以花瓣为模板制备TiO2分层介孔纳米片

以月季花花瓣为模板, 经钛盐溶液浸渍后煅烧, 合成了新型TiO2 分层介孔纳米片. 采用X射线衍射(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 环境扫描电子显微镜(ESEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)和氮气吸附-脱附曲线分析等手段对样品进行了表征. 结果表明, 所得样品由厚度约4 nm的具有生物形态结构的锐钛矿型TiO2 纳米片组成. TiO2 薄层表面存在大量介孔, 其孔径集中分布于4 nm左右. 由紫外-可见漫反射吸收光谱可知, 材料的吸收边较纳米TiO2 (P25)红移了约20 nm, 因而具有更高的可见光光催化活性. TiO2 分层介孔纳米片在阳光下表现出较强的光催化活性, 在90 min内对亚甲基蓝的降解率可达98%, 远高于TiO2 纳米粉.     

液相沉积法制备可磁分离复合光催化剂纳米球及其催化性能

采用反胶束和液相沉积法制备了一种可磁分离的复合光催化剂纳米球TiO2@SiO2@NiFe2O4,并运用X射线衍射和透射电镜对样品进行了表征.结果表明,NiFe2O4纳米粒子被包裹在SiO2内形成磁性SiO2@NiFe2O4纳米球载体,纳米TiO2粒子沉积于其表面,形成TiO2光催化壳层.光降解实验结果表明,当沉积液中硼酸与六氟钛酸铵的摩尔比为4,焙烧温度为300C时,制备的纳米球催化剂表现出最佳的光催化活性.     

含 TiO2(B) 介孔氧化钛材料的制备、特性和应用

 综述了近年来本课题组依据材料化学工程研究思想, 对含 TiO2(B)(一种比金红石和锐钛矿相结构更松散的氧化钛晶型) 介孔氧化钛材料在制备、结构和性能方面所取得的研究进展. 该介孔材料由二钛酸钾经水合、离子交换和热处理得到, 具有良好原子尺度晶格匹配界面特征的锐钛矿和 TiO2(B) 核壳结构. 研究表明, 该介孔材料在兼备高比表面积、高晶化孔壁和高热稳定性的同时, 还表现出良好的纳米颗粒担载稳定性, 在光催化、油品加氢精制、药物载体、固体酸催化和电化学电容器等方面已凸显出良好的应用潜力和推广价值. 目前该新型含 TiO2(B) 介孔氧化钛材料已经实现低成本、规模化制备.     

纳米TiO2光催化剂的酸催化水解合成与表征

以TiCl4为钛源,采用酸催化水解法控制TiCl4水解速度,合成了纳米TiO2光催化剂。以苯酚的光催化降解为模型反应,考察了酸催化剂种类、水解温度、煅烧温度对TiO2光催化活性的影响。采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(DRS)、扫描电镜(SEM)、低温氮物理吸附,分析了TiO2光催化剂的晶相结构、光谱特征以及表面形貌。结果表明,以HCl为催化剂、水解温度98℃、煅烧温度500℃下制得TiO2活性最高。最佳条件下合成的TiO2前驱体为无定型结构,400℃煅烧时几乎完全转化为锐钛矿相,800℃时完全转化为金红石相。随着煅烧温度升高,TiO2光吸收阈值红移,TiO2粒子尺寸增大,比表面积下降,光催化活性降低。     

核-壳式纳米SnO2/TiO2光催化剂的制备和性能

 以纳米SnO2·nH2O胶体粒子为基质,采用活性层包覆法制备了纳米SnO2/TiO2复合光催化剂,并用R,TEM,XPS和XRD等手段进行了表征. 采用敌敌畏的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价. 结果表明,SnO2/TiO2为核-壳结构,粒径约为12 nm. SnO2/TiO2的光催化活性受TiO2含量及SnO2·nH2O乙醇溶液含水量的影响. 最佳条件为SnO2/TiO2中TiO2含量为56.45%,SnO2·nH2O乙醇溶液含水量为20%. 所制SnO2/TiO2光催化活性比纯TiO2显著提高,且光催化活性稳定,可重复使用.     

