钒含量和焙烧温度对V2O5/TiO2催化剂物理和化学性质的影响

 V₂O₅/TiO₂催化剂中活性组分状态对催化性能影响很大,影响活性组分状态主要是活性组分含量以及在不同温度下的焙烧.本文通过溶胶-凝胶法制备V₂O₅/TiO₂催化剂,运用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、氮吸附/脱附(BET)、X射线光电子谱(XPS)、拉曼光谱(Raman Spectroscopy)和透射电镜(TEM)对所制备的催化剂进行了结构表征.XRD和TEM表明定量掺杂活性组分可以提高催化剂的热稳定性,且活性组分很均匀的分布在催化剂之中.BET、XPS和Raman光谱表征表明,催化剂结构、活性组分状态受活性组分含量和焙烧温度影响.活性组分含量和焙烧温度对催化剂的物理和化学性质有强烈影响,主要表现在催化剂的热稳定性、相组成、活性组分分散性和状态,并最终表现在用氨选择性催化还原氮氧化物反应的催化活性上.     

TiO2光催化剂的改性研究进展

 TiO₂光催化剂具有禁带宽度较大、光生电子-空穴易复合等缺点,因而国内外关于TiO₂光催化剂的改性研究很多。本文综述了贵金属沉积、元素掺杂(金属离子掺杂、非金属掺杂、共掺杂)、复合半导体、表面光敏化、表面酸化等TiO₂光催化剂改性方法及原理。其中,非金属掺杂和共掺杂改性可使TiO₂光响应波长红移,同时保留TiO₂对紫外光的响应,从而实现良好的处理效果叠加。最后展望了TiO₂光催化剂改性研究的未来研究方向,即兼顾生产成本,保持TiO₂在复杂环境下的稳定性,并提高其回收利用率。     

纳米SiO2提高不同龄期混凝土力学性能试验

 以实际工程项目为背景,用纳米SiO₂等量替换水泥制作混凝土试块,分别进行龄期为7、28、56d的立方体抗压强度试验、弹性变形试验、耐久性试验。采用线性回归的分析方法,对混凝土抗压强度试验数据进行分析,研究纳米SiO₂的掺入量与提高混凝土强度之间的数值关系,建立了以纳米SiO₂掺量为自变量,混凝土龄期分别是7、28、56d的抗压强度计算表达式。对弹性变形试验数据进行统计分析,研究不同纳米SiO₂的掺入量对混凝土各龄期弹性模量的改善和提高、纳米SiO₂对混凝土微观结构的改变、对抗渗标号和抗氯离子渗透能力的提高的影响,得出纳米SiO₂的最佳掺入量,指导纳米SiO₂混凝土的生产。     

苯甲酸在纳米TiO2表面结合态的研究

文中通过浸渍法制备载有苯甲酸的纳米TiO₂分散体系样品,并尝试采用光电子能谱法 (XPS)对苯甲酸在纳米TiO₂ 表面键合方式进行研究,辅以红外光谱进行证明。结果表明XPS法可以很好的表征苯甲酸在TiO₂ 表面的键合方式,苯甲酸通过羧基与TiO₂ 表面形成螯合键。     

PMMA/TiO2纳米复合粒子的制备及初步应用研究

采用原位乳液聚合法，用经硅烷偶联剂处理过的纳米TiO₂，与MMA单体混合，合成PMMA/TiO₂纳米复合粒子。探讨了TiO₂表面改性机理， 并用TG、IR、DSC等对产物进行了表征，表明纳米TiO₂被包覆在聚合物PMMA中。将复合粒子加入紫外光固化涂料，制得复合涂膜。由原子力显微镜照片分析，制备的PMMA/ TiO₂复合粒子平均粒径约为75nm。分别在涂膜中添加等量的纳米TiO₂和PMMA/ TiO₂纳米复合粒子，制成两张复合涂膜，比较发现PMMA/ TiO₂纳米复合粒子在涂膜中的分散情况优于纳米TiO₂，呈现良好的纳米级分散，明显改善了TiO₂与涂膜的相容性，从而提高了涂膜的硬度及涂膜与基材的附着力。     

