纳米TiO_2颗粒对SCC性能影响试验研究

纳米TiO_2颗粒具有光催化、降解等功能,达到清洁净化空气、降解汽车尾气等功效.将纳米TiO_2作为一种超细粉末,加入SCC中,通过试验研究掺加不同数量的纳米TiO_2颗粒后,SCC自身必须具备的各项性能发展变化程度.随着纳米TiO_2颗粒掺入量增加,新拌SCC流动性大致呈降低趋势,掺量在3%～21%时基本维持在600 mm以上,超过21%以后下降很明显,影响新拌SCC的和易性性能.14 d时,纳米TiO_2最佳掺入量在9.0%;28 d时,在掺量为7.5%～14.7%时,立方体抗压强度不低于36 MPa,掺量为12%时达峰值36.89 MPa.综合SCC的性能指标变化,纳米TiO_2颗粒的合理掺入量在7.5%～14.7%时性能良好.     

纳米TiO_2环氧树脂微表处光催化分解尾气型路面材料

在环氧薄层混合料的基础上,以微表处(MS-2型)为设计配合比,结合光催化剂纳米TiO_2的光催化降解尾气技术,研究制备新型降解尾气路面材料,即环氧树脂微表处混合料;并对混合料的降解尾气性能和低温性能、抗水损能力及抗滑性能进行研究分析。试验表明:纳米TiO_2的掺加,不会对混合料的路用性能产生不利影响;并且TiO_2掺量50%下的混合料具备较好的降解尾气性能和经济效益。     

纳米TiO2环氧树脂微表处光催化分解尾气型路面材料研究

摘 要 本文在环氧薄层混合料的基础上,以微表处（MS-2型）为设计配合比,结合光催化剂纳米TiO2的光催化降解尾气技术,研究制备新型降解尾气路面材料即环氧树脂微表处混合料,并对混合料的降解尾气性能和低温性能、抗水损能力及抗滑性能进行研究分析,试验表明：纳米TiO2的掺加,不会对混合料的路用性能产生不利影响,并且TiO2掺量50%下的混合料具备较好的降解尾气性能和经济效益。     

TiO_2改性乳化沥青薄层罩面的净化性能

基于纳米TiO_2可以催化降解汽车尾气,提出了纳米TiO_2改性乳化沥青薄层罩面的方法,定义了累积降解率和催化效能指数的评价体系,研发了配套试验仪器,分析了TiO_2粉体粒径、沥青中TiO_2质量分数、罩面厚度、温度以及紫外光辐照度对指标的影响,确定了最佳罩面厚度和TiO_2掺量.研究结果表明:TiO_2粉体粒径为25 nm以及TiO_2掺量在10%左右时,累积降解率和催化效能均达到最大;随着温度和紫外光辐照度的增大,TiO_2催化降解尾气性能明显增大;随着罩面厚度不断增大,尾气降解总量不断增大后趋于平稳,而催化降解效率不断减小;推荐的材料制备优化方案为TiO_2质量分数为8.5%、薄层厚度为15.0 mm.     

CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列的制备及其光电和光催化性能

CdSe是一种具有可见光响应的半导体材料,利用CdSe对TiO_2进行敏化有望使复合材料具有可见光吸收,有效促进光生电荷的分离.采用水热法在掺杂F的SnO2(FTO)导电玻璃表面制备金红石TiO_2纳米棒阵列,再采用连续离子层吸附反应法在TiO_2纳米棒阵列表面复合CdSe纳米颗粒,制得CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列,并对其进行了表征.实验结果表明,CdSe纳米颗粒敏化的TiO_2纳米棒阵列在可见光区有较强的光吸收,其光电流密度是TiO_2纳米棒阵列的10倍,对亚甲基蓝的可见光催化降解速率较亚甲基蓝的自降解和TiO_2纳米棒阵列分别提高了85%和75%.     

壁纸固载石墨烯/TiO2降解甲醛及动力学研究

以溶剂热法制备的石墨烯/TiO_2复合光催化剂,采用涂布法将石墨烯/TiO_2固载于无纺布壁纸表面,研究石墨烯/TiO_2的固载量、甲醛初始质量浓度及空气相对湿度对甲醛降解的影响,并对其光催化降解动力学进行探讨.结果表明:在光照4 h的条件下,当石墨烯/TiO_2固载量为2 g·m-2、甲醛初始质量浓度为0.40 mg·m~(-3)、空气相对湿度为58%时,甲醛降解率可达86%;石墨烯/TiO_2对甲醛的降解效果优于商品化TiO_2(P25);石墨烯/TiO_2对甲醛的光催化降解过程服从一级反应动力学方程.     

钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料水稳定性研究

为了实现钢渣粉在沥青路面中的可持续利用,同时结合河南省冬季冰雪天气下路面的除冰情况,本文研究掺有聚酯纤维与钢渣粉沥青混合料的水稳定性。制备4种聚酯纤维掺量(0%、0.3%、0.4%、0.5%)AC-13沥青混合料开展复盐(掺量配比为NaCl：CaCl2：CH2COONa=1：1：2)冻融循环劈裂试验,结果表明聚酯纤维掺量为0.4%时,沥青混合料水稳定最好;在最佳纤维掺量下制备5种替代率(0%、25%、50%、75%、100%)钢渣粉沥青混合料,采用冻融劈裂抗拉强度比(TSR)确定最佳钢渣粉替代率为75%,混合料水稳定性最佳;通过冻融腐蚀因子K评价沥青混合料的抗侵蚀性能,结果表明：聚酯纤维/钢渣粉沥青混合料的抗侵蚀性能最强,聚酯纤维沥青混合料次之,普通石灰岩沥青混合料最弱。通过电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)技术探索钢渣粉/聚酯纤维沥青混合料界面粘附作用的改性机理。微观分析表明：掺量为0.4%的聚酯纤维形成的纤维网状结构以及沥青、钢渣粉(75%的替代率)和矿粉三者存在界面能量作用可以很好地改善沥青混合料的水稳定性。     

新型环氧树脂复合相变材料对沥青混合料调温性能影响

为解决相变材料用于沥青混合料热稳定性与力学性能不足的问题,采用环氧树脂与十五烷定形封装相变材料制备新型环氧树脂复合相变材料,并采用等体积替换法将其用于沥青混合料中。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)与导热系数仪进行环氧树脂复合相变材料相变与热物特性测试分析;通过相变沥青混合料温度调控试验分析其调温性能与效果,并对相变沥青混合料路用性能进行验证。研究结果表明：环氧树脂复合相变材料相变焓值可达60 J/g以上,在180℃以内几乎不发生热损失,储热密度高、热稳定性良好;相变区间内表观比热容显著增大,升、降温过程中最大值分别为10.9和6.7 J/(g·℃);相变材料掺量(质量分数)越大温度调控效果越好;调温性能与混合料位置相关,相变沥青混合料最大调温温差和最大温度变化速率降低值随深度增大而增大;各掺量下相变沥青混合料均具有显著的调温效果,掺量小于4%时相变沥青混合料均可满足路用性能要求。     

α-Bi_2O_3/TiO_2纳米粒子的制备及其光催化性能的研究

采用两步水热法合成了α-Bi2O3/TiO_2纳米粒子,利用透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见固体漫反射光谱(DRS)对其进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模型污染物评价了其光催化活性,结果表明:在模拟可见光源的照射下,α-Bi2O3/TiO_2比α-Bi2O3、TiO_2单体具有更好地光催化活性,当α-Bi_2O_3与TiO_2的摩尔比为1︰5时复合纳米粒子的光催化活性最佳,光照150 min降解率为98.5%.经过3次循环利用,α-Bi2O3/TiO_2纳米粒子具有较好的稳定性.     

TiO_(2-x)N_x/硅藻土复合光催化剂的制备及其可见光催化活性

以尿素为氮源,硅藻土为载体,用溶胶-凝胶法合成了硅藻土负载氮掺杂纳米TiO_2复合光催化剂。采用XRD,UV-vis对样品进行了表征;以罗丹明B为降解对象,考察了罗丹明B初始浓度、催化剂投加量、溶液初始pH值对降解率的影响,同时考察了样品在太阳光下的光催化活性。结果表明,掺氮TiO_2经450℃焙烧2 h后为锐钛矿型,N掺杂使催化剂的吸收边红移至550 nm左右,诱发TiO_2可见光催化活性;当催化剂用量为2 g/L,溶液初始pH值为6.5时,初始浓度为10 mg/L的罗丹明B在氙灯光照45 min后降解率为100%,太阳光照160 min后降解率为97.4%。     

