掺硼纳米TiO_2对农药毒死蜱的光催化降解作用

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂硼的纳米TiO2,并用X射线衍射、红外光谱表征了产物的组成和结构.用制备好的掺硼纳米TiO2作为光催化剂对农药毒死蜱进行了光催化降解研究.结果表明:通过掺硼可以显著提高TiO2对毒死蜱的光催化效率.在硼掺杂量为3%,催化剂煅烧温度为500℃,煅烧时间为1 h,催化剂用量为15%时,毒死蜱的降解率最高.     

响应面法优化Co2+掺杂TiO2制备工艺研究

利用共沉淀-水热法制备了钴掺杂二氧化钛光催化剂,以催化降解水中草甘膦效率为指标,采用响应面法对钴掺杂二氧化钛光催化剂的制备条件进行优化。结果表明,钴掺杂二氧化钛光催化剂的最佳制备工艺为:水热反应温度139.64℃、水热反应时间23.75h、煅烧温度408.17℃和煅烧时间4.04h。利用最佳制备条件下制得的钴掺杂二氧化钛光催化剂催化降解水中草甘膦,降解效率接近80%,与纯二氧化钛相比,催化降解效率有较大幅度提升。     

Ag-ZnO/凹凸棒石复合光催化剂的制备及性能研究

以凹凸棒石(ATP)为载体,二水合乙酸锌、硝酸银为原料,采用溶胶凝胶法结合超临界干燥技术制备了Ag-ZnO/ATP复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis对复合光催化剂的结构进行表征,并通过降解亚甲基蓝溶液评估光催化活性。研究结果表明:该方法制得的Ag-ZnO/ATP复合光催化剂颗粒均匀,分散性良好,具有较高的光催化活性。Ag负载量为3wt%,煅烧温度为400℃时制备的复合光催化剂,在紫外灯下降解亚甲基蓝溶液3h后,降解率达98. 2%,COD去除率为96. 8%。制备的复合光催化剂稳定性良好,三次循环回收后,亚甲基蓝溶液的降解率达89. 7%。     

明胶对纳米二氧化钛相变和光催化活性的影响

以明胶为分散剂采用溶胶-凝胶法制备了纳米晶TiO₂粉末.通过XRD、TG-DTA、AFM、N₂吸附-解吸等手段,考察了明胶对TiO₂煅烧过程中相变和平均粒径的影响;用光催化降解甲基橙检测了明胶用量对样品光催化活性的影响.结果表明:明胶的存在抑制了TiO₂由无定形向锐钛矿的相变,降低了锐钛矿向金红石的相变温度;同时,TiO₂纳米晶的平均粒径也随明胶用量的增加而减小.600℃煅烧样品的光催化活性随明胶用量的增加而提高;800℃煅烧样品在m_G:m_TBOT(明胶与钛酸四丁酯的质量比)=1:8时,具有最高的光催化活性.     

超临界流体干燥法制备TiO2／C纳米粒子及光催化性能

以TiCl4为原料,采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO2/C复合光催化剂.以苯酚的光催化降解对所得催化剂的催化活性进行了评价.结果表明,纳米TiO2/C复合粒子与单组分TiO2比较,复合粒子光催化活性高于单组分的TiO2,h苯酚降解率高达975 ％,COD为957%.并用XRD、TEM、 UV-Vis和XPS等手段进行了表征,iO2以锐钛矿型形式存在.比较了不同制备方法制得的TiO2/C复合催化剂,得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小,比表面积大,分散性好,光催化活性高等特点.     

