介孔TiO2担载Cu（OH）2及其催化炔烃氧化偶联反应

在有序介孔TiO₂中原位担载了高分散的Cu（OH）₂,并将其应用于炔烃的氧化偶联（Glaser）多相催化反应,该催化剂表现出很高的催化活性.Cu（OH）₂为催化剂的主要活性组分,TiO₂的有序介孔和较大的比表面积有利于Cu（OH）₂的分散以及反应物和产物的扩散,具有重要的应用前景.     

Ti3C2 MXene助催化剂组装的介孔TiO2用以增强光催化甲基橙降解和产氢活性

利用太阳能驱动半导体光催化剂进行光催化降解污染物和产氢被认为是解决环境问题和能源危机最有效的方法之一.在众多的半导体光催化剂中,TiO₂因其优异的化学稳定性、环境友好和成本低等优点,在光催化领域具有不可或缺的作用.介孔TiO₂由于具有独特的介孔结构,更有利于光催化过程中反应物的吸附和传输.然而,单一TiO₂具有较高的光生载流子重组效率和低的光利用率等缺点,导致其光催化活性低.通过负载助催化剂可以增强光吸收、促进光生载流子的分离以及提供更多活性位点,是提高光催化活性的一种有效策略.目前,常用的高效助催化剂主要为贵金属,如Pt,Pd和Au等,但昂贵的价格及稀缺性限制了其在未来的广泛应用.因此,寻找新型的非贵金属助催化剂来提高光催化剂的活性具有重要意义.MXene作为一种新型的二维过渡金属碳化物和/或氮化物,具有丰富的表面亲水性官能团、良好的金属导电性和较高的载流子迁移率等特性,适合用于光催化中作为助催化剂来提高光催化性能.受此启发,本文利用静电自组装策略将介孔TiO₂纳米颗粒均匀地固定在Ti₃C₂MXene助催化剂上,构建了紧密的介孔TiO₂/Ti₃C₂复合材料,并研究其光催化降解甲基橙(MO)和产氢性能.Zeta电位测试结果表明,带有相反表面电荷的介孔TiO₂和Ti₃C₂可以通过静电作用构筑稳定的复合材料.X-射线粉末衍射、拉曼光谱、X-射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜等表征也进一步表明,成功制备了介孔TiO₂/Ti₃C₂复合材料.XPS也证明在复合材料中光生电子从TiO₂转移到Ti₃C₂助催化剂上,表明两者之间具有强相互作用.BET测试结果表明,相比单一的介孔TiO₂,复合材料具有更大的比表面积和孔体积,可提供更多的活性位点,有利于提高光催化活性.紫外-可见漫反射光谱表明,Ti₃C₂助催化剂的引入提高了材料的光吸收能力.荧光光谱、时间分辨荧光光谱、光电流密度和电化学阻抗等测试结果表明,复合材料具有优异的光生载流子分离和转移能力.在光催化性能测试中,最佳Ti₃C₂含量(3wt%)的介孔TiO₂/Ti₃C₂复合材料在40 min内对MO的光催化降解效率可达99.6%,并利用自由基捕获实验和电子自旋共振表征证实了活性物种·O₂-和·OH在光催化降解过程中起主要作用.此外,该复合材料也表现出了较好的产氢性能(218.85μmolg^-1h^-1),约为单一介孔TiO₂的5.6倍,且三次循环后仍保持稳定的产氢效率.综上,MXene族材料可以作为一种高效的非贵金属助催化剂应用于光催化领域.     

均一、单分散二氧化钛系列球形胶体颗粒的可控制备研究

TiO₂作为一种重要的半导体材料,具有光催化活性高、化学性质稳定、折射率高等特性,因而在光催化、陶瓷、涂料、化妆品及光电子器件等领域有着十分广泛的应用前景.尤其是近年来,核-壳结构的复合颗粒以及空心和介孔TiO₂胶体颗粒的出现,使TiO₂材料增添了许多独特的优异性能,相应研究成为热点.     

