纳米TiO_2复合材料制备及其光催化研究进展

本文综述了近年来纳米TiO2复合材料的研究现状,概括了纳米TiO2复合材料的制备方法,介绍了纳米TiO2及其复合材料光催化机制以及TiO2复合材料的应用进展,展望了TiO2复合材料的发展趋势及应用前景.     

二氧化钛/金属有机骨架复合材料的制备及其应用

金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)由于具有可调控的孔道、高比表面积和孔隙率等特点,在药物运载、气体吸附和分离、传感、发光、催化以及质子传导等领域备受青睐,但MOFs普遍具有较大的带隙以及相对较低的电荷分离效率.二氧化钛(Titanium dioxide,TiO_2)作为半导体材料之一,有高耐用性、低成本、低毒、超亲水性和化学稳定性等特点,在光催化领域具有十分广泛的应用,但本身也存在着一些问题,如粒径小、带隙宽、电子-空穴对复合率高.两种材料的缺点限制了它们在光催化以及其他领域的应用.二氧化钛/金属有机骨架复合材料(TiO_2/MOFs composites)作为新型复合材料,兼具二者优点,可以有效弥补二者缺点,在解决环境、能源问题等方面具有十分广阔的应用.本文基于四种典型结构的二氧化钛/金属有机骨架复合材料,即TiO_2生长于MOFs表面、MOFs包裹在TiO_2表面、MOFs与TiO_2夹心型结构以及TiO_2生长在MOFs孔道内,介绍了二氧化钛/金属有机骨架复合材料的合成方法以及该类复合材料在光催化等领域的应用,总结了不同合成方法对于性能的影响,提出了复合材料在应用上存在的不足,并对复合材料的未来发展进行了展望.     

壳聚糖/纳米TiO2复合材料及其应用

壳聚糖/纳米TiO2复合材料兼具了壳聚糖的抗菌性、成膜性、生物相容性以及纳米TiO2的抗菌性、光催化作用等特性.本文介绍了壳聚糖/纳米TiO2复合材料的制备方法,从应用的角度,综述了其在去除污染物、果蔬保鲜、纺织材料整理、智能传感器、医疗领域等方面的研究现状.     

复合纳米材料TiO_2-SiO_2的制备及光催化降对硫磷的研究

以Ti(OC4H9)4和Si(OC2H5)4为原料,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2及TiO2-SiO2复合材料.确定制备纳米TiO2-SiO2复合材料的最佳条件,即Ti∶Si=1∶0.5,煅烧温度为500℃,制备溶胶pH取5～6.通过SEM测试,发现纳米复合材料的基本粒子为分散均匀的球形颗粒状结构;XRD分析结果表明,复合材料中TiO2主要以锐钛矿晶型存在,颗粒粒径在10～30nm.光催化降解实验表明,复合纳米TiO2-SiO2材料的降解效果好于纳米TiO2,改性材料的降解效果好于未改性材料.     

TiO_2/SiO_2纳米粉体的相变及其红外性能

以溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/SiO2复合粉体,用XRD,AFM,IR等方法进行了表征,研究了纳米TiO2/SiO2复合材料的晶型转变温度变化和红外吸收性能.结果表明,所制备的纳米TiO2/SiO2复合材料与单一组分的纳米TiO2,SiO2相比,晶型转变温度有提高的趋势,并且该复合材料在1700～400cm-1范围内有较强的红外吸收.     

辉沸石负载纳米TiO2光催化复合材料的制备及应用

采用溶胶-凝胶法制备了辉沸石负载纳米TiO2光催化复合材料,并用该材料处理含偶氮染料废水,结果表明100℃焙烧的辉沸石负载纳米TiO2光催化材料对偶氮染料废水处理4 h后的脱色率达到了98 %以上,对比实验表明光催化复合材料具有很强的吸附性,红外光谱测定结果说明光催化材料使偶氮染料发生了降解.     

MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能研究进展

由于具有质量轻、比表面积高以及独特的多孔结构等特点,金属有机框架(metal organic frames,简称MOFs)材料被认为是潜在理想的功能纳米材料.通过改变金属离子、有机配体和合成方法,可以构建多种MOFs,由此衍生的复合材料广泛应用于电磁微波吸收领域.该文概述MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能的研究进展,并展望提高MOFs衍生的复合材料电磁微波吸收性能的新途径.     

