粉末状和薄膜状TiO2对敌敌畏的光催化降解

在光照条件下,光催化剂TiO₂有很强的氧化能力,能有效降解水中的有机污染物^[1],因而日益受到人们的关注.目前,研究最多的胶体溶液和颗粒悬浮体系因其难于分离、回收而限制了实际应用,因此催化剂固定问题急需解决.近年来,国内外对TiO₂薄膜催化剂做了许多探索^[2,3],取得了一些进展.本文用溶胶-凝胶法制备了一种粉末状TiO₂光催化剂和两种薄膜型TiO₂光催化剂,并进行了结构和形貌的表征,对敌敌畏稀释液做了光催化降解实验,并与粉末状TiO₂进行对比.结果表明:薄膜TiO₂催化剂优于粉末TiO₂催化剂.     

静电纺丝法制备NiO纳米纤维及其表征

纳米级NiO因具有优良的催化和热敏等性能而被广泛用于催化剂^[1]、电池电极^[2,3]、光电转化材料^[4～6]、电化学电容器^[7～8]等诸多方面.迄今,已成功地制备出N iO的纳米颗粒^[9]、纳米线^[10]及纳米薄膜^[11],但是对于具有准一维结构的NiO纳米纤维的制备及性能研究尚未见报道.     

掺杂态聚苯胺蜂窝状有序多孔薄膜的制备及形成机制的探讨

近年来,由于微米、亚微米及纳米级有序多孔结构薄膜可以用于催化、生物培养基材、分离或吸附介质、光子晶体等诸多方面从而引起了科学家们极大的研究兴趣^[1～6].微制作是使材料表面具有新性能的重要手段,激光刻蚀及其相关技术已经被应用于不同表面的微图案化和微器件的制作^[7],另外,还可通过自组装技术进行多孔薄膜的制备^[8,9].Francois等^[10]于1994年首次提出了水辅助方法(Water-A ssisted Fab-rication),即在高湿度的环境下,以冷凝水滴为模板,在固体基片上制备了孔径分布均一,排列紧密的蜂窝状有序多孔薄膜.继而人们对此方法做了进一步的研究,不仅突破了最初的聚苯乙烯及其共聚物体系^[10～13],而且使用双亲共聚物^[14]、聚离子复合物^[15]和TiO₂前驱体的混合物^[16]等成功地获得了蜂窝状有序多孔薄膜,同时系统地研究了成膜体系及成膜条件对形成蜂窝状有序多孔薄膜的影响,并对形成机制进行了探讨.聚苯胺是典型的导电高分子,有关聚苯胺有序多孔结构薄膜的研究已有报道^[17～19].本文采用水辅助方法,在高湿度环境下,使用4-十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)为成膜材料,制备了双层蜂窝状有序多孔薄膜,并通过原子力显微镜(A FM)对薄膜的形貌和电学性质进行了表征.同时在已有成膜机制的基础上,提出了该双层蜂窝状有序多孔薄膜的形成机制.     

CF-2沸石的表面酸性及催化性能

CF-2是一种新型的高硅沸石。1981年我们实验室首先在二乙醇胺-甘油-Na₂O-SiO₂-Al₂O₃-H₂O体系中制备成功^[1],以后才见到关于Theta-1^[2],ISI-1^[3],KZ-2^[4],NO-10^[5]和ZSM-22^[6]沸石的报道。     

炸药爆轰合成纳米石墨的红外光谱研究

石墨是碳材料中最常见的结晶状态,它具有耐高温、抗腐蚀、自润滑、无毒及价格低廉等特点,广泛应用于润滑剂和添加剂等方面^[1].由于高纯纳米石墨粉在某些高新技术领域中有较好的应用前景,近些年来得到开发和应用,如制成复合导电材料、吸波材料及储氢材料等^[2].以前有学者用纳米金刚石粉加热相转变^[3]和高能球磨^[4,5]的方法制备了纳米石墨,在制备碳纳米管时也有石墨的纳米粒子生成^[6].但用这几种方法制备纳米石墨,既费时又消耗较大能量,成本非常高.     

四(4-重氮基苯基)卟啉的合成及其与聚苯乙烯磺酸钠自组装的研究

卟啉是一类重要的功能性小分子染料,近年来,在光化学治疗^[1,2]、光电转换^[3,4]、传感元件^[5]、烯烃环氧化催化剂^[6]和光敏化剂^[7]等方面的研究与应用引起了人们的广泛注意.通过两亲卟啉分子衍生物,或带有负电荷的卟啉衍生物,特别是带磺酸基的卟啉分子与正离子聚电解质自组装,制备带有卟啉结构单元的LB膜和自组装膜已有很多报道^[8～14].     