一步制备高比表面积介孔Co3O4-CeO2及其表征(英文)

以有序介孔二氧化硅KIT-6为硬模板,硝酸钴、硝酸铈为金属源,分别在真空辅助条件和普通搅拌条件下制备了介孔CoCeO_x复合氧化物。采用XRD、SEM、TEM、N₂吸脱附等技术表征了复合氧化物的物化性质,并评价其氧化甲苯的性能。结果表明,在真空辅助和搅拌条件下制备的CoCeO_x氧化物是由Co₃O₄和CeO₂组成的介孔Co₃O₄-CeO₂复合氧化物,其比表面积分别为141和89 m²·g^-1,平均孔径分别为8.7和9.6 nm。真空辅助纳米复制过程有利于金属盐的前驱体充分填充到模板的孔隙中,去除模板后,可以得到有序的介孔复合金属氧化物。所制备介孔钴铈复合氧化物具有孔道有序性好、比表面积大的特点,在挥发性有机化合物的氧化去除方面具有一定的应用前景。     

介孔TiO2对溶菌酶吸附的动力学和热力学

773.15 K下焙烧二钛酸(H₂Ti₂0₅)制备了介孔结构TiO₂。采用比表面分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱和X射线衍射(XRD)仪进行表征研究了介孔TiO₂对溶菌酶的吸附行为和机理。结果表明,该吸附过程较好地满足Langmuir吸附模型;随着溶液pH值的增高,溶菌酶在介孔TiO₂上的吸附量先增大后减小。在pH = 7.2时,达到最大吸附容量72.5 mg·g^-1。该介孔TiO₂对溶菌酶具有良好的吸附稳定性,经过5次循环后吸附的溶菌酶残余量仍有81.6%。动力学研究表明,介孔TiO₂与溶菌酶间的吸附满足准二级动力学模型,吸附传质过程由膜扩散和粒内扩散共同影响与控制。对热力学参数的计算发现,该过程ΔG⁰ < 0, ΔH⁰ > 0, ΔS⁰ > 0,表明介孔TiO₂对溶菌酶的吸附是一个自发的、吸热的熵增过程。     

一步法制备TiO2/石墨烯复合多孔薄膜应用于增强光催化活性及光伏性能(英文)

纳米二氧化钛具有制备简单、成本低、化学稳定性好及光响应度高等诸多优势,因而广泛应用于光催化及太阳能转化等诸多领域中.然而,传统TiO₂纳米材料受限于较高光电子空穴复合率,导致其光催化活性及光电转化效率较低.为解决这一问题,研究者采用多种方法用以改善纳米TiO₂的结构,包括化学掺杂、半导体材料插层、碳材料杂化等;另一方面则关注材料结构的设计,例如将合成的纳米材料进一步加工为多孔薄膜,以增大材料比表面积及器件稳定性,以增强其器件性能.其中,将石墨烯引入纳米TiO₂中,形成复合纳米材料,以提升材料本身的光电子传输效率,降低光生载流子复合率,为制备高性能光催化剂及光伏器件开辟了一条可行之路.然而,目前制备的纳米TiO₂/石墨烯复合材料的性能仍不理想,其中常见的问题为合成的材料团聚严重,导致光生载流子在界面传输阻力及复合率都十分高,限制其实际应用.此外,当前大多数关于纳米TiO₂/石墨烯的制备方法仍为溶胶凝胶法、水热法等,所得材料需要进一步进行微纳加工方能形成介孔结构;这些加工方式往往需...     

铋掺杂介孔二氧化钛的制备及光催化动力学

以介孔分子筛(KIT-6)为载体,采用溶液浸渍法合成了铋(Bi)掺杂的介孔二氧化钛(TiO₂)光催化剂。利用XRD、TEM、SEM、XPS、N₂吸附-脱附法和拉曼光谱法等技术手段对材料的结构和形貌进行表征。通过紫外-可见吸收光谱法考察了催化剂对罗丹明B光催化降解效率,进一步考察了Bi的掺杂量对光催化反应速率的影响,并对光催化降解动力学进行了初步研究。结果表明,Bi掺杂的介孔TiO₂具有较窄的孔径分布(3~4 nm),而且吸收范围扩展到可见光区,其光催化活性明显高于商品TiO₂(P25)。随之Bi掺杂量的提高,反应速率常数也增大,其光催化降解罗丹明B的反应均符合准一级动力学方程。     

溶胶-凝胶法构筑介孔二氧化硅纳微结构

基于硅酸脂水解/缩合的溶胶-凝胶法是目前制备SiO₂胶体最为常用的化学方法. 在溶胶-凝胶反应过程中, 引入介孔导向剂(通常是表面活性剂)可以得到具有介孔结构的SiO₂胶体. 通过对硅酸脂在多相体系界面水解/缩合过程的调控, 可以构筑具有不同纳微结构的介孔SiO₂材料, 为拓展介孔SiO₂材料的应用领域提供了新机遇, 同时也丰富了对溶胶-凝胶法的理解和认识. 本文综述了利用溶胶-凝胶法构筑介孔SiO₂纳微结构的最新研究进展, 并介绍了其在生物医药、 催化、 吸附分离等领域的应用前景, 最后对这一领域所面临的问题和未来发展方向进行了总结和展望.     

