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。     

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.     

稀土氧化物掺杂对TiO2/沸石光催化性能的影响

以钛酸丁酯和稀土氧化物为原料, 采用溶胶 凝胶法制备了镧、 钕和镱稀土离子掺杂TiO₂/沸石光催化剂. 通过XRD和IR方法对样品进行表征, 研究了不同沸石粒径及不同稀土氧化物掺杂量(质量分数)对农药敌敌畏光催化降解性能的影响. 结果表明, 当沸石最佳粒径为0.15 mm, La³⁺掺杂量质量分数为3.0%时（以TiO₂质量计）, 稀土离子的掺杂可显著提高TiO₂//沸石的光催化降解性能.     

不同金属离子掺杂TiO2-SiO2气凝胶光催化降解啶虫脒的研究

利用溶胶凝胶法制备掺杂了金属离子W、Sn、V的TiO₂-SiO₂气凝胶材料.采用了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、氮气吸附-脱附分析和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对样品进行了表征.结果发现,通过金属离子的掺杂可以使TiO₂-SiO₂气凝胶具有更为蓬松的结构.在紫外光照射下对样品进行光催化降解啶虫脒的实验,结果表明,Sn掺杂的TiO₂-SiO₂气凝胶表现出最好的光催化降解效果,光照2 h后啶虫脒的降解率可以达到100%.通过电子顺磁共振波谱仪(EPR)证实光催化过程中在催化剂表面生成了羟基自由基(·OH).对其中间产物进行分析后,得出·OH自由基作为攻击底物的主要氧化剂,通过羟基化、吡啶环结构和断键,经过氧化和水解等过程后得到氯烟酸和乙酸等分解产物的实验机理.     

溶胶-凝胶法制备稀土Lu掺杂TiO2薄膜的附着性能及在自然光条件下的光催化性能

利用Materials Studio分析了Lu掺杂TiO₂的光学性质;设计正交试验采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备稀土元素Lu掺杂TiO₂薄膜,引入计算机图形方法分析了影响薄膜附着性能的工艺因素及规律,分析了薄膜在自然光条件下降解甲基橙的效果.结果表明：与纯TiO₂相比,Lu掺杂TiO₂的禁带宽度降低了0.18eV;pH值是影响薄膜与玻璃基体附着性能的主要工艺参数,随着pH的减小,薄膜附着性能开始增加;在650～800nm波长范围内,Lu掺杂TiO₂后,薄膜开始出现光的吸收现象,在400～650nm波长范围内光的吸收强度提高了40%～90%;在自然光条件下,在经过180h的自然光照后,Lu掺杂TiO₂薄膜对甲基橙溶液的降解率达55%.     

构树叶制备介孔TiO2/SiO2复合材料的光催化性能及其动力学研究

以构树叶为生物模板和硅源,以钛酸四丁酯(TBOT)为前驱体,采用浸渍法制备了不同质量分数(w(TiO₂)=0、2.6%、4.0%、5.5%、7.0%和8.6%)的TiO₂/SiO₂复合材料.采用XRD、FTIR、SEM、XPS、TEM、BET、XRF、UV-Vis DRS等对复合材料进行了表征.结果表明,TiO₂/SiO₂复合材料主要由锐钛矿相TiO₂组成,形成了平均粒径为500 nm的纳米球.该材料具有典型的介孔结构,平均孔径为7.2 nm,比表面积为50.42 m~2/g.以罗丹明B作为模型,在紫外光照射下进行光催化降解实验来评价不同材料的光催化活性及进行动力学研究.实验结果表明,与w(TiO₂)=0催化剂相比,改变TiO₂质量分数所制备的TiO₂/SiO₂材料均表现出较强的光催化活性,其中掺杂w(TiO₂)=5.5%的催化剂具有最优的催化性能...     

WO3/TiO2-SiO2粉体结构和光催化性能研究

以有机染料亚甲基蓝(MB)为目标降解物,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂WO₃/TiO₂-SiO₂纳米结构复合光催化剂,研究了光源及不同WO₃/TiO₂摩尔比对光催化剂结构和性能的影响。采用XRD、SEM和UV-VIS等测试方法对WO₃/TiO₂-SiO₂纳米粉体的结构、形貌和性能进行了表征,结果表明：WO₃掺杂阻碍了TiO₂由无定型向锐钛矿的晶型转变,降低了其晶粒尺寸,提高了TiO₂-SiO₂复合粉体的光催化性能,且WO₃掺杂量越多,这种现象越显著;可见光照射下的WO₃/TiO₂-SiO₂粉体的光催化活性稍高于紫外光下。     

