二氧化钛纳米粒子和纳米管的合成、表征及对硝基苯的光催化性能研究

采用水热合成法, 通过改变反应条件, 控制反应参数, 成功地合成了粒径可控的球形TiO2纳米粒子和长径比、比表面积均比较大的纳米管. 用XRD, TEM, SAED和BET等手段对产物进行了表征. 为了测试产物的光催化性能, 以高浓度的硝基苯(NB)溶液为模拟水样, 进行了一系列提高降解效率的优化实验和光催化降解的对比实验. 通过对硝基苯溶液初始浓度、TiO2加入量和降解体系pH值等条件的考察, 得出硝基苯溶液的质量浓度为300 mg/L, TiO2的加入量为0.4 g/L, 体系的pH值为6~7时, 降解效果最好; 通过对比实验发现, 由于纳米管的大比表面积, 使得其光催化性能明显优于球形纳米粒子, 3 h后的降解率达到90%以上, 3.5 h左右硝基苯几乎被完全降解.     

纳米TiO_2粒子静电吸附引发剂及其原位锚固丙烯酸丁酯聚合

调节体系酸碱度使分散于水分散液中的纳米TiO2粒子表面带负电,进而通过静电作用高效稳定吸附上偶氮盐类引发剂2,2′-偶氮二异丁脒二氯化氢(AIBA).实验发现引发剂在TiO2粒子表面的静电吸附存在一个稳定吸附上限,其值在pH=10的体系中为0.084mmol/g(相对于TiO2的量).进一步通过原位乳液聚合在TiO2粒子表面就地引发丙烯酸丁酯(BA)的锚固聚合,制备得到了PBA/TiO2复合乳胶.对聚合动力学和聚合产物的观察发现,吸附引发剂在其中起到重大作用,只有当引发剂用量略低于稳定吸附上限时,反应过程稳定性和聚合产物分散性才较好.此时聚合反应阻聚期短、反应速率快、单体转化率高、实验重现性好.热重分析(TGA)和红外光谱分析(FTIR)结合抽提实验证实,通过原位乳液聚合可在TiO2粒子表面锚固上13.5%的不可抽提PBA聚合物.动态激光粒度分析(DLS)发现,原位锚固改性对TiO2粒子软团聚体具有稳定的解团聚作用,可有效提高纳米TiO2粒子在体系中的分散性和分散稳定性.这一化学改性作用与超声分散所带来的物理性的可逆解软团聚作用有着本质区别.     

太阳光活性的ZnTiO3 /TiO2纳米复合催化材料的制备及其表征

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了ZnTiO3/TiO2纳米复合光催化剂,利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)和ζ电位等技术进行了表征。以亚甲基蓝(MB)的降解为模型反应,考察了煅烧条件对复合材料光催化性能的影响。结果表明:600℃下焙烧3 h时所得样品具有最佳的光催化效果。如太阳光下7 h可使MB溶液的脱色降解率达92.9%,而TiO2的催化脱色率仅为68.9%;该催化剂还具有良好的稳定性能,重复使用5次后仍能保持MB溶液的脱色降解率在80%以上,且该催化剂易于离心分离去除。样品的结构缺陷-氧空位和TiO2-ZnTiO3相结与其催化性能有密切关系。     

光催化甲胺磷降解效率和降解机理的研究

本文以自制的纳米TiO2为光催化剂,研究了光催化条件(溶液pH值、催化剂浓度及甲胺磷浓度)对甲胺磷在水中降解率的影响。结果表明:通过优化催化条件,可以大大提高甲胺磷的降解率。在甲胺磷浓度为20 mg/L,反应液起始pH为10.00,催化剂用量为0.5 g/L,光照时间为3 h的条件下,甲胺磷的降解效率可达到71.8%。通过化学计算模拟了甲胺磷的分子构型,并结合离子色谱的检测结果初步探讨了甲胺磷光催化降解的反应机理。     

TiO2催化超声降解亚甲基蓝溶液

采用高温活化处理过的普通锐钛型TiO2为催化剂,研究了各种因素对亚甲基蓝超声降解反应的影响.结果表明:在普通锐钛型TiO2作用下,亚甲基蓝的超声降解效果明显优于单纯超声降解.降解动力学符合一级反应.在超声波频率 40kHz,输出功率 50W,催化剂用量 1. 0g/L,pH为 5. 16, 40℃,亚甲基蓝水溶液初始浓度 5mg/L的条件下, 120min左右降解率即可达到 80 %以上.     

