TiO2光催化剂的改性研究进展

 TiO₂光催化剂具有禁带宽度较大、光生电子-空穴易复合等缺点,因而国内外关于TiO₂光催化剂的改性研究很多。本文综述了贵金属沉积、元素掺杂(金属离子掺杂、非金属掺杂、共掺杂)、复合半导体、表面光敏化、表面酸化等TiO₂光催化剂改性方法及原理。其中,非金属掺杂和共掺杂改性可使TiO₂光响应波长红移,同时保留TiO₂对紫外光的响应,从而实现良好的处理效果叠加。最后展望了TiO₂光催化剂改性研究的未来研究方向,即兼顾生产成本,保持TiO₂在复杂环境下的稳定性,并提高其回收利用率。     

端酚基超支化大分子的合成

通过两步法反应合成了新型的AB₂单体4-(6-溴-己氧基)-4′,4″-二羟基三苯甲烷,并进一步在温和的反应条件下得到端基为酚羟基的超支化聚醚型大分子,研究了反应时间、反应温度、单体浓度和核分子的加入对超支化分子的分子量及其分布的影响。除AB₂单体法外,还利用A₂+B₃法合成了结构类似的超支化分子,并对比了两种不同合成方法对超支化分子的分子量及分子量分布的影响。通过A₂+B₃单体合成的超支化分子可作为添加剂来改性E-51环氧树脂,添加质量分数10%的该超支化分子就能极大地提高用酸酐固化的环氧树脂的耐碱性。     

纳米SiO2改性UHMWPE性能的研究

文中研究了纳米SiO₂填充改性超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)塑料的耐热性能。结果表明：在UHMWPE中添加少量经偶联剂表面处理的纳米SiO₂对材料的耐热性能有较显著影响。用DSC法研究了UHMWPE/纳米SiO₂复合材料在不同纳米粒子含量时的熔融结晶行为。纳米SiO₂的加入，起到了结晶成核剂作用。通过偏光显微镜观察了复合材料结晶结构，同时和纯UHMWPE进行了比较。发现较低含量纳米SiO₂在UHMWPE中有成核作用，使UHMWPE以异相成核方式结晶，UHMWPE的结晶度提高，球晶颗粒变小。     

Cu3(BTC)2提高聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺复合膜气体分离性能成因的研究

将金属有机骨架化合物Cu₃(BTC)₂填充到聚二甲基硅氧烷中，制备聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺改性复合膜，用于气体分离的研究。考察了操作温度和压力对CO₂、CH₄、O₂和N₂在改性复合膜中的渗透系数、扩散系数、溶解度系数和分离系数的影响。结果表明，填充Cu₃(BTC)₂可降低气体的渗透活化能、扩散活化能和膜的压缩效应，进而提高气体的扩散性能和渗透性能；Cu₃(BTC)₂改性复合膜在低温条件下可得到较高的渗透性能和分离性能，较高压力可在不降低膜分离性能的基础上提高其渗透性能。     

PMMA/TiO2纳米复合粒子的制备及初步应用研究

采用原位乳液聚合法，用经硅烷偶联剂处理过的纳米TiO₂，与MMA单体混合，合成PMMA/TiO₂纳米复合粒子。探讨了TiO₂表面改性机理， 并用TG、IR、DSC等对产物进行了表征，表明纳米TiO₂被包覆在聚合物PMMA中。将复合粒子加入紫外光固化涂料，制得复合涂膜。由原子力显微镜照片分析，制备的PMMA/ TiO₂复合粒子平均粒径约为75nm。分别在涂膜中添加等量的纳米TiO₂和PMMA/ TiO₂纳米复合粒子，制成两张复合涂膜，比较发现PMMA/ TiO₂纳米复合粒子在涂膜中的分散情况优于纳米TiO₂，呈现良好的纳米级分散，明显改善了TiO₂与涂膜的相容性，从而提高了涂膜的硬度及涂膜与基材的附着力。     

FeCl3-CO2体系改性活性炭的研究

以FeCl₃为催化剂，用CO₂对原料炭（LAC）进行改性。用乙醇、亚甲基蓝和VB₁₂表征其吸附性能；氮气吸附（温度为77K）方法测定活性炭的孔结构，计算其BET比表面积；密度函数理论（DFT）表征其孔径分布。实验结果表明，改性后活性炭的BET比表面积和总孔容增加了1倍，使改性后活性炭对乙醇、亚甲基蓝和VB₁₂的吸附量都有显著提高，且改性后活性炭的孔径分布更趋均匀。     

