中空Ta2O5/TiO2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC₂纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC₂/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂。采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV-Vis）漫反射（DRS）及N₂物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀（20~30 nm）,碳化物主要以TaTiC₂晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO₂与Ta₂O₅通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。n_Ti∶n_Ta=2.5∶1.5时,相应的中空Ta₂O₅/TiO₂复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

Fe3O4@SiO2@mTiO2介孔多功能纳米复合颗粒的制备及载药能力

以溶剂热法制备氨基功能化的Fe₃O₄纳米颗粒为磁核,结合溶胶-凝胶法和模板法在其表面先后包覆上致密的SiO₂层和介孔TiO₂层,制备了磁性-发光-微波热转换性-介孔结构为一体的多功能核-壳结构纳米复合颗粒,并对其结构、性能及载药能力进行了研究。XRD分析表明:Fe₃O₄表面包覆上了无定形结构的SiO₂和TiO₂。TEM照片表明:所得的纳米复合颗粒具有明显的核壳结构和完美的球形,构成核的Fe₃O₄颗粒的尺寸在40~50 nm之间,Fe₃O₄@SiO₂@mTiO₂核壳结构纳米复合颗粒的尺寸为60~70 nm,壳层厚度约10 nm,并可观察到壳层中清晰的孔状结构。磁性、荧光光谱和微波热转换特性分析表明:该复合颗粒同时具有良好的发光性、磁性和微波热转换特性。N₂气吸附及药物负载率分析表明,该复合颗粒具有较高的比表面积(640 m²·g^-1)和介孔结构(孔径约2.8 nm)并且具有较高的药物负载率。     

Au改性TiO2纳米复合物对人结肠癌细胞的光催化杀伤作用

提出了通过TiO₂表面修饰纳米Au的方法来提高纳米TiO₂光催化杀伤癌细胞的效率. 采用化学还原法合成了Au改性的TiO₂ (Au/TiO₂)纳米复合物, 并研究了不同掺杂量(1 wt%, 2 wt%, 4 wt%)的Au/TiO₂对人结肠癌LoVo细胞的光催化杀伤效应. 结果显示, Au的掺杂大大地提高了TiO₂纳米粒子光催化杀伤结肠癌LoVo细胞的效率, 而且Au掺杂量的高低影响Au/TiO₂光催化杀伤癌细胞的效率, 掺金量为2%的Au/TiO₂对结肠癌LoVo细胞具有最高的光催化杀伤效率. 在光强为1.8 mW/cm²的紫外灯(λ_max＝365 nm)下光照110 min, 50 μg/mL掺金量为2%的Au/TiO₂能够杀死所有的癌细胞, 而同样浓度的TiO₂只能杀死70%的癌细胞.     

超声场中纳米TiO2表面包覆氧化硅的研究

在超声场中，通过硅酸钠水解生成的无定形氧化硅对金红石相纳米TiO₂进行表面包覆，利用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和透射电镜对所得样品进行了表征，并对纳米TiO₂的光稳定性和分散性进行了评价。红外光谱和X射线光电子能谱表明，氧化硅以化学键合的方式沉积在纳米TiO₂的表面，在包覆层和纳米TiO₂颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si键。TEM照片、表面元素分析和光稳定性实验显示，氧化硅在纳米TiO₂表面形成了均匀的包覆层，超声场有助于提高包覆层的均匀性和致密性。氧化硅的表面包覆提高了纳米TiO₂在水中的分散性、紫外线屏蔽能力和可见光透过性。随着氧化硅含量的增加，纳米TiO₂的光稳定性逐渐提高，当m(SiO₂)∶m(TiO₂)>1∶5时，纳米TiO₂的光稳定性基本不变，而且在热处理过程中纳米TiO₂的晶粒生长得到有效抑制。     

纳米TiO2表面接枝聚苯乙烯及其抗紫外老化研究

利用偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米TiO₂进行表面预处理, 在此基础上通过分散聚合工艺制备聚苯乙烯(PSt)接枝包覆纳米TiO₂. 运用红外光谱、热重分析及透射电镜对处理前后纳米TiO₂进行了表征, 并通过紫外人工加速老化试验比较了表面处理前后纳米TiO₂对聚丙烯/聚苯乙烯(PP/PSt)体系的抗紫外老化性能. 结果显示: KH570与纳米TiO₂表面羟基进行了缩合, PSt在粒子表面实现了接枝聚合, 接枝率约为60% (w); PSt接枝包覆纳米TiO₂呈均匀的微球形, 纳米TiO₂被包覆于微球内部; PSt接枝包覆后纳米TiO₂在PP/PSt中的分散效果较改性前有显著的改进, 其抗紫外老化性能明显优于改性前体系.     

