TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维降解活性大红性能研究

以氧化石墨烯为载体,通过原位生成的方式制备TiO_2插层氧化石墨烯,并以PAN为成纤载体、DMF为溶剂,采用静电纺丝法制备TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维;通过透射电镜(TEM)、紫外可见光光谱(UV)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等手法对TiO_2插层氧化石墨烯及TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维的形貌、结构进行表征分析;研究了含不同TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维光催化降解活性大红的性能.结果表明:TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维对活性大红有优异的光催化降解性能,且随着TiO_2插层氧化石墨烯含量的增加,完全降解活性大红所需的时间逐渐变短.     

Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列的制备及其可见光催化性能研究

在氟化铵-乙二醇体系中,采用阳极氧化法在铁基体上制备Fe_2O_3纳米管阵列,然后以氟钛酸铵为钛源,利用水热法在Fe_2O_3纳米管阵列上负载TiO_2纳米片,制得Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列,利用SEM、EDS、XRD、TEM、UV-Vis等手段,对所制Fe_2O_3/TiO_2纳米管阵列的表面形貌、物相结构及光催化性能进行表征,并分析Fe_2O_3/TiO_2纳米结构对亚甲基蓝的可见光降解能力。结果表明,Fe_2O_3/TiO_2复合纳米管阵列具有良好的可见光响应;NH_4F浓度为0.4%、水热反应3h制备的Fe_2O_3/TiO_2复合结构具有最佳的光催化性能,对亚甲基蓝的降解率可达90%。     

少层Ti_3C_2T_x基复合材料的制备及其光催化性能

通过刻蚀Ti_3AlC_2前驱体制得少层Ti_3C_2T_x(DL-Ti_3C_2T_x),以二甲基亚砜为反应溶剂采用溶剂热法控制氧化DL-Ti_3C_2T_x制备了TiO_2/DL-Ti_3C_2T_x复合材料。借助XRD、SEM、TEM、Raman等对相关样品的物相结构及微观形貌进行表征,并通过罗丹明B的光降解实验评价了所制复合材料的光催化性能。结果表明,复合材料DL-Ti_3C_2T_x片层的表面形成了均匀致密的锐钛矿型TiO_2纳米颗粒,通过控制溶剂热温度能够调控复合材料中DL-Ti_3C_2T_x和TiO_2的相对含量,并且当溶剂热温度为100℃时,所制TiO_2/DL-Ti_3C_2T_x复合材料光催化性能最佳。     

TiO2-MWCNT复合材料的合成与结构表征

以金属钛粉为钛源、多壁碳纳米管为反应性模板碳源,采用熔盐法在KCl-LiC体系中合成TiC-MWCNT复合材料,并通过混合空气氧化制备TiO2-MWCNT复合材料.采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱和扫描电镜对上述产物的晶相结构、光谱特征和表面微观结构进行分析.结果表明,TiC-MWCNTs经过控制氧化后,仍然保持MWCNTs的基本管状形貌,TiC颗粒氧化生成TiO2并均匀地涂覆在多壁碳纳米管表面;TiO2-MWCNT复合材料中TiO2以锐钛矿相存在,平均晶粒尺寸约为13 nm,该复合材料在紫外光和可见光区域都具有良好的光吸收性能.     

硫化镉/石墨烯/TiO_2纳米棒阵列的光电化学性能

采用水热法在掺氟导电玻璃(FTO)上生长TiO_2纳米棒阵列。通过电化学伏安法将氧化石墨烯还原并沉积在TiO_2纳米棒阵列上,再经过化学水浴沉积硫化镉,形成Cd S/石墨烯/TiO_2阵列复合材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及X射线能量色散仪对样品的晶型、形貌以及成分进行分析。通过电化学工作站表征样品交流阻抗、开路电位、光电流响应及光化学能转换效率。结果表明,复合材料的电荷转移电阻约是未修饰的TiO_2纳米棒阵列的1/17,光电流比未修饰的TiO_2纳米棒阵列提高约2.5倍,在外加电压为-0.6 V时可达到2.2%。     

TiO_2-MWCNT复合材料的合成与结构表征

以金属钛粉为钛源、多壁碳纳米管为反应性模板碳源,采用熔盐法在KCl-LiC体系中合成TiC-MWCNT复合材料,并通过混合空气氧化制备TiO2-MWCNT复合材料。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱和扫描电镜对上述产物的晶相结构、光谱特征和表面微观结构进行分析。结果表明,TiC-MWCNTs经过控制氧化后,仍然保持MWCNTs的基本管状形貌,TiC颗粒氧化生成TiO2并均匀地涂覆在多壁碳纳米管表面;TiO2-MWCNT复合材料中TiO2以锐钛矿相存在,平均晶粒尺寸约为13 nm,该复合材料在紫外光和可见光区域都具有良好的光吸收性能。     

原位聚合制备聚丙烯腈-氧化石墨烯复合材料

采用Hummers法制备高氧化程度的氧化石墨烯,并用异氰酸苯酯对其修饰,丙烯腈单体在氧化石墨烯插层并进行原位聚合.采用FT-IR、XRD、TG及SEM对其复合材料的化学结构、结晶度变化、热稳定性及形貌进行了表征.     