锐钛矿型纳米氧化钛及其复合材料的低温制备技术

探索低温合成高催化活性纳米TiO2及其复合材料的有效方法,突破传统的高温煅烧法制备锐钛矿相纳米TiO2光催化剂带来的局限,已成为该领域研究的热点问题。本文综述了近年来低温合成锐钛矿型纳米TiO2光催化剂的研究进展,讨论了目前所报道的各种方法（胶溶－相转移法、衍生溶胶－凝胶法、水热法、超声水解法、微波照射法、微乳液法和低温直接氧化法）的原理、操作步骤、反应进程以及优缺点。针对纳米TiO2晶体用作光催化剂时固有的缺陷,即量子效率低且无法利用可见光,进一步评述了离子掺杂、贵金属沉积以及半导体复合等纳米TiO2复合材料的低温制备技术,展望了该领域今后的发展方向和研究重点。     

太阳光活性的ZnTiO3 /TiO2纳米复合催化材料的制备及其表征

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了ZnTiO3/TiO2纳米复合光催化剂,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)和ζ电位等技术进行了表征。以亚甲基蓝(MB)的降解为模型反应,考察了煅烧条件对复合材料光催化性能的影响。结果表明:600℃下焙烧3 h时所得样品具有最佳的光催化效果。如太阳光下7 h可使MB溶液的脱色降解率达92.9%,而TiO2的催化脱色率仅为68.9%;该催化剂还具有良好的稳定性能,重复使用5次后仍能保持MB溶液的脱色降解率在80%以上,且该催化剂易于离心分离去除。样品的结构缺陷-氧空位和TiO2-ZnTiO3相结与其催化性能有密切关系。     

掺硼纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用改进的Sol-gel方法,制备了单分散椭球形微孔结构的掺B纳米TiO₂光催化剂,并用TG-DTA、XRD、XPS、UV-Vis、TEM、BET等手段进行表征.以难生化降解的染料罗丹明B为目标降解物,采用HPLC检测,通过不同光照时间下染料降解率考察了产物的光催化活性.结果表明,改进的Sol-gel法制得的光催化剂具有明显的孔结构,而且比表面积大、孔径分布窄、粒径小、分散性好;适量B的掺杂能够有效促进TiO₂纳米粒子的光催化活性.最佳催化剂制备条件:B掺杂的摩尔分数为20%、450℃煅烧2 h,此时所制得的B-TiO₂光催化剂活性比纯TiO₂有显著提高.     

CQDs/TNS复合光催化剂的制备及其可见光催化活性

以明胶为原料用水热法一步合成了碳量子点(CQDs),经过聚乙二醇表面修饰后,在乙醇溶液中与二氧化钛纳米片(TNS)复合形成了碳量子点高分散负载的CQDs/TNS复合光催化剂.对复合光催化剂进行了XRD、FT-IR、HRTEM和XPS表征,结果表明合成的碳量子点的平均粒径为4nm且具有较好的荧光性能.与纯TNS相比,CQDs/TNS复合光催化剂在可见光下对罗丹明B表现出很好的光催化降解活性.当CQDs/TNS复合光催化剂中CQDs含量为7.5%时光催化活性最好,并且在3次循环降解后活性仍保持不变.其优异的光催化活性来自于碳量子点的独特上转换荧光性能和二氧化钛纳米片高活性{001}晶面的共同作用.     