碱法纳米纤维素模板剂合成介孔TiO2及其性能

以生物可再生资源碱法纳米纤维素为模板剂,TiCl4为钛源,采用液相水解-沉淀法合成了具有介孔结构的TiO2光催化剂,采用透射电镜、X射线衍射、热重差热、低温N2物理吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征,并以苯酚为模型物,考察了介孔TiO2的光催化活性.结果表明,所得TiO2催化剂具有良好的孔隙结构,平均孔径6.17nm、比表面积176.3m2/g、平均晶粒尺寸13.5nm.碱法纳米纤维素的加入在一定程度上提高了锐钛矿相向金红石相转变的温度.该TiO2晶粒小、孔隙较多、比表面积大、吸附性能强,因此表现出较高的光催化活性.     

单分散空心SiO2纳米微球的合成与表征

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的聚苯乙烯(PS)粒子在SiO2包覆的同时被乙醇/氨水介质溶解, 得到了单分散空心SiO2纳米微球. 该空心SiO2纳米微球的尺寸和形态可以通过PVP, NH4OH和正硅酸乙酯(TEOS)的用量来调节. PVP用量增加导致PS粒子变小, 从而得到较小的空心SiO2纳米微球; NH4OH用量增加, 空心SiO2纳米微球表面变得粗糙; TEOS用量增加, 空心SiO2纳米微球的壳层厚度增加. 包覆(溶解)温度是控制空心SiO2纳米微球形成的最有效手段. 在70 ℃的包覆(溶解)温度下可以获得全部空心的SiO2纳米微球.     

有序介孔TiO2纳米纤维及其串联光催化水处理-产氢性能（英文）

光催化技术在环境净化及新能源开发方面具有巨大的研究潜力,特别在有机污染物降解去除和分解水制氢展示出了广泛的应用前景.二氧化钛(TiO2)具有出色的光催化活性和稳定性、低成本和无毒性等性质,是最有前景的光催化剂之一,但离广泛实用还有一定距离.TiO2光催化活性很大程度上取决于其尺寸,结晶度和形状等结构特征,因此,TiO2的纳米结构优化设计,为开发高活性TiO2光催化材料,推动其商业和工业应用提供了新的可能.最近大量研究表明,一维(1D)纳米结构,如纳米管,纳米线和纳米纤维等,具有卓越的光生电荷分离和传输能力,可提高光催化活性.鉴于此,1D TiO2纳米光催化剂的设计和可控制备引起了广泛的研究关注.一般而言,1D TiO2制备方法包括溶胶凝胶法,水热法,溶剂热法和静电纺丝法.其中,水热法由于简单高效,是最广泛使用的一种制备方法.通常,水热法制备1D TiO2包括两个主要步骤.首先,在浓NaOH水溶液中的水热处理,将不规则的TiO2颗粒转化为均匀的1D纳米钛酸盐中间体.随后,通过氢离子交换和热转化,将所获得的钛酸盐转化为1D TiO2.钛酸盐中间体的形成和转化过程,对调控所得1D TiO2产物的结构特征,包括相、尺寸、形状和组成等,具有至关重要的作用.然而,传统水热法的反应条件非常苛刻,经常导致1D纳米结构的破坏及纳米颗粒的无序排列,降低了获得材料的光催化活性.因此,发展温和的钛酸盐转化方法,将为制备高活性光催化材料提供新思路.本文通过新颖的蒸汽热方法,成功将钛酸盐纳米带转化为由纳米晶定向组装而成的介孔TiO2纳米纤维.结合XRD,BET,TEM,XPS,UV-Vis和PL等分析手段详细表征了催化剂的组成与结构,基于有机污染物(以罗丹明B为例)降解以及光催化分解水制氢考察了催化剂的光催化活性.结果表明,在150°C蒸汽热处理得到的1D TiO2纳米纤维具有最高的光催化氧化活性与还原活性,均优于商业TiO2(P25).1D TiO2纳米纤维具有介孔结构,其纳米晶排列有序,从而对增强光催化性能至关重要.各向异性锐钛矿纳米晶的有序排列,促进了光生电子与空穴沿纳米纤维结构定向传递,降低电子-空穴复合几率.介孔结构和高表面积有利于光催化反应过程中的质量交换.鉴于1D TiO2纳米纤维同时具有最高的光催化氧化活性与还原活性,我们发展了光催化水处理-产氢集成新技术,通过光催化“有氧氧化-缺氧还原”串联工艺来实现.有机染料在有氧氧化过程中部分氧化,并在后续的缺氧还原阶段充当高效牺牲试剂以促进光催化分解水制氢.该研究为制备高活性有序介孔TiO2纳米纤维及其应用提供了新思路.     

