酸法纳米纤维素模板剂合成介孔TiO2及光催化活性

以生物可再生资源的酸法纳米纤维素为模板剂,四氯化钛为钛源,采用液相水解-沉淀法制备了具有介孔结构的TiO2光催化剂。采用低温N2物理吸附-脱附、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重-量热扫描(TG/DSC)、傅里叶变换红外(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等对介孔TiO2进行了表征,并以甲基橙为模型物,考察了介孔TiO2光催化活性。结果表明,以酸法纳米纤维素为模板剂合成的TiO2光催化活性显著提高,且具有良好的孔隙结构,平均孔径5.03 nm、总孔容积0.35 cm3.g-1、比表面积192m2.g-1;纤维素模板剂合成的TiO2表面羟基数量降低;纤维素长链分子结构之间的羟基与TiO2表面羟基的键合,可有效限制TiO2前驱体的生长和团聚,并抑制锐钛矿相TiO2向金红石相转变。     

高热稳定性纳米Au/TiO2催化剂的制备与表征

 采用三嵌段共聚物聚乙醚-聚丙醚-聚乙醚EO20PO70EO20 (P123)为有机模板剂合成了介孔TiO2载体,用沉积-沉淀法制得Au/TiO2催化剂. 运用N2 吸附-脱附、 X射线衍射、 X射线光电子能谱和高分辨电镜技术对催化剂的结构与形貌进行了表征. 采用P123模板剂合成的TiO2具有较均匀的介孔结构,孔径集中在6.1 nm附近,负载金后,其介孔结构保持良好,但孔径下降至5.4 nm. 400 ℃焙烧后,介孔TiO2负载的Au催化剂中Au主要以金属态存在. 负载在三种TiO2载体(介孔TiO2、溶胶-凝胶法合成的TiO2和工业TiO2)上的Au晶粒大小和分散度差异较大,其中介孔TiO2载体更有利于金的分散,以该载体制备的催化剂400 ℃焙烧后金的晶粒尺寸在1～5 nm范围内,催化剂显示了很好的CO氧化活性和抗热稳定性,即使在420 ℃焙烧,其室温下CO的转化率也在90%以上. 而溶胶-凝胶法制备的TiO2和工业TiO2负载的纳米金催化剂中,金晶粒尺寸约为10 nm,催化剂的CO氧化活性和抗热稳定性较差.     

酞菁改性的介孔TiO2的制备及其可见光光催化活性

利用软模板法制备了介孔TiO2,小角XRD和BJH孔径分布测定显示所制备的介孔TiO2具有良好的孔道有序性,平均孔径为4.75nm.通过四羧基铜酞菁(CuPcTc)表面吸附改性得到了CuPcTc敏化的介孔TiO2(CuPcTc-TiO2)可见光光催化剂.CuPcTc-TiO2光催化剂在可见光(λ>550nm)照射下显示了良好的光催化降解荧光素的能力,并且在CuPcTc吸附量(质量分数)为4%时,光催化剂具有最高的可见光光催化活性.在降解荧光素时,CuPcTc-TiO2显示出比CuPcTc敏化的P25(CuPcTc-P25)催化剂更高的可见光光催化活性.     

以纳米微晶纤维素为模板的酸催化水解法制备球形介孔TiO_2

以纳米微晶纤维素(NCC)为模板剂,采用酸催化水解法制备了球形介孔TiO2(SP-TiO2).并采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱和低温N2吸附-脱附等手段对其进行了表征.结果表明,所制SP-TiO2为直径100～200nm的规整球形颗粒,单个球形颗粒由粒径为10～20nm的TiO2小晶粒组成.其介孔孔径为8.2～13.5nm,且随焙烧温度的升高而增大.NCC长链结构之间羟基键合所形成的狭小空间构成的微反应器,可有效限制TiO2前驱体的生长和团聚,诱导其晶粒自组装成球形结构,并抑制由锐钛矿相向金红石相转变.600oC焙烧的SP-TiO2表现出最高的光催化活性,对苯酚降解率达89%.     

介孔TiO_2晶须担载Au的热稳定性(英文)

以二钛酸钾晶须为前驱体,通过固相烧结工艺制备了介孔TiO2晶须,然后使用沉积沉淀法将Au纳米颗粒担载于其上,并采用低温N2吸附-脱附、X射线衍射及透射电镜等技术对催化剂的形貌和结构进行了表征,以NaBH4还原对硝基苯酚(PNP)为探针反应,评价了催化剂的活性及稳定性.结果表明,500°C热处理前后,介孔TiO2负载的Au纳米颗粒的平均粒径变化不大,且催化PNP还原活性得到了很好的保持.这主要与介孔TiO2晶须独特的双晶构型及介孔结构有关.     

