二氧化锰纳米管模拟氧化酶的性能、抑制剂及其对Pb~(2+)的测定

采用简便的水热法,获得了具有氧化酶催化特性的二氧化锰纳米管,研究了其对氧气(O2)氧化3,3,5,5-四甲基联苯二胺(TMB)发生显色反应的催化性能,重点考察了常见金属离子对其活性的抑制作用。结果表明,能与MnO2表面发生特异性吸附络合作用的Pb2+的抑制作用最为显著。基于该抑制作用,建立了针对铅离子的高灵敏、快速检测新方法。结果显示,铅的线性范围为1.0×10-7~1.0×10-3mol/L,检出限为3.0×10-8mol/L。     

一种新型金属胶束模拟氧化酶的合成及其对苯甲醇的催化氧化作用

通过酯化、Fries重排、磺化、缩合、络合等反应,首次合成并表征了席夫碱型双亲性配体及其Cu( )配合物,合成总产率为24.5%;测定了配体及配合物在水溶液中的表面张力(最低分别为30和36mN/m)及临界胶束浓度(分别为6.2×10-4和2.5×10-3mol/L);考察了配合物在稀碱溶液中催化苯甲醇的空气氧化作用:在40℃、10%NaOH溶液中,配合物催化苯甲醇空气氧化生成苯甲醛的产率达到57.8%,表明该配合物具有较好的双亲媒性和较高的催化空气氧化苯甲醇的性能.     

载Ag二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能

Titania nanotubes (TNTs) were synthesized by hydrothermal treatment of rutile-phase TiO2 nanoparticles in 10 mol·L-1NaOHsolution at 110 ℃ for 24 h. The Ag loaded titania nanotubes (Ag/TNTs) were obtained by chemical deposition method with the TNTs suspending in the AgNO3 solution (pH=8) at 50 益. The characterizations of the as-synthesized samples were performed by TEM, EDS, XRD, XPS, and UV-Vis spectra. The photocatalytic performance of the Ag/TNTs was investigated by UV-light induced photocatalytic decomposition of methyl orange(MO). The results showed that the inner/outer diameters of TNTs were about 6/10 nm and the length was several hundred nanometers. Both the shape and the crystalline of the nanotubes were not changed after the modification. The zero oxidation state Ag quantumdots, about 4 nmin diameter, were well dispersed on the external surface of the nanotubes. Ag/TNTs exhibited enhanced absorption at the visible range in the UV-Vis spectra. The Ag nanoparticles were found to significantly enhance the photocatalytic activity of TiO2 nanotubes, and the catalyst system was demonstrated to be highly efficient for the UV-light induced photocatalytic decomposition of MO compared to both rutile-phase TiO2 nanoparticles and pure TNTs. After irradiation for 60 min, the decomposition rates of MO solution in rutile-phase TiO2 nanoparticles, TNTs, and Ag/TNTs systemwere 46.8%, 57.2%, and 92.2%, respectively.     

三维有序介孔二氧化锰制备及其甲醛催化氧化性能

空气中的甲醛主要来源于化工、建材、涂料、装潢材料以及机动车尾气.甲醛具有光化学活性,对人体具有致癌致畸作用.高浓度甲醛对人体健康和空气环境危害极大,室内低浓度甲醛对人体也有很大伤害.因此,消除室内、机动车尾气以及工业生产过程中的甲醛非常必要.目前,去除甲醛的方法主要有吸附法、光催化法和催化燃烧法.其中,催化燃烧法具有去除效率高、起燃温度低、适用范围广、设备操作简单以及无二次污染等优点,因而非常适用于去除高浓度和低浓度甲醛.该方法的核心是催化剂的制备和筛选.近年来,用于甲醛催化燃烧的催化剂主要是负载型贵金属和金属氧化物.由于贵金属催化剂成本较高,所以金属氧化物催化剂备受关注.MnO2种类繁多,既包括人工合成的棒状、线状、管状、球状和孔状等形貌,还包括自然界存在的α,β,γ和δ等类型.其中,介孔MnO2因具有较大的比表面积和特殊的孔道而应用于乙醇、甲苯、苯等挥发性有机物的催化氧化反应.目前,尚未见三维(3D)有序介孔MnO2催化氧化甲醛的报道.本文以合成的3D有序介孔KIT-6分子筛为硬模板剂,采用纳米浇筑法制备出3D有序介孔MnO2材料.为了比较,采用水热法合成了α-MnO2和p-MnO2纳米棒.采用X射线粉末衍射、N2吸附-脱附、透射电子显微镜和X射线能谱(XPS)等方法对催化剂进行了表征.在微型固定床石英管反应器上评价了催化剂催化甲醛氧化活性,采用气相色谱(GC)联接热导检测器(TCD)和质谱检测器(MSD)检测产物和反应物的含量.表征结果表明,3D-MnO2复制了KIT-6硬模板的三维有序立方对称介孔结构(ia3d),且具有金红石型β-MnO2晶相,属软锰矿,具有较大的比表面积和双孔分布介孔结构,最大孔径分别位于3.7和11.4nm处.3D-MnO2样品具有清晰的孔道结构,而α-MnO2和p-MnO2纳米棒为无孔的一维纳米单晶材料.另外,3D-MnO2表面暴露了较多的(110)晶面,有利于增加表面Mn4+离子.XPS结果证实3D-MnO2表面存在较多的Mn4+离子,这些Mn4+离子为甲醛催化反应提供了丰富的活性位,有利于提高甲醛氧化活性.评价结果表明,3D-MnO2具有良好的低温催化性能,于130℃即可将甲醛完全转化成CO2和H2O;而在同样条件下,α-MnO2纳米棒和β-MnO2纳米棒分别在140和180℃才能完全转化甲醛.3D-MnO2具有良好的甲醛催化性能主要归因于特殊的介孔结构、较大的比表面积和较多的表面Mn4+离子.     

