PET/SiO2/TiO2纳米复合材料的合成及其光降解性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）／二氧化硅（SiO2）／二氧化钛（TiO2）纳米复合材料,利用红外光谱（IR）、乌氏黏度计表征了该复合材料的分子结构和特性黏度,并测定其在紫外光下的光降解性能．实验表明,PET／SiO2／TiO2体系中存在Si—O—Ti键,并与PET基体作用形成PET／SiO2／TiO2纳米复合材料;该复合材料的特性黏度随体系中SiO2-TiO2含量增加而降低;在紫外光下,SiO2和Ti02纳米颗粒的引入可有效地提高PET的光降解性能．     

Ti3+自掺杂纳米TiO2的制备、表征与可见光催化活性

以Ti H2和H2O2为原料,采用水热法制备了米粒状Ti3+自掺杂的TiO2纳米颗粒.采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X-射线光电子能谱(XPS)对所制备样品的结构、结晶性、形貌和元素的存在状态进行了表征分析.电子顺磁共振谱(ESR)结果表明所制备的样品中含有晶格Ti3+和表面Ti3+.紫外—可见(UV-Vis)漫反射光谱表明这种Ti3+自掺杂的纳米TiO2在可见光区中有较强的吸收.在可见光辐射下,所制备的样品具有优于商业化P25 TiO2的光催化分解水和光催化降解次甲基蓝(MB)溶液的性能.其中160℃下水热处理27 h所得样品光催化降解MB的性能是P25 TiO2的9倍,而光催化分解水制氢的性能是P25 TiO2的12.5倍.     

阳极氧化法制备有序TiO2纳米管阵列

以NH4F/乙二醇为电解液对Ti箔进行阳极氧化,通过对溶液中水的含量、氧化电压、时间等参数的控制,制备了高度有序TiO2纳米管.分别利用XRD和SEM对TiO2纳米管阵列的物相组成和形貌结构进行了表征,结合氧化过程电流密度变化探讨了TiO2纳米管的生长机理.研究结果表明:TiO2 纳米管阵列的形成须经历致密氧化层的形成、多孔层的形成以及纳米管的形成与稳定生长3个阶段的演化.     

氢氧焰燃烧合成纳米SnO_2/TiO_2复合颗粒的形貌与结构

利用预混合氢氧焰燃烧合成了形态和结构不同的SnO2/TiO2复合纳米颗粒,颗粒呈多面体结构,形貌介于球形和立方方形之间,复合颗粒由同为四方晶系的SnO2和TiO2组成。在SnO2/TiO2复合颗粒中存在Sn—O—Ti键,没有出现相分离现象。复合颗粒表面的Ti∶Sn(mol∶mol,下同)比大于复合颗粒内部的Ti∶Sn,而且复合颗粒内部Ti∶Sn接近理论值。     

尿酸在纳米金-聚番红花红修饰电极上的电化学行为及修饰电极的应用研究

本研究制备了纳米金-聚番红花红复合膜修饰的玻碳电极,并利用差分脉冲法（DPV）研究了尿酸在此修饰电极上的电化学行为。结果表明纳米金-聚番红花红复合膜对于尿酸的氧化能够起到明显的电催化作用。在优化条件下,尿酸的氧化峰电流与其浓度在1.0×10^-6～1.0×10^-4mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为6.0×10^-7mol/L。该方法快速,准确,将聚纳米金-番红花红复合膜修饰电极用于体液中尿酸的测定,回收率在95.0%～100%之间。     

S改性的纳米TiO2的制备及其可见光催化性能研究

以四氯化钛为钛源,硫溶胶为硫源,在室温下采用水解沉淀法制备了单质硫改性的纳米TiO2光催化剂．采用X-射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线光电子能谱（XPS）、紫91,-可见（uV—Vis）漫反射光谱和N：吸附-脱附对样品进行了表征分析．以次甲基蓝（MB）溶液为模拟废水,对其可见光催化性能进行了评价,研究了不同热处理温度对光催化活性的影响．结果表明,硫掺杂有效地抑制了纳米TiO2在热处理过程中由锐钛矿向金红石的转变,在低温下热处理得到的样品为单质硫与TiO2的复合,而500℃以上热处理得到的样品为S^4＋的掺杂,S复合与掺杂的纳米TiO2光催化剂在可见光区有明显的吸收,400℃热处理所得样品具有最好的光催化性能．这种硫复合或掺杂的纳米TiO2的催化降解性能显著高于相同方法制备的纯TiO2．催化剂经6次重复使用其光催化活性基本保持不变．     