介孔TiO2晶须担载Au的热稳定性（英文）

以二钛酸钾晶须为前驱体,通过固相烧结工艺制备了介孔TiO2晶须,然后使用沉积沉淀法将Au纳米颗粒担载于其上,并采用低温N2吸附-脱附、X射线衍射及透射电镜等技术对催化剂的形貌和结构进行了表征,以NaBH4还原对硝基苯酚(PNP)为探针反应,评价了催化剂的活性及稳定性.结果表明,500°C热处理前后,介孔TiO2负载的Au纳米颗粒的平均粒径变化不大,且催化PNP还原活性得到了很好的保持.这主要与介孔TiO2晶须独特的双晶构型及介孔结构有关.     

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.     

La掺杂TiO2光催化剂的制备与表征

用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备了La掺杂TiO2光催化剂(La3 -TiO2),并以罗丹明B为模型反应物,进行了光催化降解实验.结果发现,共沉淀法制备的La3 -TiO2具有较高的光催化活性,当掺La量为1.0%、于800℃煅烧2 h时获得的催化剂活性最佳.用X射线衍射、N2吸附、扫描电镜和电子探针等手段测定了两种方法制备的典型样品的结构和粒度分布.两种方法制备的催化剂都是含有锐钛矿和金红石型TiO2的混合晶体,但共沉淀法制备的催化剂具有较高的锐钛矿含量、较大的晶粒和大孔/介孔的多级孔结构,这是其具有较高光催化活性的主要原因.     

以花瓣为模板制备TiO2分层介孔纳米片

以月季花花瓣为模板, 经钛盐溶液浸渍后煅烧, 合成了新型TiO2 分层介孔纳米片. 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 环境扫描电子显微镜(ESEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)和氮气吸附-脱附曲线分析等手段对样品进行了表征. 结果表明, 所得样品由厚度约4 nm的具有生物形态结构的锐钛矿型TiO2 纳米片组成. TiO2 薄层表面存在大量介孔, 其孔径集中分布于4 nm左右. 由紫外-可见漫反射吸收光谱可知, 材料的吸收边较纳米TiO2 (P25)红移了约20 nm, 因而具有更高的可见光光催化活性. TiO2 分层介孔纳米片在阳光下表现出较强的光催化活性, 在90 min内对亚甲基蓝的降解率可达98%, 远高于TiO2 纳米粉.     

溶胶-凝胶辅助水热双模板法制备球形介孔TiO_2

以聚乙二醇和共嵌段化合物F127为双模板剂,采用溶胶-凝胶辅助水热法制备了球形介孔TiO2(MS-TiO2).采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、热重分析和低温N2吸附-脱附对样品进行了结构表征,并以苯酚为降解模型物在紫外光下对其活性进行了评价.结果表明,所得TiO2为球形介孔结构,孔径为6.5～12.6nm,比表面积最高可达106.9m2/g,孔体积0.21cm3/g,球形颗粒直径200～300nm,由粒径为15～20nm的小晶粒组成.随着焙烧温度的升高,TiO2的比表面积和孔体积减小,孔径增大.双模板剂的使用比单一模板剂更能形成稳定的立体网状球形胶束,并有效抑制TiO2前驱体的团聚,诱导其形成球形介孔结构.其中,在500oC下焙烧所制MS-TiO2样品表现最高的光催化活性,苯酚降解率达86.4%,为TiO2的1.3倍.     

介孔二氧化钛的合成及其对甲基橙降解的光催化活性

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,通过水解钛酸正丁酯合成了介孔二氧化钛分子筛,探讨了合成条件的影响。采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和N2吸附-脱附等技术对介孔二氧化钛的晶相、结构、形貌、比表面积和孔径分布进行了表征。实验结果表明:得到的介孔二氧化钛分子筛的孔径为4-4.3nm,用抽提的方法去除模板剂得到的介孔二氧化钛的比表面积比焙烧的要高。以甲基橙为模型污染物,检验了所合成介孔二氧化钛的光催化性质。     