以工业粉煤灰为原料制备 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂及其催化性能

2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)作为杀虫剂、除草剂和烯烃基芳香族化合物阻聚剂而被广泛地应用于工农业生产中.在 DNBP生产和使用过程中,会产生大量难以降解的有机废水,从而对人类和生态环境造成极大危害.因此,开展含 DNBP废水的处理技术和方法研究具有重要的现实意义. TiO2半导体材料由于具有良好的光化学特性和电化学行为,近几十年来一直是光催化领域的研究热点.在能量等于或大于 TiO2的带隙能级的辐照光照射下, TiO2可以产生光生电子/空穴对(e-/h+).光生电子和空穴分别与 TiO2表面被吸附的 H2O和 O2分子反应,生成具有强氧化性的活性羟基自由基(?OH),对硝基酚类有机污染物具有较强的降解能力. TiO2光催化反应属于非均相反应,反应在催化剂的表面进行,催化剂对污染物的吸附是影响其催化降解性能的重要因素.但是,传统 TiO2光催化剂存在比表面积小,对有机污染物吸附能力差,光生电子与空穴易于复合等缺陷,限制了 TiO2光催化技术的进一步发展和在水处理领域中的大规模应用.我们基于气凝胶具有多孔性、大比表面积和高孔隙率的特点,以富含硅、铝的工业废弃物粉煤灰为反应原料,首先利用碱熔法和常压干燥技术制备出 SiO2-Al2O3气凝胶.在此基础上,以钛酸四丁酯(TBOT)为反应前体, SiO2-Al2O3气凝胶为载体,利用酸催化溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂.利用 X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附(BET)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析测试技术对所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂结构进行了表征.结果显示,在 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂中,粒径尺寸为10~30 nm的锐钛矿型 TiO2纳米颗粒均匀分散在 SiO2-Al2O3气凝胶载体上. TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂呈现典型介孔材料的 IV型等温线. SiO2-Al2O3气凝胶的加入极大提高了 TiO2光催化剂的比表面积和对有机污染物的吸附性能,但是对 TiO2光波吸收范围影响不大.在制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂基础上,进一步对其在可见光条件下的光催化性能进行了研究.以500 W的 Xe灯光源模拟自然太阳光, DNBP为探针污染物分子,系统考察了可见光照射条件下溶液 pH值、光催化剂用量、光反应时间、DNBP溶液初始浓度不同因素对 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂催化活性的影响.结果表明, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP有机污染物的吸附率和光降解率明显高于纯 TiO2样品.在 DNBP溶液初始浓度为0.167 mmol/L, pH =4.86,催化剂用量6 g/L,光照时间5 h的条件下, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率几乎高达100%.根据 Langmuir-Hinshelwood方程,在低浓度下光催化降解反应符合一级反应动力学.所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂具有良好的稳定性和重复利用性能.重复利用5次后, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率仍高达90%以上.利用紫外-可见分光光度计、气相-质谱联用仪对 DNBP降解中间产物进行了分析,探讨了 DNBP的光催化降解机理.     

花形ZnO纳米片微球的合成、表征及光催化性能

以ZnCl2和尿素为原料,采用水热法合成了由纳米片组成的花形微球碱式碳酸锌前驱体,然后在300℃下煅烧0.5 h得到了形貌一致的ZnO产物。采用XRD、FTIR、TG、SEM、TEM、XPS对其进行表征,结果表明产物为六方纤维矿结构ZnO;组成3D花型微球的纳米片构筑单元厚度为10 nm,表面呈孔装结构,比表面积为72 m2.g-1。分别以花形ZnO纳米片、单分散ZnO纳米片和商用ZnO纳米颗粒为光催化剂,通过降解罗丹明B(Rh B)进行了光催化活性研究。结果表明,与商用ZnO纳米颗粒相比,水热法制备的花形ZnO纳米片显示了更好的光催化活性,可能是由于花形ZnO纳米片微球有较高的比表面积和3D花形形貌所致。     

ZnO纳米环的可控合成

以六次甲基四胺(Hexamethylenetetramine, C6H12N4)和水合硝酸锌[Zn(NO3)2·2H2O]为原料, 表面活性剂聚丙烯酰胺-氯化二烯丙基二甲基铵[poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride, 缩写为PAM-CTAC]为形貌控制剂, 采用液相沉淀法合成了ZnO纳米环. 产物的结构与形貌经X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征. 研究了不同实验条件(如表面活性剂的浓度、反应物浓度、反应温度和反应时间等)对产物形貌与尺寸的影响. 讨论了PAM-CTAC作用下ZnO纳米环可能的形成机理. 结果表明, 合成产物为六方Wurtzite型结构的ZnO纳米环, 环内径约为220 nm, 壁厚约为70 nm. 反应物浓度、反应温度对ZnO纳米环的形成以及纳米环的尺寸都有一定的影响, 但起关键作用的是PAM-CTAC. 通过改变PAM-CTAC的浓度, 能有效地实现ZnO纳米环的可控合成. 室温荧光光谱显示, ZnO纳米环的紫外发射峰具有较窄的半高宽(FWHM)(约7 nm), 表明合成产物具有较窄的尺寸分布.     

纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

本文以羟丙基纤维素(HPC)作为分散剂,运用沉淀法制备出了粒径均匀的ZnO颗粒.通过透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD),紫外可见光吸收光谱,光致发光谱(PL)对ZnO进行了性能表征,并探讨了其形成机理及制备中的影响因素.利用纳米ZnO作为光催化剂对有机染料罗丹明B进行了光降解实验,实验结果表明,此方法制备的ZnO具有良好的光催化性能,有望在治理环境污染等领域具有良好的应用.     

甲醇-水混合溶剂后处理制备丝素蛋白膜及其药物释放研究

采用溶液浇注法制备丝素蛋白薄膜, 应用傅里叶红外光谱(FTIR)和X 射线衍射(XRD)研究了浓度不同的甲醇-水混合溶剂处理后丝素蛋白薄膜的结构变化, 并以罗丹明B 为模型药物与丝素蛋白构建药物缓释体系, 考察了丝素蛋白膜的结晶结构对药物释放动力学的影响. 结果显示, 在甲醇体积比浓度Φ_MeOH＝50%～90%的范围内, 丝素蛋白材料中以β-折叠为主的silk Ⅱ 结晶含量随着混合溶剂中甲醇浓度的增加而先增加后下降, 在Φ_MeOH＝80%附近出现最大值. 罗丹明B 从丝素蛋白膜的释放属于Fickian 扩散机理, 其扩散指数n 随着丝素蛋白膜中β-折叠含量的增加而增加, silk Ⅱ结晶是丝素蛋白材料药物释放的天然调节器.     

花状ZnO/ZnS异质结构的简易合成、结构表征及光催化活性

采用简便的两步溶液相化学方法,在较低温度下(80℃),制备出了花状的ZnO/ZnS异质结构。分别利用X射线衍射、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见光谱仪等测试手段对所制备的样品进行表征,结果表明ZnO/ZnS异质结构是由花状ZnO纳米结构和ZnS纳米粒子组成。在光降解罗丹明B(RhB)的测试中,ZnO/ZnS异质结构样品体现出了比ZnO前驱物和商业P25光催化剂更高的光催化效率,这主要可归因于异质结构更有利于电子-空穴的有效分离。ZnO/ZnS光催化剂体现出良好的循环稳定性。     

Systematic investigation on morphologies, forming mechanism, photocatalytic and photoluminescent properties of ZnO nanostructures constructed in ionic liquids

In this contribution, a series of shape-controllable ZnO nanostructures were synthesized in ionic liquids by a simpler, only one-step, low-temperature route, and characterized by XRD, XPS, TEM, HRTEM, SAED, EDXA, SEM, FTIR, surface area measurement and photoluminescence. We mainly investigate the effect of cations of ionic liquids on the shape of ZnO nanostructures and the forming mechanism of ZnO nanostructures in ionic liquids, as well as the luminescent property and photocatalytic activity for the degradation of Rhodamine B. The results show that the longer alkyl chain at position-1 of the imidazole ring of the ionic liquid will hinder the ZnO nanostructures from growing longer, and the hydrogen bonds may play a crucial role for the directional growth of the 1D nanocrystals. The photoluminescent study shows that the as-obtained ZnO nanostructures exhibit a unique green emission, indicating the existence of oxygen vacancies in the ZnO nanostructures. Importantly, the as-obtained ZnO nanostructures prepared in different ionic liquids show strong size/shape-dependent photocatalysis activity for degradation of Rhodamine B, and the well-dispersed homogeneous ZnO nanoparticles and nanowires display high photocatalytic activity. The investigation of photodegradation kinetics of Rhodamine B indicates that the photodegradation process obeys the rule of a first-order kinetic equation ln( C(0)/ C) = kt. This is the first systematic investigation on the relationship between the structure of ionic liquids and the morphology of ZnO nanostructures.     