高活性Ag修饰TiO2空心八面体光催化剂的简易模板诱导合成

贵金属修饰的TiO2空心纳米光催化材料由于具有大的比表面积、低的质量密度、良好的表面渗透性、强的光吸收能力以及界面电荷的快速转移,因而表现出优异的光催化性能.为了制备结构可控且精良的贵金属修饰TiO2空心纳米光催化材料,人们先后采用湿化学法、高温固相法、声化学法及光化学沉积法等.由于在制备过程中涉及多种异相材料的合成和结构控制,因此上述合成方法通常需要复杂且多步过程(有些过程甚至很容易导致结构破坏),从而限制了其在光催化领域的实际应用.本文开发了一种简单的模板诱导法,成功制备了Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂.合成过程包括模板指导沉积和原位模板溶解.以Ag2O八面体为模板, TiF4水溶液为前驱体,首先通过TiF4水解形成TiO2纳米粒子沉积在Ag2O模板表面,而TiF4水解产生的酸性HF水溶液可原位溶解碱性的Ag2O模板,从而一步制得TiO2空心八面体.同时,利用Ag2O以及Ag+离子的光敏特性,在光照条件下使Ag2O和Ag+离子生成Ag纳米颗粒,直接沉积在TiO2空心八面体的内外表面,得到Ag/TiO2光催化剂.由此可见,该合成方法具有明显的步骤少的优点.扫描电镜、透射电镜、能量散射和紫外-可见光谱等表征结果表明成功制得内外Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂,其中TiO2空心八面体的壁厚约为25 nm,边长约为1μm,而修饰在其表面的Ag纳米粒子尺寸仅为5–10 nm.此外,通过控制TiF4前驱体浓度,还可制备核壳结构的Ag2O@TiO2八面体以及不同壁厚Ag修饰的TiO2空心八面体,表明该方法在Ag/TiO2形貌合成上的多样性和可控性.为了获得良好的光催化活性,对制备的Ag纳米粒子修饰的TiO2空心八面体光催化剂进行了不同温度的热处理. X射线衍射结果表明,即使在600 oC高温下,制备的Ag/TiO2空心八面体光催化剂依然能够保持原有的特殊形貌和锐钛矿TiO2晶型.该温度明显高于TiO2从锐钛矿向金红石转变的温度.这说明合成的Ag/TiO2能在保持高活性锐钛矿相的同时获得更好的结晶性.这可能是由于分散在TiO2原始晶粒周围的Ag纳米粒子能阻止其进一步长大,从而抑制了其晶型转变.不同样品光催化降解甲基橙的结果表明,经600oC高温热处理的样品表现出最高的光催化活性,相应的反应速率常数为0.11 min？1.这应得益于该光催化剂具有以下三个特点：(1) TiO2空心八面体的薄壁结构能够缩短光照条件下光生电子和空穴从内部扩散到表面的距离;(2)由于贵金属Ag纳米粒子沉积在TiO2薄壁的内外两个表面以及TiO2和Ag形成肖脱基势垒,因此在它们接触的界面上能够发生更快的界面电荷转移;(3)高温处理导致TiO2良好的晶化以及高活性锐钛矿TiO2晶型的保持.     

酸法纳米纤维素模板剂合成介孔TiO2及光催化活性

以生物可再生资源的酸法纳米纤维素为模板剂,四氯化钛为钛源,采用液相水解-沉淀法制备了具有介孔结构的TiO2光催化剂。采用低温N2物理吸附-脱附、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重-量热扫描(TG/DSC)、傅里叶变换红外(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等对介孔TiO2进行了表征,并以甲基橙为模型物,考察了介孔TiO2光催化活性。结果表明,以酸法纳米纤维素为模板剂合成的TiO2光催化活性显著提高,且具有良好的孔隙结构,平均孔径5.03 nm、总孔容积0.35 cm3.g-1、比表面积192m2.g-1;纤维素模板剂合成的TiO2表面羟基数量降低;纤维素长链分子结构之间的羟基与TiO2表面羟基的键合,可有效限制TiO2前驱体的生长和团聚,并抑制锐钛矿相TiO2向金红石相转变。     

