纳米TiO2对Ag(I)配合物的吸附

利用纳米TiO2的表面吸附活性, 以[S2O3]2-为络合剂, 应用火焰原子吸收光谱检测方法, 高效吸附分离了水中痕量Ag(Ⅰ). 系统研究了纳米TiO2的晶体结构、溶液的pH值、吸附时间、Ag(Ⅰ)的起始浓度及常见共存离子对吸附率的影响, 确定了最佳吸附条件. FTIR光谱分析结果表明, Ag(Ⅰ)配合物以物理作用吸附在纳米TiO2颗粒表面. 纳米TiO2对Ag(Ⅰ)的吸附等温线为S型, 表现出多分子层吸附特征. 硝酸和硫脲混合溶液可将吸附在TiO2纳米颗粒表面的Ag(Ⅰ)全部洗脱.     

δ-MnO2对TiO2光催化降解甲基橙的抑制作用

采用动力学方法研究了在水悬浮液中δ-MnO2颗粒物对P-25 TiO2光催化降解甲基橙活性的影响, 并利用紫外-可见漫反射光谱(DRS)和光致发光光谱(PL)对受δ-MnO2污染前后的TiO2样品进行了表征. 动力学研究结果表明, 在3种不同初始pH值条件下, δ-MnO2对TiO2光催化剂都具有明显的致毒效应, 共存δ-MnO2的浓度越大, 致毒效应越明显. 表征结果表明, 由于δ-MnO2 与TiO2之间的界面接触, 使得TiO2吸收带边蓝移, 紫外光区的吸收强度降低, 光致发光信号(PL)明显减弱. 因此, δ-MnO2导致TiO2的禁带宽度增大, 光利用率降低, 并且是光生电子与空穴的复合中心.     

TiO2与ZnO复合纳米结构电极的光电化学研究

利用尿素加压共沉淀法以Ti(SO4)2与Zn(NO3)2为原料制备了TiO2-ZnO复合纳米粒子, 其纳米结构电极的光电化学研究结果表明, 反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的复合纳米结构电极的光电转换效率最高. 对吸附染料RuL2(SCN)2∶2TBA的纳米结构TiO2和各种复合纳米粒子的纳米结构电极进行光电研究的结果表明, 染料对各纳米结构电极都起到了敏化作用, 其中也是由反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的纳米结构电极的光电转换效率最高. 对聚3-甲基噻吩修饰的纳米结构TiO2和摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧的复合纳米粒子构成的纳米结构电极进行光电性能研究, 结果表明, 聚3-甲基噻吩与半导体纳米粒子之间存在p-n结, 在一定条件下p-n结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 从而提高了光电转化效率.     

纳米TiO2膜的可控制备及膜结构与光催化活性的关系

以钛醇盐为原料, 普通玻璃管为载体, 制备了纳米TiO2薄膜和固定床型光催化反应器. XRD, AFM以及厚度分析表明, 通过工艺的优化可以实现纳米TiO2薄膜的可控制备. 在优化工艺条件下, 薄膜中TiO₂为锐钛矿型; 晶粒度为3~4 nm, 颗粒度为20~80 nm且大小可控; 单层膜的厚度为纳米级, 在纳米膜层上增加的膜层, 其粒子尺寸及膜厚仍可控制在纳米级, 从而并可以有效地防止薄膜龟裂. 采用UV-Vis吸光光度法对罗丹明B降解作用的试验结果表明, 反应器中纳米TiO₂薄膜的光催化活性与TiO₂的粒径有很大关系: 当粒径在20~30 nm时, TiO₂薄膜的光催化活性很高, 表现出明显的量子效应; 当粒径超过60 nm时, 光催化活性显著降低. 膜的光催化活性不随膜层数及总厚度的增加而降低的实验结果说明, 纳米TiO₂薄膜对紫外光的透过无不良影响.     

