TiO2气凝胶光催化剂的制备及响应面优化的研究

研究了应用于光催化的TiO_2气凝胶的最佳制备工艺条件.使用溶胶凝胶法制备TiO_2气凝胶,选取乙醇用量、钛水物质的量、锻烧温度为影响因素,罗丹明B(Rh B)的去除率为响应值,根据响应面BoxúBenhnken试验设计原理,采用三因子三水平的分析法模拟得到二次多项式回归方程的预测模型,优化TiO_2气凝胶的制备工艺.TiO_2气凝胶的最佳工艺条件为,乙醇用量为20 m L,钛水物质的量比为4∶1,锻烧温度为573℃.在此条件下制备的TiO_2气凝胶对RhB去除率可达到98.12%,与预测值98.91%高度相符.     

溶胶-凝胶法制备锐钛矿型TiO2光催化剂及其光催化性能研究

本文以钛酸四丁酯为前驱体,通过调节溶胶至不同的pH,采用溶胶-凝胶法合成了锐钛矿型TiO_2.通过X-射线粉末衍射仪(XRD)表征了其结构和组成,并在光照条件下,对所合成的典型的锐钛矿型TiO_2样品,进行了光催化降解甲基橙性能研究.研究结果表明,在pH=5.0条件下制备的锐钛矿型TiO_2光催化剂展示了较高的光催化性能.     

可见光响应TiO2光催化剂的研究进展

TiO2是一种良好的光催化剂,具有稳定性好、光效率高和不产生二次污染等特点,但TiO2是宽带导体,只有在紫外光下才具有活性,从而限制了它的实际应用。综述了实现TiO2可见光催化的几种方法,包括金属掺杂、非金属掺杂和染料光敏化;指出其未来发展方向是寻找价廉的光敏物质或使污染物本身具有较好的光敏化性能。     

可见光响应氮掺杂TiO2光催化剂的水热法制备与性能

以工业TiOSO4为原料,尿素为沉淀剂,采用水热均匀沉淀及其后续的掺氮热处理方法制备了氮掺杂的纳米TiO2粉体.分别采用XRD、XPS、BET、UV-VisDRS、FT-IR、TEM等方法对所制备的粉体进行了表征.以电子节能灯为光源、亚甲基蓝溶液为目标污染物研究了所制备产物的光催化活性.结果表明,水热粉体产物在900℃以下均为纯锐钛矿相,1000℃时几乎全部转变为金红石相;由XRD计算得出的颗粒尺寸与TEM的分析结果基本一致;以尿素为氮源,热处理水热粉体的XPS分析表明,N1s峰在399eV处,红外光谱进一步确认是氮取代了二氧化钛中少量晶格氧,形成TiO2-xNy(y≥x);UV-VisDRS分析显示,热处理并加入活性氮源对于吸收边的红移及降低光生电子的复合几率是必要的;水热粉体在热处理前BET为266.490m2.g-1,热处理掺氮后为144.908m2.g-1;光催化实验结果显示热处理掺氮粉体表现出较高的可见光光催化活性.     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO2-SiO2复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO2-SiO2复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO2含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO2摩尔分数低于30％时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO2摩尔分数高于30％后,继续增加SiO2掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO2摩尔分数为30％的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95％.     

光催化剂载体的研究

以15W的紫外光杀菌灯为光源，二氧化钛为催化剂，研究不同载体的催化剂对染料活性艳红X－3B水溶液光催化降解反应的影响。实验结果发现，催化剂的催化活性与载体有关，而且反应过程符合表观一级动力学规律。     

RF气凝胶的性能测试和应用研究

间苯二酚－甲醛气凝胶是一种无序，多孔的纳米非晶固态材料，其碳化产物碳化气凝胶具有大的比表面和面积，好的导电性和电化学稳定性，成为制备超级电化学双层电容器的理想电极材料。文中研究了ＦＲ，ＣＲＦ气凝胶的网络结构，成分组成，孔径分布及电导率等特性．研究了ＲＦ气凝胶的碳化过程，并研制出了静电容量为３０Ｆ．ｇ＾－１的ＳＥＤＬＣＳ的实验室原理性器件，从而为该材料的应用开了奠定了基础。     

碳气凝胶的制备及其物性研究

气凝胶是一种新型非晶固态材料,有着广泛的应用前景,为此详细论述了有机气凝胶和碳气凝胶的制备工艺;采用高分辨率航向电镜观察气凝胶的纳米显微结构;喇曼光谱测试结果表明碳气凝胶颗粒内部存在有微晶化结构;低温氮吸附法测试结果表明,有机气凝胶和碳气凝胶的比表面积主要由溶液的配比浓度和催化剂的量决定,后者还受碳化温度的影响。     

石墨烯基气凝胶的制备及其超电容性能研究

采用氧化石墨烯自组装法制备出氧化石墨烯气凝胶(GOA),并采用高温(1100℃)氢气还原进一步制备石墨烯气凝胶(GA)。采用氮气吸附、FT-IR、元素分析和电化学测试等手段对其进行表征。结果表明:制备的两种气凝胶具有较高的BET比表面积(均约为870 m2·g-1);GOA表面具有丰富的含氧官能团,GA表面氧含量极低;GOA与GA的碳氧摩尔比分别为1.7和69.9;在低电流密度下(0.2 A·g-1),具有高表面官能度的GOA比电容达155.8 F·g-1,而低表面官能度的GA表现出高倍率的超电容性能。     

光催化剂载体的研究

以 15W的紫外光杀菌灯为光源 ,二氧化钛为催化剂 ,研究不同载体的催化剂对染料活性艳红X 3B水溶液光催化降解反应的影响 .实验结果发现 ,催化剂的催化活性与载体有关 ,而且反应过程符合表观一级动力学规律 .     

