高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体的制备与光催化性能研究

以硫酸氧钛为钛源,氧化石墨为碳源,采用水热方法制备了高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体材料.利用XRD、Raman、N2 吸附、SEM 和TEM 对复合体材料的结构进行了表征.研究表明高热稳定性多孔二氧化钛均匀复合在石墨烯表面,两者形成了有效的界面耦合.光催化降解高毒性有机污染物2,4-二氯苯酚,经700 ℃高温焙烧后的样品具有最高的光催化降解效率,2h即可将有机物完全降解,这得益于多孔二氧化钛发达的孔道结构利于反应物和产物的扩散,较高的结晶度以及与石墨烯之间形成的紧密界面耦合有利于光生电荷的分离.这种新颖的具有优异光催化性能的高热稳定性多孔二氧化钛/石墨烯复合体在光催化领域具有较高的应用价值,这种一步水热法合成策略也为构筑其他石墨烯基多孔复合材料提供了新的思路.     

聚苯胺纳米纤维/Fe_3O_4纳米粒子磁性复合材料对水中痕迹量Pb~(2+)的吸附及快速分离性能

用静电自组装的方法制备聚苯胺纳米纤维/Fe3O4纳米粒子多功能复合材料,并研究该材料在水体系中对重金属离子的吸附及快速磁分离性能.结果表明:聚苯胺纳米纤维/Fe3O4纳米粒子多功能复合材料在水溶液中大部分稳定存在,不溶解也无明显团聚现象,对重金属离子有较好的吸附性能;HNO3溶液可将重金属离子从聚苯胺纳米纤维/Fe3O4纳米粒子多功能复合材料上解吸附以实现重复使用,且该解吸过程不破坏其物理结构.     

SnS2纳米片/氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化性能研究

为探讨SnS2纳米片/氧化石墨烯(GO)复合材料的光催化活性,采用液相氧化法制备GO,通过一步水热合成法,控制GO的含量和反应时间制备了一系列SnS2/GO复合材料.采用XRD,DRS,TEM,IR表征了制得的催化剂,研究了催化剂在可见光(λ ＞420 nm)下降解甲基橙的催化性能.结果表明:改变GO含量,SnS2六边形结构保持不变,SnS2/GO复合材料比纯的SnS2具有更高的光催化活性.当GO与SnS2质量比为5％,反应36 h催化效果较佳.     

AuNPs/PEI/GO纳米复合物修饰电极的制备及电化学应用

利用高分子聚合物壳聚糖链上富含的氨基修饰石墨烯,制备了具有独特性质的石墨烯基纳米复合材料,并利用壳聚糖对金纳米粒子良好的保护作用,使金纳米粒子固载到石墨烯纳米复合材料的表面,合成了一种具有生物相容性的金纳米粒子/氧化石墨烯纳米复合材料.同时,利用UV-vis、FT-IR、Zeta电位仪、XRD粉末衍射仪、TEM等对所制备石墨烯基纳米复合材料进行了表征.结果表明,PEI/GO/GC,AuNPs/PEI/GO/GC修饰电极对H2O2具有更好的电化学催化性能.     

还原氧化石墨烯-TiO_2复合纳米材料制备与光催化性能

利用新型碳材料还原氧化石墨稀对TiO_2进行改性,以期提高TiO_2的光催化活性.采用溶剂热法,以氧化石墨烯(GO)和钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)为原料,成功制备了不同还原氧化石墨烯含量的RGO/TiO_2纳米复合材料.运用XRD、TEM、FT-IR和UV-vis等手段研究了复合材料的性质,同时以甲基橙(Methyl Orange,MO)为模型,评价了不同反应条件下制备的复合物的光催化性能,讨论了不同还原氧化石墨烯含量、催化时间等对复合物的光催化性能的影响.在甲基橙评价模型基础上,将制得的具有最佳光催化性能的RGO/TiO_2复合材料进行致病大肠杆菌的抗菌实验,以此来检验RGO/TiO_2纳米复合材料的抗菌效果.实验结果表明,采用溶剂热法在180℃下煅烧6h制得RGO/TiO_2纳米复合材料,锐钛矿相TiO_2通过C-O-Ti键均匀地分布在片层还原氧化石墨烯载体上.RGO/TiO_2复合材料对甲基橙溶液的降解率明显高于纯纳米TiO_2.当制备复合材料时GO的初始投加量为40mg时,制得的RGO/TiO_2复合材料对甲基橙的降解率达到50%.同时,该RGO/TiO_2纳米复合材料对致病大肠杆菌有明显的抗菌作用.     

