PTh / ZnO复合纳米粉的固相合成及其光谱特性

0引言导电聚合物/无机物纳米复合材料具有纳米材料和导电聚合物的共同特性,因此在电催化、二次充电电池材料、超级电容器材料等方面具有良好的应用前景[1]。聚噻吩(PTh)以及取代聚噻吩是导电聚合物领域中较早发现的具有环境稳定性和可加工性的材料之一。近年来,有关聚噻吩/无机物纳米复合材料的制备及其光电性能的研究倍受关注,Gebeyehu等[2]用PTh敏化纳米晶TiO2光伏电池,发现其光伏效率明显优于固态光伏电池;Jayant等[3]研究了PTh中的羧基基团的影响以及在纳米晶TiO2     

TiO2纳米管的模板法制备及表征

TiO2纳米材料在太阳能的储存与利用、光电转换、光致变色及光催化降解大气和水中的污染物等方面具有广阔的应用前景,成为重点研究的课题之一[1～5].目前,以TiO2纳米粉体和纳米膜的研究较为普遍,而TiO2纳米管的报道不多.由于纳米管比纳米膜具有更大的比表面积,因而具有较高的吸附能力,可望提高TiO2的光电转换效率.模板法(包括多孔阳极氧化铝膜(PAA)、光刻蚀制备的纳米模板、聚碳酸酯纳米滤膜等)在制备导电聚合物、金属、碳、无机半导体等纳米管或线型材料方面已得到广泛应用[6～9],在这些模板中,PAA膜具有均匀分布的垂直于表面的相互平行的密集纳米孔,且孔径、孔间距、膜厚可以通过电化学手段加以控制[10～13].     

聚甲基丙烯酸甲酯/石墨薄片纳米复合及其导电性能研究

在聚合物绝缘材料基体中添加入足够数量的导电填料 ,聚合物便具有导电性或半导体性能 .石墨材料 ,由于资源丰富、价廉、性质稳定 ,被广泛用作导电聚合物复合材料的填料 .一般 ,填料含量越高 ,复合材料的导电性能越好 ,但是材料的力学性能也随之劣化 ,特别是材料脆性增加 .将石墨加工成纳米级粒子 ,再与聚合物纳米复合 ,有望用较少的石墨填充量使复合材料具有良好的电传导性能 ,从而保持材料的力学性能 .最近报道的利用膨胀石墨与聚合物实现纳米复合的研究引起了人们的兴趣 ,如所报道的尼龙 6 膨胀石墨[1] 、PS PMMA 膨胀石墨[2 ] 、PP …     

聚苯胺复合材料的制备方法及应用进展

复合材料是由两种或多种性质不同的物质组成的多元材料,具有比各组分材料更优异的或原来不具备的性能。聚苯胺(PANI)作为最具应用前景的导电高分子材料,国内外对基于PANI的复合材料的研究也愈加关注。本文对PANI复合材料制备方法的研究成果进行了综述,主要包括原位化学法、共混法、电化学法、层层自组装法等。探讨了PANI复合材料在电极、导电、防腐、传感、分离、催化等方面的应用性能,并展望了PANI复合材料今后研究与应用的发展方向。     

碳纳米管网/聚苯胺复合材料的制备及电化学储能性能

分别采用粉末碳纳米管(CNT)和带连接点的碳纳米管网(CNTN)为模板,通过与聚苯胺(PANI)有限域聚合得到了CNT/PANI和CNTN/PANI 2种复合材料.采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对材料的形貌进行了表征,采用氮气吸附-脱附分析研究了材料的孔结构参数,运用双电四探针测试仪对材料的导电性能进行了测试,利用恒流充放电、循环伏安、循环寿命及交流阻抗等电化学测试手段表征了材料的电化学储能性能.结果表明,CNTN/PANI复合材料比CNT/PANI复合材料表现出更好的导电性能和电化学储能性能,其放电比容量可达到143.2 F/g(有机电解液).     

碱性条件下聚苯胺形貌的调控

近几年,共轭聚合物的微/纳米结构(如:纤维、管、球等)由于在低维系统和决定材料性质及应用方面的重要作用而备受瞩目[1~3].其潜在的应用领域包括分子导线、化学传感、气体分离及光电子器件等.聚苯胺(PANI)[4]具有优异的电学性能,良好的加工性和突出的环境稳定性,是典型的共轭聚     

TiO2纳米带表面光伏特性的研究

近年来, 一维结构的纳米带由于其不同于管、线材料的新颖结构以及独特的光电性能而受到广泛关注. 人们通过各种方法合成了氧化锌、硫化镉和氧化锡等纳米带材料[1,2]. 纳米TiO2以其优异的光电性能和高的化学稳定性而被广泛应用于太阳能电池、光催化降解等诸多领域[3], 从而成为研究热点, 最近其纳米带的制备也有报道[4].     