NH4H2PO4掺杂改性纳米TiO2的光催化性能

利用钛酸丁酯水解浸渍方法制备了几种不同浓度NH4H2PO4掺杂改性的TiO2纳米复合粉体材料并作了XRD、BET等表征。以正己烷的气相光催化氧化降解为探针反应研究了NH4H2PO4掺杂TiO2催化剂的光催化活性。并和未掺杂TiO2及商品TiO2 Degussa P-25作了比较．结果表明。掺杂NH4H2PO4能够显著地细化TiO2的晶粒度。增大TiO2的比表面积。同时，适量掺杂NH4H2PO4对TiO2的光催化活性也有较大的促进作用。     

用TiO2，ZnO及Fe2O3纳米粒子光催化氧化庚烷的反应

 制备了三种n－型半导体氧化物TiO2，ZnO和Fe2O3纳米粒子，用X射线衍射和N2吸附技术分别对它们的结构及比表面积进行了表征．考察了三种氧化物粒子对庚烷的气相光催化氧化反应的催化活性．研究表明，对于同种催化剂，随着焙烧温度的升高，催化剂的粒径增大，比表 面积减小，光催化活性下降．三种催化剂纳米粒子的光催化活性顺序为TiO2（锐钛矿）＞ZnO＞Fe2O3，金红石型TiO2粒子的催化活性低于ZnO粒子．结合能带理论探讨了三种催化剂光催化活性差异的原因．     

纳米结构TiO2/SiO2的逐层自组装

采用逐层自组装方法在二氧化硅球表面交替组装了十二烷基硫酸钠单分子膜和二氧化钛纳米粒子膜 ,该复合多层膜经高温煅烧后得到了核壳型纳米结构二氧化钛 /二氧化硅复合颗粒 .利用XRD ,SEM ,X射线能谱等对复合颗粒进行了表征 .结果表明 :二氧化钛在复合颗粒表面排列紧密、均匀 ,粒径在 5 0nm左右 ,为锐钛矿型结构 .复合颗粒中二氧化钛的含量随组装层数的增加而均匀增加     

Ag／TiO2复合纳米催化剂的制备和表征及其光催化活性

 采用光还原沉积贵金属法，制备了Ag／TiO2复合纳米催化剂．通过调节溶液的pH值控制TiO2表面负载银的形貌，利用AAS，XRD，TEM和XPS等手段对样品进行了表征．以苯胺氧化为模型反应，考察了Ag／TiO2复合纳米催化剂样品的光催化活性以及银沉积量和沉积形貌对催化剂活性的影响．结果表明，通过调控光还原沉积条件，可在平均粒径为24nm左右的TiO2颗粒上获得3nm左右均匀分散的银粒子；在TiO2上沉积适量的具有较高分散度的金属Ag，能有效提高TiO2对苯胺氧化反应的光催化活性．     

超声水解法制备的纳米二氧化钛光催化性能的研究

锐钛矿型纳米二氧化钛因其优良的光催化性能在环境保护中得到广泛应用，以TiCl4为钛源，水解过程中施加超声辐照，室温条件下制得了5～6nm锐钛型TiO2．考察了施加超声、煅烧温度及粒径尺寸对甲酸降解率的影响．结果表明，催化剂制备过程中施加超声影响对催化剂的光催化性能影响显著：甲酸的降解率由68.57％提高到97．13％．用超声水解法制备的纳米二氧化钛能够在较宽的煅烧温度范围里(450～650℃)保持较高的光催化活性．随粒径的减小催化剂活性提高。当粒径小于20nm时，显示量子尺寸效应。     

