界面聚合法制备PANI/TiO2纳米复合纤维材料

采用界面自组装聚合的方法, 成功地制备出PANI/TiO2纳米复合纤维材料, 采用TEM, FTIR, XRD及TG等技术对其形貌、结构及热稳定性能进行了表征, 并考察了苯胺单体浓度、TiO2的活化与否对复合材料形貌的影响. 结果表明, TiO2的活化处理是影响该复合材料形貌的主要因素, 活化处理后的TiO2能进入PANI纳米纤维的内部, 且分散得更加均匀; PANI/TiO2纳米复合纤维的直径随着苯胺单体浓度的增加而增加. 同时, TiO2的加入改善了PANI的耐热性能. 采用该法合成的纳米复合材料具有合成条件温和、易于控制、纯化简单、省去了使用模板/消除模板的过程及能够一步得到大量产品等许多优点.     

WC/TiO2纳米复合材料的制备及其电催化性能

以TiCl4为原料, 采用溶胶水解法合成了金红石型纳米TiO2颗粒, 并以其为载体制备了WC/TiO2纳米复合材料. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)等手段分析了WC/TiO2纳米复合材料的晶相组成和表面形貌. 结果显示样品是由WC, TiO2和W组成, 纳米WC颗粒均匀地包覆在TiO2的表面, 并与TiO2构成了WC/TiO2纳米复合材料. 采用循环伏安法和计时电流法研究了WC/TiO2纳米复合材料对硝基苯的电催化性能. 结果表明, WC/TiO2纳米复合材料对硝基苯的电催化活性和电化学稳定性均优于介孔结构碳化钨(meso-WC)和纳米WC颗粒(part-WC).     

真空离子溅射法制备TiO2:Au复合纳米纤维新型光催化剂及其降解乙醛性能研究

采用静电纺丝技术与真空离子溅射相结合的方法制备了TiO2∶Au复合纳米纤维,并采用SEM和X射线电子能谱仪对其进行了表征.结果表明TiO2∶Au纳米纤维的表面形态能通过Au沉积时间得到很好的控制.同时在紫外光照射下采用乙醛体系考察了TiO2纳米纤维和TiO2∶Au复合纳米纤维催化剂降解乙醛性能,结果证明TiO2∶Au复合纳米纤维具有更好的催化效率,紫外光照射70min后乙醛被完全降解.     

静电纺丝-碱热法制备高活性由纳米片组装的TiO2纳米纤维（英文）

半导体光催化有望解决日益严峻的环境污染与能源危机,因而得到广泛重视.纳米TiO2因为其强的氧化能力和良好的(光)化学稳定性与生物相容性,成为了最受欢迎的半导体光催化材料.到目前为止,材料科学家们制备了多种形貌的TiO2光催化材料,如纳米棒(线)、纳米片和空心微球等.作为染料太阳能电池的光阳极材料,小颗粒尺寸的纳米TiO2具有大的比表面积,有利于敏化剂的吸附,从而增强太阳能电池的光电转换性能.但是尺寸太小的TiO2颗粒不利于光散射,导致入射的太阳光直接穿透光阳极薄膜而不利于吸收和利用太阳光.为了解决敏化剂吸附和增强光散射这对矛盾,本文设计制备了由纳米片组装的TiO2纳米纤维:(1)首先通过静电纺丝法制备TiO2纳米纤维前躯体;(2)将TiO2纳米纤维前驱体在500°C焙烧,去除有机物,得到晶化度良好的由纳米颗粒组装的TiO2纳米纤维;(3)将TiO2纳米纤维进行NaOH碱热处理,使TiO2纳米颗粒转化成钛酸盐纳米片,然后经历酸洗和焙烧,得到由纳米片组装的TiO2纳米纤维.染料敏化太阳能电池的性能测试结果显示,碱热2.5 h所得TiO2样品的光阳极薄膜的光电转化效率提升了2.3倍;同时,利用丙酮光催化分解的活性来评价纳米纤维的光催化活性,发现碱热2.5 h所得纳米纤维上光催化降解丙酮的活性提升了3.1倍.结构表征结果显示,随着碱热时间的延长,从纤维表面生长出来的纳米片逐渐变长,催化剂的比表面积和孔容不断增加.大的比表面积有利于底物的吸附,纳米片结构有利于增强光散射,通过延长光程增强对光的利用效率,从而提升纳米纤维的光活性.光电流测试的结果显示,与碱热前的TiO2纳米纤维相比,碱热后的TiO2纳米纤维光电流显著增强,这是由于纳米片结构减小了扩散距离,有利于光生载流子快速转移到催化剂表面,引发丙酮的光催化氧化.     

