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.     

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。     

介孔结构K8SiMo11O39·2H2O/TiO2的合成及光催化性能研究

采用浸渍法制备K8SiMo11O39·2H2O/TiO2复合材料。用IR、XRD、TG-DTA等方法进行了表征。用N2吸附-脱附等温线考察了催化剂的比表面、孔径,表明产物为介孔材料。以标题化合物作为光催化剂催化降解甲基橙,探讨催化剂用量、甲基橙的初始浓度、过氧化氢的用量等条件对甲基橙脱色率的影响,结果表明:催化剂加入量为80 mg·L-1、甲基橙的初始浓度为10 mg·L-1,H2O2的用量为10 mL·L-1时,脱色率达到92%。     

纳米TiO2介孔薄膜的模板组装制备研究

以TiCl₄为无机前驱体、三嵌段高分子共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀为模板剂，在非水条件下制备了有序的锐钛矿TiO₂纳米晶介孔薄膜。通过热重-差热（TG-DTA）分析、X射线衍射（XRD）分析、原子力显微观察（AFM）及N₂吸附-脱附等测试对样品进行了表征。结果表明，薄膜具有均一的大介孔孔径（～10 nm），其BET比表面积为150 m²·g^-1，薄膜较宽的无机壁厚显著提高了介孔结构的热稳定性。通过红外（IR）光谱分析考察了溶胶-凝胶过程中发生的物理化学变化。在对薄膜表面形貌进行AFM观察的基础上初步探讨了嵌段共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀对薄膜孔结构形成的导向机理。     

高介电常数TiO2纳米晶的表面态研究

将钛酸四丁酯和硬脂酸在熔融状态下混合均匀后置于冷水浴中,使其凝固成凝胶,通过控制烧结过程中氧气的含量,成功地制备出粒度均匀、介电性能好的纳米晶TiO2.通过采用X射线光电子能谱和表面光电压谱对纳米晶TiO2表面状态的分析发现,材料表面存在大量的氧空位缺陷,暴露在粒子表面上的主要是一些金属Ti4+.纳米材料的这种表面状态对其极化性质具有重要的影响,使其在接近静态条件下的低频介电常数远大于常规材料的介电常数.     

介孔结构多酸掺杂-锐钛矿纳米晶Na4W10O32/TiO2的制备及其可见光光催化性能研究

作为一种先进的氧化技术 ,光催化化学在有机污染物的降解和精细有机合成中发挥着巨大的作用 .目前 ,光催化领域中广泛使用的两类绿色光催化剂分别为二氧化钛 (锐钛矿结构 )和多金属氧酸盐 [1～ 3] .但其还存在催化活性组分在反应过程中流失和催化剂必须采用近紫外光活化等不完善之处 ,而后者是影响光催化技术实际应用的最大障碍 .因为太阳光中仅存在 2 %～ 3%的紫外光 ,太阳能的利用率极低 .因此 ,有效利用太阳光来实现光能向化学能的转换 ,进而在温和的实验条件下顺利完成无机物或有机物的光催化反应 ,是对发展未来新型光催化材料的挑战 .…     

还原氧化石墨烯/介孔TiO2复合材料的合成及其光解水制氢性能

采用溶胶凝胶法,以钛酸四异丙酯(TTIP)为钛源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成了介孔二氧化钛样品mTiO_2,考察了合成温度、水量、模板剂用量和焙烧温度对其在紫外光条件下光催化产氢活性的影响。结果显示,在350℃下焙烧后,样品由无定形结构转变为锐钛矿相;随着焙烧温度的提高,锐钛矿相结构产物的结晶度提高,当焙烧温度超过550℃后,样品大部分转变为金红石相。以合成温度为30℃,模板剂用量(nCTAB/nTiO_2)为0.2,水量(nH2O/nTiO_2)为100,焙烧温度为450℃条件下合成的m-TiO_2样品为催化剂,当催化剂用量为0.4 g·L-1,体系中甲醇浓度高于20%(V/V)时,其紫外光条件下的光催化产氢活性达170 mmol·g-1·h-1。采用水热法将氧化石墨烯(GO)与m-TiO_2复合制备了一系列还原氧化石墨烯/介孔TiO_2复合材料(rGO/m-TiO_2),其晶相结构为锐钛矿相。当r GO复合量(wGO/wTiO_2)为0.01时,样品在紫外光下的产氢活性为241 mmol·g-1·h-1,能量转化效率达7.4%,较未复合样品提高了42.3%;在可见光条件下,其产氢活性达9 mmol·g-1·h-1。     

具有锐钛矿骨架结构TiO2介孔分子筛的合成

在“酸-碱对”合成高度有序TiO₂介孔分子筛的基础上, 引入具有促进质子转移作用的硝基甲烷作为晶化助剂, 增强了合成体系中无机-无机之间相互作用力. XRD, TEM, BET, UV-Vis表征表明, 成功合成了骨架为锐钛矿的高度有序TiO₂介孔分子筛. 研究发现, 适量晶化助剂是成功合成的关键.     