TiO2的有机改性及其电泳性能

以改性的TiO₂粒子为显色粒子，四氯乙烯为分散介质，油溶红为染料，加入分散剂制备了电泳显示液。选用不同类型的有机表面活性剂和硅烷偶联剂对纳米TiO₂粒子进行表面改性。用红外光谱（FT-IR）表征了改性粒子的表面组成和结构，并通过透射电镜（TEM）观察了粒子的形态、粒径及分散情况。采用静态沉降法考察了改性后的粒子在四氯乙烯中的分散稳定性，并利用自行设计的电泳仪对粒子的电场响应特性进行了测试。结果表明，用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性的粒子其分散稳定性和带电性最好。随后探讨了SDBS用量和反应时间对粒子分散性和带电性的影响，得到改性的最佳工艺条件为：改性剂用量为TiO₂含量的15%，反应时间为1h。改性后的粒子分散性和带电性有明显的提高，粒子对电场有可逆响应且具备一定的双稳性。     

纳米CeO2的表面改性及其在水介质中的分散性能

采用阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠对纳米CeO₂进行表面修饰,考察了表面改性工艺条件对纳米CeO₂在水介质中粒度分布及Zeta电位的影响,确定了适宜的表面改性工艺条件：改性剂质量浓度60g/L、改性温度25℃、改性时间4h、搅拌速率150r/min,pH 9~11。采用TEM、FT-IR、XRD对改性前后的纳米CeO₂颗粒进行了表征,结果表明改性后纳米CeO₂表面包裹了一层改性剂分子,颗粒在水介质中分散性良好,达到了单分散。此外,采用溶液共混法制备聚乙烯醇（PVA）/ CeO₂纳米复合膜材料,利用UV-Vis分光光度计表征了复合膜材料的光学性能,发现纳米复合膜具有良好的紫外屏蔽性能以及高的可见光透过率,在300~400nm的近紫外光区,复合膜的紫外屏蔽率可达97%,添加5%纳米粒子的复合膜在650nm处的可见光透过率比纯PVA膜降低了3%,保证了复合膜的透明度。     

纳米CaCO3-PVC复合材料微观结构和力学性能研究

将纳米CaCO₃进行表面改性,制备了纳米CaCO₃-PVC复合材料。用透射电子显微镜观察纳米CaCO₃改性前后及纳米CaCO₃-PVC复合材料的微观结构。结果表明,表面改性后纳米CaCO₃在PVC基体中达到了纳米级的分散,对PVC复合材料有显著的增韧作用,复合材料的缺口冲击强度达到41.2kJ/m²。此外,还研究了纳米CaCO₃-PVC的流变性能。     

纳米复合铁-硅氧化物的制备、性能及其应用

用溶胶-凝胶法制备了纳米γ-Fe₂O₃及γ-Fe₂O₃/SiO₂复合氧化物，以透视电镜(TEM)、热重 差热分析(TG-DTA)、Brunauer Emmett Teller (BET)分析和X射线衍射分析(XRD)对纳米粒子进行表征，以CH₄为模型反应，在固定床流动反应器中对复合氧化物进行催化活性评价，并制作了气敏元件。考察了γ-Fe₂O₃及γ-Fe₂O₃/SiO₂敏感元件对CO和其他还原性气体的灵敏度及焙烧温度对敏感度的影响，得到对CO检测的合适焙烧温度分别为500℃和600℃和最佳操作温度310℃。结果表明，γ-Fe₂O₃/SiO₂纳米复合氧化物中SiO₂对γ-Fe₂O₃的相变温度、加强热稳定性及提高气体灵敏度起到较大的作用。     

低品位氧化锌矿湿法浸取制备纳米氧化锌

以低品位氧化锌矿为原料,通过酸浸、净化除杂得到纯净的硫酸锌溶液.以碳酸氢铵为沉淀剂,采用直接沉淀法制备纳米氧化锌粉体.考察了碳酸氢铵和硫酸锌的物质的量之比、反应温度、反应时间、前驱体碱式碳酸锌的热分解温度及时间对纳米氧化锌粒径大小及锌沉淀率或产品纯度的影响.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对产品的粒径及晶型结构进行检测.结果表明,所得产品为六方晶系氧化锌,形貌为球状,平均粒径为40 nm,ZnO质量分数达到97.5%.所设计工艺可得到技术指标达到GB/T 19589-2004 国家标准中纳米氧化锌粉体要求,且操作简便易行,易于工业化生产.     

有机改性硅的孔结构表征

测定了5种不同有机改性硅吸附剂(十八烷基硅-C18、苯基硅-PHY、三丁基硅-Ct4、氨丙基硅-NAX、羧酸基硅-CCX1)以及常规氧化硅吸附剂的氮吸附等温线,运用BJH法计算了各个样品的孔径分布和微结构特征参数,并用DFT法对CCX1、C18和SIL分别进行了全孔分析.结果表明:5种不同有机改性硅与氧化硅同属中孔型吸附剂,改性导致吸附剂的孔隙率和比表面积出现不同程度的降低,改变了吸附剂的孔径分布状况.     