纳米TiO_2改性聚氨酯弹性体的制备及性质

以溶胶凝胶法制备纳米TiO2并对其表面改性,采用预聚法合成聚氨酯(PU)/TiO2复合材料。经X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析TiO2的晶体结构及表面形貌,表明所制备的TiO2为锐钛矿型结构,粒径均匀在13 nm左右。对添加纳米TiO2的聚氨酯材料的力学和耐热性能进行检测和表征,结果表明:TiO2在聚氨酯基体中均匀分布,PU/TiO2复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、邵氏硬度等较单一聚氨酯弹性体分别提高40.3%、54.2%及11.6%,复合材料的维卡软化温度较基体提高12℃。     

纳米TiO2对HIPS高性能化的改性研究

为使高抗冲聚苯乙烯（HIPS）高性能化,该文通过对纳米TiO2表面预处理及选择特定的高分子分散剂和母料法制备工艺制备了HIPS／纳米TiO2复合材料。测试结果表明,在纳米TiO2含量为2％时,复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度及弹性模量上升至最大值,显示出纳米TiO2对HIPS具有同时增强增韧效果,且复合材料的耐热性能、阻燃性能和抗热老化性能都得到提高,同时复合材料的流变行为和加工性能与原HIPS相近。     

聚丙烯酸/蒙脱土/TiO_2复合材料的紫外光降解

利用高温快速反应在聚丙烯酸/蒙脱土复合材料中加入TiO2成功制备聚丙烯酸/蒙脱土/TiO2复合材料,在紫外光照射下,采用湿法和干法2种方法对其进行降解,研究其降解过程.通过红外光谱、SEM对降解前后进行表征.结果表明:相对于干法降解,湿法降解无论从降解速度还是降解程度都远远好于干法降解.另外,在复合材料中加入TiO2,大大提高聚合物的紫外降解能力,表明聚丙烯酸/蒙脱土/TiO2复合材料是一种新型的环境友好型材料.     

金属有机框架材料在光催化领域的应用

金属有机框架(MOFs)材料具有比表面积大、结构可调控、孔隙度高等特点,在许多领域都有潜在的应用价值.本文综述了近年来MOFs在光催化制氢、CO₂的还原、光催化降解方面的研究.此外,本文还探讨了MOFs作为催化材料的优点,对其应用前景进行展望.     

两种MOFs材料降解染料废水的光催化活性

以吡啶羧酸配体3-吡啶-4-苯甲酸(3,4-HPBC)为构筑块,过渡金属Ni(Ⅱ)和Co(Ⅱ)作为中心离子,合成了两种MOFs材料,[Ni(3,4-PBC)_2(H_2O)](1)和[Co(3,4-PBC)_2(H_2O)](2)。以酸性品红和甲基橙溶液为模型污染物,考察了两种MOFs材料和敏化TiO_2复合材料对这两种污染物的光催化降解性能。结果表明:两种MOFs材料和敏化TiO_2复合材料对两种污染物具有较好的光降解活性。     

煅烧温度对TiO2/Si光电效应的影响

采用溶胶 -凝胶法在P -型单晶硅的表面镀上一层TiO2 薄膜 ,并在 2 0 0～ 90 0℃下煅烧得到TiO2 Si复合材料 .研究结果发现 ,经不同温度煅烧得到的TiO2 Si复合材料中TiO2 的晶相结构以及复合材料的吸光性能不同 ,其光电响应特性亦不同 .经 40 0℃煅烧得到的复合材料的光电压最强 ,相对于单晶硅约提高了 3个数量级     

PP/TiO2复合材料的力学性能研究

采用熔融共混法制备了PP/TiO2复合材料,并研究了TiO2的表面处理、含量及粒径对复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度两大主要力学性能的影响.实验结果表明,钛酸酯类偶联剂能很好地改善TiO2粒子与PP基体的界面相容性,从而使复合材料的力学性能提高;经表面处理后的纳米TiO2所填充复合材料的力学性能明显优于普通TiO2（微米级）;而且处理后的纳米TiO2在填充量为4%时对PP的增强增韧效果最佳.     