二氧化钛纳米膜制备条件对炼焦厂废水光催化降解性能的影响

以四氯化钛为前驱体,用溶胶—凝胶法制备了TiO2纳米膜,并进行了炼焦厂废水的光催化降解实验,考察了制备条件对其光催化降解性能的影响。结果表明最佳工艺条件为:四氯化钛∶乙醇∶水=30∶400∶25,溶胶体系pH=7,掺铁量Fe∶Ti=0.16,干凝胶在450℃煅烧2h,由此制成的TiO2纳米膜光催化降解炼焦厂废水的降解率超过79%。     

纳米多孔SiO2-TiO2复合薄膜的制备及研究

采用溶胶凝胶技术,以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB为模板剂,乙酰丙酮作为钛的水解控制剂,通过钛和硅醇盐的分步水解得到均匀的SiO2TiO2复合溶胶,通过提拉制备出具有纳米多孔结构的复合薄膜.实验结果表明,多孔薄膜中的钛离子形成了Si—O—Ti键的孤立四配位形态,使薄膜具有复合型钛离子的催化效果,并且有介孔结构.随TiO2含量的增加,薄膜仍具有较好的透光性(可达到85%以上).通过对实验条件的调节,可实现对薄膜纳米结构的人工控制,形成的多孔薄膜折射率在1.2~1.4之间连续可调.     

石墨烯/铜修饰电极催化还原过氧化氢

利用滴涂法制备石墨烯修饰电极,再利用循环伏安法制备石墨烯/铜修饰电极,并研究了该修饰电极对过氧化氢的电催化还原性能.研究结果表明,在p H=7.0的磷酸缓冲溶液中,此修饰电极对H2O2的还原过程具有极好的催化效果.在该修饰电极上,H2O2的还原电流在浓度为5.0×10-7~1.0×10-5mol/L和1.0×10-5~5.0×10-3mol/L范围内分段呈良好的线性关系,检出限低至1×10-7mol/L,可用于微量过氧化氢的测定.     

光稳定剂对聚苯硫醚纤维性能的影响

以苯并三唑/纳米TiO2复配作为光稳定剂,采用熔融共混的方法制备不同比例的PPS/苯并三唑/纳米TiO2复配体系进行纺丝制备纤维,借助扫描电镜、DTA/TG、DSC、结晶速率仪、电脑测色配色仪等对共混纤维进行外观形貌、结晶速率和光稳定性能的表征,并研究苯并三唑/纳米TiO2复配添加对PPS纤维可纺性及性能的影响.结果表明:随着苯并三唑/纳米TiO2含量的增加,纤维可纺性变差,当含量≤1.5%时纤维形貌及可纺性能满足工业生产要求.另外,苯并三唑/纳米TiO2的复配添加对PPS纤维热性能影响不大,对PPS纤维的结晶速率有促进作用,对PPS纤维的耐光性有增强作用.     

S掺杂锐钛矿TiO2电子结构的第一性原理研究

对完整锐钛矿TiO2晶体及S掺杂锐钛矿TiO2晶体电子结构进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究.通过对能带、态密度的分析,发现在S掺杂后,O原子,S原子与Ti原子在导带区发生了强烈的相互关联作用,致使Ti原子3d轨道上的电子向S原子的3p轨道,O原子的2p轨道移动,使得导带向低能区移动,从而使TiO2的禁带宽度变小,吸收边红移.从而揭示了S掺杂导致锐钛矿TiO2晶体禁带宽度变小的机理.理论计算与实验结果基本相符.     

掺Ni、Co、Cr、V的TiO2纳米粒子制备与表征

采用两种不同方法制备TiO2纳米粒子,即以钛酸四正丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备掺Ni的TiO2纳米粒子.以硫酸钛和碳酸铵为原料,用沉淀法制备掺Ni、Co、Cr、V的TiO2纳米粒子,并且对两种制备方法进行了对比.利用TG-DTA,FTIP,SEM和PL光谱测试技术对样品进行了表征.结果表明制备条件的不同对样品性能有很大影响.     

微波合成纳米TiO_2/MnO_2/Fe_2O_3复合材料及其光催化性能研究

将微波加热水解法制备的纳米TiO2/MnO2浸入Fe(OH)3胶体中,加热反应3h,制备了纳米TiO2/MnO2/Fe2O3复合材料.通过XRD,DTA,SEM,US-Vis等方法表征了其结构,并研究了其光催化活性.实验结果表明,纳米TiO2/MnO2/Fe2O3复合材料在UV-Vis光谱上的吸收阈值显著红移;在日光下,该纳米复合材料对有机染料直接湖蓝有很好的降解活性,当日光照射45 min后,对直接湖蓝的降解率可达到98.3%.     