醇类催化氧化反应的机理研究—半乳糖氧化酶化学模拟体系

本文研究了由Cu(Ⅱ)(PlC)_2、分子氧和碱构成的体系中醇类选择氧化生成相应醛、酮的反应机理,研究结果表明,该催化体系可作为半乳糖氧化酶催化作用的化学模型。根据原位电子光谱,ESR波谱对催化体系的考察,证明催化反应诱导期是Cu(Ⅱ)→Cu(Ⅰ)状态的转变过程,催化过程存在Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)价态的循环。相同配体的Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)络合物催化氧化反应的性能差异支持了上述结果。动力学研究表明,催化反应符合酶催化米氏方程的一般规律,根据以上结果,提出了一个由底物、双氧、Cu(Ⅱ)络合物形成的三元复合物中间物种的分解而生成产物醛、酮和H_2O_2的反应机理。     

钛酸盐纳米管的制备及光电性能研究

采用水热法制备了钛酸盐纳米管, 并用TEM、XRD、XPS对其进行了表征. 纳米管管径在5~30 nm之间, 管长约为0.1~1 μm, 具有不同于锐钛矿型的钛酸盐结构, 分子组成可能是Na4－xHxTi2O5. 将钛酸盐纳米管制备成纳米管结构电极, 并进行了光电化学研究. 钛酸盐纳米管产生阳极光电流, 具有n型半导体特性.     

N掺杂TiO_2纳米粉体的制备及其可见光催化性能

首次以钛酸纳米管(NTA)为Ti的前驱体,以尿素为N源,采用水热法制备N掺杂TiO2纳米微粒,并用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.探讨了尿素的掺杂量、水热温度对N掺杂TiO2形貌和结构的影响,并以亚甲基蓝为模型反应物考察了其在可见光下的催化性能,结果表明样品UN-130-1/2催化活性最高.     

非晶态合金纳米管的制备及其催化性能研究进展

 在 Tween 系列非离子/阴离子混合型表面活性剂与过渡金属盐所形成的溶致液晶体系中加入 NaBH4, 制备了过渡金属 (M) 与 B 的非晶态合金纳米管 M-B (M = Fe, Co, Ni); 制备时若在含 Ni 盐溶液中添加第三种组分 (可为 P, Co 或 Cu 的化合物), 则还可得到相应的 NiPB, NiCoB 或 NiCuB 三元非晶态合金纳米管. 讨论了这类反应的机制, 指出层状液晶相模板的存在是获得纳米管的关键, 层中过渡金属离子被 NaBH4 还原的同时析出 H2, 导致层状液晶相解离并卷曲形成纳米管. 在这一基础上通过微调实验条件并添加适当的稳定剂, 可得到稳定的二元或三元过渡金属非晶态合金纳米管, 并可在一定范围内调控其管径. 在某些加氢反应中, 非晶态纳米管具有比相应的非晶态纳米颗粒更好的催化性能, 而且管径小的纳米管的催化性能比管径大的更好. 由于非晶具有与结晶材料迥异的特性, 非晶态合金纳米管可能具有独特的性能和应用前景.     

柔性TiO2纳米管薄膜电极的制备及其光电性能

采用水热合成法制备出TiO₂纳米管,通过XRD、TEM和氮气等温吸附-脱附仪等测试手段对TiO₂纳米管进行了表征.用烧结的TiO₂纳米管和P25粉末混合制成薄膜电极,并研究了薄膜电极的表面形貌、染料吸附量和光电性能.研究表明,加入TiO₂纳米管可以制备出机械稳定的薄膜;掺杂TiO₂纳米管的含量越多,薄膜电极的染料吸附量越大;掺杂5%烧结纳米管粉末的薄膜电极的光电性能最好,其短路电流可达3.25mA,光电转换效率达到1.67%.     

