe2O3/TiO2纳米复合颗粒的方法。用XRD,TEM,EDS对样品进行表征。讨论了其形成机理。     

银纳米线/二氧化钛核壳结构的制备及可见光光催化性能

以有机染料罗丹明B为目标降解物,采用水热法制备了不同负载比例的银纳米线(AgNW)@TiO₂核壳复合结构光催化剂,评价其可见光催化活性。结果表明:核壳结构经煅烧后为AgNWs和锐钛矿型TiO₂,TiO₂带隙减小可实现可见光范围内的激发。当TiO₂与AgNWs的摩尔比为84%时,光催化活性最高,对罗丹明B的降解率可达82.2%,主要活性氧化物为超氧自由基。该结构稳定性强,放置263 d后无氧化和相变发生。     

核壳结构纳米TiO_2/PU/PMMA复合材料制备及其光催化性能研究

采用纳米TiO2有机化改性、加成及原位乳液聚合,制备了纳米TiO2、聚氨酯(PU)、聚丙烯酸酯(PMMA)的复合材料。透射电镜形貌表明:合成了以纳米TiO2为核,PU与PMMA为壳的核壳结构的复合材料。研究了该复合材料的光催化性能。     

TiO2纳米薄片的制备和光催化性能研究

研究了水热化学处理法制备TiO2纳米薄片的条件,以光催化降解苯酚为模型反应,考察了TiO2纳米薄片及其焙烧产物的光催化反应性能。并结合TEM、XRD、Ram an、BET的表征结果,对影响TiO2纳米薄片及其焙烧产物的光催化反应性能的原因进行了分析。结果表明,要制备片状TiO2纳米薄片,必须控制好NaOH溶液的浓度、反应温度和反应时间,制备片状TiO2纳米薄片的最佳条件是:c(NaOH)=7 mol/L,反应温度80℃,反应时间8 h。加表面活性剂十二烷基磺酸钠可阻止TiO2纳米管的生成,拓宽了纳米薄片的制备条件。TiO2纳米薄片经300℃热处理3 h后,由于形成了活性相锐钛矿,且比表面积高达393.161 1 m2.g-1,使其催化活性比TiO2纳米颗粒提高了3.5%。     

回流法制备TiO2微球及其结构和催化性能研究

采用回流法制备了介孔TiO2微球催化剂,利用XRD、FE -SEM、BET等方法对所制备的催化剂进行了表征,并与溶剂热法制备的样品进行比较,研究不同制备方法对TiO2结构、彤貌及催化性能的影响.结果表明,回流法制备的样品为锐钛矿单相微球,晶粒间堆积形成介孔结构,比表面积大;而溶剂热法制备的介孔样品含金红石和锐钛矿两相.以EtOH/HCl为回流溶剂制备的样品孔径约为5nm,孔径分布窄,比表面积可达496 m2/g,光催化去除Cr(Ⅵ)反应速率快,去除率达到99％.     

回流法制备TiO_2微球及其结构和催化性能研究

采用回流法制备了介孔TiO2微球催化剂,利用XRD、FE-SEM、BET等方法对所制备的催化剂进行了表征,并与溶剂热法制备的样品进行比较,研究不同制备方法对TiO2结构、形貌及催化性能的影响。结果表明,回流法制备的样品为锐钛矿单相微球,晶粒间堆积形成介孔结构,比表面积大;而溶剂热法制备的介孔样品含金红石和锐钛矿两相。以EtOH/HCl为回流溶剂制备的样品孔径约为5 nm,孔径分布窄,比表面积可达496 m2/g,光催化去除Cr（Ⅵ）反应速率快,去除率达到99%。     

具有核壳结构的聚苯胺/二氧化硅微球的制备与表征

利用原位聚合(In-situ)方法,在二氧化硅微球表面上成功包覆了聚苯胺层.透射电镜(TEM)照片显示,微球呈现良好的核壳结构,大部分粒径在500 nm左右;包覆后,聚苯胺的红外特征吸收峰发生了红移,表明二氧化硅与聚苯胺两相之间不是简单的物理包覆,而是存在类似于共价键的缔合作用.热重(TG-DTG)曲线显示聚苯胺/二氧化硅微球具有3个明显的失重阶段,并且无机二氧化硅提高了聚苯胺的氧化分解温度.     

一种可控包覆的纳米核壳结构Ni1-xEuxTiO3@TiO2的合成及其催化性能

研究了一种新的核-壳结构Ni1-xEuxTiO3@TiO2纳米复合材料,通过动态可控包覆的方法.以P123共聚物为模板,钛酸四丁酯(TBOT)为钛源,在pH为8的乙醇溶液中,在钙钛矿Ni1-xEuxTiO3上包覆TiO2.在500℃煅烧30min条件下,得到Ni1-xEuxTiO3@TiO2纳米复合材料.通过SEM、T...     