CdS修饰TiO2纳米带制备及光催化降解有毒有机污染物

以硫酸钛为原料,在210℃低温下,水热制备TiO₂纳米带.通过沉淀法用CdS修饰TiO₂纳米带表面,制得TiO₂@CdS复合光催化剂,采用XRD、TEM和反射紫外对其结构及光化学特性进行初步表征.以可见光(λ≥450 nm)光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、水杨酸(Salicylic Acid,SA)及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,研究反应温度、介质和负载CdS对TiO₂@CdS结构性能的影响.结果表明,所制备的TiO₂纳米带分散性好.复合粉末由锐钛矿相TiO₂和立方相CdS组成.常温25℃中性介质中用CdS修饰的TiO₂的活性,在可见光照射下,为单纯TiO₂纳米带的29倍.同时,TiO₂也促进了CdS可见光光催化活性的提高.通过跟踪降解体系紫外-可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,结果发现TiO₂@CdS/vis体系在pH 7.0时,对SA的降解率较TiO₂纳米带有显著地提高,反应15 h和21 h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别可达到47.8%和30.8%.     

Synthesis of TiO2 photocatalysts with abundant surface defects using a TiO2@NaCl precursor

TiO2 nanoparticles have been synthesized by using a TiO2@NaCl core-shell structure as the precursor. The surface defects were well preserved by the NaCl shell, and therefore high oxygen adsorption capacity was observed. After the NaCl shell was removed, the resulting pure TiO2 nanoparticles were of anatase phase and uniform size of around 20?24 nm. The presence of an abundance of surface defects contributes to the high photocatalytic activity of the synthesized materials, and the TiO2 materials obtained from the TiO2@NaCl precursor can be used as efficient photocatalysts for degradation of rhodamine B under UV light irradiation.     

Sol-gel synthesis of nanoscaled TiO2 and effect of nanoscaled TiO2 on degradation performance of direct pink 12B

Russian Journal of Applied Chemistry - In this paper, nanoscaled titanium dioxide (TiO2) was synthesized through sol-gel method by using butyl titanate as precursor. The optimized TiO2 was obtained...     

微米级大孔结构二氧化钛的光催化活性

以溶胶-凝胶法合成了具有微米级大孔孔道结构的锐钛矿晶型TiO₂, 以紫外光催化降解染料罗丹明B (RhB)考察了大孔结构材料的光催化活性. 对比研磨粉碎后失去大孔结构的材料的光催化活性, 我们发现在相同的实验条件下, 大孔结构的TiO₂并不具有更好的光催化效果, 即对于本文所合成的大孔结构TiO₂, 单纯的微米级大孔的形貌对材料的光催化活性没有明显的促进作用, 而更多的TiO₂外表面受到紫外光照射是促进光催化效果的直接原因. 由于研磨后样品颗粒尺寸不均匀, 为了避免颗粒大小不均匀对光催化活性的影响, 我们又用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚丙烯酸(PAA)为模板合成了形貌均匀尺寸不同的微球, 并证明了粒子尺寸越小催化效果越好.     

二氧化钛纳米棒的制备及抗菌性能研究

通过一种简单的水热法制备了TiO2纳米棒。采用微量稀释法研究TiO2纳米棒对绿脓杆菌的抗菌性能,细菌菌落计数基于光密度测试在96孔细胞培养板上生长的细菌给出。抗菌结果表明,TiO2纳米棒对革兰氏阴性菌（绿脓杆菌）表现出明显的抗菌效率。TiO2纳米棒对绿脓杆菌的抗菌效率达到95.2%。结论：TiO2纳米棒具有优异的抗菌性能。     

TiO2浓度对核-壳结构Ag/TiO2纳米复合粒子结构以及三阶非线性光学性质的影响

采用光还原方法制备了核-壳结构的Ag/TiO2纳米复合粒子, 通过TEM、UV-Vis光谱和XRD表征了不同TiO2浓度下Ag/TiO2纳米复合粒子的结构和光学性质. UV-Vis光谱证明了银颗粒的存在, 且复合粒子中的银粒径随着TiO2含量的增加而增加, 同时随着TiO2浓度的增加, 银的吸收峰出现明显的增强和展宽；从TEM照片 发现, Ag/TiO2纳米复合粒子是一种以Ag为核, 外面包覆一层TiO2的核-壳结构, TiO2浓度和Ag+浓度的增加, 使得复合粒子的银颗粒粒径增大. 用Z-扫描技术, 以锁模Ti:sapphire飞秒激光器发出的脉宽为130 fs激光做光源, 在790 nm波长的光作用下, 研究了0.5%(w)Ag+含量, 不同TiO2浓度的Ag/TiO2纳米复合粒子的非线性光学特性. 结果发现, 在790 nm激光作用下, 0.25%(w)TiO2样品膜有双光子吸收和自聚焦非线性折射现象; 而当TiO2浓度为0.70%(w)时, 样品膜的非线性吸收由反饱和吸收转变为饱和吸收.     

