乙烯基三甲氧基硅烷对二氧化硅的超疏水改性研究

采用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)为改性剂,以氨水为pH调节剂制备改性二氧化硅(SiO2)超疏水材料.通过CA、FTIR和SEM对材料接触角、组成和形貌进行表征.考察了VTMO与SiO2的比例、反应时间、干燥时间对改性二氧化硅超疏水材料接触角和形貌的影响.结果表明,VTMO可在较短时间内改性二氧化硅制备出超疏水二氧化硅粉体,VTMO与SiO2比例对改性SiO2粉体的水接触角和微观二重结构有明显影响,而反应时间和干燥时间的影响较小.     

以稻壳灰为硅源制备超疏水性白炭黑

以稻壳为原料,采用自蔓延燃烧法制备高活性的稻壳灰.以稻壳灰为原料,采用碱溶煮-酸反应法制备较高纯度的白炭黑.以六甲基二硅氮烷(HMS)为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备超疏水性的白炭黑及其膜.主要研究酸反应过程中的pH值和反应时间对白炭黑中SiO2含量的影响,以及六甲基二硅氮烷改性剂对白炭黑(SiO2)膜疏水性能的影响,通过XRD、SEM、IR和润湿接触角进行性能表征.研究结果表明,将稻壳灰在NaOH溶液中加热到90℃后溶煮2h,再用硫酸调节溶液的pH值为3,反应时间控制在2h时,白炭黑SiO2的含量可达98.48;.当六甲基二硅氮烷用.量为0.15(与硅钠溶液的质量之比)时,可以获得接触角为166.3.的SiO2的SiO2超疏水膜.而改性剂对SiO2表面改性作用是一种接枝反应,将疏水性基团接枝替代SiO2表面的羟基,而使SiO2表面疏水.     

利用不同硅前体制备超疏水性白炭黑膜

以稻壳灰和水玻璃为前驱体,以氨基硅油(amino silicon oil-ASO)为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备不同性能的超疏水性白炭黑及其膜.主要研究不同前驱体和改性剂用量对白炭黑疏水性膜性能的影响,通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和润湿接触角进行性能表征.研究结果表明,以稻壳灰或水玻璃为前驱体,采用改进的溶胶-凝胶法均能制备出接触角大于160°的SiO2超疏水膜;采用相同的改性剂,可以得到颗粒形态完全不同的SiO2膜;改性剂的作用对SiO2表面改性作用是一种接枝反应,将疏水性基团接枝替代SiO2表面的羟基,而使SiO2表面疏水,且能起到模板作用,引导水玻璃溶胶颗粒聚合成棒状或纤维状结构.     

静电纺丝法制备超疏水/超亲油SiO2微纳米纤维膜

采用静电纺丝法制备SiO2微纳米纤维膜,经六甲基硅氮烷(HMDS)改性后获得疏水/亲油特性,用FTIR、SEM、接触角等手段表征纤维膜的成分、微观形貌和对水及正十二烷的润湿性能等,研究了制备工艺对纤维膜物性参数以及润湿性能的影响,并测试了改性后纤维膜的高温稳定性和耐腐蚀性能.结果表明:SiO2微纳米纤维膜具有较多的孔隙和较高的比表面积,经HMDS改性后其表面粗糙结构结合疏水亲油的-Si(CH3)3基团使得纤维膜获得超疏水/超亲油特性,其水接触角为153.7°、水滚动接触角为8.2°、油接触角为0°;超疏水/超亲油SiO2微纳米纤维膜的最高耐受温度为450℃,最大拉伸强力为(40.7 ±9.4)×10-2N,且具有较好的耐腐蚀性能.     

