喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型SiO2介孔材料

将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO₂材料的合成, 先后制备了2种无机SiO₂ 介孔材料(PW-P和PW-C)和2种苯基修饰的有机-无机SiO₂介孔材料(Ph-PW-C和Ph-PW-C-S), 结合XRD, BET, SEM和TEM等表征, 初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响.     

原位合成稳定的Ti3+自修饰介孔TiO2光催化剂在环境净化中的应用

半导体光催化剂TiO2因具有绿色环保无污染、化学稳定性好及可实现稳定产氢等优点而广泛应用于光解水、废水处理和空气净化等领域.然而,锐钛矿相TiO2禁带宽度约为3.2 eV,仅对紫外光响应.而在太阳光中,44%左右为可见光,紫外光仅占不到4%.为了提高TiO2对太阳光的利用率和在可见光照射下的光催化活性,近年来人们采用掺杂金属/非金属离子以及与可见光催化剂复合等方法对TiO2进行改性.但是这些离子掺杂的方法会不可避免地在TiO2晶格中形成结构缺陷,这些结构缺陷作为光生电子和空穴的复合中心不利于电子和空穴分离.最近研究表明,通过Ti3+自掺杂可以很好提高TiO2可见光催化活性,但是目前制备Ti3+掺杂TiO2的方法较复杂,形成的Ti3+掺杂易在表面积聚而被进一步氧化,影响其光催化稳定性,不利于实际应用.因此,开发具有良好电子-空穴分离效率的可见光催化剂引起了广泛的研究兴趣.本文通过原位自掺杂Ti3+来提高TiO2可见光光催化活性.以TiCl3为钛源, H2O为溶剂, F127为软模板,采用溶剂挥发诱导自组装的方法制备了蠕虫状Ti3+自掺杂的介孔TiO2.采用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、紫外-可见漫反射(UV-vis)、透射电子显微镜和电子顺磁共振(EPR)对所制备样品结构、结晶度和形貌等进行了表征分析.通过控制表面活性剂用量和焙烧温度优化了Ti3+自掺杂介孔TiO2的光催化活性.结果表明,在模拟太阳光照射下,所制样品对气相光催化氧化NO和水相降解有机染料亚甲基蓝表现出优异的催化性能和稳定性. Ti3+自掺杂介孔TiO2有效扩展了催化剂的光吸收范围,提高了光生电子空穴的迁移效率.其优异的光催化活性和稳定性主要归因于掺杂在TiO2骨架中的Ti3+和所合成催化剂多孔性之间的协同效果.固体UV-vis结果表明,所合成的TiO2具有很好的可见光响应,主要归因于在TiO2材料合成过程中,部分Ti3+未被完全氧化, Ti3+掺入可以有效降低TiO2的禁带宽度.通过计算可知合成的TiO2禁带宽度为2.7 eV.通过低温EPR测试进一步证明了Ti3+的存在,而且Ti3+主要掺杂在TiO2体相中. N2物理吸附结果表明,随焙烧温度不断提高,所得产物的比表面积先增加后减少,当焙烧温度在500 oC时,比表面积最大,但至550 oC时,比表面积、孔径和孔体积增大,表明催化剂的孔结构被破坏.表面活性剂F127的用量对样品比表面积和孔径大小也有影响,当其用量为0.54 g时,所得产物的比表面积最大.我们将所合成的TiO2应用于污染气体NO的氧化,考察了焙烧温度和表面活性剂用量对光催化剂性能的影响.结果表明,当表面活性剂用量为0.54 g,焙烧温度为500oC时,所制催化剂在模拟太阳光和可见光照射下都表现出最好的NO去除转化率.将使用过的催化剂离心洗涤后进行连续反应3.5 h,依然保持很高的NO去除转化率.催化剂高活性及稳定性的主要原因是Ti3+的掺杂将TiO2光响应范围拓展到可见光区域,且Ti3+掺杂和介孔结构之间的协同作用有利于促进光生电子和空穴的分离.当催化剂在低于500 oC焙烧时,所得催化剂结晶度较低,不利于光生电子-空穴的分离,而高温焙烧则会导致催化剂介孔结构遭到破坏,不利于NO气体吸附和产物脱附.表面活性剂对催化剂活性影响较小,在可见光照射下催化剂均表现出很好的光催化活性.此外,该Ti3+自掺杂介孔TiO2在液相条件下对有机染料亚甲基蓝也表现出很好的去除效果,可见光照射2 h,亚甲基蓝去除率接近100%.     

高活性铈银介孔复合抗菌剂的制备

利用分步浸渍法制备了Ce银介孔复合无机抗菌剂,并对其进行XRD,TEM,N2吸脱附等表征,结果显示,该抗菌剂仍然保持有序介孔结构,活性物种Ag以纳米线状稳定存在于孔道内。运用抑菌圈法和最小抑菌浓度法对其抗菌性能进行了评价,测试表明,该样品对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有着优良的抑杀效果。这是由于抗菌活性物种Ag高度分散在介孔材料孔道中,以及Ce有促进Ag＋产生羟基自由基,因而能强化Ag的抗菌性能的原因。     

喷雾干燥辅助表面活性剂自组装制备新型SiO2介孔材料

将喷雾干燥辅助表面活性剂自组装应用于介孔SiO₂材料的合成, 先后制备了2种无机SiO₂ 介孔材料(PW-P和PW-C)和2种苯基修饰的有机-无机SiO₂介孔材料(Ph-PW-C和Ph-PW-C-S), 结合XRD, BET, SEM和TEM等表征, 初步讨论了喷雾干燥过程中表面活性剂种类、硅源以及反应介质的酸碱性对所制备材料的表面组成和形貌、比表面积、孔容以及孔道结构等的影响.     

微波诱导组装CuS@MoS2核壳纳米管及其光催化类芬顿反应研究

采用微波诱导组装,先将Cu纳米线硫化成空心CuS纳米管,再将片状MoS₂均匀插层并组装在CuS纳米管表面上,形成CuS@MoS₂核壳纳米管,用于可见光（λ>420 nm）催化类芬顿反应降解高浓度污染物罗丹明B（RhB）,30 min内降解率达100%.高活性归因于MoS₂独特的多层次结构增加了催化剂对光的吸收,提高了光利用率.同时,MoS₂与CuS之间形成的异质结结构有利于光生电子的转移,抑制了光生载流子的复合.更为重要的是构建了光催化与类芬顿反应的协同作用机制,光催化组分CuS中的铜离子与双氧水作用构成类芬顿循环体系并生成羟基自由基（·OH）,光生电子一方面与双氧水反应生成·OH,另一方面与MoS₂活化的分子氧反应产生超氧自由基（·O₂^-）,·OH和·O₂^-协同氧化污染物,可大幅度提高污染物去除效率.本工作开发的可循环光催化-芬顿反应体系,为实际污染治理开辟了新途径.