真空离子溅射法制备TiO2∶Au复合纳米纤维新型光催化剂及其 降解乙醛性能研究

采用静电纺丝技术与真空离子溅射相结合的方法制备了TiO2∶Au复合纳米纤维, 并采用SEM和X射线电子能谱仪对其进行了表征. 结果表明TiO2∶Au纳米纤维的表面形态能通过Au沉积时间得到很好的控制. 同时在紫外光照射下采用乙醛体系考察了TiO2纳米纤维和TiO2∶Au复合纳米纤维催化剂降解乙醛性能, 结果证明TiO2∶Au复合纳米纤维具有更好的催化效率, 紫外光照射70 min后乙醛被完全降解.     

微波助离子液体中纳米TiO2／PMMA复合材料的制备及光催化性能

微波加热法合成离子液体[Bmim]BF4,并以该离子液体为反应介质,在微波辐射条件下制备纳米TiO2/PMMA复合材料.用XRD,IR和TG对该复合材料进行测试和表征;并在高压汞灯下用甲基橙溶液对其进行光催化降解性能测试.结果表明,制备TiO2/PMMA复合材料的最佳条件是:离子液体1.7mL,钛酸丁酯与MMA的体积比为3.4∶1.0,微波辐射功率600W、反应温度70℃、反应时间35min.并且用[Bmim]BF4作为反应介质,能够显著提高TiO2/PMMA复合材料的光催化活性,所制备的TiO2/PMMA复合材料不需要经过高温煅烧,就表现出极高的光催化活性;TiO2负载PMMA后,复合材料的光催化活性得到了进一步的改善.该复合材料对甲基橙的降解率在1.5h就可达到98.4%,其活性明显优于未负载的纳米TiO2催化剂.     

磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的制备

以磁性CoFe2O4为核,采用改进的溶胶-凝胶法,制备了磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料.利用VSM(振动样品磁强计)技术对其磁性能进行了研究,结果表明:由该法所得的TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的饱和磁化强度虽稍弱于纯CoFe2O4纳米材料,但其矫顽力则优于CoFe2O4.TEM、XRD、UV-Vis等的结果表明,该纳米复合材料中的TiO2为锐钛矿结构;与TiO2相比,纳米复合材料对光的吸收拓展到了整个紫外-可见区,且吸收强度大大增强.对染料废水光催化降解的模拟研究表明,该复合材料在紫外光下,6 h可以使亚甲基蓝染料溶液的脱色率达95%,且重复使用3次时染料溶液的脱色率仍能保持在90%,明显优于纯TiO2.     

同轴静电纺丝法在纳米中空Ti02纤维中填充Ag的应用

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶,钛酸四正丁酯和PVP溶胶,银颗粒为前驱体,以共轴静电纺丝法制备了银填充的TiO2中空纳米纤维.将双组分纤维在200℃下热处理去除乙醇与表面吸附水后,继而在空气气氛中焙烧至600℃.可以得到在内表面上沉积银颗粒的TiO2纳米管,银颗粒的直径为5-40 nm,TiO2纳米管的外径150-300 nm.管臂厚10-20 nm.用红外吸收光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对超细纤维进行了表征.中空纤维的直径和管壁可以通过改变电纺参数来调节.与Ag-TiO2纳米纤维、TiO2纳米中空纤维、TiO2纳米纤维及TiO2纳米粉体相比较,Ag颗粒填充的TiO2纳米中空纤维在光分解亚甲基蓝上表现出了更好的光催化性能.     

同轴静电纺丝法在纳米中空TiO2纤维中填充Ag的应用

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶/钛酸四正丁酯和PVP溶胶/银颗粒为前驱体, 以共轴静电纺丝法制备了银填充的TiO2中空纳米纤维. 将双组分纤维在200 ℃下热处理去除乙醇与表面吸附水后, 继而在空气气氛中焙烧至600 ℃, 可以得到在内表面上沉积银颗粒的TiO2纳米管, 银颗粒的直径为5-40 nm, TiO2纳米管的外径150-300 nm, 管臂厚10-20 nm. 用红外吸收光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对超细纤维进行了表征. 中空纤维的直径和管壁可以通过改变电纺参数来调节. 与Ag-TiO2纳米纤维、TiO2纳米中空纤维、TiO2纳米纤维及TiO2纳米粉体相比较, Ag颗粒填充的TiO2纳米中空纤维在光分解亚甲基蓝上表现出了更好的光催化性能.     