水热法合成掺杂铁离子的小管径TiO_2纳米管

碳纳米管这种一维结构的新材料的发现为物理、化学、材料科学和纳米科学开辟了全新的研究领域。近年来,非碳无机类富勒烯(InorganicFullerene-like,简称IF)纳米管也受到人们的广泛关注。迄今为止报道的无机类富勒烯纳米管主要有:过渡金属硫化物(MS2,M=W,Mo,Nb)犤1～3犦、V2O5犤4犦、Al2O3犤5犦纳米管等。其中金属氧化物纳米管在催化、吸附、单电子晶体管等方面有着潜在的应用前景。TiO2纳米粉体和纳米膜材料在太阳能的存储与利用、光电转换、光致变色及光催化降解大气和水中的污染物等方面具有广泛的应用。为了提高其光催化活性和对…     

CuO-MnO2/Al2O3 催化臭氧化催化剂的制备、结构表征及性能

采用浸渍法,以Al2O3为载体制备了氧化铜和二氧化锰复合的双组分负载型金属催化臭氧化催化剂.以松花江水的UV254去除率作为催化剂活性指标,通过正交试验,确定了催化剂的最佳制备条件.实验结果表明,催化剂的最佳制备条件如下:浸渍5h,活性组元体积比为3:1,于90℃干燥2h,于200℃焙烧3h.采用扫描电镜对催化剂的结构进行了表征;通过TG-DTA测试分析了催化剂热分解过程的反应速率、热效应和物质变化过程;运用XPS分析了催化剂表面元素的组成、元素相对含量和元素价态.     

乙炔黑/二氧化锰催化剂的制备与分析

通过机械搅拌法制备了乙炔黑/二氧化锰催化剂,并通过XRD、SEM等分析手段对催化剂进行表征分析,结合催化剂对活性艳红X-3B的催化臭氧氧化降解实验探究催化剂的稳定性、重复性以及催化性能。XRD分析表明制备的二氧化锰为ε-MnO₂,结合SEM分析可知乙炔黑嵌入二氧化锰空隙中形成团聚体,BET数据表明催化剂的比表面积为80.828m²·g^-1,XPS与红外分析结合催化剂的催化臭氧氧化降解实验得出催化剂具有良好的稳定性与重复性,自由基猝灭实验可知催化剂的加入促进了臭氧氧化过程中·OH和O₂^–·的产生并且也提高了臭氧分子的利用率。     

Ag负载TiO2纳米管微波辅助水热法制备及其光催化性能

以微波辅助水热法制备了二氧化钛纳米管,然后通过浸渍法在其表面负载了银纳米颗粒.所得样品用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮吸附、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射等测试方法表征.微波加热处理可以大大缩短反应时间,产物为无定型纳米管,经高温焙烧后转变成锐钛矿型二氧化钛.所得纳米管的外径为7-8 nm,内径为5-6 nm,管长约200 nm,比表面积可达371 m2·g-1.负载的银分散在纳米管的表面,对纳米管的结构与晶型没有影响,但是拓宽了二氧化钛的光吸收范围,使吸收边红移至可见光区,并且有效抑制了光生电子空穴的复合.在可见光降解罗丹明B的实验过程中,与Ag负载的P25及纯二氧化钛纳米管相比,Ag负载二氧化钛纳米管具有更高的可见光催化活性,并且当Ag/Ti 物质的量的比为0.5%时,可见光催化性能最好.     

CuO-Mn02／A1203催化臭氧化催化剂的制备、结构表征及性能

采用浸渍法，以Al2O3为载体制备了氧化铜和二氧化锰复合的双组分负载型金属催化臭氧化催化剂，以松花江水的UV254去除率作为催化剂活性指标，通过正交试验，确定了催化剂的最佳制备条件，实验结果表明，催化剂的最佳制备条件如下：浸渍5h，活性组元体积比为3：1，于90℃干燥2h，于200℃焙烧3h,采用扫描电镜对催化剂的结构进行了表征；通过TG-DTA测试分析了催化剂热分解过程的反应速率、热效应和物质变化过程；运用XPS分析了催化剂表面元素的组成、元素相对含量和元素价态。     

碳修饰二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能研究

本文以钛酸丁酯为前躯体,蔗糖为碳源,采用溶胶-凝胶法和水热法相结合的方法制备了不同含量碳修饰的TiO2纳米管光催化剂(C/TiO2NTs)。通过元素分析(EA)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis-DRS)等手段对所制备的催化剂进行了表征分析。研究了C/TiO2NTs在紫外光及模拟日光条件下光催化降解甲基橙溶液的活性,并讨论了焙烧温度和碳含量对催化性能的影响。结果表明:碳修饰催化剂中的TiO2为锐钛矿型,碳修饰后使TiO2光催化剂的禁带宽度变窄,在可见光区吸收增强,可有效提高TiO2在紫外和可见光下的光催化活性,而且当焙烧温度为400℃,碳含量为0.90wt.%时,其光催化活性最好。     