具有锐钛矿骨架结构TiO2介孔分子筛的合成

在“酸-碱对”合成高度有序TiO₂介孔分子筛的基础上, 引入具有促进质子转移作用的硝基甲烷作为晶化助剂, 增强了合成体系中无机-无机之间相互作用力. XRD, TEM, BET, UV-Vis表征表明, 成功合成了骨架为锐钛矿的高度有序TiO₂介孔分子筛. 研究发现, 适量晶化助剂是成功合成的关键.     

孔道三维相互连通锐钛矿TiO2-SiO2纳米复合介孔材料的制备及其高光催化活性

本文报道一种孔道三维相互连通锐钛矿TiO2-SiO2纳米复合介孔材料的制备.该介孔材料是以两维六方有序结构、直孔道、锐钛矿70TiO2-30SiO2-950纳米复合介孔材料(于950oC晶化2 h)为前驱体, NaOH为SiO2的刻蚀剂,通过“在孔壁内造孔”的方法获得.我们的策略是采用温和的造孔条件,如稀NaOH溶液,合适的温度与固/液比等.采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和低温N2吸附等技术对样品的介孔结构进行了系统表征.结果表明,墙内孔的密度非常高,孔径均一(平均尺寸3.6 nm),且在三维网络高度连通原孔道,但介孔结构仍保持其完整性.锐钛矿纳米晶粒的结晶度和大小在墙内造孔前后基本保持不变.该材料光催化降解罗丹明B(0.303 min–1)与亚甲基蓝(0.757 min–1)的活性相当高,此活性分别是其母体材料的5.1和5.3倍,甚至是Degussa P25光催化剂的16.5和24.1倍.这充分表明三维连通孔道结构对活性的大幅提高起了关键作用.孔道三维连通式锐钛矿TiO2-SiO2纳米复合介孔材料对上述污染物展现出意想不到的高降解活性,显著高于迄今已报道的金属氧化物基介孔材料对上述污染物的降解活性.更重要的是,该光催化剂具有相当高的稳定性和重复使用性.相信,本方法将为具有超高性能的孔道三维相互连通其它金属氧化物基介孔材料的制备铺平了道路.
　　小角XRD结果表明,母体材料的孔道是两维六方有序结构,在孔壁内造孔之后,样品原有的介孔结构仍保持其规整性.宽角XRD结果显示,二氧化钛的晶相是锐钛矿,晶粒尺寸为10.8 nm.造新孔之后,锐钛矿纳米晶粒的结晶度和大小与母体样品的相比变化不大. TEM结果显示,母体样品的孔壁内没有孔.孔道是两维六方有序排列的直孔道,孔径大小均一(平均尺寸4.1 nm).高分辨透射电镜(TEM)观察揭示,锐钛矿纳米晶粒(平均大小11.3 nm)在孔壁内随机排列,并与无定形SiO2纳米颗粒相互连接,相间共存,形成类似“砖块?水泥砂浆”砌成的孔壁,这种独特的复合骨架结构赋予其很高的稳定性.当一些SiO2纳米颗粒被去除之后, TEM观察显示,孔壁内有密集分布的孔,这些孔取向随机,并在三维方向连通原孔道,但介孔骨架结构仍保持其完整性.墙内孔的大小范围很窄(3.1?4.3 nm),平均大小为3.6 nm.高分辨TEM观察显示,锐钛矿晶粒大小与母体材料内的相比基本未变.上述结果与XRD结果一致.低温N2吸附表征结果显示,母体样品内只有一种孔道,孔径为4.0 nm.去除部分SiO2后的样品内有两种孔道,孔径分别是3.4和4.1 nm.这些结果与TEM的观察吻合.罗丹明B与亚甲基蓝在造孔前后样品内扩散速率评价结果显示,其在三维连通孔道内的扩散速率很高,大约是其母体材料内的5倍以上.这表明相互连通的孔道网络结构非常有利于客体分子在其内扩散.光催化降解性能评价结果显示,罗丹明B与亚甲基蓝在相互连通孔道内降解的速率相当高,分别是其在不连通孔道内的5.1和5.3倍.这充分证明孔道三维相互连通对活性的大幅提高起了关键作用.我们对材料的稳定性和重复使用性作了评价,经过10次循环使用孔道三维相互连通锐钛矿TiO2-SiO2纳米复合介孔材料,其吸附与光催化降解罗丹明B的性能变化不大.这充分证明本文制备的孔道连通复合介孔材料的性能是相当稳定的和可重复使用的.该方法可用于制备具有超高性能的孔道三维相互连通其它金属氧化物基介孔材料,如Nb2O5, Ta2O5等.     