Controlled-synthesis of ZnO nanorings

ZnO nanorings were synthesized on a large scale by an easy solution-based method at 70°C for 5 h using hexamethylenetramine (C₆H₁₂N₄, HMT) and Zn (NO₃)₂·2H₂O as raw materials in the presence of surfactant poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride) (PAM-CTAC). The structure and morphology of the products were characterized by X-ray powder diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The influence of experimental conditions such as concentration of surfactant and reactants, reaction temperature on the structure and morphology of the products were investigated. A probable formation mechanism of ZnO nanorings in the presence of surfactant PAM-CTAC was discussed. The results show that the products are wurtzite hexagonal ZnO nanorings with an inner diameter of 220 nm and a wall thickness of 70 nm. Reaction temperature and concentration of reactants influence the shape and size of ZnO nanorings but PAM-CTAC plays the key role in the formation of ZnO nanorings. Through adjusting the concentration of PAM-CTAC, controlled-synthesis of ZnO nanorings can be realized. A room temperature photoluminescence (PL) spectrum of ZnO obtained shows that the full width at half maximum (FWHM) of the UV emission (∼7 nm) is much narrower than that of commercial ZnO bulk crystals (∼18 nm). The narrow FWHM confirms the uniformity and narrow size distribution of the synthesized ZnO crystals. __________ Translated from Chemical Journal of Chinese Universities, 2008, 29(1): 28–32     

Kinetic and thermodynamic studies on the adsorption behavior of Rhodamine B dye on Duolite C-20 resin

The adsorption behavior of Rhodamine B dye from aqueous solutions was investigated onto the cation-exchange resin, Duolite C-20 (hydrogen form). The effects of various experimental factors; sorbent amount, contact time, dye concentration and temperature, were studied by using the batch technique. Lagergren pseudo-first-order equation shows good applicability with high correlation coefficients for all ranges of initial dye concentrations and at different temperatures. This equation was used to describe the kinetics of the dye adsorption process. The adsorption constants were evaluated by using both the Langmuir and Freundlich adsorption isotherm models. Thermodynamic parameters were obtained and it was found that the adsorption of Rhodamine B dye onto Duolite C-20 resin was an endothermic and spontaneous process at the temperatures under investigation.     

Degradation of organic dye using ZnO nanorods based continuous flow water purifier

Zinc oxide (ZnO) is a common semiconductor material uses in waste water treatment. However, utilizing of ZnO particles could be easily drained away by water and charged into the water system during the photocatalytic treatment. This could result of forming secondary pollution in the water system. Hence, it is necessity to grow ZnO nanorods on polyethylene terephthalate (PET) fiber to minimize the above mentioned problem. In this work, ZnO nanorods were grown on the flexible PET fiber in large quantity using a sol–gel method at low temperature (90 °C). A layer of 1-dodacanethiol polymer was per-coated on the PET fiber to improve the deposition of ZnO seed layer prior to the growth of ZnO nanorods. The PET fiber was covered with high areal density of ZnO nanorods (10.2 ± 0.8 NRs/μm²). Subsequently, this PET fiber was inserted into a glass tube for the setup of continuous flow water purifier. The photocatalytic study for degradation of Rhodamine B solution using this setup indicated that the reaction followed 1st order kinetic with rate constant of 1.28 h^?1. The ZnO nanorods were still intact with the fiber after the photocatalytic study. Thus, it is possible to upscale this setup as water purifier to purify the water system.     

氧化锌纳米棒的水热合成及其光催化性能

以分析纯ZnO作为锌源、NaOH为矿化剂、盐酸为反应溶液pH调节剂,利用水热反应制备了花状ZnO纳米棒;采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了产物的形貌和结构,考察了水热温度以及Zn2+和OH-浓度比对产物形貌的影响;以甲基橙为目标降解物,采用紫外-可见分光光度计研究了ZnO纳米棒的光催化性能.结果表明,在水热反应温度80℃、Zn2+/OH-浓度比1∶7.5条件下所得ZnO纳米棒呈花状聚合,直径约为200nm,长度约为2μm,具有六方纤锌矿结构.当甲基橙初始浓度为30 mg.L-1、ZnO纳米棒的投放量为1.5g.L-1时,以300W紫外灯照射150min,甲基橙的降解率可达90%.