氮铋共掺杂TiO2的合成及其可见光催化性能研究

以纳米管钛酸为钛的前驱体,Bi(NO₃)₃·5H₂O为N源和Bi源,采用水热法制备了N、Bi共掺杂的TiO₂;并以甲基橙为目标降解物考察了所制备样品的可见光催化性能(λ≥420 nm).利用XRD、XPS、UV-Vis DRS、TEM等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.结果表明,所得样品主要为锐钛矿型,粒径20 nm左右,掺杂的Bi主要以Bi₂O₃和BiONO₃两种形式存在.N元素除了以NO₃^-的形式存在于BiONO₃中,还有少量N以间隙氮掺杂于TiO₂中形成Ti-O-N键.N、Bi共掺杂的TiO₂在可见光下表现出了优越的光催化性能,其中水热温度为130 ℃,Bi/Ti摩尔比为1%时,催化活性最高.催化活性的提高源于N和Bi的掺杂增加了样品对可见光的利用效率,降低了光生电子空穴的复合速率.     

一步水热合成铜纳米颗粒负载二氧化钛复合纳米管及其可见光催化活性

采用一步水热法合成了Cu纳米粒子负载二氧化钛纳米管材料. 利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)等对材料的相组成、形貌以及形成过程进行了研究. 制得的Cu-TiO₂复合纳米材料长度约为100 nm, 直径10-15 nm, 其上负载的Cu纳米粒子尺寸约为5 nm. BET比表面积测试表明实验制备的Cu-TiO₂复合纳米管的比表面积为154.67 m²·g^-1. 通过调节水热反应时间和钛前驱体种类, 研究了该复合纳米管材料的形成机制. 结果表明: 非晶态的钛源对于成功一步合成Cu-TiO₂复合纳米管至关重要. 同时, 实验中观察到铜纳米粒子的尺寸随水热反应时间延长而减小(反奥氏陈化过程), 这一现象有助于纳米粒子的可控合成.紫外-可见吸收光谱表明该复合纳米管在350-800 nm范围内有较强的吸收, 并在550-600 nm范围观察到Cu的表面等离子激元吸收带. Cu-TiO₂界面处形成的肖特基势垒有助于加快光生载流子的输运, 提高光生电子-空穴对的分离效率. 光催化实验表明Cu-TiO₂复合纳米管在可见光下具有较高的催化活性.     

碳掺杂的二氧化钛纳米管的制备及其可见光催化性能

以尿素作为碳元素前驱体对TiO2纳米管进行掺杂,采用比表面积测定、X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、固体漫反射紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征。 结果表明,以尿素作为前驱体可制备C掺杂的TiO2纳米管,C掺杂后,TiO2纳米管的可见光催化活性明显提高。 此外,研究了C掺杂量、煅烧温度、催化剂用量和pH值对TiO2纳米管光催化降解活性的影响,发现当C的掺杂量为5.3%、催化剂用量为1.5 g/L、溶液的pH值为5时,在其催化作用下,可见光光照3 h后罗丹明B的降解率可达到91%。     

钛基表面N掺杂TiO_2纳米管电极的光电催化性能

利用电化学阳极氧化法和浸渍法制备出N掺杂TiO2纳米管电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见/漫反射吸收光谱(UV-Vis/DRS)技术对其进行表征。考察了该电极对甲基橙的光电催化活性,结果表明:N掺杂前后TiO2纳米管形貌相似,管径约90nm,N掺杂后TiO2对波长大于400nm的光吸收明显提高,并且吸收边界发生红移。氨水浓度为1.5mol/L时,制备的N掺杂TiO2纳米管电极对甲基橙的光电催化活性最高。对N掺杂机理进行了探讨。     

石墨烯修饰Y型TiO_2纳米管光电极制备及其对氨氮催化氧化性能

采用三步阳极氧化法和一步循环伏安电沉积法制备了还原氧化石墨烯(rGO)修饰的Y型TiO_2纳米管(rGO/Y-TiO_2NTs)电极。通过场发射电子扫描显微镜(FESEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)及拉曼光谱(Raman)等对电极样品进行了表征。以rGO/Y-TiO_2NTs电极为光阳极,测试了不同循环伏安沉积圈数对电极光电流响应的影响,考察了在1.0 V偏压下电极对氨氮的光电催化氧化性能。结果表明,高度有序的Y-TiO_2NTs为锐钛矿型,具有大的比表面积,表面修饰平滑透明rGO薄膜后可显著提高其光电催化效率,沉积圈数为30时电极在30 min内对氨氮的光电催化氧化效率为95.9%。