同轴静电纺丝法在纳米中空TiO2纤维中填充Ag的应用

以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）溶胶/钛酸四正丁酯和PVP溶胶/银颗粒为前驱体,以共轴静电纺丝法制备了银填充的TiO2中空纳米纤维.将双组分纤维在200℃下热处理去除乙醇与表面吸附水后,继而在空气气氛中焙烧至600℃,可以得到在内表面上沉积银颗粒的TiO2纳米管,银颗粒的直径为5-40nm,TiO2纳米管的外径150-300nm,管臂厚10-20nm.用红外吸收光谱（IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等测试手段对超细纤维进行了表征.中空纤维的直径和管壁可以通过改变电纺参数来调节.与Ag-TiO2纳米纤维、TiO2纳米中空纤维、TiO2纳米纤维及TiO2纳米粉体相比较,Ag颗粒填充的TiO2纳米中空纤维在光分解亚甲基蓝上表现出了更好的光催化性能.     

Electrospun nanofibers of TiO2/CdS heteroarchitectures with enhanced photocatalytic activity by visible light

Herein, we have demonstrated that the electrospun nanofibers of TiO(2)/CdS heteroarchitectures could be fabricated through combining electrospinning technique with hydrothermal process. The configuration, crystal structure, and element composition of the as-prepared TiO(2)/CdS heteroarchitectures were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), resonant Raman spectrometer, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicated that the high-density hexagonal wurtzite CdS crystalline particles of ca. 6-40 nm in diameter were uniformly and closely grown on anatase TiO(2) nanofibers. Especially, the light-absorption properties as well as photocatalytic characteristics of pure TiO(2) nanofibers and TiO(2)/CdS heteroarchitectures with different amount loading of CdS were also investigated. The absorption of TiO(2)/CdS heteroarchitectures was extended to the visible due to effective immobilization of sensitizing agent CdS on TiO(2). In contrast with the pure TiO(2) nanofibers, the TiO(2)/CdS heteroarchitectures showed excellent photocatalytic activity by using rhodamine B dye as a model organic substrate under visible-light irradiation. It was worth noting that the cooperative photocatalytic mechanism of the TiO(2)/CdS heteroarchitectures was also discussed.     

Preparation and characterization of porous TiO_2/ZnO composite nanofibers via electrospinning

<正>Porous TiO_2/ZnO composite nanofibers have been successfully prepared by electrospinning technique for the first time.It was generated by calcining TiO_2/ZnCl_2/PVP[PVP:polyvinyl pyrrolidone)]nanofibers,which were electrospun from a mixture solution of TiO_2,ZnCl_2 and PVP.Transmission electron microscopy(TEM) and X-ray diffraction(XRD) analyses were used to identify the morphology of the TiO_2/ZnO nanofibers and a formation of inorganic TiO_2/ZnO fibers.The porous structure of the TiO_2/ZnO fibers was characterized by N_2 adsoption/desorption isotherm.Surface photovoltage spectroscopy(SPS) and photocatalytic activity measurements revealed advance properties of the porous TiO_2/ZnO composite nanofibers and the results were compared with pure TiO_2 nanofibers,pure ZnO nanofibers and TiO_2/ZnO nanoparticles.     

负载型混晶纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备及其光催化性能

选用市售硅藻土作为载体,采用液相沉积法制备了负载型混晶纳米TiO2/硅藻土复合材料;采用扫描电镜、X射线衍射仪及红外光谱仪分析了复合材料的表面形貌和晶体结构;基于甲醛光催化降解实验考察了不同组成的负载型TiO2/硅藻土复合材料的光催化性能.结果表明,TiO2负载量为33.3%(TiO2与硅藻土的质量比为1∶2)的复合材料对甲醛光催化降解具有最佳催化活性.     

Mesoporous TiO2/SiO2 composite nanofibers with selective photocatalytic properties

Mesoporous TiO2/SiO2 composite nanofibers with a diameter of 100-200 nm and silica shell thickness of 5-50 nm have been fabricated by a sol-gel combined two-capillary co-electrospinning method; the composite nanofibers exhibited selective photocatalytic activity based on the decomposition of Methylene Blue, Active Yellow and Disperse Red.     

纳米TiO2固相光催化降解固体废弃塑料

以纳米TiO₂作光催化剂,制备出环境友好的可光催化降解的纳米复合塑料是解决“白色污染”行之有效的方法之一。本文综述了近年来纳米TiO₂固相光催化降解固体废弃塑料的研究进展,探讨了TiO₂-聚合物复合膜的固相光催化反应机理及光催化降解情况,从对纳米TiO₂表面改性以改善其在聚合物中的分散性,对纳米TiO₂进行修饰处理以提高其对可见光的吸收,从而提高其光催化效率等方面探讨了可光降解塑料研究存在的问题及应用前景。     

Pr掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维的制备及可见光催化性能

以电纺TiO_2纳米纤维为基质,采用溶剂热法制备了稀土Pr掺杂Bi_2MoO_6/TiO_2复合纳米纤维,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计和荧光光谱仪等对不同样品的物相、形貌和光学性能等进行表征,以甲基橙为模拟有机污染物,考察了样品的光催化性能.结果表明,在复合样品中,Pr~(3+)进入Bi_2MoO_6晶格,部分取代Bi~(3+)形成施主能级,导致能级带隙变窄,不仅有利于提高样品的可见光催化活性,抑制光生电子-空穴对复合,而且还提高了Bi_2MoO_6/TiO_2的光催化活性和稳定性.当Pr的掺杂量为3%(摩尔分数)时,光催化降解甲基橙的效果最佳,可见光照射180 min时降解率达到93.8%,比纯Bi_2MoO_6/TiO_2的降解率有明显提高.     

