不同形态二氧化钛-石墨烯复合材料的表征及光催化性能研究

研究了二氧化钛的形态对二氧化钛-石墨烯(GN)复合材料光催化性能的影响。采用水热法制备了3种不用形态的二氧化钛,即钛纳米管(TNT)、钛纳米片(TNS)与二氧化钛纳米粒子(TNP)。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见分光光度法等对所得的复合材料进行表征。通过在紫外灯照射下降解活性黑染料与诺氟沙星药物的混合废水测试了复合材料的光催化性能。结果表明:不同形态二氧化钛-石墨烯复合材料的光催化性能均优于纯商业用二氧化钛,所制备材料在形态上的差异对复合材料催化性能也有较大的影响。     

绿色合成CdSe及制备CdSe-聚氨酯纳米复合发光材料

通过一步法绿色合成了CdSe-聚氨酯(CdSe-PU)纳米复合发光材料.在N2保护下,将单质硒(Se)溶于蓖麻油,以蓖麻油酸作为氧化镉(CdO)的配体,合成硒化镉(CdSe)纳米晶.将聚丙二醇2000和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)合成的预聚体,加入含CdSe纳米晶的蓖麻油溶液,通过交联作用得到CdSe-PU纳米复合发光材料.采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、荧光光谱仪(PL)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)对CdSe纳米晶和聚氨酯复合材料的结构和性能进行了表征.结果表明:此方法合成的CdSe纳米晶性能良好,能在聚氨酯纳米复合材料中均匀分散且性能稳定,CdSe-PU纳米复合材料耐热性有所提高.     

POSS/聚氨酯复合材料结构与性能的研究进展

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是新兴的有机/无机杂化材料,其特殊的笼状结构可以从纳米尺度上影响聚氨酯体系的结晶行为、微相分离程度、交联密度等结构特征。少量添加即可大幅提高聚氨酯的耐水性、热稳定性、力学性能,以及阻燃性能、黏结性能、韧性等。本文从POSS/聚氨酯复合材料的结构出发,介绍了化学合成POSS基聚氨酯及物理共混POSS/聚氨酯复合材料,总结分析了悬垂型、星型、串珠型以及物理混合POSS基聚氨酯复合材料的结构特点,以及POSS结构差异对其复合材料性能的影响与影响机理。     

板式纳米碳纤维负载二氧化钛光催化复合材料的制备及降解甲基橙的研究

以板式纳米碳纤维为载体,采用酸性氧化法对载体进行预处理之后,使用钛酸异丙酯为钛源,高温水热法制备了二氧化钛/纳米碳纤维复合光催化剂,并考察了其对甲基橙的光催化去除能力及循环反应性能.复合材料中二氧化钛含量通过改变前驱体组成进行调节.材料的结构性能通过氮气吸附、X射线衍射(XRD)、能谱分析仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG-DSC)等测试技术进行了表征.结果表明,锐钛矿型的二氧化钛以纳米颗粒形式均匀分散在纳米碳纤维表面,从而形成了高度分散的二氧化钛/碳纤维纳米复合材料.另外,复合系统中中孔吸附作用的存在,与纳米二氧化钛的光催化产生协同作用,增强了复合材料在紫外光照射下对于水溶液中甲基橙的去除能力.在光照射下反应120 min时,不同担载量样品对甲基橙的去除率最高可达80.1%,不同煅烧温度样品最高可达79.2%.此外,光催化剂有着良好重复利用性能,3次循环反应后对甲基橙去除率仍可保持80.0%.     

全氟磺酸树脂/二氧化钛杂化薄膜的制备与表征

利用可溶性全氟磺酸树脂和二氧化钛前躯体钛酸丁酯液-液相体系, 结合蒸汽水热结晶方法制备了全氟磺酸树脂/二氧化钛杂化薄膜, 并通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱分析仪(FT-IR)及紫外-可见分光光度计(UV-vis)等测试方法对杂化薄膜的形貌、晶型、结构及光学性能进行了表征. 结果表明: 蒸汽水热结晶法能促进全氟磺酸树脂/二氧化钛杂化薄膜的结晶和相变; 水热后该杂化薄膜表面平整光滑, 没有裂纹, 二氧化钛晶型为锐钛矿并以球形微粒均匀分散在全氟磺酸树脂基体中; 随着杂化体系中二氧化钛含量的增多, 其粒径逐渐减小、团聚现象消失且杂化薄膜的紫外吸收性能显著提高.     