改性TiO2的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体,利用溶胶-凝胶法制备了不同掺铁量的改性纳米Ti02光催化剂,用XRD表征了其结构特征,并以甲基橙为目标降解物,评价了改性后纳米TiO2的光催化性能。结果：掺铁质量分数为0.03％的TiO2光催化活性最高;当甲基橙的初始浓度为16mg／L、掺铁0.03％TiO2的投加量为1.2g／L、pH值为3时,40w紫外灯照射210min,甲基橙的去除率高达95％以上。     

纳米TiO2机械混晶体对改进混凝土光催化性能的研究

采用掺入法将自制纳米TiO_2机械混晶体等量替换水泥制备C30混凝土,研究了混晶体不同掺量(0.5%、1%、1.5%、2%)对混凝土工作性能、抗压强度、劈裂强度、抗折强度的影响。建议在利用混晶体改善混凝土力学性能时,最佳掺量应控制在1.0%~1.5%。降解苯酚试验表明,混凝土降解率为16.1%。虽然掺入法能解决催化剂固定问题,但在保证混凝土力学性能的前提下,不能通过增加掺量的方法提高混凝土的光催化性能。     

纳米TiO2/纳米MMT/SBR复合改性沥青掺量研究

针对西部高原地区年平均气温低、紫外线辐射强导致沥青路面极易老化从而产生一系列路面病害的问题,选取纳米TiO_2、MMT、SBR三种改性剂制备复合改性沥青。为确定改性剂的适宜掺量,通过响应曲面法结合三大指标试验分析三种改性剂的改性效果,并利用动态剪切流变试验、低温弯曲梁试验对不同纳米TiO_2、MMT掺量的改性沥青进行抗老化性能评价从而得到基于沥青抗老化性能的改性剂最佳掺量。结果表明改性剂对三大指标的影响因子排序,即针入度和延度:SBR纳米TiO_2纳米MMT,软化点:纳米MMT纳米TiO_2SBR,并通过预测公式确定最佳掺量为4%SBR+1.5%纳米TiO_2+4%纳米MMT;通过对改性沥青抗老化评价得到的纳米TiO_2、MMT改性剂的最佳掺量与模型结果几乎一致,分别为1%、4%,最佳掺量下的纳米TiO_2、MMT可使基质沥青抗老化性能分别提升60%和30%。     

TiO_2/g-C_3N_4复合物的光催化性能测试及机理研究

利用超声剥离法将块体g-C_3N_4剥离成少层g-C_3N_4,之后与TiO_2进行复合并将所得产物进行二次高温煅烧,得到一种界面间距更小,光生电子传递速率高,光催化性能强的TiO_2/g-C_3N_4的光催化剂。通过XRD,SEM,TEM和FT-IR对其结构进行表征,发现TiO_2是以化学键的形式均匀地附着在少层g-C_3N_4表面;UV-vis和PL分析表明,该催化剂实现了紫外区到可见区的全覆盖吸收,并能有效地抑制光生电子和空穴的复合;降解实验和分解水制氢实验表明TiO_2的负载量为3%时其光催化性能最好,100 min时对罗丹明B的降解率达到87.7%,光催化分解水制氢速率高达68.62μmol h~(-1)。探讨总结了该复合物的光催化机理。     

TiO_2/x-GO纳米复合纤维的制备及其光催化性能的研究

为了提高TiO_2半导体的光催化性能,以钛酸四丁酯为钛源,氧化石墨烯(GO)粉末为添加剂,制备了不同GO浓度的前驱体溶液,然后采用静电纺丝法制备了TiO_2/x-GO纳米复合纤维。利用XRD,SEM表征分析了纳米复合纤维的物相结构、成分、结晶性和微观形貌。将纳米复合纤维加入亚甲基蓝溶液中,以可见光照射条件下亚甲基蓝的光催化降解率来表征纳米复合纤维的光催化性能。结果表明:添加GO粉末可降低TiO_2的团聚,提高其在纤维中的分散性,增大TiO_2/x-GO纳米复合纤维的比表面积;GO与TiO_2形成的异质结有利于提高TiO_2纳米复合纤维的结晶性和光催化性能。TiO_2/2-GO的光催化效果达到最佳,降解60 min时可达到99%的降解率。此外,使用静电纺丝制备的TiO_2/x-GO纳米复合纤维可避免TiO_2在使用过程的损耗而造成的浪费,更好地满足工业废水处理的需求。     

