纳米TiO2/聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶的合成及其表征

通过利用偶联剂和超声分散将TiO₂表面功能化, 在其表面引入烯键, 与聚N-异丙基丙烯酰胺在交联剂存在下共聚, 制备了不同纳米TiO₂含量的聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶．采用红外光谱、扫描电镜、紫外光谱、热重分析、动态粘弹谱仪等表征了复合水凝胶的微观结构和形貌, 测试了复合凝胶材料对紫外线的吸收、热稳定性、机械强度及其韧性. 结果表明: 纳米TiO₂粒子的引入, 使得复合凝胶材料对紫外线吸收效果显著, 凝胶的稳定性、机械强度及韧性得到明显改善.     

V2O5-TiO2复合半导体光催化材料结构及光响应性能研究

采用溶胶凝胶法制备了V₂O₅-TiO₂复合半导体材料，通过Raman、XRD及UV-Vis DRS等实验方法研究了V₂O₅与TiO₂复合对材料表面组成、晶体结构以及光响应性能的影响。结果表明：钒加入后优先与TiO₂作用形成较为稳定的金红石型TiVO₄晶相，其中V⁴⁺是促进TiO₂发生相变的关键；随着钒加入量的增加，V₂O₅由表面高分散状态逐渐聚集形成晶相，并释放部分Ti⁴⁺使之形成锐钛矿型TiO₂晶相，使得体相中金红石型TiO₂的含量有所下降；复合后形成的TiVO₄晶相显著提高了材料对可见光的吸收率，并使其吸光域红移至460 nm左右。     

TiO2-双亲共聚物复合纳米粒子的合成与紫外光敏特性

用偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷改性纳米粒子TiO₂, 应用超声技术将TiO₂ 纳米粒子分散在甲醇介质中, 然后用苯乙烯(ST)原位聚合包封, 再用丙烯酰胺或乙烯基吡咯烷酮(VP)共聚, 两步原位分散聚合得到了有机聚合物为壳、TiO₂为核的有机/无机复合粒子. 用红外光谱、紫外-可见光谱、透射电子显微镜等检测手段进行表征. 结果显示: 由于双亲共聚物对TiO₂纳米粒子的敏化作用, 紫外-可见光谱图上两种纳米复合粒子的最大吸收峰均有明显红移, 并且吸收光谱的范围扩大了, 其中尤以TiO₂/(PST-co-PVP)为甚. 意味着光敏化活性的提高, 特别是在可见光谱的范围内. 这种情形对宽带隙半导体材料如TiO₂纳米粒子的光催化特性是有利的, 表明这类材料的应用空间得到了拓展.     

TiO2-双亲共聚物复合纳米粒子的合成与紫外光敏特性

用偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷改性纳米粒子TiO₂, 应用超声技术将TiO₂ 纳米粒子分散在甲醇介质中, 然后用苯乙烯(ST)原位聚合包封, 再用丙烯酰胺或乙烯基吡咯烷酮(VP)共聚, 两步原位分散聚合得到了有机聚合物为壳、TiO₂为核的有机/无机复合粒子. 用红外光谱、紫外-可见光谱、透射电子显微镜等检测手段进行表征. 结果显示: 由于双亲共聚物对TiO₂纳米粒子的敏化作用, 紫外-可见光谱图上两种纳米复合粒子的最大吸收峰均有明显红移, 并且吸收光谱的范围扩大了, 其中尤以TiO₂/(PST-co-PVP)为甚. 意味着光敏化活性的提高, 特别是在可见光谱的范围内. 这种情形对宽带隙半导体材料如TiO₂纳米粒子的光催化特性是有利的, 表明这类材料的应用空间得到了拓展.     