非共价修饰碳纳米管/二氧化钛复合材料的合成及性能

采用溶胶-凝胶法在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)非共价修饰的碳纳米管表面均匀沉积二氧化钛粒子制得纳米复合材料。用TEM、XRD、FTIR、N2吸脱附等对复合材料进行了表征。结果表明:纳米二氧化钛纳米粒子均匀沉积在被修饰碳纳米管表面,且二氧化钛为纯锐钛矿晶体结构,没有金红石和板钛矿相。非共价修饰碳纳米管/二氧化钛复合材料具有良好的介孔结构,其孔径分布主要集中在6～10 nm,且比表面积与纯的二氧化钛相比明显增大,在紫外光照射下降解亚甲基蓝,相比纯的二氧化钛和碳纳米管/二氧化钛,具有较高的催化活性。     

芳纶纤维/SMPU-SiO2复合材料的界面性能研究

选用形状记忆聚氨酯(SMPU)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,固体酸对甲基苯磺酸(PTSA)为催化剂,利用空气中的水分为水解水源,通过溶胶-凝胶法原位制备了形状记忆聚氨酯与二氧化硅( SMPU-SiO2)杂化材料,并将杂化材料应用于芳纶纤维增强的柔性复合材料中,以期改善芳纶纤维与基体的界面性能.同时,针对芳纶纤维表面...     

太阳光活性的铁酸铝-二氧化钛纳米复合光催化剂

以共沉淀法制备的铁酸铝和溶胶-凝胶法制备的二氧化钛粉体作为前驱体, 合成了铁酸铝-二氧化钛纳米复合材料, 通过曙红染料和甲基橙的光催化降解来评价该纳米复合材料的光催化活性, 并与单一二氧化钛的光催化性能进行了比较. 实验结果表明: 无论是紫外光还是太阳光的激发下, 铁酸铝-二氧化钛纳米复合材料的光催化活性均优于同样条件下所制备的单一二氧化钛纳米材料, 理想的铁酸铝掺杂浓度分别是1.0%(紫外光)和9.0%(太阳光). 由于在二氧化钛基体中掺入铁酸铝纳米粒子, 既可以促进光生载流子的电荷分离, 又可以使二氧化钛的光响应波长向可见光区域拓展, 提高了太阳能利用率, 从而使其在太阳光下具有更优越的光催化活性.     

PLGA/TiO2纳米药物缓释载体的研究

首先利用硅烷偶联剂(KH550)对纳米二氧化钛表面进行预处理,得到氨基改性的二氧化钛,然后与带有高活性端基的丙交酯-乙交酯共聚物(PLGA)反应,制备纳米药物缓释载体PLGA/TiO2有机-无机杂化材料.通过核磁(1H-NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显...     

高折射率有机/无机纳米杂化透明膜层材料的制备与性质研究

采用溶胶-凝胶法,将钛酸酯和硅烷偶联剂(KH-560)进行共水解,经涂膜、固化,制备了一系列含有无机二氧化钛纳米相的无机/有机杂化膜层材料,通过不同方法对杂化膜层的微结构、光学、机械和热性质进行了表征.结果表明,所得到的有机/无机纳米复合膜层,在可见光范围内的透过率均在90%以上,同时具有较好的耐热性和较高的折射率(nd=1.47~1.73),并且膜层与基材的附着性好,铅笔硬度达到4~5H.     

TiO2/石墨烯复合材料的合成及光催化分解水产氢活性

利用石墨粉根据Hummers氧化法制得氧化石墨,并进一步还原得到石墨烯。采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯和石墨烯为起始材料制备了二氧化钛(TiO₂)和石墨烯的复合光催化材料。研究了该复合材料在紫外-可见光以及可见光条件下的光催化分解水制氢活性。结果表明,紫外-可见光照射下,TiO₂/石墨烯复合光催化材料的光催化分解水产氢速率为8.6 μmol·h^-1,远大于同条件下商业P25的产氢速率 (4.5 μmol·h^-1),光解水产氢活性提高了近2倍;可见光下光照3 h,TiO₂/石墨烯复合材料的光催化分解水产氢量约为0.2 μmol。     