铬掺杂纳米二氧化钛乳液的制备及其光催化性能

以四氯化钛(TiCl₄)、硝酸铬(Cr(NO₃)₃·6H₂O)、D-山梨糖醇、有机羧酸等为主要原材料,采用新技术——络合-控制水解法,在室温下合成铬(Cr)掺杂纳米TiO₂无色透明乳液.分别用XRD、纳米激光粒度分析仪、和紫外-可见分光光度仪等,对样品的物相、粒径、组成、光吸收、光催化等性质进行了表征.结果显示,当Cr的掺杂物质的量比为0.5%,回流时间为15 min,pH为6时,所得样品Cr掺杂纳米TiO₂无色透明乳液的光催化性能最好;在光照50 min后,其对酸性红3R的降解率最大达96%.     

基于正交实验法的WO3电致变色薄膜Li掺杂分析

单一纯净的WO₃电致变色薄膜的性能已经不能满足实际应用的需要,通过掺杂对薄膜性能进行提升已经成为WO₃电致变色薄膜研究领域的一个重要环节.笔者采用乙酸锂作为Li源进行Li掺杂,分析表明：Li掺杂后的WO₃薄膜性能得到了很大的提升,并对正交实验法的Li掺杂量进行了讨论.     

钙镁离子改性TiO2对水中氟离子的吸附行为

为拓展TiO₂吸附去除水中氟离子的pH适用范围,通过原位水解掺杂法制备出Ca²⁺和Mg²⁺改性的TiO₂纳米颗粒材料TiO₂-Ca和TiO₂-Mg。场发射扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附曲线、Zeta电位分析等表征显示,成功合成了改性的锐钛矿相TiO₂,并且TiO₂-Ca和TiO₂-Mg的等电点分别提高到了4.51和5.08。将合成的改性TiO₂应用于水体低浓度氟离子的吸附去除,结果表明：TiO₂-Ca和TiO₂-Mg对水体氟离子的吸附可以在20 min内达到平衡,吸附容量分别达到22.51 mg·g^-1和20.87 mg·g^-1,吸附的适用pH范围分别拓展到了5和6,其沉降性能也有了很大的提高,都较未改性的TiO     

铁掺杂TiO2纳米粒子光催化氧化庚烯的研究

采用新的合成路线制得掺铁TiO₂纳米粒子, 通过光催化降解庚烯研究其气固复相光催化性能, 用XRD, UV-vis和XPS等方法研究了掺铁TiO₂纳米粒子的晶体结构、 光吸收特性及表面化学形态. TiO₂纳米粒子掺杂Fe³⁺后, TiO₂的光吸收阈值发生红移, 向可见光区拓展; Fe³⁺掺杂浓度和焙烧温度对掺铁TiO₂纳米粒子的气 固复相光催化降解活性有很大影响, 实验结果表明, 掺铁量为0.5%(摩尔分数), 焙 烧温度300 ℃时光催化降解活性最好.     

宽光谱响应的介孔rGO/TiO2空心块体制备及光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)、氧化石墨烯(GO)为原料,酵母菌为空腔模板剂,柠檬酸为水解抑制剂和介孔模板剂,采用溶胶-凝胶法原位合成介孔GO/TiO₂空心块体材料(GO/TiO₂),通过紫外灯辐照还原得到rGO/TiO₂.利用XRD、SEM、BET、PL表征手段对样品进行分析,研究酵母菌的引入对rGO/TiO₂降解盐酸四环素性能的影响.结果表明:样品为介孔空心块体结构,其比表面积为50.66 m²/g,以4.3 nm的介孔为主;酵母菌的加入可抑制催化剂光生电子-空穴对的复合,并拓宽其光谱响应范围,提高光催化性能;当酵母菌质量分数为5%时,rGO/TiO₂的催化性能达到最佳水平,在可见光及紫外光条件下,盐酸四环素的降解率分别达到84.97%、96.96%.     