氧化硅对金红石相纳米TiO2微结构的影响

通过硅酸钠水解生成的无定形氧化硅对金红石相纳米TiO₂进行修饰,利用红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、透射电镜和比表面仪对纳米TiO₂进行了表征。结果表明,氧化硅沉积在纳米TiO₂的表面和颗粒之间形成一个空间网络体系,有效地抑制了TiO₂晶粒尺寸和原始粒径的长大。当热处理温度低于700 ℃时,经氧化硅处理的纳米TiO₂的晶粒尺寸、原始粒径和比表面积几乎不变;当热处理温度高于700 ℃时,经氧化硅处理的纳米TiO₂的晶粒尺寸和原始粒径开始缓慢变大,比表面积快速下降,在900 ℃下煅烧2 h,经氧化硅处理的纳米TiO₂原始粒径仍为20～40 nm。氧化硅的存在使纳米TiO₂吸收紫外线的能力增强并使其平均孔径变小。     

Bi2S3量子点敏化TiO2纳米阵列结构的制备及光电性能

利用水热法制备一维TiO₂纳米棒阵列,并采用化学浴沉积法(CBD)结合自组装技术在TiO₂纳米棒上敏化Bi₂S₃量子点,形成TiO₂/Bi₂S₃复合纳米棒阵列。系统研究了复合结构的表面形貌、晶体结构、光学及光电性能。结果表明:在修饰有三氨丙基三乙氧基硅烷自组装单分子膜(APTS-SAMs)的TiO₂纳米棒表面形成一层致密的Bi₂S₃量子点敏化层,这一技术的关键是含-NH₂末端的APTS-SAMs可有效促进Bi₂S₃的异相成核作用;Bi₂S₃的沉积时间对复合结构的光吸收及光电响应性能有决定性的影响,薄膜的光电流随着沉积时间呈先增加后减小的趋势,在沉积时间为20min时,光电流密度最大。这是因为随着沉积时间的增加,TiO₂纳米棒表面Bi₂S₃量子点密度增大,光吸收增加;而当沉积时间进一步延长时,Bi₂S₃在TiO₂纳米棒表面的大量负载而形成堆积和团聚,导致表面缺陷增多,光生电子复合几率增大,从而使光电流密度减小。     

纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球的自组装与表征

以TiCl₄的盐酸溶液配制的TiO₂溶胶为前驱体, 以聚苯乙烯微球为载体, 在表面活性剂存在下, 通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO₂/PS及TiO₂空心球. 利用XRD, SEM, TG-DTA等对复合颗粒进行了表征. 研究表明: 纳米结构TiO₂/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.     

纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球的自组装与表征

以TiCl₄的盐酸溶液配制的TiO₂溶胶为前驱体, 以聚苯乙烯微球为载体, 在表面活性剂存在下, 通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO₂/PS及TiO₂空心球. 利用XRD, SEM, TG-DTA等对复合颗粒进行了表征. 研究表明: 纳米结构TiO₂/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.     

Bi2S3量子点敏化TiO2纳米阵列结构的制备及光电性能研究

利用水热法制备一维TiO₂纳米棒阵列,并采用化学浴沉积法(CBD)结合自组装技术在TiO₂纳米棒上敏化Bi₂S₃量子点,形成TiO₂/Bi₂S₃复合纳米棒阵列.系统研究了复合结构的表面形貌、晶体结构、光学及光电性能.结果表明:在修饰有三氨丙基三乙氧基硅烷自组装单分子膜(APTS-SAMs)的TiO₂纳米棒表面形成一层致密的Bi₂S₃量子点敏化层,这一技术的关键是含-NH₂末端的APTS-SAMs可有效促进Bi₂S₃的异相成核作用;Bi₂S₃的沉积时间对复合结构的光吸收及光电响应性能有决定性的影响,薄膜的光电流随着沉积时间呈先增加后减小的趋势,在沉积时间为20 min时,光电流密度最大.这是因为随着沉积时间的增加,TiO₂纳米棒表面Bi₂S₃量子点密度增大,光吸收增加;而当沉积时间进一步延长时,Bi₂S₃在TiO₂纳米棒表面的大量负载而形成堆积和团聚,导致表面缺陷增多,光生电子复合几率增大,从而使光电流密度减小.     