自清洁纳米TiO2/SiO2复合薄膜的制备与性能

采用TiCl4作为前驱体,对TiO2溶胶进行SiO2复合改性,制备出无需热处理就具有良好性能的TiO2溶胶,用浸渍提拉法在玻璃上镀膜,获得TiO2/SiO2涂层.采用XPS、XRD、SEM、AFM等对溶胶和薄膜进行表征和分析.研究结果表明:最优SiO2复合量为0.3(与TiO2的摩尔比).溶胶中含有结晶良好的锐钛矿TiO2,改性后的TiO2颗粒粒径减小.复合溶胶中,Si元素主要以SiO2和Ti-O-Si键两种形式存在.薄膜表面由TiO2的二次粒子堆积而成,呈不规则球形,三维形貌为一些尖塔状突起,复合薄膜表面颗粒更为细小,成膜更为致密.复合溶胶和薄膜具有更优异的紫外和可见光的亚甲基蓝降解能力,最终水接触角可达到0°,显示出更优越的亲水性能,对油酸的分解能力明显提高,具有更强的自清洁性能.     

二氧化钛对分相液滴自清洁釉的性能影响

采用长石、高岭土、石英为主要原料制备了分相液滴自清洁釉.利用扫描电镜、X射线衍射仪和显微镜接触角测量仪等测试仪器表征了样品性能.研究结果表明:当二氧化钛添加量为5wt;时,釉表面形成大量细小的孤立液滴,体积分数达58.48;,具有高的表面硬度(869.10 kg/mm2)和良好的亲水自清洁性(表面润湿角为13.361°).与现有的表面涂覆纳米涂料相比,该自清洁釉耐磨性强,制备方法简单,在中高温建筑陶瓷领域有着良好的应用前景,符合绿色环保理念.     

静电自组装制备镧掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料研究

采用静电自组装方法制备了镧掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料.采用巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂对高岭石进行干法改性,采用30; H2O2/HOAc将偶联剂巯基基团氧化为磺酸基基团.在静电引力的作用下,带负电荷的高岭石与带正电荷的钛聚合阳离子和La3+自发地组装在一起,经一定温度热处理得到镧掺杂高岭石基纳米TiO2光催化材料.采用XRF、XRD、FT-IR、SEM和PL等对材料进行分析,采用甲基橙染料评价材料的光催化性能.研究表明:采用静电自组装方法可有效提高高岭石与纳米TiO2的复合效率;镧掺杂导致TiO2与高岭石之间的结合力增强;适量的镧掺杂导致锐钛矿晶体发生畸变,能带结构改变,电子-空穴对复合几率降低,进而导致其光催化性能增强;镧掺量5 mol;的复合材料对甲基橙溶液表现出更高的光催化脱色效果.     

基于玻璃基底的TiO2自清洁减反射薄膜的研究

采用直流磁控溅射(DMS)技术和能量过滤磁控溅射(EFMS)技术在玻璃基底上制备了TiO2薄膜.用TFC膜系设计软件优化设计了单层和双层减反射薄膜,确定制备工艺参数,根据优化结果分别制备了TiO2构成的单层和双层薄膜.利用SEM、椭偏仪、接触角测定仪和光催化测试系统对薄膜进行了表征和测试.实验结果表明:优化设计的膜层都具有良好的减反射性能,单层和双层薄膜在400~800 nm的平均透射率分别为0.845和0.891.氙灯照射30 min后接触角从61.5°变为28°和8°,后者具有超亲水性.紫外光照下对RhB的降解速率分别为-0.0019 min-1和-0.0034 min-1,具有良好的自清洁性能.单层和双层TiO2薄膜具有自清洁和减反射性能.由高低折射率匹配组成的双层薄膜有较平滑的曲线,光催化降降解性能和亲水性较好.     

爆轰法合成超小TiO2的光催化性能分析

颗粒尺寸是影响TiO2光催化活性的重要因素,颗粒越小其光催化效率越高.在密闭的反应釜内引爆用含钛前驱体、硝酸铵、黑索金与一定量的聚苯乙烯小球制备的浆状混合炸药制备了超小的TiO2纳米颗粒.研究了炸药配比对TiO2的形貌、分散性、颗粒尺寸的影响,并通过降解甲基橙溶液表征超小TiO2的光催化性能.结果发现:制备的TiO2由金红石相与锐钛矿相组成,大部分颗粒呈球形或不规则四边形,尺寸在10nm左右,少量颗粒尺寸大于20nm,结晶度较好.炸药配比对TiO2的结晶度、颗粒大小、分散性等有较大影响.TiO2的禁带宽度在2.8eV左右,低于锐钛矿相与金红石相的禁带宽度,能够提高太阳光的利用率.爆轰制备的超小TiO2催化降解甲基橙溶液50min时,甲基橙的降解率为30;,明显高于爆轰法制备的颗粒较大的TiO2与铜粒子掺杂的纳米TiO2的光催化速率,光催化性能得到明显提高.     