改性氧化石墨烯/TiO_2的制备及在氨氮废水处理中的应用

将氧化石墨烯(GO)改性,得到了氨基化改性的氧化石墨烯.再将氨基化改性的氧化石墨烯(GO)与TiO_2复合,制备了氨基改性的氧化石墨烯(GO)与TiO_2复合材料.用所制备的复合材料在可见光照射下,去除溶液中的氨氮,分别考察了不同因素对氨氮去除效率的影响.     

Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料组织结构和吸波性能的影响

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯(RGO)/Fe3O4复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe3O4和Co掺杂的RGO/Fe3O4复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2～18GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe3O4复合吸波性能的影响规律.结果表明:部分Co参与了水热反应生成了CoCO3、Co3O4和Co2O3,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe3+在氧化石墨烯(GO)表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面的Fe3O4纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明:掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00mm时,最大反射损耗提高3.44dB,有效吸收频带拓宽2.88GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73GHz.Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.     

原位聚合制备聚苯胺/石墨烯导电复合材料的工艺

采用盐酸（HCl）为掺杂酸、以聚乙烯基吡咯烷酮（PVPK90）为空间稳定剂,在过硫酸铵（APS）氧化体系中通过原位聚合制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料。该方法制备的聚苯胺/石墨烯复合材料导电性能好,聚苯胺尺寸大小均一、形貌规整。实验结果表明,当石墨烯的添加量为7%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺的提高了2个数量级。另外,对原位聚合制备聚苯胺/石墨烯复合材料的制备工艺进行了优化。对制备工艺进行优化后,在石墨烯添加量为1%（质量分数）时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺提高了一个数量级,在提高复合材料导电性的同时简化了加工工艺,大大提高了生产率,具有可靠的实用价值。     

水热体系下二氧化钛与氧化石墨烯复合纳米晶的合成

 200 ℃下四方结构的二氧化钛(TiO2)与氧化石墨烯(GO)复合纳米晶在一个装有适量钛酸四丁酯、无水乙醇、氧化石墨烯和蒸馏水的密闭的水热釜中加热12 h后被制备。X射线粉末衍射仪（XRD)、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等一系列分析仪器被运用来揭示二氧化钛与氧化石墨烯复合纳米晶是由粒径大约160 nm的四方结构的二氧化钛纳米晶与氧化石墨烯复合而成,通过紫外吸收对其光学性能进行了必要的测试。
     

TiO2/SiO2/GQDs双层增透膜的制备及其在太阳能板中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂ 和TiO₂ 纳米溶胶,采用水热法制备了石墨烯量子点（graphene quantum dots,GQDs）。为进一步提高光伏太阳能板的透光率,设计了一种TiO₂/SiO₂/GQDs双层增透膜结构。探究了薄膜的结构、自清洁性能和增透性能,并进一步讨论了GQDs在增透性中的作用。结果表明,SiO₂-TiO₂/TiO₂-GQDs结构的双层薄膜厚度为120 nm时,太阳能板上的光透过率由未涂敷的85%增加至95%。接触角实验和室外耐环境性能实验测试表明,复合膜层接触角为10°,并具有良好的亲水性和耐环境性能。此外,户外实验结果表明,涂覆该薄膜的太阳能电板发电效率提高6%。由此说明双层增透膜可有效地提高太阳能电池板的光能利用率和使用寿命,可高效地利用太阳能。     

铕掺杂TiO2粉末的制备及其可见光光催化性能研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用水热法制备铕掺杂TiO2粉末,对铕掺杂TiO2粉末的可见光光催化性能进行研究,并通过XRD、SEM分析对其进行表征。结果表明,铕掺杂TiO2粉末没有改变晶相结构,铕掺杂后使TiO2粉末由不规则形状转变为实心球状,且提高了TiO2粉末的光催化性能。模拟太阳光实验发现,铕掺杂TiO2粉末可明显提高其可见光光催化的降解能力,当辐照度为500W/m2、时间为240min时,其降解率达到78%。     

银掺杂多孔氧化钛光催化甲基橙降解反应条件的探究

利用溶胶-凝胶法结合光还原法制备Ag掺杂多孔TiO_2光催化剂,以甲基橙的降解效果为评价标准,考查了光照降解时间、光催化剂用量、甲基橙溶液初始浓度、溶液pH值对光催化剂催化降解甲基橙的影响。结果表明,本方法制备的光催化剂无论是在紫外光还是可见光下均具有优良的光催化性能:在浓度为10 mg/L的甲基橙溶液中,4 g/L光催化剂,紫外光照射80 min,甲基橙可实现100%完全降解;相同催化条件下,可见光照100 min,甲基橙完全降解;当反应溶液pH=2时,紫外光和可见光都可在20 min内实现甲基橙的完全降解。     

Preparation, characterization and photodegradation of methylene blue based on TiO2 microparticles modified with thiophene substituents