等离子体协同CuO/TiO2-γ-Al2O3催化CH4脱除NO

对合成的12%CuO/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂进行了BET和XRD表征, 并结合等离子体与催化协同脱除NO的反应装置, 考察了单一等离子体、单一催化剂以及等离子体与催化协同脱除NO+CH4+O2的反应结果, 研究了上述三种条件下NO和CH4的转化率. BET表征结果表明, 15%TiO2/γ-Al2O3的孔径分布在微孔和介孔之间; XRD结果表明, 催化剂表面有CuO晶相; 反应活性数据表明, 单一等离子体存在时, NO和CH4的转化率随着等离子体的输入功率增大而逐渐增加, 反应体系引入体积分数为2.5%的O2气促进了NO和CH4的转化; 使用单一催化剂时, NO和CH4的转化率随温度升高而分别增大至30%和20%. 同时NO转化率随O2气浓度的增加先增加后降低, CH4随O2气浓度的增加转化率逐渐增大; 等离子体与催化剂协同作用NO+CH4+O2反应中, NO和CH4的转化率随O2气浓度的增加与只有催化剂存在条件下的变化趋势一致, 但是增大了NO的低温转化率, 同时CH4的转化率提高到了90%.     

一步水热法制备TiO2复合结构及光伏性能研究

采用一步水热法制备TiO₂纳米棒阵列,研究了无水乙醇作为前驱物替换去离子水对纳米棒阵列的形貌的影响。实验发现,当无水乙醇的含量达到100%的时候,在生长的TiO₂纳米棒阵列的上面获得一层以TiO₂纳米棒为基本单元的微米球, 从而制备出TiO₂复合纳米阵列薄膜。通过XRD和TEM发现,样品为单晶四方金红石结构TiO₂构成的阵列薄膜,将样品组装成染料敏化太阳能电池后,电池的开路电压和短路电流分别为V_oc=0.63 V,J_sc=10.9 mA·cm^-2,填充因子FF=56.3%,转换效率达到η=4.1%。     

掺杂TiO2介孔材料的合成与表征

基于溶胶-凝胶过程, 以非表面活性剂有机小分子三乙醇胺为模板剂, 合成了TiO2及Fe3+/V5+-TiO2介孔材料. 利用XRD, TEM, BET, UV-Vis DRS等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及吸光性能. 研究结果表明, 用乙醇萃取法脱除模板剂可形成具有蠕虫状孔道结构的TiO2介孔材料, 而利用焙烧法在450 ℃脱除模板剂时可引起孔道的塌陷. 掺杂Fe3+或V5+可稳定材料的介孔结构, 适宜的掺杂摩尔分数为0.5％. 于450 ℃下焙烧后, 掺杂Fe3+/V5+的TiO2的平均孔径分别为10.5和9.6 nm, 比表面积分别达到103.59和90.80 m2/g. 相对于P25光催化剂, 掺杂Fe3+或V5+的TiO2吸光带边红移至可见光区, 说明掺杂离子在此合成过程中可有效地进入TiO2的晶格结构而引起其微观电子结构的改变.     

具有辐射聚合能力的HfO2/SiO2溶胶-凝胶玻璃的制备及其X射线光刻性能研究

采用溶胶-凝胶方法制备了一种新颖的具有辐射聚合能力的HfO2/SiO2凝胶薄膜. 并采用X射线作曝光光源对薄膜进行了曝光, 通过FTIR的测试, 分析了薄膜曝光前后的结构变化. 结果表明, 该材料具有良好的辐射聚合能力. 采用XPS分析了薄膜的成分, 并证实了Hf元素的存在. 用椭偏仪测试了薄膜的折射率, 结果证实, 加入HfO2提高了体系的折射率. 利用其辐射聚合能力, 采用X射线通过掩模板进行曝光, 利用曝光部分与未曝光部分在溶剂中的溶解度差, 在薄膜上制备了高为0.8 μm、周期为1 μm的衍射光栅, 进一步证实了材料具有良好的辐射聚合能力.     

阳极氧化TiO2纳米管阵列的制备与掺杂

近年来,TiO₂纳米管阵列的制备与应用得到了广泛的研究。阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列具有工艺简单、成本低廉、易于放大等优点,引起了极大关注。本文综述了阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列的研究现状,基于TiO₂纳米管阵列在阳极氧化过程中的生长机理,讨论了决定阳极氧化TiO₂纳米管阵列形成的主要因素。结合本组的研究工作,总结了如何通过改变电压、升压速率、电解液、温度和氧化时间,实现纳米管管径、管壁厚度、管长的有效控制,提高TiO₂纳米管阵列的表面形貌质量。最后介绍了TiO₂纳米管阵列掺杂改性方面的研究进展。     