氟离子对TiO2/膨润土光催化降解酸性桃红的影响

研究了在紫外光照射下, 添加氟离子对P25(锐钛矿)和TiO2/膨润土光催化降解酸性桃红(SRB)的影响. 紫外可见光谱测定结果表明无氟的反应体系, pH值越小, 光降解速率越快; pH值固定, 添加氟离子越多, 反应速率越快, 在TiO2/膨润土催化剂上, 当氟离子浓度达到一定程度时, 反应速率不再变化. 在P25和TiO2/膨润土催化剂上, 添加氟离子对H2O2的产生量影响不同, 通过电子顺磁共振(EPR)技术探测到了超氧自由基和羟基自由基, 这两个体系添加氟离子对其产生强度影响不同, 这可能是因为TiO2/膨润土催化剂为层状结构, BET 比表面积较大, 经XRD和TEM测试表明其晶粒直径约为57.9 nm. TiO2/膨润土催化剂连续循环使用11次, 光催化活性基本不变, 这个现象说明TiO2/膨润土催化剂既易于从分散体系中分离出来, 而且其稳定性也好, 它是一个有应用前途的催化剂.     

碳掺杂的二氧化钛纳米管的制备及其可见光催化性能

以尿素作为碳元素前驱体对TiO2纳米管进行掺杂,采用比表面积测定、X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、固体漫反射紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征。 结果表明,以尿素作为前驱体可制备C掺杂的TiO2纳米管,C掺杂后,TiO2纳米管的可见光催化活性明显提高。 此外,研究了C掺杂量、煅烧温度、催化剂用量和pH值对TiO2纳米管光催化降解活性的影响,发现当C的掺杂量为5.3%、催化剂用量为1.5 g/L、溶液的pH值为5时,在其催化作用下,可见光光照3 h后罗丹明B的降解率可达到91%。     

不同形貌TiO2的水热合成及对苯酚的降解研究

采用水热合成法, 通过对溶液的pH值、反应物配比、陈化温度及陈化时间等条件的控制, 合成出不同晶型及形貌的TiO2纳米粒子. 结果表明, 溶液的pH＝11, n(钛酸丁酯):n(三乙醇胺)＝1:2, 陈化温度为150 ℃, 陈化时间为48 h时, 能得到较规则的、长径比约为4:1的棒状TiO2. 当溶液pH<10时, 得到球形的TiO2纳米粒子; 陈化时间为24 h时, 得到纺锤形TiO2纳米晶. 以上合成的纳米粒子均为锐钛矿型, 但当溶液的pH>12时, 则得到板钛矿型TiO2粒子. 以苯酚为降解模型, 考察了不同形貌TiO2的光催化活性.     

纳米颗粒跟踪分析仪用于二氧化钛纳米颗粒分散及检测

以纳米颗粒跟踪分析仪为检测手段,建立了二氧化钛(TiO2)纳米颗粒分散和检测的方法,考察了分散剂种类、超声方式、超声时间、超声温度、分散试剂浓度、pH值对TiO2分散的影响,以及本分散方法对于一般商品TiO2的通用性.采用NTA测定粒径和颗粒数量浓度,对检测过程中稀释试剂浓度、稀释倍数等检测条件进行了优化,颗粒数量浓度...     

纳米级TiO2光催化氧化聚丙烯酰胺

采用纳米级TiO2微粒为催化剂,研究了液固相悬浮体系中聚丙烯酰胺(PAM)的光催化降解和降粘性质.探讨了不同催化剂用量、PAM浓度和光照时间对光催化降解率的影响.结果表明,纳米级TiO2微粒具有较高的光催化活性,其光催化氧化PAM降解率在90 min时达90%以上,水中残留的PAM浓度为0.001%～0.003%;光催化降粘性能非常显著,光照5～10 min,含PAM的油田污水的粘度下降至蒸馏水的粘度.     