聚苯胺基气凝胶衍生纳米碳的电化学性能研究

采用树枝状聚苯胺,长纤维聚苯胺,树枝状聚苯胺-石墨烯以及长纤维聚苯胺-氮掺杂石墨烯4种气凝胶作为前驱体,经直接碳化后获得了氮掺杂连续的纳米碳.研究了聚苯胺基气凝胶衍生纳米碳的微观形貌结构、元素组成以及电化学性能.结果表明,树枝状聚苯胺,长纤维聚苯胺,树枝状聚苯胺-石墨烯以及长纤维聚苯胺-氮掺杂石墨烯气凝胶衍生的纳米碳具有连续的多级孔结构,其比表面积分别为273.9、487.7、241.4和295.9 m2·g-1,氮的摩尔分数分别高达7.82％、9.62％、7.91％和10.17％,在0.5 A·g-1的电流密度下分别具有高达268、311、280和362 F·g-1的质量比电容,且倍率性能和循环稳定性能优异.     

碳气凝胶的制备及结构

以甲醛和间苯二酚溶胶凝胶制备有机气凝胶(OA),将有机气凝胶在半密封的情况下干燥,再在高温下碳化,制备得到碳气凝胶(CA),并分析了有机气凝胶的形成机理.通过红外(IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等考察了有机气凝胶到碳气凝胶的结构变化,从具有丰富的官能团结构的有机物,最后碳化得到具有纳米尺度、无序的、连续三维网络结构的碳材料.     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO₂-SiO₂复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO₂-SiO₂复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO₂含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO₂摩尔分数低于30%时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO₂摩尔分数高于30%后,继续增加SiO₂掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO₂摩尔分数为30%的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95%.     

新型光催化剂TaON的制备及可见光下制氢研究

以Ta2O5为原料,经高温气固相氮化反应制备了新型光催化剂TaON,利用XRD、XPS、UV-VIS测试技术对样品进行表征,确定了其最佳制备条件。UV-VIS测试表明,新型光催化剂TaON的光谱响应范围拓展到了可见光区,具有可见光响应性能。另外,在模拟太阳光(氙灯≥420nm)照射下,在含有电子给体甲醇的水溶液中研究了TaON催化光解水制氢反应,考察了该催化剂表面贵金属的沉积量、电子给体含量、反应时间等因素对催化活性的影响。结果表明:在本实验条件下,当Ru负载量为0.4wt%,电子给体含量为30%,反应时间为4h时,TaON表现出较高的光催化活性,产氢速率最大为0.21mmol/h。     

PEG/石墨烯气凝胶相变复合材料的制备及其性能研究

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,石墨烯气凝胶(GA)为基体,分别采用水热法和热熔渗法两种方法制备PEG/GA相变复合材料。利用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重-差示扫描量热仪(TG-DSC)等对相变复合材料的微观结构、化学组成和热物性参数进行表征,同时采用液相泄漏和表面温度测试实验表征材料的防泄漏和隔热性能。结果表明:水热法的最优水热反应温度为180℃,而最优反应时间为12 h,PEG与GA为物理混合且复合良好,无高温液相泄漏发生,相变复合材料的熔化焓为139.4 J/g,结晶焓为175.7 J/g,而50次热循环后的熔化焓降低到139.4 J/g,结晶焓减小到149.0 J/g。热熔渗法中最优热熔渗温度为90℃,而最优浸渍时间为45 min,PEG与GA为物理混合且PEG分子链以特定方向排布于石墨烯片层中间,同时该复合材料也无液相泄漏发生,相变复合材料的熔化焓为205.2 J/g,结晶焓为223.4 J/g,而50次热循环后相变焓基本没有变化,热熔渗法PEG/GA相变复合材料具有更优异的结构和性能。     

溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/云母及光催化性能研究

文章以钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了云母负载纳米TiO2光催化剂(TiO2/M),通过XRD、SEM、UV等手段对所制备的催化剂进行表征,并以甲基橙为模拟污染物检测其光催化活性;讨论了催化剂焙烧温度、光催化剂添加量及重复次数对光降解甲基橙活性的影响.结果表明,在焙烧温度为400～700℃时,纳米TiO2物相为...     

溶胶凝胶和超临界干燥法制备纳米TiO2粉体

以钛酸丁酯（Ti(OR)4)为原料,采用溶胶凝胶法及超临界流体干燥技术制备了纳米TiO2粉体。采用正交设计法研究了操作条件反应的影响,筛选出了最佳工艺条件。TEM检测表明,优化条件下制得的二氧化钛粉体粒径为11－12．3nm,且随热处理温度的升高粒径变化不大,但团聚加重。XRD结果表明,当热处理温度为500℃时晶粒为锐钛型;当煅烧温度为800℃时晶粒转化为金红石型。BET结果表明,二氧化钛气凝胶颗粒的比表面积可高达556m^2/g;但随煅烧温度的升高,比表面积下降迅速;在500℃时,比表面积只有94．6m^2/g。     

MgAPO-5可见光光催化剂的制备及其性能研究

以拟薄水铝石、正磷酸、硫酸镁为原料,采用水热法合成了MgAPO-5分子筛.以可见光光催化降解亚甲基蓝作为模型反应,详细考察了合成条件(晶化时间、模板剂种类、晶化胶体酸度)和光催化反应条件(催化剂用量、反应液初始pH值)等因素对合成产物的理化性能及光催化性能的影响.结果表明,MgAPO-5分子筛的最佳合成条件为:以三乙胺为模板剂,晶化时间为20 h,晶化胶体的pH值为6.0;MgAPO-5分子筛降解亚甲基蓝的最佳反应条件为:催化剂用量1.25 g/L,反应液初始pH值以中性为宜.