基于人工智能优化石墨烯纳米复合材料吸附水体重金属污染研究进展

鉴于石墨烯纳米材料的优异性能,笔者对其作为载体掺杂不同物质制备出的石墨烯基复合材料在污染水体中吸附重金属等污染物的相关研究文献进行了梳理。结果发现:结合人工智能建模技术优化去除污染水体中重金属过程的工艺参数,能进一步提升石墨烯纳米复合材料对水体中重金属污染物的吸附效率,对污水修复治理具有潜在的研究价值和应用前景。此外,笔者还通过石墨烯负载纳米复合材料的制备、应用及基于人工智能建模优化去除过程的案例对不同优化方法进行了归纳,提出加强人工智能建模研究,在有效降低石墨烯纳米复合材料制备成本的同时,提高其在应用中的回收利用。     

二硫化钼量子点-氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化产氢性能研究

采用超声法制备了MoS_2量子点,将其与氧化石墨烯复合,并将复合材料(MG)应用于光催化分解水制氢.利用透射电子显微镜、N_2吸收仪、电化学工作站和气相色谱仪分别测试了复合材料的形貌、N2等温吸附脱附曲线、电化学阻抗、光电流响应和光催化产氢速率.结果表明,氧化石墨烯的含量为2.0%时,产物的光催化效率达到最高.复合材料MG-2.0优异的光催化性能主要归功于催化剂中MoS_2量子点分散性提高而导致产物比表面积增大与活性位点含量的提高;另外,电子传输介质氧化石墨烯的存在可有效地促进光生载流子的分离.     

聚苯胺/纳米TiO_2复合粒子的制备

在化学氧化聚合的的反应介质中分散预先经过表面处理的纳米二氧化钛粒子,苯胺优先在二氧化钛粒子表面聚合,形成具有核壳结构的聚苯胺包覆的二氧化钛复合粒子.X射线衍射分析(XRD)表明聚苯胺包覆在二氧化钛纳米粒子表面对二氧化钛纳米粒子的结晶性能没有影响,红外光谱表明在二氧化钛粒子表面吸附并且包覆了聚苯胺,并且二氧化钛纳米粒子与聚苯胺大分子之间存在强烈的相互作用.制得的复合粒子的表面性质得到了改善,可以添加到树脂基体中,提高树脂基体的电磁等性能.     

多酸基纳米复合材料的制备及性能研究进展

杂多酸基纳米复合材料在光电催化、生物传感器件等方面有较好的应用前景,其合成方法简单、环保,催化性能良好。利用杂多酸同时作为包覆剂、还原剂和链接剂制备银纳米粒子@多酸-碳纳米管三元纳米复合材料,该材料可以提高修饰电极的抗甲醇干扰性,且具有很高的电催化氧气还原反应(ORR)活性。利用原位还原方法同时还原金属离子与氧化石墨,制备出包括金、铂、钯纳米粒子等贵金属纳米粒子@多酸-石墨烯以及银纳米网@多酸-石墨烯三元纳米复合材料,可作为良好的生物传感材料和燃料电池电极材料。利用高温NH3处理制备银纳米粒子@多酸-氮掺杂石墨炔三元纳米复合材料,可实现无金属高活性ORR电催化。     