H2O2/TiO2超声协同光降解活性艳橙的研究

以活性艳橙溶液为模拟废水,通过H₂O₂/TiO₂超声(US)协同作用光降解活性艳橙溶液,探讨了TiO₂催化剂用量、H₂O₂用量、活性艳橙溶液的初始浓度、pH值、TiO₂催化剂锻烧温度等对活性艳橙溶液降解率的影响,并比较了几种不同作用方式对活性艳橙溶液的降解效果.结果表明:UV/H₂O₂/TiO₂/US协同作用降解活性艳橙溶液的效果最好;当活性艳橙溶液的初始浓度为20 mg·L^-1,pH＝5,TiO₂用量为0.4 g·L^-1,H₂O₂用量为0.4 ml·L^-1时,降解率可达92.06%.     

Characterization of concentrated colloidal ceramics suspension: a new approach

The dispersion behavior of a concentrated ceramic suspension (Al(2)O(3)) has been investigated in terms of capillary suction time (CST) with varying solids concentration both in the absence as well as in the presence of dispersant (APC). The CST value is found to be the lowest at the pH(iep) whereas it increases as the pH is changed either to the acid side or alkaline side due to the repulsive forces acting among the neighboring particles keeping them in more dispersed state. It has been further observed that the CST value increases with increasing concentration of solids in the suspension. The dispersability of the suspension has been quantified in terms of dispersion ratio (DR). The higher the dispersion ratio of a particular system above unity, the better is the dispersability and vice versa. Further, quantification of dispersion stability by the CST technique is found to be useful and practical for optimization of different parameters concerning suspension stability. A correlation is found among the CST, zeta potential, colloidal stability, and maximum solids loading. It has been finally concluded that the CST method could be potentially employed as a quantitative and diagnostic technique for characterizing concentrated ceramic suspension.     

聚合物分散剂对氟虫脲水悬浮剂分散稳定性的影响

通过测定药物颗粒界面Zeta电位和平均粒径, 研究了聚合物分散剂苯乙烯磺酸聚合物钠盐(GY-D08)用量、pH和盐离子对氟虫脲水悬浮剂分散稳定性的影响, 研究结果表明, 分散剂GY-D08的加入量与水悬浮剂分散效果密切相关, 制备质量分数为5%氟虫脲水悬浮剂的GY-D08最佳用量为2%, GY-D08用量过多或过少都会使分散效果下降; pH影响分散剂GY-D08在水中的电离能力, 当pH=9时, GY-D08分子完全电离, 能为颗粒提供较大的静电位阻, 水悬浮剂分散稳定性最好; Mg²⁺或Ca²⁺压缩颗粒界面的双电层, 降低Zeta电位, 使颗粒因带电量减少而聚结, 导致水悬浮剂分散稳定性变差, 且Mg²⁺或Ca²⁺浓度愈大, 其分散稳定性愈差; 当离子浓度相同时, Ca²⁺压缩双电层的能力比Mg²⁺强, 添加Ca²⁺后的水悬浮剂的分散稳定性更差.     

TiO2/H2O2/超声波协同降解壬基酚聚氧乙烯醚溶液

采用经过处理的锐钛矿型TiO2作为催化剂,在H2O2存在下,以TiO2/H2O2/超声波协同降解壬基酚聚氧乙烯醚反应为模型,探讨了TiO2催化剂用量、H2O2用量、超声波功率、壬基酚聚氧乙烯醚溶液初始浓度、初始pH值对壬基酚聚氧乙烯醚降解率的影响。结果表明,在一定的超声波功率和一定的TiO2用量范围内,壬基酚聚氧乙烯醚降解率随超声波功率和TiO2用量的增大而增大,达到一定值后保持平稳;当H2O2浓度介于一定范围内,增大H2O2用量可提高壬基酚聚氧乙烯醚的降解率,但H2O2用量过多时,反而会使壬基酚聚氧乙烯醚的降解率下降;pH<5时,壬基酚聚氧乙烯醚降解效果较好,且pH值越小,降解率越高;pH>5时,降解率越来越低。TiO2/H2O2/超声波体系降解壬基酚聚氧乙烯醚产生了较强烈的协同效应,在同一时刻三者协同体系的降解率比其3种单独体系的降解率之和高出约60%;在TiO2催化剂用量0.4g/L、H2O2用量0.2g/L、超声波功率600W、降解时间120min的条件下,对初始质量浓度为80mg/L,pH=1的壬基酚聚氧乙烯醚溶液进行降解,其降解率达98%以上。     

Alkali-Metal-Promoted Pt/TiO(2) Opens a More Efficient Pathway to Formaldehyde Oxidation at Ambient Temperatures

Addition of alkali metal ions significantly promotes the activity of the Pt/TiO(2) catalyst for the HCHO oxidation reaction by stabilizing an atomically dispersed Pt-O(OH)(x) alkali metal species and opening a new low-temperature reaction pathway. The atomically dispersed Na-Pt-O(OH)(x) species can effectively activate H(2) O and catalyze the facile reaction between surface OH and formate species to total oxidation products.     