纳米晶粒TiO2多孔微球的合成与表征

 钛酸四丁酯经酸性水解得到TiO2溶胶，将溶胶与苯酚混合后加入到正庚烷分散介质中，再滴加甲醛水溶液，通过反相悬浮聚合和溶胶－凝胶过程制备了聚合物与TiO2的复合微球．对复合微球进行焙烧处理，使聚合物分解，从而得到由纳米TiO2晶粒组成的多孔微球．以示差扫描量热法、热重分析、X射线衍射、扫描电子显微镜和氮吸附等方法对TiO2多孔微球的物理性质进行了表征．结果表明，所得TiO2多孔微球主要由锐钛型TiO2纳米晶粒组成，晶粒尺寸为20～30nm；TiO2多孔微球的直径为200～500μm，比表面积为87．40m2／g，平均孔径为8．65nm，孔径的分布具有单分散特征．     

介孔SiO_2/Fe_3O_4中空磁性复合微球的制备与表征

采用多步包覆法在自制的240nm的单分散SiO2微球表面进行β-FeOOH的包覆,在5wt%的NaOH溶液中去除核心SiO2后,得到β-FeOOH纳米结构空心微球。将单分散的β-FeOOH空心球作为内核,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,经水解缩聚反应得到空心核壳复合微球。在空气中焙烧(500℃,5h)对样品去除模板剂,并在还原气氛(5%H2/95%Ar,350℃,3h)下焙烧得到介孔SiO2/Fe3O4中空磁性复合微球。结果表明,所制得的介孔SiO2/Fe3O4中空磁性复合微球中的Fe3O4层厚度约60nm,是由Fe3O4纳米棒搭接而成的三维网络结构,复合微球的整体平均直径为390nm,比表面积较高约693m2·g-1,孔体积为0.63cm3·g-1,平均孔径为3.6nm,其饱和磁化强度可达13.6emu·g-1,同时较低的矫顽力(50Oe)有利于颗粒的再分散。     

Au／TS-1@Mesosilica双功能催化材料的制备及其催化丙烯直接环氧化性能

设计制备了一种新型微孔介孔复合核壳结构钛硅分子筛TS-1@Mesosilica（TS-l@Ms）,核为MFI结构钛硅分子筛TS-1,壳层为以非离子表面活性剂P123为模板剂组装形成的介孔氧化硅．壳层氧化硅具有三维蠕虫状孔道结构,有利于微孔和介孔部分的连通及反应物和产物的扩散．通过沉积沉淀法将金纳米粒子负载在壳层介孔孔道,和TS-1中的钛活性中心协同,形成适合于C3H6和H2、O2直接气相环氧化制备环氧丙烷（PO）的双功能催化材料．实验结果表明,Au／TS-1@MS在空速8000mLg-h、温度473K条件下连续反应132h,活性和选择性没有明显下降,丙烯转化率保持在3．7％左右,PO选择性87％以上．     

氮掺杂TiO2/SiO2核壳型复合微球的制备及其可见光催化性能

 以单分散性良好的SiO2微球为模板,以钛酸四丁酯为钛源,利用化学吸附和原位水解方法制备了TiO2/SiO2核壳结构复合微球,并在氨气气氛下进行了氮掺杂. 以罗丹明B水溶液的光催化降解为模型反应,评价了所制试样在可见光照射下的光催化活性,并借助透射电镜、高分辨透射电镜、 X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、红外光谱和X射线光电子能谱等测试手段对其结构、形貌和光谱性质进行了表征. 结果表明,氮掺杂TiO2/SiO2为核壳结构, TiO2包覆层厚约10 nm. 由于SiO2核与TiO2壳间形成了 Ti-O-Si 键, TiO2的热稳定性增强. 掺杂的氮形成了 Ti-O-N 键. 600 ℃下氮化1 h得到的试样的可见光活性最佳. 由于结合了SiO2核优良的吸附性能及氮掺杂TiO2壳的可见光响应性能,该复合微球在整体上表现出比P25更优的光催化活性.     

H3PO4改性纳米TiO2气相光催化降解正己烷

利用钛酸丁酯水解浸渍方法制备了几种不同浓度H3PO4改性的TiO2纳米复合粉体材料并作了XRD、BET等表征，以正己烷的气相光催化氧化降解为探针反应研究了H3PO4改性TiO2催化剂的光催化活性，并和未改性TiO2及商品TiO2 Degussa P-25作了比较．结果表明，H3PO4改性能够显著地细化TiO2的晶粒度，增大TiO2的比表面积，同时，适量掺杂H3PO4对TiO2的光催化活性也有较大的促进作用．H3PO4作为掺杂物有优于NH4H2PO4之处．