环化聚丙烯腈/TiO_2纳米复合材料的制备及可见光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源,在溶胶-凝胶法制备纳米TiO2溶胶过程中加入聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液,制备含有聚丙烯腈的TiO2凝胶,再经热处理得到环化聚丙烯腈/TiO2纳米复合材料。采用XRD,TEM,UV-vis,DRS,PL等方法对环化聚丙烯腈/TiO2纳米复合材料进行分析表征。以甲基橙为模型污染物,考察了该类纳米复合材料的可见光催化活性。结果表明,环化聚丙烯腈/TiO2纳米复合材料具有良好的可见光催化活性和稳定性;当聚丙烯腈与TiO2质量比为1︰300、热处理时间为1h、热处理温度为270℃时,该纳米复合材料表现出最佳的可见光催化活性。     

TiO2/膨胀石墨复合材料的制备及表征

为了提高膨胀石墨和TiO2在污染领域的处理能力,提出了复合材料的制备方法.以硫酸为插层剂、双氧水为氧化剂,采用化学氧化法制备膨胀石墨,高温膨化得到低硫膨胀石墨,然后采用醇热法进一步制备了TiO2/膨胀石墨复合材料.采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对样品进行表征.以汽油为样品油,研究膨胀石墨及TiO2/膨胀石墨对汽油吸附性能.结果表明：TiO2成功负载于膨胀石墨的边缘和内壁,平均粒径为100 nm,形貌为球形.膨胀石墨对汽油的最大吸附量为40 g/g,复合材料对汽油的吸附量随着TiO2含量的增加而逐步降低.     

负载型二氧化钛光催化氧化甲醛废水的动力学研究

以颗粒活性炭为载体,钛酸丁酯、乙醇为原料,采用sol-gel法制备了TiO2-活性炭复合材料(TiO2/AC).同时采用紫外灯为光源,考察了不同TiO2/AC复合材料投加量以及不同甲醛废水初始浓度对光催化反应速率的影响.结果表明:TiO2/AC复合材料光催化甲醛废水的动力学表现为Langmuir-Hinshel-woof一级反应动力学规律.     

水热法制备Ag/TiO_2纳米复合材料及其抗菌性能

采用水热晶化法制备Ag掺杂量不同的Ag/TiO2纳米复合抗菌材料.用XRD、SEM等手段表征Ag/TiO2复合材料的晶相和形貌.研究光源、Ag掺杂量、紫外光照时间、不同实验菌种等因素对Ag/TiO2纳米复合材料抗菌性能的影响.结果表明,通过不同水热温度制备出来的纳米Ag/TiO2复合材料中的TiO2都以锐钛矿晶型存在;在无光照的情况下,纳米Ag/TiO2复合材料有较强的抗菌性能,当n(Ti)∶n(Ag)=1∶0.2时,有最佳抗菌效果;长波紫外灯照射12 h后,由于Ag+被还原,复合材料总的抗菌性能有所下降.     

纳米TiO2介孔材料研究进展

纳米TiO2介孔材料特殊的结构及性能使其在光催化、太阳能电池等领域展现出广阔的应用前景.介绍了介孔材料的合成机理,综述了纳米TiO2介孔材料的各种合成方法,包括溶胶凝胶法、水热合成法、常压液相法等.最后介绍了在制备介孔TiO2过程中模板剂的脱除方法,同时就掺杂对纳米TiO2介孔材料性能的影响及其发展前景进行了讨论.     

β-环糊精/TiO2复合光催化剂制备及光催化性能探讨

研究用硅烷偶联剂KH560做交联剂,以β-环糊精(β-CD)对TiO2固体表面进行改性,制备β-CD/TiO2复合材料.通过钛含量测定、红外和热重分析对β-CD/TiO2复合材料进行了表征.以甲基橙溶液为研究对象,分别考察了β-CD/TiO2复合材料和纯TiO2对甲基橙的光催化降解能力.结果表明：制得的β-CD/TiO...