Fe2O3/TiO2纳米管的制备及其光电催化降解染料废水性能

采用阴极电沉积和阳极氧化法制备了Fe2O3改性TiO2纳米管(Fe2O3/TiO2-NTs)电极,运用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行了表征,考察了其光电化学性能,并研究了复合电极光电催化降解甲基橙染料废水的反应性能.结果表明,Fe2O3的负载成功地将TiO2-NTs的光响应区间拓宽到可见光区域,Fe2O3/TiO2-NTs复合电极的光电流密度达到TiO2-NTs电极的3倍.在光电催化反应中,Fe2O3/TiO2-NTs复合电极对甲基橙的脱色效果明显优于TiO2-NTs电极,以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极,光照5min,甲基橙溶液的脱色率可达90%以上.     

Photocatalytic degradation and adsorption of 2-naphthol on suspended TiO2 surface in a dynamic reactor

The photocatalytic oxidation of 2-naphthol has been investigated at room temperature in a dynamic photoreactor with system UV/O2 (air) and aqueous suspension of titanium dioxide TiO2 irradiated under a variety of conditions. The kinetics of disappearance of pollutant were affected by several operating parameters such as TiO2 mass, concentration of the substrate and reaction pH. The experiments were measured by high performance liquid chromatography. A Langmuir-Hinshelwood model was found to be accurate for photocatalytic degradation and indicates that adsorption of the solute on the surface of semiconductor particles plays a role in photocatalytic reaction.     

Ag和Pd及其离子对TiO2光催化分解CH3CHO的影响

当用能量大于其禁带宽度的光照射通有氧气的TiO₂悬浮液时,在TiO₂微粒表面会产生反应活性很高的空穴和O₂^-、H₂O₂等多种活性氧.在上一篇文章中^[1]我们已报道了在通氧气和紫外光照的条件下,向TiO₂悬浮液中加入少量Ag⁺或Pd²⁺,将会大幅度提高体系中H₂O₂的生成量.另外,蔡汝雄等人也曾通过向TiO₂悬浮液中加入SOD的方法来提高其中H₂O₂的生成量^[2],而且证明了H₂O₂生成量的增多有助于杀死子宫癌细胞^[3].另一方面,利用TiO₂光催化来分解处理工业废水中的有机物已多见报道^[4～7].因此,为考察H₂O₂含量的增加是否有助于TiO₂催化分解有机物,我们以CH₃CHO为氧化对象,测定了经Ag和Pd表面修饰以及直接向悬浮体系添加Ag⁺或Pd²⁺离子前后,TiO₂光催化氧化分解CH₃CHO效率的变化,并对氮气和氧气气氛的实验结果进行了测定和比较.     

板式纳米碳纤维负载二氧化钛光催化复合材料的制备及降解甲基橙的研究

以板式纳米碳纤维为载体,采用酸性氧化法对载体进行预处理之后,使用钛酸异丙酯为钛源,高温水热法制备了二氧化钛/纳米碳纤维复合光催化剂,并考察了其对甲基橙的光催化去除能力及循环反应性能.复合材料中二氧化钛含量通过改变前驱体组成进行调节.材料的结构性能通过氮气吸附、X射线衍射(XRD)、能谱分析仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG-DSC)等测试技术进行了表征.结果表明,锐钛矿型的二氧化钛以纳米颗粒形式均匀分散在纳米碳纤维表面,从而形成了高度分散的二氧化钛/碳纤维纳米复合材料.另外,复合系统中中孔吸附作用的存在,与纳米二氧化钛的光催化产生协同作用,增强了复合材料在紫外光照射下对于水溶液中甲基橙的去除能力.在光照射下反应120 min时,不同担载量样品对甲基橙的去除率最高可达80.1%,不同煅烧温度样品最高可达79.2%.此外,光催化剂有着良好重复利用性能,3次循环反应后对甲基橙去除率仍可保持80.0%.