天然模板法多孔TiO2遗态材料的制备及其光催化性能

为确定酸碱预处理及浸渍时间的长短对遗态材料光催化性能的影响,以稻壳为模板,采用一种简便的天然模板法合成了具有生物形态的TiO_2遗态材料,使用XRD,SEM,TEM,BET对材料的组成及形貌进行了表征,并对其进行了光催化性能测试。结果表明:用质量分数0.01的盐酸进行预处理,浸渍时间为1 h,煅烧温度为500℃,所制备的遗态TiO_2比表面积达到345.7 m~2·g~(-1),光催化性能最佳,对亚甲基的光催化降解率可高达93%以上。     

铽掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能的研究

以Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2为研究内容,采用溶胶-凝胶法合成不同Tb~(3+)掺杂量、不同煅烧温度的Tb~(3+)-TiO_2光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外(FT=IR)等现代分析技术对Tb~(3+)掺杂TiO_2纳米晶样品的结构进行测试、表征.以孔雀石绿溶液为目标降解物,研究了稀土Tb~(3+)掺杂量和煅烧温度对其光催化活性的影响.实验结果表明:Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2能够细化晶粒,提高热稳定性;Tb~(3+)掺杂提高了TiO_2光催化活性.当煅烧温度为400℃时,Tb~(3+)-TiO_2=2.50%的催化剂,在自然光照射下,降解孔雀石绿溶液3h,降解率可达81.1%.     

Ag-GO-TiO_2复合薄膜光催化降解双酚A

为改进TiO_2薄膜的光催化能力,采用溶胶-凝胶法制备氧化石墨烯(GO)掺杂TiO_2薄膜,并利用光化学沉积方法在GO-TiO_2薄膜表面沉积Ag纳米颗粒制备出Ag-GO-TiO_2复合薄膜.通过XRD、Raman、SEM、EDS、TEM和UVVis漫反射光谱对复合薄膜的晶体结构、表面形貌和光吸收范围等进行表征,并在紫外光照射条件下,进行复合薄膜光催化降解双酚A研究,以表征其光催化能力.结果表明:450℃退火后,TiO_2薄膜中仍保留有氧化石墨烯,薄膜表面沉积有Ag单质纳米粒子,且复合薄膜对紫外光吸收有所加强.紫外光照射30 min后,TiO_2薄膜、石墨烯掺杂物质的量比为3.2的GO-TiO_2薄膜和Ag-GO-TiO_2复合薄膜对双酚A溶液(质量浓度为50 mg/mL)的降解率分别为4.9%、16.7%和26.5%.研究表明在GO掺杂以及Ag纳米粒子沉积的共同作用下,TiO_2薄膜的光催化活性得到了有效提高.     

纳米TiO2光催化降解DMF

研究了纳米TiO2(P25)光催化降解DMF水溶液,考察了初始浓度、溶液pH值、空气、H2O2、O3对DMF降解率的影响.结果表明在低浓度范围内,光催化降解DMF遵循L-H方程,表观反应速率常数k=33.3mg/(L·min),吸附速率常数K＝1.84×10-4L/mg,并通过静态吸附实验验证了P25表面对DMF的弱吸附特性,进而得出吸附过程是DMF光催化降解的控制步骤.pH值对DMF降解率影响较大,当pH值由11.0降为4.0时,DMF降解率由51.5%升高到71.0%.空气和H2O2的加入能够加速DMF的光催化降解,O3体系可以显著增强P25对DMF光催化降解效应,其降解率和降解效率分别是空气体系的1.5和2倍左右.     

锐钛型纳米TiO_2材料分散工艺与技术研究

锐钛矿纳米TiO_2催化活性高,被应用于光催化降解汽车尾气中。然而,纳米TiO_2颗粒在溶液中容易产生自发的凝聚行为,严重影响了其光催化降解汽车尾气性能。文章通过试验研究了分散剂种类和掺量、分散方法、分散时间对锐钛矿纳米TiO_2分散性能的影响规律,并对锐钛矿纳米TiO_2在水中的分散稳定性进行了评价。试验结果表明,合适的分散剂先机械剪切搅拌然后进行超声波分散能够显著地提高锐钛矿纳米TiO_2在水中的分散稳定性。在试验的基础上,进一步研究了锐钛矿纳米TiO_2在溶液中的团聚机理,提出了一种改善锐钛矿纳米TiO_2在水溶液中稳定性的新方法。