简讯（一）

院长、博士生导师桂和荣教授主持“纳米TiO2光催化技术在矿井水处理中的应用及工艺研究”（2005KJ002ZD）成果通过省教育厅组织的专家签定。该项目在考察无机离子两两同时存在时对改性纳米TiO2光催化降解矿井水中COD的影响，以及在矿井水处理工艺中连用光催化反应器进行矿井水的深度处理等方面，都居于国内同类研究的领先水平。     

PET/SiO_2/TiO_2纳米复合材料的合成及其光降解性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/二氧化硅(SiO2)/二氧化钛(TiO2)纳米复合材料,利用红外光谱(IR)、乌氏黏度计表征了该复合材料的分子结构和特性黏度,并测定其在紫外光下的光降解性能.实验表明,PET/SiO2/TiO2体系中存在Si-O-Ti键,并与PET基体作用形成PET/SiO2/TiO2纳米复合材料;该复合材料的特性黏度随体系中SiO2-TiO2含量增加而降低;在紫外光下,SiO2和TiO2纳米颗粒的引入可有效地提高PET的光降解性能.     

纳米二氧化钛的细胞增殖效应及其安全性

Mosmann已经用3-(4,5-二甲基-2-噻唑)-2,5-二苯基溴化四唑(MTT)比色法检测了纳米TiO2在人肝细胞的增殖情况。通过化学沉积的方法可以制备纳米TiO2,它的纳米结构可以通过电子扫描显微镜检测。我们首先测量纳米TiO2一些基本特性然后深入到肝脏细胞,再在这些细胞增加一些纳米TiO2。利用生物学的方法我们观察并测量肝脏细胞在正常状态下的细胞增殖情况,通过与对照组对比的结果表明纳米TiO2在人的肝脏细胞的增殖的影响很小。我们进一步发现纳米TiO2对鸡胚成纤维(CEF)细胞的毒性(安全性)的尺度。最后我们首次通过毒物学确定了在100nm和1000nm TiO2的毒性。     

基于纳米CoOx/多壁碳纳米管复合材料的增强效应电化学测定芦丁

通过电沉积法在多壁碳纳米管修饰玻碳电极(MWCNTs/GCE)表面沉积氧化钴(CoOx)纳米粒子制备了纳米CoOx/多壁碳纳米管修饰玻碳电极(CoOx/MWCNTs/GCE)。在0.1 mol/L Na_2HPO_4-NaH_2PO_4(pH=7.0)缓冲溶液中(PBS),用循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)研究了芦丁在修饰电极上的电化学行为。结果表明,CoOx/MWCNTs/GCE对芦丁的氧化还原反应有电催化作用。在1.0×10^(-8)~2.5×10^(-6)mol/L浓度范围内,芦丁的氧化峰电流与其浓度呈线性关系,检出限为5.0×10^(-9) mol/L(S/N=3)。建立了测定片剂中芦丁含量的新方法,结果令人满意。     

含N纳米TiO_2的制备及其可见光响应的研究

以纳米TiO2为原料,氨水为掺杂N源,采用高能球磨法合成了含N纳米TiO2粉末.利用XRD、FT-IR、UV-Vis光谱、纳米粒度仪和光催化降解实验对其进行结构及光催化性能表征.研究结果表明,经过氮掺杂的纳米TiO2主要为锐钛矿晶型,晶粒尺寸位于8～10nm之间.对可见光具有良好的吸收性能,其吸收边红移至550nm左右,禁带宽度减小至2.25eV.当太阳光照射30min时,亚甲基蓝溶液的降解率接近100%,体现出良好的可见光响应特性.     

多壁碳纳米管修饰电极对对苯二酚的催化作用

将多壁碳纳米管修饰到玻碳电极的表面,制备出对对苯二酚具有电催化氧化作用的碳纳米管修饰电极.考察了该电极在不同电解质溶液及不同扫速下其循环伏安图的峰电位及峰电流,发现该电极在H2SO4中对对苯二酚具有良好的催化氧化作用.     

掺杂剂对聚苯胺/二氧化钛复合薄膜氨敏特性的影响

室温条件下,采用平面叉指电极式器件,运用原位化学氧化聚合和静电力自组装相结合的方法分别制备了盐酸掺杂和对甲苯磺酸掺杂聚苯胺/纳米二氧化钛(PANI/TiO2)复合薄膜气体传感器,并通过电子扫描显微镜(SEM)对薄膜进行了分析表征,研究了其在常温下对NH3气的敏感特性。实验结果表明,盐酸掺杂PANI/TiO2复合薄膜较对甲苯磺酸掺杂PANI/TiO2薄膜具有更好的灵敏度和响应恢复特性以及更好的稳定性。该研究有助于开发低功耗、高灵敏度的NH3气体传感器。