The new microparticles,2-formylthiophene(FT)/TiO2 and(E)-1,2-bis(5-formyl-2-thienyl) ethylene(EBFTE)/TiO2 were synthesized with a silane coupling agent.The prepared TiO2 composites were characterized using Ultraviolet-Vis absorption(UV-Vis),X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscope(SEM) and thermogravimetric analyzer(TGA).Methylene blue was used as a model material to examine the photocatalytic activities of the prepared catalysts under both Ultraviolet-Vis(UV) and visible(Vis) light.The enhanced photocatalytic activities were observed in the presence of(FT)/TiO2 and EBFTE/TiO2 under Vis light.It suggests that FT or EBFTE plays a block or active role in the photodegradation mechanisms under UV and Vis light irradiation,respectively.     

A brief review of graphene-based material synthesis and its application in environmental pollution management

Graphene is an interesting two-dimensional carbon allotrope that has attracted considerable research interest because of its unique structure and physicochemical properties. Studies have been conducted on graphene-based nanomaterials including modified graphene, graphene/semiconductor hybrids, graphene/metal nanoparticle composites, and graphene-complex oxide composites. These nanomaterials inherit the unique properties of graphene, and the addition of functional groups or the nanoparticle composites on their surfaces improves their performance. Applications of these materials in pollutant removal and environmental remediation have been explored. From the viewpoint of environmental chemistry and materials, this paper reviews recent important advances in synthesis of graphene-related materials and their application in treatment of environmental pollution. The roles of graphene-based materials in pollutant removal and potential research are discussed.     

二氧化钛-硫化镉/还原氧化石墨烯复合材料光催化降解废水中有机物的研究

采用溶剂热法制备出二氧化钛-硫化镉/还原氧化石墨烯(TiO_2-CdS/rGO)三元复合光催化材料,研究其对亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解效果.结果表明,TiO_2-CdS/rGO对亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解效果优于TiO_2-CdS的,催化效率得到明显提高,降解时间大大缩短.在可见光照射下,以TiO_2-CdS/rGO为光催化剂,当光反应时间为40min时,亚甲基蓝、罗丹明B的降解率可达100%.     

CdS光化学修饰介孔TiO2及其增强的可见光催化活性

[目的]提高介孔TiO₂材料的光催化活性。[方法]采用蒸发诱导自组装法(EISA),以四氯化钛和钛酸丁酯为钛源,嵌段共聚物P123(EO₂₀PO₇₀EO₂₀)为模板剂,制备介孔TiO₂。用光化学修饰法将CdS掺进介孔TiO₂中,合成对可见光有较好响应的复合材料,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、原子吸收分光光度法(AAS)和光催化等手段对样品进行表征。[结果]XRD和TEM结果表明成功合成有序的六方介孔材料;AAS确定复合材料中Cd的含量为0.96mg/g;光催化于500 W氙灯下以2×10^-5mol/L次甲基蓝(MB)为模型污染物,结果显示CdS/TiO₂复合材料的可见光催化活性明显提高。[结论]光化学修饰法制备的介孔CdS/TiO₂复合材料可增强其可见光催化活性。     

Preparation, characterization and photocatalytic activity of N-doped TiO2 nanocrystals

N-doped TiO₂ nanocrystals were prepared using titanium alkoxide as precipitant with different proportional materials. The products were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and UV-vis diffuse reflectance spectra. It is confirmed experimentally that the photocatalytic activity of N-doped TiO₂ is much higher than that of Degussa P25, when used for the degradation of crystal violet. The degradation kinetics follows an apparent first-order reaction, which is consistent with a generally observed Langmuir-Hinshelwood mechanism. The doping of TiO₂ with nitrogen significantly increases the absorption in the region of visible light. The energy of the band gap of N-doped TiO₂ is 2.92 eV. The better performance of N-doped TiO₂ can be explained by the fact that it is also excited with longer-wavelength light.     

Fabrication of Fe–TiC–Al2O3 composites on the surface of steel using a TiO2–Al–C–Fe combustion reaction induced by gas tungsten arc cladding

The aim of the present study was to fabricate Fe–TiC–Al₂O₃ composites on the surface of medium carbon steel. For this purpose, TiO₂–3C and 3TiO₂–4Al–3C–xFe (0 ≤ x ≤ 4.6 by mole) mixtures were pre-placed on the surface of a medium carbon steel plate. The mixtures and substrate were then melted using a gas tungsten arc cladding process. The results show that the martensite forms in the layer produced by the TiO₂–3C mixture. However, ferrite–Fe₃C–TiC phases are the main phases in the microstructure of the clad layer produced by the 3TiO₂–4Al–3C mixture. The addition of Fe to the TiO₂–4Al–3C reactants with the content from 0 to 20wt% increases the volume fraction of particles, and a composite containing approximately 9vol% TiC and Al₂O₃ particles forms. This composite substantially improves the substrate hardness. The mechanism by which Fe particles enhance the TiC + Al₂O₃ volume fraction in the composite is determined.