TiO2掺杂用于调变α-Al2O3中空纤维膜烧结性能与表面性质

利用相转化?高温烧结技术制备α?Al₂O₃中空纤维膜,系统研究了TiO₂掺杂调变中空纤维膜的烧结性能与表面性质。结果表明,TiO₂与α?Al₂O₃之间的固相反应能够促进中空纤维的烧结,当TiO₂掺杂量(物质的量分数)为1%~2%时,其烧结温度可以降到1400℃,且机械强度保持不变;TiO₂掺杂增加了中空纤维表面的羟基活性位点浓度,从而有利于CHA分子筛膜的生长;使用物质的量分数1%~3%TiO₂掺杂的α?Al₂O₃中空纤维制备出高质量CHA分子筛膜,其用于乙醇/水(9∶1,w/w)溶液渗透汽化脱水时的分离因子均超过10000。     

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%.     

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.     

CeO2/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能研究

采用静电纺丝技术和水热合成法制备了CeO₂/TiO₂复合纳米纤维. 利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和比表面积测定(BET)等分析测试手段对样品的形貌及结构进行了表征, 并以罗丹明B的脱色降解为模式反应, 考察了样品的光催化性能. 结果表明: CeO₂纳米粒子均匀地生长在TiO₂纳米纤维表面, 形成了异质结构的CeO₂/TiO₂复合纳米纤维光催化材料. 通过改变碱源, 可以得到不同形貌的CeO₂. CeO₂的存在增加了TiO₂纳米纤维的比表面积, 有效地实现TiO₂光生电子和空穴的分离, 增强了体系的量子效率, 与纯TiO₂纳米纤维相比光催化活性明显提高. 初步探讨了异质结的形成机理.     

微量热法和荧光显微法研究CdTe量子点敏化的纳米TiO2对大肠杆菌的抗菌活性及细胞损伤机制

通过水热合成法和自组装方法分别合成了CdTe(QDs)量子点与CdTe(QDs)敏化的纳米TiO₂复合物,并将CdTe(QDs)/TiO₂与TiO₂均配成浓度为1×10^-2 mol/L的悬浮液. 取一小环大肠杆菌(E. coli)的营养肉汤培养基至5 mL LB培养基中,则E. coli的浓度配成大约1×10⁶ cell/mL的悬浮液以作备用. 在37.0 ℃条件下,利用LKB-2277生物活性检测仪并采用停流法进行检测,研究了CdTe(QDs)/TiO₂对E. coli的抗菌行为. 通过测定和分析产热功率-时间曲线,获得细胞生长速率常数(k)、最大产热功率(P_m)、传代时间(t_G)以及抑制率(I)等热动力学常数. 结果表明：在0～4.0×10^-5 mol·L^-1浓度范围内,生长速率常数(k)和抑制率(I)均与浓度成一定的线性关系. 生长速率常数(k)和最大产热功率(P_m)随着CdTe(QDs)/TiO₂的浓度增加而下降,而传代时间(t_G)和抑制率(I)随着CdTe(QDs)/TiO₂ 的浓度增加而增加;其中,CdTe(QDs)/TiO₂的生长速率常数斜率(0.0001)小于TiO₂的生长速率常数斜率(0.0005),可以初步判断CdTe(QDs)/TiO₂对E. coli的代谢影响较TiO₂要大. TiO₂和CdTe(QDs)/TiO₂对E. coli代谢活性均有一定的抑制作用. 在相同浓度时,CdTe(QDs)/TiO₂的抑制率斜率(0.84)大于TiO₂的抑制率斜率(0.26),进一步说明了CdTe(QDs)/TiO₂相比TiO₂具有对E. coli 更强的细菌抑制作用;结合Hadama荧光显微方法,进一步佐证了CdTe(QDs)/TiO₂相对于TiO₂表面结构的改变可能是导致其抗菌效果较好的主要原因之一. 从而为深入揭示纳米材料影响微生物生长代谢过程的热动力学规律和细胞损伤机制提供理论支撑.     

还原氧化石墨烯/TiO2复合材料在钠离子电池中的电化学性能

二氧化钛(TiO₂)作为有前景的钠离子电池负极材料, 具有良好的循环稳定性, 但由于其导电率较低, 而导致容量和倍率性能不佳限制了其实际应用. 本文采用喷雾干燥技术制备了氧化石墨烯/纳米TiO₂复合材料(GO/TiO₂), 通过热处理获得还原氧化石墨烯/TiO₂复合材料(RGO/TiO₂). 电化学测试结果表明, 还原氧化石墨烯改性的RGO/TiO₂复合材料的电化学性能得到显著提升, RGO含量为4.0%(w)的RGO/TiO₂复合材料在各种电流密度下的可逆容量分别为183.7 mAh·g^-1 (20 mA·g^-1), 153.7 mAh·g^-1 (100 mA·g^-1)和114.4 mAh·g^-1 (600mA·g^-1), 而纯TiO₂的比容量仅为93.6 mAh·g^-1 (20 mA·g^-1), 69.6 mAh·g^-1 (100 mA·g^-1)和26.5 mAh·g^-1 (600mA·g^-1). 4.0%(w) RGO/TiO₂复合材料体现了良好的循环稳定性, 在100 mA·g^-1电流密度下充放电循环350个周期后, 比容量仍然保持146.7 mAh·g^-1. 同等条件下, 纯TiO₂电极比容量只有68.8 mAh·g^-1. RGO包覆改性极大提高了TiO₂在钠离子电池中的电化学嵌钠/脱钠性能. RGO包覆改性技术在改进钠离子电池材料性能中将有很好的应用前景.     