TiO2/Gd2O3纳米粉体的制备、表征及光催化活性

利用酸催化的溶胶-凝胶法制备了纯TiO₂和Gd³⁺(0.5wt%)掺杂的TiO₂纳米粉体，采用XRD、BET、XPS、紫外-可见漫反射谱(DRS)和表面光电压谱(SPS)等技术进行了表征；以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为探针反应，评价了其光催化活性；探讨了Gd³⁺掺杂对TiO₂纳米粉体的光催化活性的影响机制。结果表明，TiO₂/Gd₂O₃纳米粒子对MB溶液的光催化活性提高到纯TiO₂的1.5倍。掺杂Gd³⁺可以强烈抑制TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变；阻碍TiO₂晶粒的生长；提高高温组织稳定性，改善粉体的表面织构特性；形成光生电子的浅势捕获陷阱，抑制e^-/h⁺复合，这些因素共同作用最终导致TiO₂/Gd₂O₃纳米粉体的光催化活性明显提高。XPS分析结果证实，掺杂Gd³⁺导致粉体的表面羟基含量降低。由于产生了量子尺寸效应，复合粉体的紫外吸收带边蓝移，光的吸收能力略有降低。     

超声场中纳米TiO2表面包覆氧化硅的研究

在超声场中，通过硅酸钠水解生成的无定形氧化硅对金红石相纳米TiO₂进行表面包覆，利用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和透射电镜对所得样品进行了表征，并对纳米TiO₂的光稳定性和分散性进行了评价。红外光谱和X射线光电子能谱表明，氧化硅以化学键合的方式沉积在纳米TiO₂的表面，在包覆层和纳米TiO₂颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si键。TEM照片、表面元素分析和光稳定性实验显示，氧化硅在纳米TiO₂表面形成了均匀的包覆层，超声场有助于提高包覆层的均匀性和致密性。氧化硅的表面包覆提高了纳米TiO₂在水中的分散性、紫外线屏蔽能力和可见光透过性。随着氧化硅含量的增加，纳米TiO₂的光稳定性逐渐提高，当m(SiO₂)∶m(TiO₂)>1∶5时，纳米TiO₂的光稳定性基本不变，而且在热处理过程中纳米TiO₂的晶粒生长得到有效抑制。     

Au/Al2O3纳米复合薄膜的制备和表征

用溶胶-凝胶法制备了Au/Al₂O₃纳米复合薄膜。利用X-射线衍射、X-射线光电子能谱、原子力显微镜以及紫外-可见光谱对薄膜的微观结构、表面形貌及光学性能进行了表征,研究表明:Au/Al₂O₃纳米复合薄膜是由纳米微晶组成的颗粒膜, 复合薄膜均匀、致密、无裂纹,Au以纳米晶核形式镶嵌于Al₂O₃基体中,纳米Au晶核的粒径为23～26nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收,吸收峰位置与烧结温度有关,吸收强度随烧结温度和金添加量增大而增大。     

B离子掺杂TiO2催化剂(TiO2－xBx)光催化活性的研究

采用溶胶-凝胶法制备出纳米TiO₂和TiO_2－xB_x催化剂. 光催化实验证明, TiO_2－xB_x催化剂的紫外、可见光催化活性均高于TiO₂. XRD, XPS和Raman结果表明, B离子是以取代式掺杂占据了TiO₂的O^2－的晶格位置. UV-Vis和PL谱的结果表明, B离子的2p轨道与O的2p轨道形成混合价带, 产生可见光响应, B离子的掺入有效地阻止了光生载流子的复合, 促进了其分离, 是TiO_2－xB_x催化剂紫外、可见光催化活性提高的主要原因.     

B离子掺杂TiO2催化剂(TiO2－xBx)光催化活性的研究

采用溶胶-凝胶法制备出纳米TiO₂和TiO_2－xB_x催化剂. 光催化实验证明, TiO_2－xB_x催化剂的紫外、可见光催化活性均高于TiO₂. XRD, XPS和Raman结果表明, B离子是以取代式掺杂占据了TiO₂的O^2－的晶格位置. UV-Vis和PL谱的结果表明, B离子的2p轨道与O的2p轨道形成混合价带, 产生可见光响应, B离子的掺入有效地阻止了光生载流子的复合, 促进了其分离, 是TiO_2－xB_x催化剂紫外、可见光催化活性提高的主要原因.     