介孔TiO2-ZnO复合薄膜的制备与表征

以三嵌段聚合物P123为模板剂, 以钛酸异丙酯和二水乙酸锌为无机前驱体, 利用溶胶-凝胶法和旋涂法成功地制备了不同ZnO含量的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 在ZnO前驱体摩尔分数为0~50％范围内获得薄膜质量较高的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 用小角XRD、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及X射线光电子能谱(XPS)对所得的复合薄膜进行了表征和分析. EDS和XPS等研究证明介孔薄膜为TiO2和ZnO的复合体系, 且ZnO前驱体含量的增加仍能保持TiO2-ZnO复合薄膜的均匀性. UV-Vis研究结果表明, 介孔复合薄膜的光学带隙宽度为3.45-3.58 eV, 随着ZnO含量的增加, 复合薄膜的紫外吸收蓝移.     

界面聚合法制备复合膜中的改性研究

介绍了复合膜的结构及性能,阐述了界面聚合法的基本原理及用该法制备复合膜的优越性;同时重点综述了国内外对复合膜的性能如通量和截留率、耐氯性、热稳定性、耐溶剂性和抗污染性的研究现状及改进方法,并对界面聚合法制备复合膜存在的问题以及研究前景进行了展望。     

原位溶液聚合聚苯胺与聚苯乙烯溶液共混复合材料的制备及表征

以DNSA掺杂剂,在醇(或酮)-水介质中采用原位溶液聚合法制备出了聚苯胺,以溶液共混法制备出了聚苯胺/聚苯乙烯复合材料,采用红外光谱、热失重、元素分析、扫描电镜对产物进行了表征。结果显示：掺杂的聚苯胺电导率最高为0.65 S/cm,优于常用的DBSA,具有一定实用价值和理论意义。该复合材料表面电阻率最低为101Ω/□数量级,并在一定范围内可调,可用于电磁屏蔽,适合于聚合物表面使用。     

聚苯胺/碳纳米纤维复合材料的制备及电容性能

采用原位聚合法制备了聚苯胺/碳纳米纤维(PANI/CNF)复合材料,用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和孔分布及比表面积测定仪研究了复合材料的表面官能团、组成、表面形貌及比表面积,并运用循环伏安(CV)法和计时电位法测试了PANI/CNF布作为电极材料的电化学性能.研究结果表明:PANI/CNF复合材料具有粗糙的毛刺结构,PANI沿碳纳米纤维均匀分布;PANI/CNF电极氧化还原反应的可逆性良好;在100mA·g-1电流密度下,当PANI含量为44.4%(w)时,复合材料比电容量高达587.1F·g-1,比能量为66.1Wh·kg-1,电流密度为800mA·g-1时比功率可达1014.2W·kg-1;在5A·g-1的电流密度下,1000次循环充放电后,复合材料的比电容量衰减28%.PANI/CNF复合材料具有良好的导电性和快速充放电能力,是一种优良的超级电容器电极材料.     

PANI/AMTES-TiO2纳米复合材料的制备及其光催化性能

首先用偶联剂苯胺基甲基三乙氧基硅烷(AMTES)对纳米TiO2进行表面修饰(AMTES-TiO2), 然后通过苯胺单体在AMTES-TiO2表面的原位化学氧化接枝聚合, 制备了基于共价键结合的聚苯胺(PANI)/AMTES-TiO2纳米复合光催化材料. 用红外光谱(FTIR), X射线衍射(XRD), 热重分析(TGA), 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和荧光发射光谱(PL)等技术对复合材料进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)为目标降解物, 研究了PANI/AMTES-TiO2复合材料在太阳光和紫外光下的光催化性能. 结果表明:聚苯胺敏化拓宽了TiO2的光谱响应范围, 复合材料在紫外和可见光区都有较强的吸收, 提高了光能的利用率和光生载流子的分离效率, 使复合材料表现出较高的光催化活性; 苯胺与AMTES-TiO2的质量比(w)对复合材料的光催化活性有较大影响, 当w为0.025时, 复合材料在两种光源下的催化性能均优于TiO2和AMTES-TiO2.     

吸附相反应技术制备纳米TiO2/SiO2复合材料

以SiO₂表面形成的吸附层为反应器,在载体表面制备了纳米TiO₂粒子.溶剂置换实验直接给出了吸附层的存在以及吸附层作为纳米反应器的实验证据,TEM,XRD和电子能谱分析表明,载体表面形成一层比较均匀的纳米粒子.初步探讨了温度和反应物浓度对产物分布的影响,分析了各种现象产生的可能成因.     