改进的氯化稀土催化剂

最早用于丁二烯定向聚合的稀土催化剂是由LnCl₃-R₃Al组成,催化活性不高^[1]。倘若将此二元体系按一定的顺序添加适当量的乙醇,则体系的活性可有飞跃式的提高,而且仍具有很高的定向效应^[2]。之后,又出现了LnCl₃THF-R₃Al体系^[3]。     

Ti-ZSM-5和B-ZSM-5分子筛大单晶的合成

具有ZSM-5结构的含钛和含硼分子筛是催化性能良好的新型杂原子分子筛,可分别作为碳氢化合物的氧化反应^[1]和制备高纯异丁烯的催化剂^[2]。近年来,有关这2种分子筛的合成已见报道^[1~4]。但其合成均采用碱性介质,成核和晶化都比较快,因此未能得到生长完美的杂原子ZSM-5型分子筛大单晶。     

光诱导反应机理研究 ⅩⅦ.ESR波谱法研究多氯甲烷对降冰片二烯的光敏化加成反应机理

在以前的研究工作中^[1]我们已经证明芳胺可以有效地光敏化多氯甲烷对双环[2,2,1]-2,5-庚二烯的加成反应。该反应具有百分之百的区域选择性,在我们所选择的实验体系中只得到了3.5-加成物,而没有2.3-加成物。这一结果不同于典型的热诱导自由基加成反应^[2]。     

空心玻璃微球附载TiO2光催化降解有机磷农药

有机磷农药废水的处理目前大多采用生化法,但是处理后的废水中有机磷的含量仍远远高于国家关于废水的排放标准。近年来,利用半导体粉末作为光催化剂降解有机污染物的研究已有许多报道^[1,2].文献[3-5]报道了利用光催化剂的悬浮体系降解有机磷化合物的研究,结果表明,有机磷在短时间内可被完全光催化降解至无机磷(PO₄^3-).但是由于半导体粉末甚细,采用悬浮体系既造成光催化剂的二次回收困难,又易造成浪费.本文在先前工作的基础上,将TiO₂附载在空心玻璃微球上形成TiO₂/beads光催化降解有机磷农药,探讨了多种因素对光催化降解的影响.     

TiO2薄膜光催化氧化I-的研究

采用溶胶凝胶法,在玻璃珠表面涂覆均匀透明的TiO₂薄膜并制成光催化反应器,对水溶液中I-的光催化氧化进行了研究.比较了光催化剂的活性,讨论了I^-的起始浓度、试液的酸度、光照时间与I₂产率的关系.实验结果表明:采用锐钛型TiO₂作光催化剂(3L碘化钾溶液所用催化剂量为40g),当[I^-]=0.3mol/L,[H⁺]=3.0mol/L,光照8h时,I₂的产率达到41.26%.     

TiO2多孔薄膜电极的制备、微结构及光电化学性能研究

近年来,半导体纳晶多孔薄膜作为一类重要的纳米结构材料,其光电化学性质及功能特性的研究受到人们广泛关注。由于量子尺寸效应及介电限域效应,它们的光物理、光电化学性质以及电荷传输机理明显异于多晶及单晶体材料。通过简便快捷的涂敷、浸涂或溅射等方法,半导体纳晶多孔薄膜可以在导电衬底上形成。这些薄膜具有高度多孔性、大比表面,易于用有机功能分子或半导体超微粒进行表面修饰^[1-2],在太阳能转换^[2]、光电子器件或电子变色器件^[3]及光催化治理环境污染^[4]等方面具有潜在的应用前景。因此,在光电化学、半导体物理及材料科学领域里研究十分活跃。本文采用涂敷及浸涂提拉方法制备了四种具有不同多孔率及比表面的TiO₂薄膜电极,并对其晶型、表面形貌微结构及光电化学性能进行了研究。     

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。     

薄膜CdSe及CdSexTe1-x电极的光电子能谱研究

用X射线光电子能谱(XPS)研究了不同含氧气氛中烧结的薄膜CdSe及Cdse_xTe_1-x电极表面,以及薄膜与Ti底基之间的界面。研究中发现,二种薄膜电极的表面形成了CdO,SeO₂及TeO₂氧化物,与薄膜接触的Ti底基表面上形成了TiO₂。用俄歇电子能谱(AES)对在电极表面及Ti表面所生成的氧化层分别进行了深度分析。结果表明,各种氧化物形成的程度有很大的不同,氧化层厚度也存在差异。对影响薄膜电极的光电性能的因素进行了讨论。     