TiO2-SiO2复合氧化物的制备及在液相氧化中应用的研究进展

TiO₂-SiO₂复合氧化物是一种新型催化剂,因其在液相氧化方面有着高效的催化能力,而逐渐受到广泛关注。本文详细介绍了近年来国内外TiO₂-SiO₂复合氧化物的制备方法（如化学沉淀法,溶胶-凝胶法,非水解溶胶-凝胶法和水热法）及其对复合氧化物材料孔结构,元素分布均匀程度影响的研究进展。同时总结了近年来TiO₂-SiO₂复合氧化物在催化氧化方面的应用,并提出了TiO₂-SiO₂复合氧化物今后研究需关注的问题。     

树叶为模板网状TiO2的制备及其光催化性能

采用模板法与溶胶-凝胶法相结合的方法, 以羽状网脉的洋槐树叶为模板制备出网状的二氧化钛光催化材料. 利用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散型X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)对样品的表面形貌、成分和晶型进行表征, 以甲基橙的脱色降解为模式反应, 考察了宏观形貌对TiO₂光催化性能的影响. 结果表明: 以树叶为模板制得的TiO₂, 呈网状结构, 网孔直径约为5～10 μm, 且有少量直径约为2～3 μm规则球形和直径约5 μm管状的TiO₂; 当pH＝3时, 网状TiO₂在3 h内对甲基橙的降解率分别比粉末TiO₂高37.2%, 比商品粉末TiO₂高44.6%, 且重复使用4次后, 降解率仍能保持在90%以上, 明显优于粉末TiO₂, 同时为制备其它形貌的TiO₂提供一种新思路.     

二氧化钛多孔材料及其性能研究进展

二氧化钛(TiO₂)多孔材料由于具有优异的物理化学性质,在催化、能源、传感等领域展现了重要的研究价值和应用潜力。 TiO₂的多孔结构特别在一些涉及异相反应的应用(如异相催化、气敏等)中具有重要的优势,如丰富的传质通道和表面活性位点、可调变的孔尺寸等。 目前,多孔TiO₂功能材料的开发和优化研究正在不断推进其工业化应用的进程。 本文围绕多孔TiO₂的几个优势应用领域(光催化、光生电子存储和气敏)的研究进展,从结构和缺陷设计出发介绍和讨论性能调控策略。 本文还特别介绍了本课题组通过光诱导合成法开发的一系列多孔TiO₂基功能材料,并对相关性能研究领域的关键问题进行了分析和展望。     

Research progress of photocatalysis based on highly dispersed titanium in mesoporous SiO2

This paper reviewed the TiO₂-SiO₂ and Ti-SiO₂ mesoporous materials and their applications in photocatalysis.     

High-performance titanium dioxide photocatalyst on ordered mesoporous carbon support

Anatase TiO₂ photocatalysts supported with the ordered mesoporous carbon, CMK-3, were synthesized by the incorporation of TiO₂ into CMK-3 followed by heating at 700 °C. The structural properties of the TiO₂ on CMK-3 were investigated by X-ray diffraction, nitrogen physisorption and electron microscopy techniques. In particular, TiO₂ was observed both inside and the external surface of CMK-3. The photocatalytic activity of TiO₂ on CMK-3 under UV-light exhibited higher efficiency in removing the Rhodamine 6G dye solution than the commercial photocatalyst P25 and TiO₂ on activated carbon. It was attributed to the synergistic effect of large surface area adsorption provided by mesoporous CMK-3 and the distinctive location of TiO₂ on the external surface of CMK-3.     