Au/PATP/PANI膜电极和Au/PATP/PANI/TiO2膜电极的光电化学

聚苯胺（PANI）是一种结构、 性质不同于聚乙炔和聚吡咯的新型导电高聚物,有着十分广泛的应用[1,2].近年来利用光电化学研究聚苯胺的电子结构、 掺杂情况引起人们的重视[3～5].在酸性溶液中电聚合制备聚苯胺的循环伏安曲线上出现两对氧化还原峰,其峰值电位分别为E11/2=0.13 V和E21/2=0.7 V(对饱和甘汞电极).通过改变电极电位,可获得部分氧化态、还原态、氧化态等3种状态的聚苯胺.部分氧化态具有金属导电性,还原态和氧化态均为绝缘体.本文测量3种状态聚苯胺膜电极的光电响应,首次得到其光电流谱,发现聚苯胺一些新的光电化学实验结果.提出了覆盖绝缘体的金属内发射的光电化学模型.同时,在聚苯胺膜上电沉积纳米TiO2微粒膜,得到广谱区的复合光电材料.     

聚苯胺纳米复合材料的优良性能

聚苯胺纳米复合材料因结合了聚苯胺和纳米粒子的特殊性能,从而改善了基体的物理化学性能,赋予了材料前所未有的独特的性能,成为目前研究最为广泛的导电高分子纳米复合材料之一.本文基于国内外最新研究文献,结合典型事列详细综述了聚苯胺纳米复合材料在生物传感、催化、电磁、微波吸收和光电等方面呈现出的独特性能,简单评述了其在生物传感、催化、电磁、微波吸收、防腐等领域的应用前景.     

导电聚苯胺与磁性γ-Fe2O3纳米复合物的电磁性能

将无机磁性纳米粒子与导电高分子进行化学复合方面的研究已引起了人们的关注[1,2]. 由于该复合材料同时具有有机和无机材料的优异性能, 因而展示了巨大的应用潜力, 特别是在光、电和磁等领域的潜在应用前景更引起了各国研究者的高度重视[3～7].     

MoS_2负载量对MoS_2/TiO_2光催化降解苯酚效率的影响及其作用机理研究

通过水解法制备TiO_2纳米颗粒,与经过超声处理后的MoS_2片层纳米材料复合制备MoS_2/TiO_2纳米催化剂,考察不同MoS_2负载量对其光催化降解苯酚效率及路径的影响。XRD、SEM、EDS、FT-IR和UV-vis DRS等表征结果表明,复合催化剂主要由锐钛矿型TiO_2和MoS_2组成;剥离后的MoS_2呈现薄片层状结构,均匀地分散在TiO_2纳米颗粒当中。光催化降解苯酚性能测试结果显示,对于MoS_2/TiO_2催化剂,MoS_2负载量的提高有利于光催化降解苯酚效率的提高;当MoS_2负载量为27%时,复合M o S2/TiO_2纳米颗粒的光催化性能最佳,反应80 min后可将苯酚完全降解。通过对苯酚降解过程中生成中间产物跟踪发现,MoS_2负载量的提高有利于促进中间产物苯醌、对苯二酚以及邻苯二酚的生成,进而提升了MoS_2/TiO_2复合材料的光催化性能。     

n-型多孔Si/TiO2纳米线异质结构的制备及光电化学性能

采用光辅助电化学腐蚀法制备了n-型多孔硅衬底, 再采用水热法在其表面生长TiO₂纳米线制得了三维n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结构. 通过X射线衍射、 扫描电子显微镜和X射线能量散射等表征证实了n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结构的形成. 紫外-可见漫反射光谱测试结果表明, n-型多孔硅与TiO₂纳米线的复合提高了紫外-可见波段的光吸收. 光电性能测试结果表明, 3个样品中n-型多孔Si/TiO₂纳米线异质结作为光电极的光电流最高, 这说明n-型多孔Si/TiO₂纳米线作为光电极具有更高的光电化学分解水性能.     