纳米TiO2固相光催化降解固体废弃塑料

以纳米TiO₂作光催化剂,制备出环境友好的可光催化降解的纳米复合塑料是解决“白色污染”行之有效的方法之一。本文综述了近年来纳米TiO₂固相光催化降解固体废弃塑料的研究进展,探讨了TiO₂-聚合物复合膜的固相光催化反应机理及光催化降解情况,从对纳米TiO₂表面改性以改善其在聚合物中的分散性,对纳米TiO₂进行修饰处理以提高其对可见光的吸收,从而提高其光催化效率等方面探讨了可光降解塑料研究存在的问题及应用前景。     

气相燃烧合成纳米复合粒子的形态与结构

在气相燃烧反应器中成功地合成了TiO₂-SiO₂、TiO₂-SnO₂复合粒子。TiO₂-SiO₂复合粒子中TiO₂以金红石型和锐钛型存在，SiO₂以无定型的形式存在。复合结构为SiO₂附着于TiO₂的外部，在Ti∶Si的进料比较大时SiO₂附着于TiO₂的表面，Ti∶Si比值减小到1∶4时，SiO₂包覆全部TiO₂表面。包覆层的厚度大约为6～7nm。TiO₂-SnO₂的复合粒子中同时存在着三种晶体结构SnO₂、金红石型和锐钛型的TiO₂。在复合粒子的表面，TiO₂和SnO₂两种组分分布均匀。通过改变进料方式可以调整复合粒子的结构。     

SnO2TiO2 复合半导体纳米薄膜的研究进展

本文概述了SnO₂TiO₂ 复合半导体纳米薄膜的发展历史和研究现状,对比分析了“混合”、“核壳”和“叠层”3 种复合薄膜的结构和性能特点,着重论述了叠层结构的SnO₂ /TiO₂复合薄膜的光电化学和光催化特性。结合作者的研究工作,探讨了SnO₂ /TiO₂双层复合薄膜上下层厚度对其光催化活性的影响,指出复合薄膜光催化活性的提高可归因于电子从TiO₂ 向SnO₂ 的迁移。最后对SnO₂ /TiO₂复合薄膜的局限性和发展潜势做一简要分析,强调了该复合薄膜本身的应用特点。     

球形TiO2-Al2O3的制备、结构和理化性能研究

将Ti(SO₄)₂溶于稀盐酸合成酸性钛溶胶，再将其与铝溶胶和六次甲基四胺溶液混合后采用油柱成型法制备了球形TiO₂-Al₂O₃复合氧化物。通过XRD、低温氮吸附-脱附与NH₃-TPD等手段对样品进行表征，结果表明600 ℃焙烧得到的球形TiO₂-Al₂O₃中TiO₂以无定型形式存在;随TiO₂含量的增加，球形TiO₂-Al₂O₃的比表面积、孔容和平均孔径呈增加趋势;TiO₂的引入没有对球形TiO₂-Al₂O₃的强酸和弱酸中心的强度产生影响，弱酸中心数量显著增加，强酸中心数量稍有增加;球形TiO₂-Al₂O₃的堆密度和压碎强度随TiO₂含量的增加而减小，颗粒直径基本保持不变。     

溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/丝素复合膜及结构性能研究

用溶胶凝胶法制备不同比例纳米TiO₂改性再生蚕丝丝素蛋白复合膜. UV和AFM测试结果表明, 该丝素膜中纳米TiO₂均匀分散在丝素中, TiO₂粒径约为80 nm; 同时该丝素膜的结构和热性能用FTIR, XRD, EDS, TGA和DTG进行表征. XRD测试结果表明, 随着纳米TiO₂的加入, 复合丝素膜的结晶结构从Silk I向Silk II转化, 但当纳米TiO₂的加入超过一定量时, 又破坏复合丝素膜的结晶结构; FTIR和EDS测试结果表明, TiO₂与丝素形成较好的键合; TGA和DTG测试表明复合丝素膜的热转变温度相比于纯丝素膜有所提高.