纳米SnO2/TiO2半导体薄膜电极的制备及其光电响应性能

采用化学沉积和电镀的方法在ITO导电玻璃表面制备SnO₂/TiO₂纳米半导体薄膜电极,用SEM,XRD进行了物性表征,并用光电流时间曲线、循环伏安法研究了薄膜电极光电流响应随时间、电压的变化情况。研究结果表明,SnO₂的掺杂有助于TiO₂薄膜表面产生的气孔孔径增大,数量变多。此法可制备具有多孔、粒径小于100nm的纳米SnO₂/TiO₂半导体薄膜电极。与纯纳米TiO₂薄膜电极相比,在光照条件下SnO₂的掺杂使得复合薄膜电极在阳极峰电位下的阳极峰电流的响应程度明显大于纯纳米TiO₂薄膜电极响应程度,有利于提高光生载流子的运输和分离效率,并从机理上阐述了光电流响应的提高归因于不同能级半导体之间的耦合效应。     

Sol-gel法介孔SiO2膜的制备工艺研究

以正硅酸乙酯为硅源，氨水为催化剂，研究了sol-gel法介孔SiO₂膜的制备工艺，得到了制备SiO₂溶胶的优化工艺条件。发现催化剂氨的浓度是影响SiO₂溶胶质量的关键因素，在影响SiO₂膜制备的众多因素中，溶胶pH值、溶胶浓度和成膜助剂是影响膜制备的关键因素。实验发现，在适宜的条件例如合适的pH值下，溶胶-凝胶-干燥过程具有自适应性，能够自动调节凝胶和干燥速度，从而使凝胶干燥过程中存在的收缩在很大程度上得到减少甚至避免。采用液-液排除法对优化条件下制备的SiO₂膜的孔径分布进行了表征，结果表明，在实验条件下所获得的SiO₂膜的孔径分布在8.8～14.4nm。     

纳米SiO2改性UHMWPE性能的研究

文中研究了纳米SiO₂填充改性超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)塑料的耐热性能。结果表明：在UHMWPE中添加少量经偶联剂表面处理的纳米SiO₂对材料的耐热性能有较显著影响。用DSC法研究了UHMWPE/纳米SiO₂复合材料在不同纳米粒子含量时的熔融结晶行为。纳米SiO₂的加入，起到了结晶成核剂作用。通过偏光显微镜观察了复合材料结晶结构，同时和纯UHMWPE进行了比较。发现较低含量纳米SiO₂在UHMWPE中有成核作用，使UHMWPE以异相成核方式结晶，UHMWPE的结晶度提高，球晶颗粒变小。     

LiNbO3(SiO2)/ZL102基高阻尼复合材料的制备及压电阻尼特性

采用溶胶/凝胶法在高居里点的LiNbO3压电颗粒表面覆盖SiO2薄膜，以压力浸渗工艺制备LiNbO₃(SiO₂)/ZL102基复合材料，并通过动态机械热分析仪研究了其在30~350 °C下的阻尼性能.结果表明，当30 °C时，LiNbO₃(SiO₂)/ZL102基复合材料的内耗是铝基体的3倍，LiNbO₃(SiO₂)/ZL102基复合材料的2倍；在所选用的测试温度范围内，铝基体、LiNbO₃/ZL102和LiNbO₃(SiO₂)/ZL102基复合材料内耗随温度的升高而增加并最终趋于相近.这是由于极化处理的高居里点LiNbO₃压电颗粒具有压电阻尼特性，而且SiO₂薄膜改变了LiNbO₃颗粒外部的电阻率，从而提高了其压电阻尼特性.     

