亲水型TiO2纳米阵列的制备及其抗菌性能的研究

近年来研究发现,自然界材料表面结构的特异性,可通过制备相似仿生材料实现。鉴于抗菌材料的广泛需求和应用,仿生抗菌材料成为研究热点之一。由于其化学性质稳定、廉价易得及生物相容性良好,TiO₂材料可被用于仿生抗菌材料的研究,而制备具有仿生结构的可控TiO₂纳米阵列材料具有很大的研究意义。利用简易的水热合成法,通过调控反应时间在掺杂氟的SnO₂导电玻璃（FTO）上成功制备TiO₂纳米阵列材料,进行了物化性能和抗菌性能测试。材料物化分析表明：随着反应时间的增加,TiO₂纳米阵列沿（002）晶相排布更密集,且表面水接触角从85.97°逐渐变化为19.11°。材料的表面抗菌实验结果表明,TiO₂纳米阵列材料对革兰氏阴性菌和阳性菌均表现出了良好的抗菌效果,这将为制备表面亲水性的抗菌复合材料提供备选材料。     

负载型Ca掺杂TiO2材料的制备及其光催化性能

选用表面多孔的陶瓷颗粒为载体,采用水热合成法制备了负载型Ca掺杂TiO2光催化材料。以样品对水中罗丹明B的降解性能为评价指标,对样品的光催化性能进行评价。光催化降解体系中罗丹明B的质量浓度相对于负载型Ca掺杂TiO2光催化材料上的催化活性中心浓度很高,反应物分子在催化剂表面吸附达饱和状态,反应速度完全由催化剂表面的电子和空穴的数量决定。样品对水中罗丹明B的光催化降解反应严格符合零级动力学规律。煅烧使Ca掺入TiO2晶体,引起晶格膨胀。掺杂Ca的样品在500℃煅烧0．5h后光催化性能提高2倍以上。     

纳米TiO2/聚糠醛复合物涂布纸的光催化性能

在一定酸催化条件下,将糠醛聚合于纳米TiO2表面,分别对基于纳米TiO2和纳米TiO2/聚糠醛复合物的涂布纸进行甲醛的光催化分解去除研究.结果表明,涂覆TiO2/聚糠醛复合物纸样的光催化分解效率比单纯TiO2有较大程度提高,尤其是在自然光照射条件下,光催化效率提高更明显.     

Ti掺杂Bi2O3的光催化性能

采用溶胶—活性炭浸渍法制备了掺杂不同比例Ti的Bi2O3粉体光催化剂,并利用X射线衍射分析(XRD)、BET比表面积测试法(BET)、扫描电镜分析(SEM)、紫外—可见光漫反射谱(UV-Vis DRS)等技术对其进行了表征。表征结果显示,掺Ti的Bi2O3样品在紫外区有比纯Bi2O3更强的吸光性能。通过对甲基橙在紫外光(λmax=365 nm)下的降解实验评价光催化剂的光催化活性,考察不同钛掺杂量及不同焙烧温度对光催化性能的影响。结果表明,当光催化剂中钛掺杂摩尔百分含量为3%,焙烧温度为300℃,其光催化活性最好。当催化剂用量为2 g/L时,在120 min内,对浓度为20 mg/L的甲基橙溶液进行光催化降解,其降解率达96.4%。     

铁掺杂纳米TiO2的可见光催化性能

为了提高纳米TiO2催化剂的光催化氧化性能,采用溶胶-凝胶法,以酞酸丁酯为原料制备铁掺杂纳米TiO2光催化剂(Fe-TiO2).分别采用X射线衍射和紫外-可见光漫反射对其晶相和光催化活性进行表征.以偶氮结构的弱酸性染料溶液为目标降解物,研究在可见光照射下Fe-TiO2的光催化性能.结果表明,Fe-TiO2光催化剂的晶相为单一锐钛矿相,粒径为17.7nm;吸收边带红移至500nm,禁带宽度减小到2.48eV.在可见光下光催化反应180min,Fe-TiO2光催化剂对弱酸性染料的降解率达99.86%.     

过渡金属掺杂TiO2纳米片的制备及其增强光催化性能研究

以钛酸四丁酯(TBOT)为反应物前驱体,采用溶剂热法制备了一系列过渡金属(TM=Mn, Co, Ni, Cu, Zn)掺杂TiO₂(TM-TiO₂)纳米片状结构光催化材料.利用XRD,TEM,UV-Vis DRS,XPS等手段表征了材料的结构、形貌及光学特性.通过罗丹明B(RhB)降解实验测试了上述材料的光催化活性并讨论了光催化作用机理.实验结果表明：与纯TiO₂相比,TM-TiO₂的光催化活性明显增强,不同的TM掺杂浓度对TM-TiO₂光催化性能的影响存在一定的差异,其中Cu-TiO₂表现出相较于其他4种过渡金属离子掺杂TiO₂更优的光催化性能.TM-TiO₂光催化性能的提高得益于离子掺杂在TiO₂晶格中引起的局部晶格畸变增强了TiO₂的光吸收能力,同时有效促进了光生电子与空穴的分离.     