g-C3N4/CaTi2O5复合材料制备及其光催化性能

利用类石墨氮化碳（g-C₃N₄）和亚稳相钙钛氧化物（CaTi₂O₅）固相法制备C₃N₄/CaTi₂O₅复合材料。利用X射线衍射（XRD）、金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及附带能谱分析仪（EDS）和N₂吸附-脱附对样品的显微结构和比表面积进行检测分析,并用紫外-可见吸收光度计（UV-Vis）测试了样品的光吸收性能,研究C₃N₄与CaTi₂O₅物质的量之比（n_C3N4/nCaTi₂O₅）对C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品的物相结构和微观形貌的影响,同时考察C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光照射下光催化降解罗丹明染料效果。实验结果表明：相比纯C₃N₄和CaTi₂O₅样品,C₃N₄/CaTi₂O₅复合样品在可见光下具有较高的光催化性能,随着n_C3N4/nCaTi₂O₅增加,样品的光催化降解率随之增加而后降低,当n_C3N4/nCaTi₂O₅=1：1时,样品的光催化降解率达到最大值99.5%,并且循环重复利用5次后,样品的光催化剂降解率仍几乎保持不变。复合样品光催化性能提高主要归因于复合能级结构有效地抑制了电子和空穴复合所致。     

气相燃烧合成纳米复合粒子的形态与结构

在气相燃烧反应器中成功地合成了TiO₂-SiO₂、TiO₂-SnO₂复合粒子。TiO₂-SiO₂复合粒子中TiO₂以金红石型和锐钛型存在，SiO₂以无定型的形式存在。复合结构为SiO₂附着于TiO₂的外部，在Ti∶Si的进料比较大时SiO₂附着于TiO₂的表面，Ti∶Si比值减小到1∶4时，SiO₂包覆全部TiO₂表面。包覆层的厚度大约为6～7nm。TiO₂-SnO₂的复合粒子中同时存在着三种晶体结构SnO₂、金红石型和锐钛型的TiO₂。在复合粒子的表面，TiO₂和SnO₂两种组分分布均匀。通过改变进料方式可以调整复合粒子的结构。     

纳米TiO2固相光催化降解固体废弃塑料

以纳米TiO₂作光催化剂,制备出环境友好的可光催化降解的纳米复合塑料是解决“白色污染”行之有效的方法之一。本文综述了近年来纳米TiO₂固相光催化降解固体废弃塑料的研究进展,探讨了TiO₂-聚合物复合膜的固相光催化反应机理及光催化降解情况,从对纳米TiO₂表面改性以改善其在聚合物中的分散性,对纳米TiO₂进行修饰处理以提高其对可见光的吸收,从而提高其光催化效率等方面探讨了可光降解塑料研究存在的问题及应用前景。     

ZnFe2O4/Ag/TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以硝酸银、钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料,采用溶胶-凝胶法与溶剂热相结合的方法制备了ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱仪、振动样品磁强计、紫外可见分光光度计对样品进行表征及测试。结果表明： ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂-10具有最佳的光催化效果,在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外可见光光催化活性。ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂具有独特的磁性,能在外部磁场作用下进行回收利用,这使其在实际应用中成为可能。通过磁分离技术重复回收利用5次后仍然保持优良的光催化性能,说明ZnFe₂O₄/Ag/TiO₂-10具有优异的磁性及较高的光催化循环稳定性。     

钛酸铋系化合物的光催化性能研究

采用化学溶液分解法制备了钛酸铋化合物: Bi₁₂TiO₂₀, Bi₄Ti₃O₁₂和Bi₂Ti₂O₇, 并采用XRD表征了其结构. 用TEM观察发现其平均粒径＞100 nm, UV-Vis漫反射谱测定显示它们在可见光区均呈现极强的吸收特征. 紫外光照射下甲基橙的光催化降解脱色实验表明, 三种钛酸铋化合物均具有较强的光催化活性, 其中, Bi₁₂TiO₂₀的光催化活性最强, 几乎与P-25相同. 钛酸铋化合物光催化性能的不同在于它们具有不同的晶相结构和电子结构.     

磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的制备

以磁性CoFe2O4为核,采用改进的溶胶-凝胶法,制备了磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料.利用VSM(振动样品磁强计)技术对其磁性能进行了研究,结果表明:由该法所得的TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的饱和磁化强度虽稍弱于纯CoFe2O4纳米材料,但其矫顽力则优于CoFe2O4.TEM、XRD、UV-Vis等的结果表明,该纳米复合材料中的TiO2为锐钛矿结构;与TiO2相比,纳米复合材料对光的吸收拓展到了整个紫外-可见区,且吸收强度大大增强.对染料废水光催化降解的模拟研究表明,该复合材料在紫外光下,6 h可以使亚甲基蓝染料溶液的脱色率达95%,且重复使用3次时染料溶液的脱色率仍能保持在90%,明显优于纯TiO2.     

Studies on the magnetism of cobalt ferrite nanocrystals synthesized by hydrothermal method

Fe-Co/CoFe₂O₄ nanocomposite and CoFe₂O₄ nanopowders were prepared by the hydrothermal method. The structure of magnetic powders were characterized by X-ray diffraction diffractometer (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermal gravity analysis (TGA) and differential thermal analysis (DTA) analysis, X-ray photoelectron spectrometry (XPS), and Fourier transform infrared spectra (FTIR) techniques, while magnetic properties were determined by using a vibrating sample magnetometer (VSM) at room temperature. The effects of hydrothermal reaction conditions on magnetic properties were also discussed in details. The values of saturation magnetization (M_s) and coercive fore (H_c) for Fe-Co/CoFe₂O₄ nanocomposite are 113 emu/g and 1.4 kOe, respectively. Furthermore, CoFe₂O₄ ferrite with a single-domain critical size of 70 nm was fabricated by controlling the hydrothermal reaction conditions carefully, which presents high coercive force (ca. 4.6 kOe) and high squareness ratio (ca. 0.65). One interesting thing is M_s value of CoFe₂O₄ ferrite with a diameter of 40 nm is 86 emu/g which is comparable to that of the bulk counterpart.     

Comparative study of the synthesis of CoFe<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> and NiFe<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> in silica through the polymerized complex route of the sol–gel method

In this work the synthesis of CoFe₂O₄-SiO₂ and NiFe₂O₄-SiO₂ nanocomposites was studied via the sol–gel method, using the polymerized complex route. The polymerized precursors obtained by the reaction of citric acid, ethylene glycol, tetraethylorthosilicate, ferric nitrate, and cobalt nitrate or nickel chloride were characterized by nuclear magnetic resonance (NMR) and infrared (IR) spectroscopy. NMR and IR spectra of the precursors, without and with metallic ions, show the formation of polymeric chains with ester and ether groups and complexes of metal-polymeric precursor. The nanocomposites were obtained by the thermal decomposition of the organic fraction and characterized by X-ray diffraction (XRD) and vibrating sample magnetometry (VSM). XRD patterns show the formation of CoFe₂O₄ and NiFe₂O₄ in an amorphous silica matrix above 400 °C in both cases. When the calcination temperature was 800 °C the particle size of the crystalline phases, calculated using the Scherrer equation, reached ∼35 nm for the two oxides. VSM plots show the ferrimagnetic behavior that is expected for this type of magnetic material; the magnetization at 12.5 KOe of the CoFe₂O₄-SiO₂ and NiFe₂O₄-SiO₂ compounds was 29.5 and 17.4 emu/g, respectively, for samples treated at 800 °C.     

磁靶向纳米Fe3O4-TiO2复合物的制备及其对肝癌细胞的光催化杀伤效应

采用三种低温溶胶-凝胶法制备了具有不同Fe₃O₄掺杂量的磁靶向纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物, 通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、荧光光谱(FS)及磁性能分析等表征方法筛选出包覆均匀、分散性好、磁性能优异及光催化活性较高的纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物. 以四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测肝癌细胞(HepG2)的存活率, 考察纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物在外磁场作用下对HepG2 细胞的光催化杀伤效应. 结果表明: 采用方法三制备的5%(质量分数)Fe₃O₄-TiO₂复合物具备核-壳结构, 在混悬液中分散性较好, 平均粒径约为50 nm, 具有较强的光催化活性和良好的磁响应性, 同时将纳米TiO₂的光响应范围拓宽至444 nm; 在外磁场作用下, 紫外光和可见光激发纳米Fe₃O₄-TiO₂复合物对HepG2细胞的杀伤效应差异不大, 且均强于纳米TiO₂; 其杀伤效应在0-1.0 T范围内随着外磁场强度的增大而增强.     