纳米TiO2改性及其光催化降解室内VOCs研究进展

 作为室内空气中普遍存在的污染物,挥发性有机物（VOCs）对人体健康具有极大的潜在危害。绿色高效的光催化技术是降解VOCs的重要手段,但常规TiO₂催化剂存在光响应范围窄、量子效率低等缺点。因此,纳米TiO₂光催化剂的改性得到了广泛关注。目前的改性方法包括离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合等。本文综述纳米TiO₂光催化剂的改性方法,分析了各方法提高光催化效率的原理及影响因素,总结了改性TiO₂纳米材料降解室内VOCs的研究进展。     

静电纺丝制备太阳光活性空心Ce/ZnO复合纳米纤维

以Ce(NO3)3·6H2O为铈源、Zn(CH3COO)2·2H2O为锌源、聚丙烯腈为载体,运用静电纺丝技术结合高温焙烧制备了Ce掺杂的ZnO(Ce/ZnO)纳米催化剂.采用扫描电镜、热重分析仪、X-射线衍射对制得的复合纳米材料的结构进行分析,并对其光催化降解孔雀石绿的性能进行研究.研究结果表明:在制得的催化剂样品中C...     

基于碳量子点的TiO2改性及降解污染物性能

采用溶胶-凝胶法合成掺入碳量子点(CQDs)的TiO₂纳米复合光催化剂,通过荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、扫描电镜等进行表征,并在可见光下降解亚甲基蓝(MB)染料溶液以评价其光催化性能.研究表明,CQDs具备上转换荧光特性,掺入CQDs的TiO₂样品可见光响应明显提升.水热法180℃下反应6h制备的CQDs,其溶液加入量为10mL时TiO₂/CQDs样品光催化活性最高,115min后MB的降解率达80%.TiO₂/CQDs样品主要以锐钛矿相存在,颗粒呈球形,比表面积高达200m³·g^-1.     

基于水热法合成二氧化锡纳米粒子制备正丁醇传感器

先用水热法合成单分散的二氧化锡（SnO₂）纳米粒子, 再高温煅烧制备敏感材料. 在合成过程中, 将葡萄糖和钯作为包覆载体和掺杂剂, 调整材料的单分散性与表面特性. 测试结果表明, 在100 μg/L正丁醇气氛下, 由摩尔分数为0.04钯掺杂的SnO₂敏感材料灵敏度最高, 其响应值为44.2, 响应时间为37.8 s, 且具有良好的选择性和稳定性.     

基于水热法合成二氧化锡纳米粒子制备正丁醇传感器

先用水热法合成单分散的二氧化锡（SnO₂）纳米粒子, 再高温煅烧制备敏感材料. 在合成过程中, 将葡萄糖和钯作为包覆载体和掺杂剂, 调整材料的单分散性与表面特性. 测试结果表明, 在100 μg/L正丁醇气氛下, 由摩尔分数为0.04钯掺杂的SnO₂敏感材料灵敏度最高, 其响应值为44.2, 响应时间为37.8 s, 且具有良好的选择性和稳定性.     

低温水解制备TiO2/ACF复合光催化剂及其对茜素红S的降解应用

以四氯化钛为原料,利用低温直接水解法制备了纳米二氧化钛,同时将其负载于活性碳纤维表面得到TiO2/ACF复合光催化剂.SEM照片显示二氧化钛在ACF上以纳米团簇的形式均匀附着;XRD结果表明所得TiO2/ACF中TiO2的晶型为金红石相,微晶尺寸为7.02 nm,350℃下煅烧后金红石相TiO2结晶更好,微晶尺寸为9.88 nm; XPS分析表明Ti元素以Ti4+的形式存在.将350 ℃煅烧得到的TiO2/ACF复合光催化剂应用于对茜素红S的光催化降解,实验表明其光催化性能良好.     

TiO2可见光催化活性的拓展及应用

 探讨了TiO₂的光催化反应机理及目前TiO₂光催化剂改性的5种方法,即掺杂改性、表面螯合与衍生、半导体复合、染料光敏化和导电聚合物包覆。综述了几种改性方法对TiO₂光催化活性的影响。探讨了改性TiO₂光催化氧化在实际中的应用,并展望了TiO₂光催化研发的趋势。     

Li4Ti5O12材料的固相法制备及其煅烧温度

以Li₂CO₃,TiO₂为原料,无水乙醇为分散剂,采用高温固相法,通过两步煅烧方式制备出不同煅烧温度下的Li₄Ti₅O₁₂粉末材料.采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）表征材料的结构和形貌,采用恒电流充放电、交流阻抗和循环伏安等方法测试材料电化学性能.结果表明：在800 ℃下煅烧6 h后可得到晶型完整的纯相Li₄Ti₅O₁₂,其颗粒均匀分布在200~400 nm.Li₄Ti₅O₁₂在0.5C倍率下首次可逆比容量为157.67 mA·h/g,库伦效率为96.1%,经过100次循环充放电后容量保持率为98.63%;在5C倍率下首次可逆比容量为107.0 mA·h/g,经过1 000次循环充放电后容量保持率为84.1%.