核壳聚合与核壳结构聚合物乳液

对核 /壳乳液聚合机理、方法、工艺以及核 /壳结构聚合物乳液的制备和性能进行了综述 ,重点讨论了各种因素对核 /壳结构聚合物乳胶粒子形态的影响 ,并回顾了核 /壳乳液聚合最新的研究动态。     

核壳结构米粒状FeS2/C纳米材料制备及储锂性能研究

通过阴离子置换反应制备出具有核壳结构的米粒状FeS₂/C纳米材料。所制备材料具有较高的离子和电子电导,优异的电解液浸润特性,以及缓冲材料体积变化的能力。在作为锂离子电池负极材料时,FeS₂/C电极具有较高的可逆比容量以及优秀的倍率性能,100 mA·g^-1电流密度下可逆比容量高达1100 mA·h·g^-1,在2 A·g^-1的大电流密度下,依然有866 mA·h·g^-1可逆比容量。研究结果为其他核壳材料的制备提供了新的思路和方法。     

Bi、S共掺杂对TiO_2纳米颗粒的结构和光催化性能的影响

以钛酸丁酯、硝酸铋和硫脲为原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同n[Bi(S)]/n(Ti)的Bi、S共掺杂的TiO2光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(FT-Raman)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV/vis DRS)、微反等方法对光催化材料进行了研究。结果显示,Bi、S元素在TiO2纳米颗粒中分别以Bi2O3和SO42-形式存在,共掺杂未能改变TiO2的锐钛矿结构。Bi掺杂后,通过形成Bi—O—Ti键在TiO2禁带中产生了杂质能级,降低了纳米材料的禁带宽度,从而提高了光吸收效率;而S的引入,增多了催化剂表面的酸性位,有利于光催化活性的提高。Bi、S掺杂能明显改善TiO2纳米颗粒光催化甘油水溶液制氢的性能,3%Bi、S共掺杂TiO2具有最高的产氢速率,在紫外光和模拟太阳光照射下,其产氢速率可分别达到1 514.9和190.2μmol/(h·g)。     

Meso-C@TiO2 @Ag复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用混合溶剂法,通过改变钛酸四丁酯(TBOT)的量合成一系列不同比例的RF@TiO2核-壳结构,于氮气气氛600℃下煅烧得到meso-C@TiO2,进一步对所得产物表面进行贵金属沉积最终得到meso-C@TiO2@Ag复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、全自动比表面积及微孔物理吸附仪(BET)等对样品的成份、形貌和结构进行了表征.结果表明,成功制备了meso-C@TiO2@Ag三元介孔复合光催化材料,并且比表面积达到173.9 m2/g.在可见光照射下,以降解亚甲基蓝为模型,探讨了TBOT用量以及Ag负载量对产物光催化性能的影响.研究发现,当加入TBOT的量为0.3mL、AgNO3的投入量为10wt％时,所制备的meso-C@TiO2@Ag对亚甲基蓝的降解效果最佳,40 min内降解率接近100％,性能明显优于市售的纳米二氧化钛P25.     

壳核材料SiO_2@TiO_2的制备及性能研究

采用水热合成法,以钛酸四丁酯为钛源、Si O2为核制备了壳核纳米材料SiO_2@TiO_2。利用X射线粉末衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等一系列表征手段对所制得的纳米材料进行了表征。结果表明:Ti O2晶相为锐钛矿和金红石,SiO_2@TiO_2纳米颗粒的比表面积为40.54 m2/g,平均孔径为12.4 nm。以罗丹明B(Rh B)作为目标物研究了壳核SiO_2@TiO_2纳米材料光催化活性,试验结果表明:所制备的SiO_2@TiO_2纳米复合材料对Rh B具有很好的光催化效果,光照20 min内,Rh B几乎完全降解;40 min后溶液变为无色透明。     

P-25 TiO2的结构相变和光催化活性

采用XRD、TEM、BET和UV-Vis漫反射吸收方法对各种温度焙烧的P-25 TiO2进行了表征,利用光催化降解苯酚的反应,研究了焙烧温度对P-25 TiO2晶相结构的影响以及晶相结构与其光催化活性之间的关系。结果表明,热处理可调变TiO2的晶相结构。500℃焙烧时,TiO2为锐钛矿与金红石质量比约70：30的混晶,其光催化降解苯酚活性最高。P-25 TiO2光催化活性的高低与其晶相结构密切相关。     

微波水热法制备CdS微晶球及S/CdS核壳结构

以氯化镉和硫代硫酸钠为起始原料采用微波水热法(M-H)制备了CdS微晶球和S/CdS核壳结构.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和EDS能谱对制备的CdS微晶球和S/CdS核壳结构进行表征.结果表明:在微波水热条件下,棒状S经自组装而形成直径为20 μm的圆盘核结构,经化学吸附组装,直径为1 μm左右的CdS微晶球吸附于S圆盘核的周围,形成了S/CdS核壳结构;CdS微晶球具有分级结构,是由纳米球组装而成的微晶球.     

溶胶-凝胶法制备釉面砖TiO2涂层和光催化性能研究

论述了用溶胶－凝胶法在普通釉面砖上制备均匀TiO2涂层的工艺过程，借助XRD技术研究了热处理制度对TiO2涂层结构的影响。同时通过在紫外灯光源下对甲基橙溶液脱色实验结果证明：适当选择涂液成分、热处理温度及气氛，可在釉面砖上制备出具有高的光催化活性的TiO2涂层。该材料可望成为一种具有广阔应用前景的“绿色”建筑材料。     

ZnS/SiO2核壳复合结构的制备

实验采用水热法、固相法、沉淀法三种方法来制备ZnS粉体,通过XRD测试分析表明：三种方法中水热法制备的ZnS粉体形貌特征较适合被SiO2包覆,形成核壳复合结构。核壳结构的制备采用溶胶-凝胶法,根据TEOS（硅酸乙酯）加入量的不同,设计了三组单变量实验。XRD、SEM测试结果表明：ZnS被SiO2包覆形成核壳结构后能阻碍氧化及缺陷的产生,分散性、热稳定性、光致发光性能都得到了提高;而且可以通过改变TEOS的加入量对壳层厚度进行调控。