Low-temperature synthesis and photocatalytic activity of TiO2 pillared montmorillonite

TiO2 pillared montmorillonite (PILM) was synthesized by hydrolyzing TiO2 sol into the interlayers of montmorillonite (MMT) at low temperatures. It is novel that all the as-prepared catalysts without calcination show a high photocatalytic activity for the degradation of acid red G (ARG) under UV light irradiation. The as-prepared powders were characterized by XRD, TEM, UV-vis diffuse reflectance spectroscopy, BET, and FT-IR. The X-ray diffraction analysis indicated that the (001) plane of MMT in the composites disappeared and that the layered structure became disordered, which also was confirmed by the TEM photographs. The UV absorption edge of the composites shows a red-shift in comparison to that of pure TiO2 particles. The obtained catalyst has the highest photocatalytic activity when the composite temperature is 70 degrees C, which could be attributed to the synergetic effects of the adsorbability of MMT and the photocatalytic property of TiO2 in it.     

有序介孔TiO2纳米纤维及其串联光催化水处理-产氢性能（英文）

光催化技术在环境净化及新能源开发方面具有巨大的研究潜力,特别在有机污染物降解去除和分解水制氢展示出了广泛的应用前景.二氧化钛(TiO2)具有出色的光催化活性和稳定性、低成本和无毒性等性质,是最有前景的光催化剂之一,但离广泛实用还有一定距离.TiO2光催化活性很大程度上取决于其尺寸,结晶度和形状等结构特征,因此,TiO2的纳米结构优化设计,为开发高活性TiO2光催化材料,推动其商业和工业应用提供了新的可能.最近大量研究表明,一维(1D)纳米结构,如纳米管,纳米线和纳米纤维等,具有卓越的光生电荷分离和传输能力,可提高光催化活性.鉴于此,1D TiO2纳米光催化剂的设计和可控制备引起了广泛的研究关注.一般而言,1D TiO2制备方法包括溶胶凝胶法,水热法,溶剂热法和静电纺丝法.其中,水热法由于简单高效,是最广泛使用的一种制备方法.通常,水热法制备1D TiO2包括两个主要步骤.首先,在浓NaOH水溶液中的水热处理,将不规则的TiO2颗粒转化为均匀的1D纳米钛酸盐中间体.随后,通过氢离子交换和热转化,将所获得的钛酸盐转化为1D TiO2.钛酸盐中间体的形成和转化过程,对调控所得1D TiO2产物的结构特征,包括相、尺寸、形状和组成等,具有至关重要的作用.然而,传统水热法的反应条件非常苛刻,经常导致1D纳米结构的破坏及纳米颗粒的无序排列,降低了获得材料的光催化活性.因此,发展温和的钛酸盐转化方法,将为制备高活性光催化材料提供新思路.本文通过新颖的蒸汽热方法,成功将钛酸盐纳米带转化为由纳米晶定向组装而成的介孔TiO2纳米纤维.结合XRD,BET,TEM,XPS,UV-Vis和PL等分析手段详细表征了催化剂的组成与结构,基于有机污染物(以罗丹明B为例)降解以及光催化分解水制氢考察了催化剂的光催化活性.结果表明,在150°C蒸汽热处理得到的1D TiO2纳米纤维具有最高的光催化氧化活性与还原活性,均优于商业TiO2(P25).1D TiO2纳米纤维具有介孔结构,其纳米晶排列有序,从而对增强光催化性能至关重要.各向异性锐钛矿纳米晶的有序排列,促进了光生电子与空穴沿纳米纤维结构定向传递,降低电子-空穴复合几率.介孔结构和高表面积有利于光催化反应过程中的质量交换.鉴于1D TiO2纳米纤维同时具有最高的光催化氧化活性与还原活性,我们发展了光催化水处理-产氢集成新技术,通过光催化“有氧氧化-缺氧还原”串联工艺来实现.有机染料在有氧氧化过程中部分氧化,并在后续的缺氧还原阶段充当高效牺牲试剂以促进光催化分解水制氢.该研究为制备高活性有序介孔TiO2纳米纤维及其应用提供了新思路.