Simultaneous phase- and size-controlled synthesis of TiO(2) nanorods via non-hydrolytic sol-gel reaction of syringe pump delivered precursors

The simultaneous phase- and size-controlled synthesis of TiO(2) nanorods was achieved via the non-hydrolytic sol-gel reaction of continuously delivered two titanium precursors using two separate syringe pumps. As the injection rate was decreased, the length of the TiO(2) nanorods was increased and their crystalline phase was simultaneously transformed from anatase to rutile. When the reaction was performed by injecting titanium precursors contained in two separate syringes into a hot oleylamine surfactant solution with an injection rate of 30 mL/h, anatase TiO(2) nanorods with dimensions of 6 nm (thickness) x 50 nm (length) were produced. When the injection rate was decreased to 2.5 mL/h, star-shaped rutile TiO(2) nanorods with dimensions of 25 nm x 200 nm and a small fraction of rod-shaped anatase TiO(2) nanorods with dimensions of 9 nm x 100 nm were synthesized. Pure star-shaped rutile TiO(2) nanorods with dimensions of 25 nm x 450 nm were synthesized when the injection rate was further decreased to 1.25 mL/h. The simultaneous phase transformation and length elongation of the TiO(2) nanorods were achieved. Under optimized reaction conditions, as much as 3.5 g of TiO(2) nanorods were produced. The TiO(2) nanorods were used to produce dye-sensitized solar cells, and the photoconversion efficiency of the mixture composed of star-shaped rutile TiO(2) nanorods and a small fraction of anatase nanorods were comparable to that of Degussa P-25.     

TiO2微图纹结构的制作

The representative soft lithographic techniques are used,which are micromolding and microtransfer molding methods to fabricate the micro array patterned titanium dioxide on glass substrates. Firstly titanium dioxide sol was synthesized by sol-gel method using tetrabutyl titanate as the precursor,then the pre-patterned poly（dimethylsiloxane） elastomeric stamp was used to mold the TiO2 sol on glass substrate by micromolding and microtransfer molding methods,micro patterned TiO2 sol was gelled at 70℃ with 0. 5 N pressure applied on the PDMS stamp,further heat treatment of TiO2 gel by annealing at 550℃ for 2 h produced the TiO2 microstructure. The TiO2 microstructure was observed by the optical microscope and the optical micrographs demonstrated the satisfactory yield and fidelity of pattern transfer by micromolding method and microtransfer method. The effect of gel temperature,the pressure applied on the PDMS stamp and the silicone mold on the fidelity and yield of TiO2 microstructure are discussed.     

Formation and properties of composites based on microgels of a responsive polymer and TiO2 nanoparticles

Organic-inorganic composites were prepared with titanium dioxide (TiO2) nanoparticles embedded within colloidal particles of a cross-linked, thermally responsive polymer. To promote the incorporation of unaggregated nanoparticles of TiO2, temperature responsive microspherical gels (microgels) of N-isopropylacrylamide (NIPAM) with interpenetrating (IP) linear chains of poly(acrylic acid) (PAAc) were synthesized. Dynamic light scattering (DLS) measurements revealed that these microgels reversibly shrink and swell in diameter from 300-400 nm to 600-800 nm with temperature. Two types of nanoparticles of TiO2 were immobilized within the IP-microgels-fine TiO2 nanoparticles synthesized by the hydrolysis of titanium(IV) isopropoxide and commercially available Degussa P25. Characterization of the composite was conducted using transmission electron microscopy (TEM) and UV-vis absorption spectroscopy from which it was determined that the extent of loading of the TiO2 within the colloidal particles can be easily manipulated from a low value of 10% (weight) to a value as high as 75%. The TiO2 nanoparticles were in a dispersed state within the microgels and the composites showed rapid (approximately minutes) sedimentation, which is useful for gravity separations. By using turbidometry to characterize the settling behavior of the organic-inorganic composites, it was found that the settling time decreases as the content of TiO2 increases within the particles.