TiO2对共沉淀法制备Pd/Al2O3-TiO2催化活性的影响

文中采用共沉淀法制备了混合载体质量分数为1%的Pd/Al₂O₃-TiO₂催化剂，借助XRD和XPS对样品进行了表征，结果表明：混合载体Al₂O₃-TiO₂为无定形结构；TiO₂降低了Pd和Al₂O₃的相互作用能力。将样品应用于C₃H₆选择催化还原NO反应，以NO转化率为活性评价指标对催化剂的活性进行了对比，发现TiO₂的含量对催化剂活性有显著影响：随着TiO₂质量分数从0增加至50%，催化剂活性迅速增加；TiO₂质量分数超过50%，催化剂活性增加趋势变缓。     

硅铝包覆钛白粉水悬浮液pH值调控规律

研究了钛白粉经过氧化硅、氧化铝包膜后的水悬浮液pH值和颗粒表面电位特性的变化。实验获得连续、均匀、致密的无机氧化物膜状包覆,膜层厚度随包覆量增加而增加。根据国家标准GB/T1706—2006中的测定方法,将包膜后钛白粉制成质量分数为10%的悬浮液,检测悬浮液pH值随包覆量的变化。结果表明:钛白粉经氧化硅和氧化铝表面包膜处理后,水悬浮液pH值偏离中性;包氧化硅后钛白粉悬浮液呈碱性,随包覆量增加,pH值增高直至pH9.7;包氧化铝后钛白粉悬浮液呈酸性,随包覆量增加,pH值降低直至pH4.4。颗粒表面包覆量对颗粒表面的ζ电位的影响与pH值相似。通过对包硅产品进行微量包铝、或对包铝产品进行微量包硅能够有效调控最终包覆产品水悬浮液的pH值。     

锶掺杂TiO2薄膜电极的制备及其光电性能

采用水热法制备了不同Sr²⁺掺杂量的TiO₂胶体溶液,并以FTO玻璃为基底制备了Sr²⁺掺杂TiO₂薄膜电极。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对Sr²⁺掺杂TiO₂进行表征与分析。结果表明Sr²⁺掺杂抑制了部分锐钛矿型TiO₂ 向金红石型的转变及促进晶粒尺寸的减小,薄膜表面为三维多孔结构,Sr²⁺有效地掺杂到了TiO₂晶格中。薄膜电极的电流密度-电压测试表明,Sr²⁺掺杂有效提高了TiO₂薄膜电子的光电转换效率,其中1% Sr²⁺掺杂量薄膜的转换效率相对于未掺杂的TiO₂薄膜提高了11.5%。     

新型TiO2纳米管透析膜与传统透析膜对细胞生长状态的影响

 研究采用阳极氧化法制备新型高强度的TiO₂纳米管阵列薄膜, 通过对纳米管底部进行腐蚀获得两端通透的TiO₂纳米管阵列薄膜.在纳米管阵列薄膜表面和高分子透析膜表面种植HK-2细胞和HUVEC细胞, 成功制备具有生理功能的生物膜材料.采用MTT方法对比研究了TiO₂纳米管阵列薄膜、聚醚砜(PES)、混合纤维素以及再生纤维素4种薄膜材料黏附细胞的活性;利用荧光显微镜观察4种材料对两种细胞黏附的影响;同时使用扫描电镜观察细胞在4种薄膜材料上的生长形态.结果表明, TiO₂纳米管阵列薄膜最有利于细胞的黏附及增殖, 且细胞活性最高, PES薄膜的效果次之, 再生纤维素薄膜最不适合细胞的增殖及黏附;荧光显微镜观察证实TiO₂纳米管阵列薄膜相比高分子薄膜更能促进细胞的黏附及生长, 证实所制备的TiO₂纳米管阵列薄膜能够很好地与两种细胞相容, 克服了传统透析材料的不足, 改善了细胞与材料的黏附, 是用于生物人工肾研究较为理想的候选材料.     