纳米二氧化钛上环己烷光催化氧化反应的动力学及影响因素

介绍了用不同起始浓度环己烷的乙腈溶液进行光催化实验，并对纳米二氧化钛上环己烷光催化氧化反应的动力学进行了研究．从反应的初始浓度与光催化氧化产物的初始生成速率的关系上得出：光催化氧化反应的动力学符合ＬａｎｇｍｕｉｒＨｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ动力学模型，并以产物的生成速率倒数对反应物初始浓度的倒数作图得到一线性关系，从另一侧面说明ＬＨ模型的正确．进一步的研究表明：无机盐离子及分子氧的浓度对该反应有较大的影响     

TiO_2/氧化石墨烯复合材料的合成及光催化性能研究

以自制氧化石墨、钛酸丁酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备了TiO2/氧化石墨烯(TiO2/GO)复合材料,采用TEM、XRD对其进行表征。以活性艳红X-3B溶液为模拟废水,研究了该复合材料的光催化降解性能,考察了氧化石墨烯含量、染料初始浓度、催化剂用量等因素对其光催化降解率的影响。结果表明:氧化石墨烯片层上均匀负载着锐钛矿型的TiO2球形颗粒,粒径在10 nm左右;当TiO2/GO复合材料中加入的GO含量为100 mg时光催化活性最好,比相同条件下纯TiO2和TiO2与氧化石墨物理混合物的光催化活性有明显提高;相同条件下,降解率随溶液初始浓度的升高而降低,催化剂用量存在最佳值,100 mg/L的活性艳红X-3B溶液,催化剂用量的最佳值为0.8 g/L,反应60 min后其降解率可达96%。     

GO/TiO_2复合物的制备、表征及其光催化性能研究

以Ti(OC4H9)4为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了复合氧化石墨(Graphite oxide,GO)二氧化钛粉体(GO/Ti O2),且利用X射线衍射分析(XRD)、比表面积测定(BET)及透射电镜(TEM)等仪器对其进行了初步表征.以罗丹明B(RhB)的光催化实验为探针反应,研究其光催化活性,发现与单纯Ti O2相比,复合纳米粉末的光催化活性有显著的提高.通过粉体的分子荧光光谱(PL)、紫外可见漫反射分析(UV-vis reflection)及电化学性能的测定,发现石墨的引入有助于减少电子的复合效率.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)分光光度法、苯甲酸荧光光度法、超氧化物岐化酶(SOD)和KI分光光度法测定降解过程中的氧化物种,结果表明GO/Ti O2光催化机理涉及到超氧自由基的氧化机理,并未涉及催化剂的空穴氧化.     

超临界乙醇制备TiO2/石墨烯纳米复合材料及其表征

以氧化石墨为载体、钛酸异丙酯为前驱体,利用超临界乙醇的超临界性能和还原性,制得了晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料.通过红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）对采用Hummers法制得的氧化石墨（GO）进行表征;同时利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）对TiO2/石墨烯纳米复合材料进行研究.结果表明：成功制得了氧化石墨（GO）和晶型完善的锐钛矿TiO2/石墨烯纳米复合材料,并且发现二氧化钛在石墨烯纳米片层上呈现为有规则的颗粒,分散均匀,平均粒径为8.24 nm.     

微波辅助水相合成二氧化钛及其催化活性研究

以四氯化钛为原料,采用微波辅助溶胶-凝胶法在水相中制备二氧化钛,用XRD、TEM对所制得的二氧化钛的性质进行表征。用15W紫外灯作为光源,以甲基橙为模拟污染物进行光催化降解实验,探讨不同反应温度和反应时间得到的二氧化钛光催化效果。实验结果表明在120℃、30min的条件下制备的二氧化钛光催化活性最高。并利用液质联用技术对降解反应机理进行了研究。     