Tunable Synthesis of Core-shell α-Fe2O3/TiO2 Composite Nanoparticles and Their Visible-light Photocatalytic Activity

Uniform α-Fe₂O₃/amorphous TiO₂ core-shell nanocomposites were prepared via a hydrolysis method and α-Fe₂O₃/anatase TiO₂ core-shell nanocomposites were obtained via a post-calcination process. The structure and morphology of the products were characterized by powder X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. Amorphous TiO₂ nanoparticles with diameters of ten to several tens nanometer were formed on the surface of α-Fe₂O₃ nanoparticles and the coverage density of the secondary TiO₂ nanoparticles in the composite can be controlled by varying the concentration of Ti(BuO)₄ in the ethanol solution. The visible-light photocatalytic properties of different products towards Rhodamine B(RhB) were investigated. The results show that the α-Fe₂O₃/amorphous TiO₂ exhibits a good photocatalytic property owing to the extension of the light response range to visible light and the efficient separation of photogenerated electrons and holes between α-Fe₂O₃ and amorphous TiO₂.     

Si掺杂TiO2催化剂的结构与可见光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备出Si⁴⁺离子掺杂的TiO₂可见光催化剂 (TiO₂-xSi),该催化剂的可见光催化活性高于纯TiO₂和N掺杂的TiO₂(TiO₂-N).利用XRD、XPS、FT-IR和UV-Vis DRS等表征技术,研究了TiO₂-xSi催化剂的晶体结构、能带结构和表面性质.研究发现:掺入Si⁴⁺离子在TiO₂粒子表面主要形成Ti-O-Si结构,并在导带下0.2-0.6 eV区域形成表面态能级,该表面态能级的存在是催化剂产生可见光响应、实现可见光催化的根本原因.另外,讨论了Si⁴⁺离子的掺杂对金红石相和晶粒的生长抑制作用,以及催化剂的比表面积和表面羟基物种增加对可见光催化活性的影响.     

一步火焰辅助热解法制备Fe掺杂嵌碳TiO2及其光催化性能

以钛酸四丁酯、无水乙醇和无水氯化铁为前驱体,通过一步火焰辅助热解法制备了Fe掺杂嵌碳TiO₂,并研究了样品的光催化活性. 利用扫描电子显微镜及能谱、X射线光电子能谱、X射线粉末衍射和紫外-可见漫反射吸收光谱等对样品的形貌、组分、晶型和光吸收进行了表征,并研究了样品在紫外和可见光下的光催化活性. 结果表明,无需后续热处理可直接得到主要是锐钛矿相TiO₂的样品,Fe³⁺以替位掺杂形式进入TiO₂晶格,随掺杂量增加,样品在可见光区域的吸光度提高,吸收带边红移. Fe掺杂量（摩尔分数）小于0.2%可改善样品的光催化活性,当Fe掺杂量为0.1%时,样品在可见光和紫外-可见光照射下均显示出最高的降解亚甲基蓝速率.     

混合相二氧化钛石墨烯复合物的制备及光催化性能

采用水热法制备了一系列混合相二氧化钛-石墨烯(TrG)的复合物, 并考察了石墨烯的用量对降解污染物甲基蓝的影响. 采用X射线衍射(XRD), 傅里叶变换红外(FTIR)光谱, 高分辨透射电镜(HRTEM), 拉曼光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS), X射线光电子能谱(XPS)和比表面积(BET)等测试手段对复合材料进行表征. 结果表明, 复合材料中TiO₂为棒状的混合相, 且均匀分散在石墨烯表面. 由于石墨烯良好的吸光性能,混合相中的异质结和复合物的良好光电子传递能力以及高比表面积, 复合材料具有较高的光催化活性. 所制备的TrG复合材料在紫外光下降解甲基蓝的催化活性均高于纯TiO₂, 且当氧化石墨烯负载量为0.8% (质量分数,w)时, 复合材料TrG具有较好的光催化效果.     