以硫酸钛为前驱体的简单溶胶-凝胶法合成纳米多孔二氧化钛粉末

 以无机硫酸钛溶液为前驱体,甲酰胺为pH值调节剂,本文采用简单溶胶-凝胶法合成纳米多孔的TiO₂粉末。运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和氮吸附脱附(N₂ Adsorption/Desorption)等方法对合成的TiO₂粉末进行了表征。结果表明,合成的TiO₂粉末具有高的热稳定性,450—750℃的温度范围内焙烧后为单一的锐钛矿相结构,且850℃焙烧后主要相为锐钛矿相。随着焙烧温度的升高,TiO₂粉末的晶粒长大,比表面积减少。550℃焙烧后的TiO₂粉末是由平均晶粒尺寸约为10nm的颗粒聚集而成,其比表面积约为219.70m²·g^-1,并且具有独特的双孔结构。     

超微HMS介孔分子筛的合成研究（I）——合成条件的影响

以十二胺为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用水热法合成了HMS介孔分子筛,系统地研究了合成条件如pH值、合成温度、合成时间、DDA/SiO₂、H₂O/SiO₂和EtOH/SiO₂对HMS介孔分子筛结构和粒径的影响.结果表明,合成条件对HMS介孔分子筛的结构和粒径有很大影响,在pH＝7,DDA/SiO₂＝0.27,H₂O/SiO₂=66.7,EtOH/SiO₂=6.5,20 ℃下反应18 h,可以获得粒径为100～300 nm的超微HMS介孔分子筛.     

微硅粉固相反应制备莫来石粉体工艺

 以微硅粉和工业氧化铝为原料,在空气气氛下固相反应合成莫来石粉体。研究了煅烧温度和Al₂O₃/SiO₂的物质的量比对反应产物物相组成的影响,结果表明,当Al₂O₃ /SiO₂的物质的量比为3：2.5、煅烧温度为1450℃时,制备莫来石粉体质量分数达到最高,根据K值法计算其质量分数为95%。莫来石粉体平均粒径随球磨时间延长而逐渐减小,最终粉体平均粒径为0.58μm,比表面积为9.26m²/g,粒径分布由单峰分布演变为双峰分布,莫来石粉体颗粒形状不规则,以多边体状存在。     

两种晶化方法制备SnO2纳米粉体的比较及表征

以SnCl₄·5H₂O为源物质,氨水为沉淀剂,将采用化学沉淀过程制备得到的前驱体分别采用水热晶化和焙烧晶化两种方法晶化,在不同晶化温度下制备得到SnO₂纳米粉体。研究了晶化方式和晶化温度对产品的结构、组成、形貌及分散性能的影响。用X 射线衍射（XRD）、X射线能谱（EDS）、透射电子显微镜（TEM）和激光粒度分析等方法表征了产品的性能。结果表明,两种晶化方法制备得到的产品均为结晶状态完好的四方金红石型、纯度较高的SnO₂纳米粉体,粉体的晶粒尺寸随着晶化温度的升高逐步增大,随粒径的增大产品的分散性得到较好的改善。与焙烧晶化相比,水热晶化制备得到的样品粒径较小,样品的氧空位浓度较高,粉体粒径的均匀性较好,粒度分布范围较窄。     

TiO2的有机改性及其电泳性能

以改性的TiO₂粒子为显色粒子，四氯乙烯为分散介质，油溶红为染料，加入分散剂制备了电泳显示液。选用不同类型的有机表面活性剂和硅烷偶联剂对纳米TiO₂粒子进行表面改性。用红外光谱（FT-IR）表征了改性粒子的表面组成和结构，并通过透射电镜（TEM）观察了粒子的形态、粒径及分散情况。采用静态沉降法考察了改性后的粒子在四氯乙烯中的分散稳定性，并利用自行设计的电泳仪对粒子的电场响应特性进行了测试。结果表明，用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性的粒子其分散稳定性和带电性最好。随后探讨了SDBS用量和反应时间对粒子分散性和带电性的影响，得到改性的最佳工艺条件为：改性剂用量为TiO₂含量的15%，反应时间为1h。改性后的粒子分散性和带电性有明显的提高，粒子对电场有可逆响应且具备一定的双稳性。