双酸体系下有序介孔SO42-/ZrO2-SiO2材料的合成

采用一锅合成法通过调变自组装过程中硫酸和盐酸的体积比,成功制备了系列介孔SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂固体酸材料(Zr/Si物质的量为1.1).XRD、UV-Vis DRS、HR-TEM等表征结果表明,所得材料均具有高度有序的二维介孔结构及四方相氧化锆的晶体结构.氮吸附和FT-IR表征结果进一步发现,通过改变硫酸/盐酸体积比可有效调变材料比表面积、孔容、孔径及表面L酸与B酸的相对强度.与纯硅介孔分子筛SBA-15不同,此系列SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂固体酸材料均在正戊烷的异构化反应中表现出较高的催化活性和稳定性.其原因在于,在合成过程中硫酸的加入不仅促使了酸基的形成,而且稳定了催化剂的晶体结构;盐酸的存在则保持了有序的介孔结构.由此可见,混酸合成体系有望制备出结构有序、酸性可调、催化性能优越的新型催化材料,并在众多酸催化反应中取得应用.     

Mixed-phase Mesoporous TiO2 Film for High Efficiency Perovskite Solar Cells

Mesoporous scaffold structures have played great roles in halide perovskite solar cells(PSCs),due to the excellent photovoltaic performance and commercial perspective of mesoporous PSCs.Here,we reported a mixed-phase TiO2 mesoporous film as an efficient electron transport layer(ETL)for mesoporous perovskite solar cells.Due to the improved crystal phase,fihn thickness and nanopartMe size of TiO2 layer,which were controlled by varying the one-step hydrothermal reaction time and annealing time,the PSCs exhibited an outstanding short circuit photocurrent density of 25.27 mA/cm^2,and a maximum power conversion efficiency(PCE)of 19.87%.It is found that the ultra-high Jsc attributes to the excellent film quality,light capturing and excellent electron transport ability of mixed-phase TiO2 mesoporous film.The results indicate that mix-phase mesoporous metal oxide fihns could be a promising candidate for producing effective ETLs and high efficiency PSCs.     

Amphiphilic block copolymers directed synthesis of mesoporous nickel-based oxides with bimodal mesopores and nanocrystal-assembled walls

Ordered mesoporous Fe-doped NiO with dual mesopores, high surface area and well-interconnected crystalline porous frameworks have been synthesized via solvent evaporation-induced co-assembly (EICA) method, by using PS-b-P4VP as structure-directing agent, Ni(acac)₂ and Fe (acac)₃ as binary inorganic precursor, and showed superior ethanol sensing performances with good sensitivity, high selectivity and fast response-recovery dynamics.     

The Structure and Properties of Mesoporous TiO2 Film Photocatalyst

As a good photocatalyst, TiO₂ has a promising prospect in environmental purification^[1]. Due to the technical problem for the separation of dispersed TiO₂ nanosized catalyst, TiO₂ film photocatalyst has become a better choice for TiO₂ photocatalyst used in fluid^[2]. Because TiO₂ thin film photocatalyst has small surface area, the catalytical activity was very low. It was an effective way to use mesoporous TiO₂ film with high surface area as photocatalyst. The structure and properties of mesoporous TiO₂ film was studied here.     

萘基桥联有机-无机杂化介孔材料的合成及其光学性质

以短链阳离子三聚表面活性剂C₁₀H₂₁N⁺(CH₃)₂(CH₂)₂N⁺(CH₃)(C₁₀H₂₁)(CH₂)₂N⁺(CH₃)₂C₁₀H₂₁]·3Br^?为结构导向剂, 通过2,7-二(3-三乙氧硅基氨丙酯基)萘(NIS)和四乙氧基硅烷(TEOS)共缩聚, 制备了有序的萘基桥联的杂化周期性介孔有机硅(PMOs). 样品通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、氮气吸附-脱附、差示扫描量热/热重分析(DSC/TGA)表征. 结果表明, 当NIS占NIS和TEOS总量40% (摩尔分数)时, 可以形成具有结晶态孔壁的有序介孔杂化材料. 当NIS含量低于或高于40%时, 分别形成无定形孔壁的有序介孔杂化材料和无孔杂化材料. 随着孔壁中萘基基团的增加, 由于有机基团之间π-π堆积作用增强, 杂化介孔材料显示良好的热稳定性. 由于在二氧化硅骨架中嵌入荧光萘基基团, 杂化有机-无机有序介孔材料显示了激基缔合物的光学行为. 随萘基基团含量的增加, 杂化材料的紫外吸收峰发生蓝移, 形成H聚集体; 由于聚集引起的荧光淬灭, 杂化材料的荧光量子产率明显降低.