掺杂与涂膜纳米TiO2光催化性能的研究

分别对掺杂纳米TiO2和分子筛负载纳米TiO2的光催化性能进行了对比研究，并对负载纳米TiO2进行了SEM检测。通过正交实验设计对其降解甲基橙溶液作了进一步研究，找出其最佳处理条件为：催化剂用量7．5g／L；光照时间1．5h；pH＝3。     

SiO2掺杂对高温处理后纳米TiO2光催化性能的影响

以钛酸丁酯为原料,用醇盐水解法制备纳米TiO2,用SiO2掺杂纳米TiO2.并对高温处理后的掺杂纳米TiO2光催化活性进行研究。XRD和TEM研究结果表明,SiO2掺杂能有效的提高晶相转变温度,阻止TiO2从锐钛矿型向金红石型的转变和晶粒的长大。实验结果表明,在1050℃高温处理后,SiO2掺杂后的TiO2仍为锐钛矿型纳米晶体。用掺杂纳米TiO2对甲基橙的降解率来表征其光降解性能,SiO2掺杂TiO2在高温处理后依然具有较好的光催化活性,850℃处理后其甲基橙降解率由未掺SiO2时的11%提高到96.48%,晶粒尺寸则由50nm减小到20 nm.     

CNTs/TiO_2复合物的水热法合成及其光催化性能

利用水热法制备了高活性碳纳米管(CNTs)/Ti O2光催化剂,采用XRD,IR,SEM和UV等手段表征了其结构及表面组成,并以偶氮类染料EBPV为目标物评价了该催化剂在可见光下的光催化效果。结果表明:CNTs/Ti O2复合物为锐钛矿型,粒子为球状和类球状;与Ti O2相比,CNTs/Ti O2复合物吸收峰移至可见光区;在实验条件下其对目标物的可见光催化降解效率达95%以上。实验表明,在水溶液中EBPV的光催化降解过程服从准一级动力学方程。9次循环利用后,CNTs/Ti O2复合物的光催化活性降低了5%。     

Ce掺杂TiO_2纳米薄膜的制备及其光催化性能研究

用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上制备了纯的和掺杂Ce(1%、2%、5%)的TiO2纳米薄膜。用X射线衍射仪、原子力显微镜和紫外-可见分光光度计对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征。通过紫外光下降解亚甲基蓝的实验,考察了Ce掺杂对TiO2纳米薄膜光催化性能的影响。结果表明,掺杂适量的Ce能有效提高TiO2纳米薄膜的光催化活性,当Ce的掺杂量为2%时,TiO2纳米薄膜的光催化活性最佳。     

锶掺杂棒状纳米羟基磷灰石的合成与表征

以磷酸氢二铵、硝酸钙和硝酸锶为原料,利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂的水溶液形成的胶束为反应模板,采用水热法合成工艺,成功合成分散性较好的一维纳米掺锶羟基磷灰石(Sr-HAP).通过XRD、FT-IR以及TEM对样品的表征分析发现:随着锶掺杂浓度的升高,样品的结构稳定性变低,其晶胞参数随之会有相应的升高,产物的尺寸很好地控制在25～65nm;检测结果表明,产物中不残留CTAB,且具有CO32-以及Sr2+等离子,类似于生物体内磷灰石的成分;产物均为长棒状结构.     

TiO2/PVA-CS复合膜的制备及性能的研究

针对TiO2单独使用时存在吸附性差、易聚集、重复利用率低等问题,通过流延法制备了TiO2/聚乙烯醇(PVA)-壳聚糖(CS)复合膜,用XRD、IR及SEM对复合膜进行了结构形貌表征,并测量了其拉伸强度和断裂伸长率,同时以甲基橙为模型物,研究了复合膜在紫外光照下催化其降解的性能。结果表明:TiO2的加入使复合膜的羟基峰向低波数移动,但不改变其X-射线衍射峰,却使其拉伸强度和断裂伸长率增大。同时TiO2与PVA、CS相容性较好;紫外光作用下,有利于降解反应的进行,复合膜光催化甲基橙降解反应基本符合一级动力学方程,降解效果良好。     

新型纳米结构二氧化锰的制备及其超级电容性能

以MnSO4和(NH4)2S2O8为主要原料,Fe(NO3)3为添加剂,采用水热法制备了菜花状MnO2。运用XRD,SEM对制备的MnO2进行了形貌和结构分析。通过循环伏安、恒流充放电测试和交流阻抗研究了MnO2的电化学性能。结果表明,实验制备的MnO2为α型菜花状结构,其在6 mol/L的KOH电解液中及0～0.4 V的电位范围内表现出良好的超级电容性能,电流密度为100 mA/g时,其比容量达到176 F/g。     