磷钼酸和钛硅纳米复合氧化物构筑高活性氧化脱硫催化剂

采用溶胶凝胶法合成了钛硅纳米复合氧化物(TiO₂-SiO₂),并以其为载体用原位合成技术或浸渍法负载Keggin结构磷钼酸(HPMo)制备了复合催化剂,使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)、X射线衍射光谱(XRD)和比表面分析仪(BET)等测试手段对催化剂的结构进行表征。 结果表明,采用原位法合成的催化剂为纳米粒子,纳米晶骨架内存在微孔和介孔共存的孔道结构。 原位合成技术或浸渍法制备的催化剂中HPMo保持Keggin骨架结构。以模拟油品(二苯并噻吩、苯并噻吩或噻吩的正辛烷溶液)的氧化脱硫为探针反应,在选定的条件下:硫含量为200.0 g/g的正辛烷溶液和无水乙醇各10.0 mL,反应温度60 ℃,催化剂质量0.15 g,n(H₂O₂)∶n(S)=5∶1,二苯并噻吩的脱除率高于96.0%,产物中硫含量低于10.0 μg/g。 在相同的实验条件下,受电子云密度的影响,脱硫由易到难的顺序为二苯并噻吩>苯并噻吩>噻吩。 催化剂循环使用4次后活性未见明显降低,是一类绿色的模型有机硫化物氧化脱除工艺用催化剂。     

RE-B共掺杂片层TiO2的合成及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,利用钛酸四丁酯、硝酸镧、硝酸铈和硼酸为原料,对TiO₂光催化剂进行稀土-B(RE-B)的共掺杂改性制备和性能研究。采用X-射线衍射法(XRD)、冷场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱和荧光(PL)光谱对制得样品的相组成、表面形貌结构、表面元素组成、光响应范围及带隙能和电子-空穴的复合情况进行了初步分析。结果表明,所制掺杂TiO₂的组成均为锐钛矿型,掺杂使晶格发生了较大畸变,且细晶粒由未掺杂的27 nm减小到RE-B-TiO₂的10 nm,形貌为片层状不规则堆放状态存在。XPS结果表明掺杂元素有效进入二氧化钛, PL谱显示共掺杂可有效延长光催化剂的载流子寿命。掺杂后吸收边均红移, La-B-TiO₂由TiO₂的405 nm移动到466 nm,相应地禁带宽度减小了0.4 eV。光催化实验表明:2 h内降解亚甲基蓝(MB)时掺杂能够同时提高紫外和可见光下二氧化钛的光催化效率,而共掺杂的降解效果又优于单掺杂, La-B-TiO₂紫外光下的降解率达到80.67%,为同等条件下纯TiO₂的2.7倍,可见光下的降解率为74.78%。     

基于紫外屏蔽性能的云母/MnO2/TiO2复合半导体微米片的制备及在聚丙烯中的应用

为改善聚丙烯(PP)的抗老化性能, 采用化学液相沉积法合成了云母/MnO₂/TiO₂复合半导体微米片, 并通过物理共混法将微米片引入PP中. 利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 拉曼光谱仪、 紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及电子万能试验机等考察了二氧化钛(TiO₂)负载量、 二氧化锰(MnO₂)添加量及pH等条件对微米片形貌、 晶体结构及紫外屏蔽性能的影响, 并研究了微米片对PP的抗老化改性效果. 结果表明, 控制MnO₂添加量为2.0%、 TiO₂负载量为20%、 pH值为1.6时, 可以诱导微米片中的TiO₂由锐钛矿型向金红石型转变, 微米片包覆状态佳、 紫外屏蔽性能优异. 紫外老化27 d后, 与纯PP相比, 经复合半导体微米片改性后的PP产生的C=O数量减少, 表面形貌保持度较高; 其拉伸强度保持率提升38%, 抗紫外老化性能显著提高.     

NiO/TiO2异质结构纳米管阵列膜对不锈钢的光生阴极保护及其储能性能

本工作通过修饰TiO₂制备半导体复合膜,提高其光吸收和光电化学性能,以期应用于光生阴极保护。先采用阳极氧化法在Ti表面制备TiO₂纳米管阵列膜,再应用水热处理法在膜表面沉积NiO纳米颗粒,形成具有异质结构纳米管复合膜。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、光致发光谱和光电化学技术对制备的纳米膜进行表征。结果表明,与纯TiO₂纳米管膜比较,NiO/TiO₂纳米管复合膜的光吸收扩展到可见光区。白光照射下,其在0.5 mol·L^?1 KOH和1 mol·L^?1 CH3OH混合液中的光电流密度达到176μA·cm^?2,是纯TiO₂纳米管膜的2倍。复合膜具有良好的光生阴极保护作用,与0.5 mol·L^?1 NaCl溶液中的403不锈钢耦连后,可使其电极电位下降440 mV,在光照2.5 h再转为暗态后,因具有电荷储存能力还可继续提供约15.5 h的阴极保护效应。