4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔的合成机理和电子结构的理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA)方法, 在PW91/DNP 水平上研究了4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔在PdCl₂(PPh₃)₂ 催化下的合成机理. 优化了反应过程中的反应物、中间体、过渡态和产物, 通过能量分析结果证实了中间体和过渡态的真实. 在同样的方法和精度研究了4,7-二(2-噻吩基)苯并噻二唑-3-辛基噻吩二炔在没有催化剂下的合成机理. 通过计算结果得到此反应在有PdCl₂(PPh₃)₂ 催化情况下的活化能小于没有催化剂情况下的活化能, 从而证明了PdCl₂(PPh₃)₂ 催化剂的催化活性. 采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法, 研究了产物P 在TiO₂(100)表面的吸附, 通过Mulliken charge 和前线轨道分析表明: 当P 吸附在TiO₂(100)表面时, P 向TiO₂(100)表面转移0.692 e 电荷, 前线轨道能隙变窄. 理论预测的结果与实验值吻合.     

不同晶相TiO2负载Cu2O催化甲醛乙炔化反应

分别以金红石相和锐钛矿相TiO₂为载体, 采用液相还原-沉积法制备了Cu₂O/TiO₂催化剂. 采用氮气物理吸附-脱附(N₂-physisorption)实验、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 CO红外光谱(CO-IR)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等技术, 研究了不同晶相TiO₂载体对Cu₂O/TiO₂结构及其催化甲醛乙炔化反应性能的影响. 结果表明, 以金红石相TiO₂为载体的催化剂炔化活性明显高于以锐钛矿相TiO₂为载体的催化剂, 原因在于金红石相TiO₂主要暴露(110)晶面, 其与铜物种的配位环境及较高的空位密度形成了更多的Cu—O—Ti结构物种, 表现为Cu₂O与TiO₂之间强的相互作用. 这导致Cu₂O高效转变为乙炔亚铜活性物种, 并保持了较高的分散度与稳定性, 抑制了过度还原物种金属Cu的生成, 进而使催化剂表现出较高的催化性能.     

基于催化发卡自组装和 Ru(NH3)63+ 的核酸光电化学灵敏分析

基于催化发卡自组装反应（CHA）和电活性材料[Ru(NH₃)₆]Cl₃,发展了一种“信号增强”型光电化学生物传感器,实现了核酸的灵敏检测. 首先,采用逐层离子吸附法（SILAR）将CdS 固定于TiO₂/ITO 电极表面. 光电材料CdS 不仅能够将TiO₂ 的吸收范围从紫外光区拓展到可见光区,而且还能提高光电转换效率. 之后,通过Cd-S 键将捕获DNA（C-DNA）固定于CdS/ TiO₂/ITO 电极表面. 与此同时,将Au 结合的发卡DNA 探针1（Au-HP1）,发卡DNA 探针2（HP2）和目标DNA（T-DNA）混合物于溶液中进行CHA 反应,得到大量的Au-HP1:HP2 复合物. 再通过Au-HP1:HP2 复合物与C-DNA 的杂交反应将大量的双链DNA 引入到电极表面. 最后,将电活性物质Ru(NH₃)₆³⁺嵌入DNA 的磷酸骨架中,从而使得光电流大幅度的增强. 该光电生物传感器检测核酸的线性范围为10 fmol·L^-1 到 1500 fmol·L^-1,检测线为6.19 fmol·L^-1,在生物分析、新药筛选以及疾病的早期诊断等方面具有潜在的应用前景.     

TiO2/UV/O2和TiO2/UV/N2体系降解水中对氯硝基苯

以商用TiO₂P25为催化剂,分别在TiO₂/UV/O₂和TiO₂/UV/N₂两种体系下进行降解对氯硝基苯(pCNB)试验.采用ESR对两种体系下光催化反应形成的·OH进行测定,利用LC-MS对两种体系下反应形成的中间产物进行了定性和定量分析,最后对pCNB降解过程中氯和硝基的存在形式进行了研究.结果表明:TiO₂/UV/O₂体系的催化降解效果要明显优于TiO₂/UV/N₂体系;两种反应体系都有·OH产生,并且TiO₂/UV/O₂体系产生的·OH的量多于TiO₂/UV/N₂体系产生的·OH的量;TiO₂/UV/O₂体系形成的中间产物的种类要多于TiO₂/UV/N₂体系形成的,苯环上的氢、氯、硝基均可被·OH取代形成对硝基酚(pNP)、5-氯-2-硝基酚(5-C-2-PN)等酚类物质;两种体系下均有Cl^-和NO₂^-存在,其中Cl^-生成势与pCNB的去除势一致,只有TiO₂/UV/O₂体系中存在NO₃^-.