掺杂铜和钒的纳米二氧化钛的光催化性能

采用溶胶-凝胶-水热后处理法制备掺杂铜和钒的纳米二氧化钛，并对所得的纳米二氧化钛光催化剂的成分、结构与光催化性能的关系进行研究。用X射线衍射、荧光光谱、紫外-可见漫反射光谱对其进行分析。研究结果表明：其晶粒直径约为6nm；电子-空穴分离效率提高；对可见光响应显著增强。通过光催化降解模拟实验，发现该二氧化钛粉末对甲基橙有机废水的降解率达到97．9％，所得到的掺杂纳米二氧化钛光催化剂扩大了对可见光响应范围，提高了光催化降解效率。     

Sr_2CaMO_6(M=W,Mo)的合成及光催化性能

用溶胶-凝胶法合成双钙钛矿氧化物Sr2CaWO6,用半湿法合成Sr2CaWO6和Sr2CaMoO6样品.对制得的Sr2CaWO6和Sr2CaMoO6样品进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析,并测试其光催化分解水制氢和光催化降解酸性红B的活性.考察半湿法合成Sr2CaWO6和Sr2CaMoO6前驱体时草酸铵加入量对样品性能的影响.结果表明,Sr2CaWO6在紫外光的照射下既可以分解水产生氢气,也可以降解酸性红B,且不同方法制得的样品活性相近,而Sr2CaMoO6在紫外光照射下不具有光催化活性.半湿法合成Sr2CaWO6和Sr2CaMoO6时加入一定量的草酸铵可提高样品的纯度和结晶完整性.     

Sr2Mn2CuAs2O2的第一性原理计算研究

基于第一性原理计算,研究了3种不同结构的同组分物质Sr2Mn2CuAs2O2的电子能带结构及物质总能量,并探讨了Sr2Mn2CuAs2O2可能的最稳定结构.结果表明,3种不同结构的Sr2Mn2CuAs2O2材料均表现出金属性,且主要是具有Mn原子的层状结构起导电作用.其中同时含有CuO2层面与Mn2As2四面体层,并具...     

Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂的制备及其光催化性能研究

为进一步提高Bi2 WO6光催化剂的可见光催化性能,采用水热法制备稀土离子Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂,采用X射线衍射( XRD)、X射线荧光光谱( XRF)、傅里叶红外光谱( FT-IR)、场发射扫描电镜( FESEM)、紫外-可见漫反射光谱( UV-Vis DRS)等手段对样品进行了表征。考察掺杂Tb3+后样品在可见光下降解罗丹明B( RhB)的光催化性能,研究Tb3+掺杂量对样品光催化性能的影响。结果表明,适当的Tb3+离子对Bi2 WO6的掺杂能提高其光催化活性。当Tb3+的掺杂量为0.5mol%时,光催化效果最好,在90 min内,对初始浓度为10 mg/L的RhB溶液的降解率达98.8%。     

钆掺杂巨磁阻材料Sr_2FeMoO_6正电子湮没谱

采用固相反应法成功制备了钆掺杂样品Sr2-xGdxFeMoO6(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2).X射线衍射对样品的检测结果表明,在整个掺杂范围内样品单相性很好;利用正电子湮没技术对样品缺陷进行了研究,掺杂使微缺陷复合成大的空位团,导致缺陷尺寸变大;采用标准四引线法测量了样品电阻率随温度变化,反位缺陷、缺陷尺寸及GdFeO3和GdMoO3团簇是影响样品电阻率的重要因素.     

VO(H_2AsO_4)_2的合成与晶体结构

在五氧化二钒-三氧化二砷-砷酸-水体系中，以水热法合成了VO（H2AsO4）2蓝色四棱柱状晶体，晶体属四方晶系，P4／ncc群，a=b=0．9120（1）nm，c=0．8131（1）nm，V＝0．6763（2）nm3，Z＝4．     

TiO2纳米颗粒电化学后处理对超级电容器性能的改善

通过水热法以硫酸钛为钛源制备TiO2 纳米颗粒,然后将样品制成电极模拟超级电容器.1)通过SEM观察TiO2 纳米颗粒的微观形貌,其直径大小分布在30～50 nm, 并通过XRD测定TiO2 纳米颗粒的晶相结构为锐钛矿型;2)对超级电容器进行电循环处理,其比电容从10 mF/cm2增长到103 mF/cm2,并达到稳定,说明电循环处理大幅度提高了该样品的电导率;3)CV曲线中观察到一对明显的氧化还原峰,其比电容主要起源于该氧化还原反应. 恒流充放电和CV曲线计算所得比电容基本一致,阻抗谱图谱也清晰地显示了氧化还原反应所对应的极化电阻的存在.