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。     

CoFe2O4@TiO2@Au Core-Shell Structured Microspheres: Synthesis and Photocatalyltic Properties

A facile and efficient method for fabrication of magnetic composite microspheres CoFe₂O₄@TiO₂@Au is demonstrated. The shells of anatase TiO₂ were coated onto a magnetic CoFe₂O₄ core via liquid-phase deposition procedure, and then Au nanoparticles were deposited onto CoFe₂O₄@TiO₂ microspheres through seed-mediated growth. XRD, TEM, and VSM were used to investigate the structure, morphology and magnetic properties of the samples, their photocatalytic activity were also tested. Heterostructure of CoFe₂O₄@TiO₂@Au was confirmed by different measurements. Compared to unmodified CoFe₂O₄@TiO₂ microspheres, CoFe₂O₄@TiO₂@Au microspheres showed higher photocatalytic activity for Rhodamine B (RhB) degradation in water.

     

浸渍-分解法制备高可见光催化活性的Bi2O3/TiO2纳米管阵列

用浸渍-分解法将Bi₂O₃纳米颗粒沉积在TiO₂纳米管壁上, 制备了Bi₂O₃/TiO₂纳米管阵列. 用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)测定了Bi₂O₃/TiO₂ 纳米管阵列的化学组分, 利用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱表征了所制备的样品. 通过在可见光下(λ>400 nm)降解甲基橙(MO)水溶液来评价样品的光催化活性. 结果表明, Bi₂O₃纳米颗粒均匀地沉积在TiO₂纳米管中. Bi₂O₃/TiO₂纳米管阵列具有比纯Bi₂O₃膜和N-TiO₂纳米管阵列高得多的可见光催化活性. Bi₂O₃/TiO₂纳米管阵列活性的增强是其强可见光吸收和Bi₂O₃与TiO₂之间形成的异质结的协同作用的结果.     

钛铁矿制备二氧化钛-四氧化三铁复合材料及其光催化应用

TiO_2因具有多种优异的特性被广泛应用在半导体光催化领域,但是纳米结构的TiO_2颗粒细微,在进行光催化反应之后,难以回收再利用。本文以廉价钛铁矿为原料制备光催化剂TiO_2,同时利用副产物铁合成Fe_3O_4,并采用简单温和的浸渍法制备Fe_3O_4/TiO_2磁性复合材料。通过XRD、FT-IR、SEM、EDS等手段对材料形态结构进行表征分析,并以光降解有机污染物若丹明B为探针反应,考察其光催化性能。结果表明,质量比为1∶10的Fe_3O_4/TiO_2复合材料结构稳定、分散均匀,具有最优的光催化活性(波长356nm下反应3h,若丹明B降解率达到64.0%),并表现出良好的重复性。同时,动力学结果显示降解符合一级反应动力学。     

免疫磁性纳米微球的制备与表征

成功制备了Fe3O4磁性纳米颗粒及二甲基丙烯酸乙二醇酯-甲基丙烯酸(EGDMA-MAA)共聚物包覆的Fe3O4磁性复合微球。将吲哚美辛抗体固定在复合微球表面,形成了Fe3O4(核)/聚合物-抗体(壳)的复合免疫磁性颗粒。XRD结果表明,制备的Fe3O4的晶型为反立方尖晶石型且纯度较高;TEM表征表明Fe3O4粒径较为均匀,平均粒径为12nm;磁性复合微球的平均直径为460nm。制备的Fe3O4磁性纳米颗粒和磁性复合微球有较强的磁响应强度,其饱和磁化率分别为49.16和8.38emu/g,能够满足磁性分离的要求。FT IR验证了磁性复合微球中羧基特征峰的存在,表明羧基成功连接在磁性微球上面。通过碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)活化法将微球表面羧基活化并成功与抗吲哚美辛抗体交联。     

Inactivation of Escherichia coli on Immobilized CuO/CoFe2O4‐TiO2 Thin‐Film under Simulated Sunlight Irradiation

Composite photocatalysts of CuO/CoFe₂O₄‐TiO₂ were successfully synthesized by a sol‐gel method and fixed on ordinary tiles. The photosterilization of Escherichia coli was examined on CuO/CoFe₂O₄‐TiO₂ thin films under a xenon lamp irradiation. The film was characterized by XRD, and the morphology was observed by SEM. Disinfection data indicated that CuO/CoFe₂O₄‐TiO₂ composite photocatalysts have the much better photocatalytic activity than CuO/CoFe₂O₄ and TiO₂. The optimized composition of the nanocomposites has been found to be m_CuO/CoFe2O4:m_TiO2=3:7, with loadings ranging from 790 to 1400 mg/m². The photocatalytic inactivated rate of E. coli (10⁵ CFU/mL) reached 98.4% under the xenon lamp of 150 W within 30 min.