钼酸铋基光催化材料的研究进展

近年来,钼酸铋基光催化剂以其优良的特性拓宽了光催化领域的研究,催化剂的制备与应用一直是研究者的关注热点.重点介绍了Bi2 MoO6的晶体结构、制备方法、形貌及其光催化性能,对比了常见制备方法的优缺点,综述了国内外研究者在改性钼酸铋基光催化材料方面所做的工作,得出在可见光响应下具有高催化活性和高稳定性的钼酸铋基光催化材料将是下一步研究的主要方向.     

溶胶-凝胶法制备纳米ZnO薄膜及其光催化性能

本文采用溶胶-凝胶法在石英玻璃基底上制备出性能优良的ZnO薄膜,并通过XRD和UV-VIS吸收光谱对薄膜的结构及光吸收特性进行表征,进一步研究了退火温度和氧气流量对ZnO薄膜光催化性能的影响.结果表明,本实验中ZnO薄膜光催化降解苯酚的最佳条件是:退火温度在300℃,氧气流量为20ml/min,催化效果显著.     

氟改性TiO2的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯为钛源,氟化铵为氟源,采用溶胶凝胶法制备氟改性二氧化钛光催化剂,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见光分度计(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光荧光光谱仪(PL)、氮气吸附-脱附等方法对样品进行表征.以甲基橙(MO)为模拟污水,研究其光催化活性.结果 表明:F改性TiO2为纳米锐钛矿相,比表面积为141 m2/g.F以化学吸附态存在于TiO2的表面,形成(=)Ti-F基团,F的加入使得TiO2的吸收带边发生了红移,在甲基橙浓度为20 mg/L,紫外光照射时间为80 min时,F改性TiO2的脱色率最大达到了97;,具有较高的光催化活性.     

Ag/TiO2的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了Ag掺杂纳米TiO2,结合XRD、TEM、Uv-vis等测试手段,对样品的结构和性能进行了表征.以甲基橙溶液为目标降解物,探讨了Ag掺杂纳米TiO2的光催化活性,分析了Ag掺杂纳米TiO2提高光催化性能的机理.结果表明,Ag掺杂使TiO2晶粒减小,拓展了TiO2的光谱响应范围,降低了光生电子和空穴的复合几率;Ag掺杂后,TiO2光催化剂的吸收光谱向可见光区发生红移.Ag掺杂量为n(Ag)∶n(TiO2)=0.08;,紫外光下240 min,Ag掺杂纳米TiO2前后材料对甲基橙溶液去除率由60.3;提高到83.1;.     

g-C3N4基异质结的光催化应用研究进展

半导体异质结光催化剂因其在太阳能利用和转化方面广阔的应用前景而备受关注。合理构建两种或两种以上半导体材料的异质结构,可以集成多种组分的优点,改善光生电荷分离,扩大对可见光的吸收范围,保持光催化剂的高氧化还原能力。近年来,由于g-C₃N₄具有合成简单、稳定性高、独特的光学和电学特性等诸多优点,g-C₃N₄基异质结构的构建成为研究热点。本文针对近年来g-C₃N₄基异质结改性的研究现状,依据g-C₃N₄与其他半导体电荷转移路径的不同综述了三种异质结结构(g-C₃N₄基Ⅱ型异质结、g-C₃N₄基Z型异质结和g-C₃N₄基S型异质结),以及其在环境修复和能源方面的应用。最后对g-C₃N₄基异质结光催化剂存在的问题进行总结和展望。     

rGO/TiO2及其三元复合材料光催化性能的研究进展

rGO/TiO2复合材料优异的光催化性能为其在有机染料降解,雨水消毒和催化析氢等方面的应用提供可能,通过与金属、金属化合物或高聚物复合可提升光催化效率和化学稳定性.分析反应机理,阐述现阶段研究的重点和不足,同时对未来发展和应用进行展望.     