Preparation and Photocatalysis of Mesoporous TiO2 Nanofibers via an Electrospinning Technique

Mesoporous TiO₂ nanofibers have been synthesized by a new method that combines sol-gel chemistry and electrospinning technique. The obtained mesoporous TiO₂ nanofibers were characterized with scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), transmission electron microscopy(TEM) and nitrogen adsorption-desorption isotherms. The photocatalytic performance was evaluated by the photocatalytic degradation of Rhodamine B under UV light irradiation. The results show that mesoporous TiO₂ nanofibers exhibit higher photocatalytic activity compared with nonporous TiO₂ nanofibers.     

Characterization and photocatalytic properties of silver and silver chloride doped TiO2 hollow nanoparticles

Using polystyrene（PSt） particles as template,PSt/TiO₂ composite particles with AgCl incorporation were prepared through hydrolysis of tetrabutyl titanate in the presence of AgNO₃ and NaCl.AgCl doped TiO₂ hollow particles were successfully prepared with the PSt/TiO₂ composite microspheres pretreated at 180℃followed by calcination.The morphology of PSt/TiO₂ particles and the crystal structures of the AgCl doped TiO₂ hollow particles were characterized.The photocatalytic activity of the doped TiO₂ hollow particles in degradation of Rhodamine B was tested under UV and visible lights and compared to that with Ag doped TiO₂ particles.The results showed that TiO₂ hollow particles,either doped with Ag or AgCl,demonstrated higher photocatalytic activity than the pure TiO₂ particles.This enhancement in photocatalytic activity was more significant with AgCl doped TiO₂ than that with Ag doped,and more distinct when the degradation was done under visible light than that under LTV light.     

Investigation of the photocatalytic degradation of organochlorine pesticides on a nano-TiO2 coated film

The photocatalytic degradation of organochlorine pesticides including -, β-, γ-, δ-hexachlorobenzene (BHC), dicofol and cypermethrin were carried out on a nano-TiO₂ coated films under UV irradiation in the air. The photocatalytic conditions, including the amount of TiO₂, irradiation time and the intensity of light were optimized. The pesticides were most effectively degraded under the condition of 2.24 mg/cm² on TiO₂ film and a 400 W UV irradiation of high-pressure mercury lamp with a wavelength of 365 nm. A typical organochlorine pesticide, 20 μg -BHC, was dipped onto the TiO₂ film surface and degraded completely within 20 min. In addition, the photocatalytic degradation pathways on the nano-TiO₂ coated film were discussed.     

TiO2光电化学电池催化氧化甲基红

以钛基TiO₂薄膜为光阳极，研究了光电化学电池中阳极光催化降解偶氮染料甲基红的动力学. 结果表明，短接光电化学电池分隔了光催化过程的阴、阳极反应，有利于抑制光生载流子的复合，提高光催化氧化速率. 相同实验条件下短路光电流越大，则甲基红降解速率越高. 在基底和TiO₂薄膜之间夹层SnO₂得到组装电极Ti/SnO₂/TiO₂，进一步提高了光生载流子的分离效率；同时采用电化学阻抗谱（EIS）评价了电极的光催化性能.     

TiO2-Coated Surface Acoustic Wave Devices

A surface, acoustic wave (SAW)filter, coated with TiO₂ thin film, was applied to a sensor to monitor photochemical process. By using this filter with a center frequency of about 150 MHz, photocatalytic reactions on the surface,of TiO₂ was monitored under ambient atmosphere containing a slight amount of various gases.     

Surfaced-modified TiO2 Nanofibers with Enhanced Photodegradation Under Visible Light

Asynchronized surface modification method based on coaxial electrospinning was developed to fabricate high-efficiency photodegradative nanofiber for water purification. TiO₂ nanoparticles assembled uniformly on the surface of polycaprolactone(PCL) nanofibers to form composite nanofibers through one step process. The maximal content of Ti element was 25.6%(mass fraction) in the PCL/TiO₂ composite nanofibrous membrane, which exhibited hydrophilicity and excellent photodegradation under visible light in water. The Rhodamine B dye degraded 96.17% in 120 min under visible light by the PCL/TiO₂ composite membrane. The adsorption behavior fitted Langmuir model well and indicated chemical related adsorption. This PCL/TiO₂ composite nanofibrous membrane has super degradation properties and displays great application potential to environmental protection.