氧化石墨烯基水处理膜研究进展

 氧化石墨烯(GO)具有片层薄、亲水性好、水分子在其片层间运动速度快等特点,通过调节GO 膜片层间隙尺寸可实现对溶质的截留,因而在水处理方面表现出优异的分离性能。本文综述了氧化石墨烯基膜的制备方法,包括真空抽滤法、喷涂法、旋涂法和浸涂法和层层自主装法等。介绍了氧化石墨烯基膜在反渗透、纳滤、渗透汽化等方面的研究进展,并对未来在水处理领域的应用进行了展望。     

静电自组装制备坡缕石负载纳米TiO2光催化材料

为了实现纳米TiO2的固定化负载,提高材料的光催化性能,选用1维孔结构的坡缕石矿物为载体,以TiCl4为钛源,采用静电自组装方法制备了坡缕石负载纳米TiO2光催化材料.采用XRD(X射线衍射分析)、FT-IR(傅立叶变换红外谱仪)和SEM(扫描电镜)对材料进行分析和表征,采用甲基橙染料评价材料的光催化性能.重点考察了焙烧温度和硅烷偶联剂用量等对材料结构和性能的影响.研究表明:坡缕石负载纳米TiO2复合材料对甲基橙染料具有吸附与光催化的协同作用,采用静电自组装方法可有效提高材料的光催化性能和循环利用性能.     

纤维素/二氧化钛复合材料的光催化性研究

通过控制尿素分解速率来改变体系pH的方法,将钛酸丁酯水解的胶体二氧化钛吸附到天然高分子纤维素上,得到纤维素/二氧化钛复合材料.分别以紫外光或太阳光为光源,研究纤维素/二氧化钛复合材料对甲基橙水溶液的催化降解性能.用傅里叶红外光谱仪表征了复合材料的结构.结果表明:二氧化钛与纤维素形成的氢键等分子间作用力使二氧化钛被吸附到纤维素上,复合材料出现787cm 1的O Ti O键的吸收峰.纤维素与钛酸丁酯的较佳比例为20g与4.3mL.在紫外光照射100min下,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为100%;在太阳光照射150 min,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为81%;复合材料可反复降解甲基橙水溶液5次.本实验合成的纤维素/二氧化钛复合材料具有可完全生物降解、能利用太阳光、反复催化降解甲基橙水溶液的特性,可应用于处理甲基橙等染料废水.     

聚甲基丙烯酸甲酯表面改性TiO2的研究

本文采用无皂乳液聚合法，使甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）在ＴｉＯ２粒子表面进行聚合，得到了以ＴｉＯ２粒子为核，聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）为壳的复合粒子，ＴｉＯ２粒子表面由此得到改性研究了ＴｉＯ２表面聚合物成膜的条件，用ＴＥＭ证实了表面聚合物膜的存在，运用ＩＲ和ＤＴＡ对复合粒子进行了表征，并利用Ｚｅｔａ电位，接触角的测定及分散性试验对改性前后ＴｉＯ２的表面性质进行了研究。     

二氧化钛光催化剂的改性和机理的研究进展

对二氧化钛的光催化降解有机物分子的原理进行了分析,综述了影响二氧化钛光催化效率的因素,及近年来提高二氧化钛光催化效率的各种方法及其原理。     

石墨烯负载Zn2GeO4光催化剂的制备及其 降解有机污染物的性能研究

采用溶剂热法制备Zn_2Ge O_4纳米晶;并将其负载到氧化石墨烯(GO)上。通过两步水热法制备了一系列Zn_2Ge O_4/GO复合光催化剂。利用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对催化剂的结构、形貌及光学性能进行了表征;并以罗丹明B(Rh B)作为目标降解污染物,对其进行了光催化性能测试。结果表明,Zn_2Ge O_4纳米晶均匀地分散在GO上,与单纯的Zn_2Ge O_4纳米晶相比,Zn_2Ge O_4/GO复合物的光催化性能有了明显的提高。当GO质量分数为5%时,罗丹明B降解率达到95.21%;且经过5次循环使用后,仍然保持较高的光催化活性,具有良好的稳定性。