Ni2+/TiO2纳米管的光催化活性

以Ni2+/TiO2粉体和NaOH为原料,采用水热法制备了Ni2 +/TiO2纳米管,通过XRD、UV-Vis、SEM等技术对Ni2+-TiO2纳米管的结构、形貌等进行表征,并以罗丹明B为目标降解物,对样品光催化活性进行评价.结果表明:煅烧前,样品主要以钛酸盐的形式存在,有很好的管状结构,管壁较薄,管径为50 ～ 100 nm,管长约为12μm,长径比较大.UV-Vis谱显示约为在284 nm处有一个较弱的吸收峰;500℃煅烧后,钛酸盐的衍射峰强度明显降低,TiO2衍射峰强度增强,纳米管出现坍塌、断裂,锐钛矿相显著,对光的吸收范围也拓展到可见光区,且煅烧后样品的光催化活性显著提高,60 min降解率可达95;.     

表面活性剂辅助法制备纳米Z nO及光催化性能研究

以Zn(NO3)2·6H2 O、氨水和不同的表面活性剂为原料,采用沉淀法制备了具有不同微观形貌和尺寸的纳米ZnO,研究表面活性剂对纳米ZnO光催化降解甲基橙性能的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)等对所制备纳米ZnO的物相、形貌及光吸收性能进行表征,并对其进行光催化性能测试.结果表明,以CTAB为表面活性剂所制备的纳米ZnO,粒径均匀、分散性良好、无明显团聚现象,并且对甲基橙的光催化降解性能最好,在2 h内降解率可达90.6;.     

纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合催化剂的合成及其光催化性能研究

本文采用化学沉积法制备了纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合催化剂,讨论了合成体系中聚乙二醇-600(PEG-600)浓度对样品的物相、微观形貌以及光催化活性等的影响。研究结果表明:在合成体系中PEG-600对CuO纳米颗粒沉积在T-ZnOw表面起着重要的作用,随着PEG-600浓度的增加,T-ZnOw表面沉积的CuO纳米颗粒越密集;在紫外光照条件下,合成的样品对亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)的光催化降解率均明显高于单一T-ZnOw,p型CuO纳米颗粒沉积在n型T-ZnOw表面可以促使光生电子-空穴对发生分离,有效提高T-ZnOw的光催化活性;其中合成体系中PEG-600浓度为0.6 mol/L时制得的样品光催化活性最高。该研究可为简便低成本制备高性能纳米-p-CuO/n-T-ZnOw复合半导体催化剂提供参考。     

CuO/氧化石墨烯复合材料合成、表征及光催化研究

以醋酸铜Cu(Ac)2和氧化石墨烯(GO)为原料,去离子水作溶剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为表面活性剂,通过水热反应制备了CuO/GO纳米复合材料.傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-射线粉末衍射(XRD)以及光电子能谱仪(XPS)和透射电镜(TEM)对合成的复合材料结构表征以及形貌分析,结果发现CuO纳米粒子均匀地分散在GO上.并将制备的复合材料对罗丹明B溶液进行光催化降解研究,结果发现在光反应80 min后,罗丹明B的浓度降低率达到85;,因此CuO/GO复合材料对罗丹明B表现出了良好的光催化性能.     

弛豫铁电单晶的生长及性能优化研究进展

钙钛矿型(ABO₃)弛豫铁电单晶具有优异的机电耦合性能,被认为是研制下一代医疗超声换能器、高精度压电驱动器、水声换能器等机电耦合器件的核心关键材料。针对弛豫铁电单晶材料制备与物理性能方面尚存在的基础科学与工艺问题,本文综述了近些年弛豫铁电单晶生长与性能优化方面的研究进展,包括若干新的单晶生长方法用以改善弛豫铁电单晶的成分和性能均匀性,提升弛豫铁电单晶压电性能的系列新方法,通过铁电畴结构调控以获得高透光率的弛豫铁电单晶,以及高性能弛豫铁电单晶在电光技术领域的应用等。