聚苯胺对纳米CdS的光致发光增强效应

利用电化学脉冲沉积法在聚苯胺(PANI)膜上制备了纳米CdS/PANI复合膜,并利用扫描电镜光谱、紫外可见光谱、红外光谱、拉曼和荧光等光谱技术表征复合膜的形貌、结构及性质.CdS/PANI复合膜中CdS微粒呈现量子尺寸效应;CdS和PANI间存在相互作用;由于聚苯胺和CdS能级的合适匹配,聚苯胺对CdS的光致发光(PL)有增强效应,增强机理为光生载流子的传递机理.     

Preparation of Sulfur-doped PANI/TiO2 Nanowires and Its Sensing Properties to Mercury

TiO₂ nanowires were successfully prepared via a simple hydrothermal method and a layer of sulfurized polyaniline(PANI) was loaded onto their surface to prepare a sensor of elemental mercury at room temperature. The sulfurized PANI/TiO₂ composite sensor has a high sensitivity to mercury in a range of density from 5.57 mg/m³ to 126.18 mg/m³ at room temperature. The response time and recovery time are relatively short. We also investigated the sensitivity and response time to other interfering gases, such as NO₂, SO₂ and NH₃. And the sulfurized PANI/TiO₂ composite material shows a good selectivity for element mercury. The microscopic structure of the sensor was investigated via X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDAX). The sulfurized PANI/TiO₂ composite material shows a high sensitive response, and good selectivity to element mercury, which is promising for the application in the detection of element mercury.     

界面聚合法制备正二十烷微胶囊化相变储热材料

采用界面聚合的方法, 以甲苯鄄2,4-二异氰酸酯(TDI)和乙二胺(EDA)为反应单体, 非离子表面活性剂聚乙二醇壬基苯基醚(OP)为乳化剂, 合成了正二十烷为相变材料的聚脲包覆微胶囊. 结果表明, 二异氰酸酯和乙二胺按质量比1.9:1 进行反应. 以透射电镜和激光粒度分析仪分析微胶囊, 测得空心微胶囊直径约为0.2 μm, 含正二十烷微胶囊约为2-6 μm. 红外光谱分析证明, 壁材料聚脲是由TDI 及EDA 两种单体形成的. 正二十烷的包裹效率约为75%. 微胶囊的熔点接近囊芯二十烷的熔点, 而其储热量在壁材固定时随囊芯的量而变. 热重分析表明, 囊芯正二十烷、含正二十烷的微胶囊以及壁材料聚脲, 能够耐受的温度分别约为130 ℃、170 ℃及270 ℃.     

铂微粒修饰碳纳米管-纳米TiO2/聚苯胺复合膜电极的制备及其电化学性能

采用循环伏安法,在200 mmol.L-1苯胺与500 mmol.L-1H2SO4的混合溶液中,在-0.1 V~0.9 V扫描(50 mV.s-1),实现了苯胺在碳纳米管-纳米TiO2膜电极上的电化学聚合,得到翠绿色的聚苯胺膜(PANI),并用交流阻抗谱对PANI的电化学性质进行了表征。在PANI电极上修饰铂,制得铂微粒修饰PANI电极(PANI-Pt)。研究发现PANI-Pt对抗坏血酸的氧化有很高的催化活性。     

界面聚合法制备PANI/g-C3N4复合催化剂及其热稳定性和可见光催化性能

利用界面聚合法, 成功将聚苯胺(PANI)纳米棒生长在石墨型氮化碳(g-C₃N₄)片层上, 制备了PANI/g-C₃N₄复合光催化剂. 采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、热重分析(TGA)和电化学工作站表征手段考察样品的结构、形貌及性能, 以可见光催化降解亚甲基蓝为模型考察样品的可见光催化活性. 实验结果表明, 在复合材料中的g-C₃N₄能很好地分散成层状, 并在层间与PANI纳米棒形成复合物, 这种特殊的复合结构不仅利于片状g-C₃N₄对PANI链段运动的限制及对其降解产物的物理屏蔽, 从而可以提高复合材料的热稳定性, 而且具有优越的可见光催化性能.