铕、铈、钇离子对TiO2催化剂的改性作用

用浸渍法在微米级TiO2中添加Eu,Y,Ce离子，研究了其对微米级TiO2的改性作用。并以DBS的光降解反应为实验模型，比较催化剂的催化活性。与未加修饰的微米级TiO相比，自制的Y／TiO2,Ce/TiO2催化剂对DBS的光催化活性均有很大的提高。     

TiO2/AC复合光催化剂对苯和丁醛的气相光催化降解机理

 利用溶胶-凝胶并水热处理法制备了TiO2光催化剂和TiO2/AC复合光催化剂,在静态光催化反应器中研究了苯和丁醛的气相吸附和光催化降解,利气相色谱分析确定了生成的中间体. 结果表明, TiO2/AC复合光催化剂比TiO2光催化剂具有较强的吸附能力和较高的光催化活性; 在TiO2和TiO2/AC上,苯(或丁醛)光催化降解产生相同的中间体,表明在两种催化剂上发生的光催化反应遵循相同的机理,进而讨论了其可能的光催化氧化途径.     

TiO2-SiO2复合气凝胶：常压干燥制备及性能表征

以廉价的四氯化钛和工业水玻璃为原料,通过溶胶-凝胶法制得TiO2-SiO2复合湿凝胶,用三甲基氯硅烷(TMCS)/乙醇(EtOH)/正己烷(Hexane)混合溶液对湿凝胶进行改性,常压干燥制备了TiO2-SiO2复合气凝胶.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及N2吸附/脱附法对复合气凝胶的形貌和性质进行了分析.结果表明,TiO2-SiO2复合气凝胶具有连续多孔结构,150℃干燥后复合气凝胶的比表面积为1 076 m2·g-1,孔体积为4.96 cm3·g-1;经550 ℃热处理后,复合气凝胶仍然具有高的孔隙率,比表面积为856 m2·g-1,孔体积为3.46 cm3·g-1.吸附和光催化降解罗丹明B的结果表明,复合气凝胶同时具有较好的吸附和光催化性能,其吸附/光催化协同作用活性优于纯SiO2气凝胶和锐钛矿TiO2粉末;且重复利用四次降解率仍然可达到89%.     

AgBr/TiO2复合催化剂:双注法制备及其可见光催化性能

以TiO₂为载体,采用双注法合成了AgBr/TiO₂复合光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)对AgBr/TiO₂的结构、光吸收、形貌进行了表征.研究了AgBr/TiO₂在可见光下对甲基橙和丁基罗丹明B的光催化活性.结果表明,与TiO₂相比,AgBr/TiO₂的光吸收范围拓展到400—600nm波段,并且随着AgBr负载量的增加,AgBr/TiO₂的可见光吸收强度增强;当AgBr与TiO₂的摩尔比为0.25时,AgBr/TiO₂具有最大催化活性;在相同条件下,AgBr/TiO₂对丁基罗丹明B的降解效果优于甲基橙.     

SnO_2TiO_2复合半导体纳米薄膜的研究进展

本文概述了SnO2TiO2复合半导体纳米薄膜的发展历史和研究现状,对比分析了“混合”、“核壳”和“叠层”3种复合薄膜的结构和性能特点,着重论述了叠层结构的SnO2/TiO2复合薄膜的光电化学和光催化特性。结合作者的研究工作,探讨了SnO2/TiO2双层复合薄膜上下层厚度对其光催化活性的影响,指出复合薄膜光催化活性的提高可归因于电子从TiO2向SnO2的迁移。最后对SnO2/TiO2复合薄膜的局限性和发展潜势做一简要分析,强调了该复合薄膜本身的应用特点。     