模板剂及Ni掺杂对中孔TiO2材料性能的影响

1992年美国Mobil公司首次报道了以离子型表面活性剂为模板剂通过水热法合成了中孔二氧化硅及硅铝材料，由于此类材料具有较大的孔径和比表面积以及优良的吸附性能，在较大的分子或基团的反应中具有较大的优势，引起了催化、吸附分离、无机合成及材料科学等许多领域研究者的广泛关注，许多不含硅的具有半导体性能的中孔氧化物材料在光催化、气体传感、局部氧化、完全燃烧、NOx降解、加氢脱硫等方面显示出优良的性能，二氧化钛是一类应用很广的氧化物。     

稀土/纳米TiO2的表面电子结构

用浸泽法对纳米TiO2粉末进行稀土处理，制得稀土／纳米TiO2光催化功能材料。利用扫描隧道显微镜／扫描隧道谱技术研究稀土／TiO2纳米光催化材料的表面电子结构。结果表明：在纳米TiO2中加入铈元素制备的Ce/TiO2纳米粉末材料，其表面禁带内－0．8及 0.5eV附近可出现新能级，稀土能促进羟基自由基产生、提高光催化活性，可实现可见光条件下光催化净化空气。     

硫和银共掺杂介孔TiO2的制备表征及光催化活性

以P123为模板,以钛酸四正丁酯、硝酸银和硫脲为原料采用模板法制备了一系列硫和银共掺杂介孔TiO2光催化材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、BET和紫外-可见光谱（UV-Vis）等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征。以甲基橙溶液的光催化降解为模型反应, 考察了不同掺杂量的样品在紫外和可见光下的光催化性能。结果表明：用模板法制备的共掺杂介孔TiO2光催化材料在紫外和可见光条件下较纯介孔TiO2和单掺杂介孔TiO2对甲基橙溶液具有更好的光催化降解效果, 且硫和银的掺杂量及样品焙烧温度显著影响该材料的催化性能。当硫掺杂量为2%（mol）和银掺杂量为1%（mol）,在500℃焙烧2 h所得光催化材料的催化性能最佳, 4 h即可使甲基橙的降解率达98.8%,重复使用4次仍可使甲基橙的降解率保持在87.5%以上。因此, 以该模板合成法, 通过硫和银的共掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料。     

负载激光染料香豆素151的MCM-41粉体及其纤维的光学性质研究

通过结晶包覆的方法将激光染料香豆素151成功地负载到具有介孔结构的MCM-41粉体和纤维中,制备了具有光致发光特性的MCM-41粉体和纤维材料,并通过SEM,SAXRD,UV-Vis和PL进行了表征.     

纳米金属粉对高氯酸铵热分解特性的影响

催化性能;纳米金属粉对高氯酸铵热分解特性的影响     

SAB-16型介孔材料的制备、表征及表面改性——介绍一个材料化学综合实验

介绍了一个材料化学综合实验——SBA-16型介孔材料的制备、表面改性以及修饰。该实验将化学反应热力学、动力学以及表面吸附等相关物理化学理论知识与仪器分析相结合,学生不仅可以通过材料的制备过程了解材料形成的原理,还可以在材料的表征过程中学习X射线粉末衍射、透射电子显微镜、氮气吸附/脱附仪以及吸附重量分析仪等的使用方法,提升实验操作技能,培养学生解决问题的能力和创新意识。     

介孔分子筛MCM-41表面的有机胺功能化及其应用

采用γ-胺丙基三甲氧基硅烷与表面硅羟基的反应,对介孔分子筛MCM-41进行了有机胺功能化.并对其进行了表征.XRD、比表面积测定、元素分析、TG、FT-IR和TEM的测定结果均表明,MCM-41表面成功地接枝上了有机胺功能基团而六方结构特征基本保持.在有机胺功能化的MCM-41上固载Ru基催化剂,并将其用于CO2加H2合成HCOOH反应,所显示的活性优于相应的均相催化剂,并且该催化剂具有较好的回收再用性能.     

Sol-gel自蔓燃法控制合成二氧化钛纳米粉体及性能

采用化学络合溶胶-凝胶法,结合自蔓燃合成工艺制备了结构可控、分散性良好的TiO2纳米粉体.考察了原料组成、凝胶膨胀程度和温度机制对粉体结构、分散性的影响,用漫反射光谱测试了所制备粉体的光吸收性能. 结果表明,将原料中氧化剂与还原剂的摩尔比从2增加到7,在600 ℃的煅烧温度下可以得到金红石含量在25％～68.2％之间的TiO2,这些结构不同的粉体粒度为30 nm左右;凝胶前驱体经过150 ℃充分膨胀炭化,能有效阻止胶粒间氢键的形成,并且能够防止因毛细管作用而导致的凝胶网络坍塌,从而得到单分散无团聚粉体;提高煅烧温度,金红石含量增多、颗粒粒度增大,800 ℃时出现团聚体;用该工艺制备的粉体的光吸收范围发生明显红移,与市售金红石型TiO2相比,反光率下降10％以上;金红石含量为55.5％的混晶型粉体显示出最好的光吸收性能.     

具有高比表面的介孔Co-SiO2微球的合成与表征

在碱性条件下,利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,以含氨基有机硅烷与过渡金属离子Co(Ⅱ)形成的配合物Co(Ⅲ)-APTMOS为金属离子前驱体,合成了含金属元素钴的介孔Co-SiO₂微球.运用XRD,TEM以及N₂-吸附等技术对所制备的产物进行了表征.结果表明,产物为具有高比表面、孔道无序的介孔微球.同时阐述了金属离子以配合物Co-APTMOS形式加入反应体系的优越性.