制备方法对SnO2超微粉气敏性的影响

本文采用透射电镜（ＴＥＭ），光电子能谱（ＸＰＳ）等手段，对溶液沉淀法和低温等离子体法制备的ＳｎＯ２超微粉的微结构进行了分析比较．通过计算得到了它们的表面氧吸附活化能值，说明不同的制备方法对粉料的活性有很大影响，从而影响用这种粉料制备的气敏元件的气敏特性．     

纳米ZnO粉体的制备

以ZnCl2 为原料 ,以HN4 OH为沉淀剂 ,采用液相沉淀法 ,制备出纳米级ZnO粉体 .制得的纳米粉体粒径 30nm左右 ,粒径分窄、分散性较好 .在摩尔浓度变化的情况下 ,探讨了制备纳米级ZnO粉体的条件 .     

沉淀法制备纳米钛酸锌粉体的研究

文中以TiCl₄和ZnCl₂的混合液为原料液、以NaOH为沉淀剂,采用直接沉淀法,在不同沉淀剂的质量浓度(3,6,9mol/L)以及Zn²⁺与Ti⁴⁺的摩尔比为1∶1.2～2∶1的条件下,通过煅烧,得到粒径小于100nm的立方相钛酸锌粉体。研究结果表明：沉淀剂NaOH浓度为3mol/L,Zn2+与Ti⁴⁺的摩尔比为1∶1时,经600℃煅烧得到粒径约为40nm的纯立方相ZnTiO₃粉体;Zn²⁺与Ti⁴⁺的摩尔比为2∶1时,经800℃煅烧得到粒径约90nm的Zn₂TiO₄粉体。粉体形貌为球形,粒度分布窄。     

用锌焙砂中浸渣制备锰锌铁氧体共沉淀粉

以湿法炼锌过程中的中浸渣和挥发窑渣为原料,经浸出、还原、净化和共沉淀等过程制备软磁铁氧体所需的锰锌铁氧体共沉淀粉料.确定浸出工艺条件、硫化沉淀和氟化沉淀工艺条件.实验结果表明,中浸渣的最佳浸出工艺条件如下:温度为90～95℃,搅拌速度为200 r/min,硫酸用量为理论用量的1.15倍,时间为2.5 h,液固比为4:1;制得的共沉淀粉料中铁、锰和锌的平均含量比例与理论配方较符合,尤其是共沉淀粉料中各杂质元素含量很低,各杂质成分含量分别为Ca 0.018 0%,Mg 0.008 5%,Si 0.003 8%,A1 0.007 8%,Ni 0.017 0%,Pb0.001 2%,Cu 0.003 3%,Cr 0.002 8%及Cd 0.000 2%,达到锰锌软磁铁氧体材料对粉料的要求.     

微波辅助均相沉淀法连续反应制备NiO-SDC粉体

采用微波均相沉淀法连续反应制备NiO—SDC粉体．由微波管式反应器连续制备前驱物经100℃干燥,700％焙烧2h条件下可以得到立方相晶型的SDC和NiO共生复合氧化物粉体．     

制备条件对YAG∶Ce荧光性能的影响

采用正滴共沉淀制得参杂钇铝石榴石（YAG∶Ce）荧光粉体,考察铈的掺杂量、阳离子浓度、温度等制备条件对荧光性能的影响进行研究.用XRD晶体粉末衍射仪、荧光分光光度计对其进行表征,结果表明：铈的参杂对YAG晶格畸变影响较小,铈的摩尔百分含量为6（时,由沉淀剂与阳离子母盐浓度比例为1 M/0.273 4 M≈4的体系制备出的荧光粉的荧光强度最大.     

溶胶-水热法制备BaTiO3基PTC超细粉体

采用乙酸钡和钛酸四丁酯为原料,用溶胶沉淀与水热相结合的方法制备钛酸钡基正温度系数(PTC)纳米粉体.通过改变KOH强碱溶液用量调节水热反应的pH值,用X射线衍射分析了不同pH值条件下钛酸钡粉体晶相,确定了钛酸钡晶核稳定存在的条件.采用化学沉淀和溶液滴定方法研究了反应前驱物中Ba(AC)2和Ti(OC4H9)4的摩尔比对生成粉体化学计量比的影响.将Ba(AC)2Ti(OC4H9)4按照摩尔比为1配置的前驱物置于饱和氢氧化钡溶液构成的富钡环境下进行水热反应,获得了符合化学计量比、晶粒尺寸30nm左右的立方相钛酸钡纳米粉.在钛酸钡纯粉制备基础之上,将施主元素Y及受主元素Mn在前驱物制备过程中引入,瓷体实现了半导化,并获得了PTC效应.     

从晶体生长角度优化高性能磷酸银粉体的合成工艺

利用简单水热法处理快速沉淀获得的Ag3PO4粉体,从晶体生长角度探讨结晶质量以及比表面积这两个影响粉体光催化性能的重要因素。借助XRD分析手段引入结晶因子ξ来综合评价上述两个因素的影响,并对水热处理工艺进行优化,从而获得高光催化性能的Ag3PO4粉体。研究结果表明,结晶因子ξ值能够准确地评价Ag3PO4粉体的光催化性能,并能有效地优化粉体的合成工艺;ξ值越大时,粉体的光催化性能越好,且当水热处理工艺为148℃,12h时,产物的ξ值最大,其光催化性能最为优异。