纳米TiO_2粒子静电吸附引发剂及其原位锚固丙烯酸丁酯聚合

调节体系酸碱度使分散于水分散液中的纳米TiO2粒子表面带负电,进而通过静电作用高效稳定吸附上偶氮盐类引发剂2,2′-偶氮二异丁脒二氯化氢(AIBA).实验发现引发剂在TiO2粒子表面的静电吸附存在一个稳定吸附上限,其值在pH=10的体系中为0.084mmol/g(相对于TiO2的量).进一步通过原位乳液聚合在TiO2粒子表面就地引发丙烯酸丁酯(BA)的锚固聚合,制备得到了PBA/TiO2复合乳胶.对聚合动力学和聚合产物的观察发现,吸附引发剂在其中起到重大作用,只有当引发剂用量略低于稳定吸附上限时,反应过程稳定性和聚合产物分散性才较好.此时聚合反应阻聚期短、反应速率快、单体转化率高、实验重现性好.热重分析(TGA)和红外光谱分析(FTIR)结合抽提实验证实,通过原位乳液聚合可在TiO2粒子表面锚固上13.5%的不可抽提PBA聚合物.动态激光粒度分析(DLS)发现,原位锚固改性对TiO2粒子软团聚体具有稳定的解团聚作用,可有效提高纳米TiO2粒子在体系中的分散性和分散稳定性.这一化学改性作用与超声分散所带来的物理性的可逆解软团聚作用有着本质区别.     

Robust S-doped TiO2@N,S-codoped carbon nanotube arrays as free-binder anodes for efficient sodium storage

Titanium dioxide(TiO_2) has been investigated broadly as a stable,safe,and cheap anode material for sodium-ion batteries in recent years.However,the poor electronic conductivity and inherent sluggish sodium ion diffusion hinder its practical applications.Herein,a self-template and in situ vulcanization strategy is developed to synthesize self-supported hybrid nanotube arrays composed of nitrogen/sulfur-codoped carbon coated sulfur-doped TiO_2 nanotubes(S-TiO_2@NS-C) starting from H_2 Ti_2 O_5-H_2 O nanoarrays.The S-TiO_2@NS-C composite with one-dimensional nano-sized subunits integrates several merits.Specifically,sulfur doping strongly improves the Na~+ storage ability of TiO_2@C-N nanotubes by narrowing the bandgap of original TiO_2.Originating from the nanoarrays structures built from hollow nanotubes,carbon layer and sulfur doping,the sluggish Na~+ insertion/extraction kinetics is effectively improved and the volume variation of the electrode material is significantly alleviated.As a result,the S-TiO_2@NS-C nanoarrays present efficient sodium storage properties.The greatly improved sodium storage performances of S-TiO_2@NS-C nanoarrays confirm the importance of rational engineering and synthesis of hollow array architectures with higher complexity.     

模板法制备的Fe3+/TiO2中空纳米纤维的光催化性能

以棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了Fe³⁺掺杂的二氧化钛(Fe³⁺/TiO₂)中空纳米纤维光催化材料,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和ζ电位等技术对其形貌、结构、光吸收特性及其表面状态等进行了表征。以亚甲基蓝(methylene blue,MB)溶液的脱色降解为模型反应,考察了煅烧温度与时间对Fe³⁺/TiO₂中空纳米纤维光催化性能的影响。结果表明：利用该法可以制得棉花纤维形貌的Fe³⁺/TiO₂中空纳米结构材料;所得材料的催化性能除与材料的尺寸、相结构有关外,还与表面荷电性质有关,表面荷电量越高、表面结构缺陷越多、表面活性位越多,催化活性越高。500 ℃下煅烧2 h所得材料表面长有大量的粒子(平均尺寸为12 nm),其中TiO₂为锐钛矿结构,表面荷负电荷量最高,催化性能最好,如在太阳光下,2 h可使MB溶液的脱色降解率达93%,6 h完全脱色,而在纯TiO₂中空纤维材料上约为70%;该材料还具有良好的催化稳定性能,重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上,且该催化剂材料易于离心分离去除。     

钛硅复合氧化物局域结构的研究

用XAFS（X-ray absorption fine structure）分析了由溶胶-凝胶、液相浸渍和化学气相沉积等三种方法制备的二氧化钛和二氧化硅复合氧化物的Ti K边结构.结果表明:溶胶-凝胶法制得的复合氯化物中的钛分散很好,液相浸渍法次之,而化学气相沉积法最差.不论哪种方法,随钛含量（或钛硅原子比）的增加,边前特征峰A2降低,钛的第一配位层Ti－O的配位数和键长增加;在复合载体中既有钛中心对称的八面体6配位TiO6的结构也有钛中心对称性差的四面体4配位TiO4或五面体5配位结构,并且随钛含量增加,钛的局域结构越来越接近锐钛矿型二氧化钛.根据XAFS、XRD、IR表征结果,提出了钛硅复合氧化物模型.