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介质阻挡放电等离子体辅助球磨对纳米TiO2粉体的表面改性

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材料导报 2020年第14期34卷 14039-14044页

作者：魏钰坤廖海峰颜海涛吴小乐戴乐阳集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室厦门361021 集美大学福建航运研究院厦门361021 中国人民解放军陆军驻九江地区军事代表室九江332000

为了改善纳米TiO2粉体在润滑油中的分散稳定性,分别以硬脂酸、油酸、季铵盐+月桂酸钠作为表面修饰剂,通过介质阻挡放电等离子体辅助球磨11 h后制备了表面改性的纳米TiO2粉体。采用SEM、FT-IR、XPS、XRD、TG-DSC、亲油化度等对样品进行... 详细信息

为了改善纳米TiO2粉体在润滑油中的分散稳定性,分别以硬脂酸、油酸、季铵盐+月桂酸钠作为表面修饰剂,通过介质阻挡放电等离子体辅助球磨11 h后制备了表面改性的纳米TiO2粉体。采用SEM、FT-IR、XPS、XRD、TG-DSC、亲油化度等对样品进行分析。结果表明:经球磨制备的tio2粉体粒径在50~200 nm之间,相比原始颗粒晶粒尺寸减小了12%~68%,晶格畸变显著增加;修饰剂中的亲油基团-CH2和-CH3原位修饰在tio2表面,有机物中的羧酸根和tio2表面的羟基发生化学反应形成了稳定的共价化学键,使纳米TiO2粉体的亲油化度值明显提高,极大改善了纳米TiO2在润滑油中的分散稳定性。在等离子体辅助球磨过程中,等离子体的快速加热效应是促进tio2粉体细化、提高粉体活性并影响其表面改性的主要原因之一。

关键词：纳米TiO2 等离子体辅助球磨表面改性加热效应表面活性

纳米tio_(2)对同轴式介质阻挡放电降解甲基紫影响

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工业水处理 2023年第10期43卷 104-108页

作者：龚腾李梦超陈维徐建军黄骏赣南师范大学物理与电子信息学院江西赣州341000 贵溪市第九中学江西鹰潭335400

为有效降解工业废水中的甲基紫,采用纳米tio_(2)对现有同轴式介质阻挡放电装置进行改进,并分别探讨了输入电压、处理时间与放电气体对甲基紫降解效果的影响。结果表明,甲基紫降解率随处理时间与输入电压的增大而提高;在同等条件下,氧气... 详细信息

为有效降解工业废水中的甲基紫,采用纳米tio_(2)对现有同轴式介质阻挡放电装置进行改进,并分别探讨了输入电压、处理时间与放电气体对甲基紫降解效果的影响。结果表明,甲基紫降解率随处理时间与输入电压的增大而提高;在同等条件下,氧气等离子体对甲基紫的脱色效果明显优于空气等离子体,在输入电压为30 V、工作气体为氧气时,改进后装置只需2 min即可达到90%的甲基紫降解率,所需时间比改进前装置缩短了33.3%;在工作气体为空气时,处理2 min后改进后装置对甲基紫的降解率相比原装置提高了7%。对比了改进前后装置的发射光谱与电压-电流波形图,发射光谱结果表明改进后的放电装置能产生更多的激发态粒子;电压-电流波形图表明改进后装置的放电更剧烈,产生的丝状电流更大。利用纳米tio_(2)对等离子体放电装置进行改进,可强化放电过程,使其产生更多活性物质,从而达到提高甲基紫降解效果的目的。

关键词：等离子体介质阻挡放电纳米TiO2 甲基紫

纳米TiO2/碳化植物纤维复合材料的制备与光催化性能

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复合材料学报 2020年第5期37卷 1138-1147页

作者：任保胜王瑞任金芝李建权陈其凤济南大学材料科学与工程学院济南250022 江苏大学材料科学与工程学院镇江212013

以碳化植物纤维(CPF)为载体,将纳米TiO2附着于纤维表面,通过浸渍煅烧法和溶剂热法合成纳米TiO2/CPF复合光催化剂,并对其光催化性能进行了研究。通过SEM、HRTEM、XRD、EDS分析了纳米TiO2/CPF复合光催化剂的微观结构和化学组成;以光催化... 详细信息

以碳化植物纤维(CPF)为载体,将纳米TiO2附着于纤维表面,通过浸渍煅烧法和溶剂热法合成纳米TiO2/CPF复合光催化剂,并对其光催化性能进行了研究。通过SEM、HRTEM、XRD、EDS分析了纳米TiO2/CPF复合光催化剂的微观结构和化学组成;以光催化降解亚甲基蓝为模型反应,考察复合材料中不同纤维种类和tio2负载量对光催化活性的影响。结果表明,在一定范围内随tio2负载量的增加,纳米TiO2/CPF复合材料光催化性能先增强后减弱。纳米TiO2/CPF复合材料的光催化性能明显提高是由于在tio2和碳纤维界面的良好电荷分离能力。降解染料的活性物种有超氧负离子和羟基自由基,但羟基自由基是主要物种。此外,浸渍煅烧法和溶剂热法生成的纳米TiO2在纤维表面的存在形式不同,浸渍煅烧法生成纳米TiO2薄膜,包裹纤维;而溶剂热法生成的tio2结晶成纳米颗粒,附着于纤维表面。

关键词：纳米TiO2 碳化植物纤维溶剂热合成浸渍煅烧法制备复合光催化剂

长期暴露下纳米tio_2对厌氧颗粒污泥体系稳定性的影响

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环境科学 2017年第12期38卷 5229-5236页

作者：李慧婷崔福义哈尔滨工业大学市政环境工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

以厌氧颗粒污泥为研究对象,通过静态试验和连续流厌氧反应器,重点研究了长期暴露下纳米tio_2在对厌氧产甲烷体系的影响及其在颗粒污泥中的归趋.结果表明,短期急性暴露于150 mg·g-1(以VSS计)的纳米tio_2尽管会暂时减缓产甲烷速率,但产... 详细信息

以厌氧颗粒污泥为研究对象,通过静态试验和连续流厌氧反应器,重点研究了长期暴露下纳米tio_2在对厌氧产甲烷体系的影响及其在颗粒污泥中的归趋.结果表明,短期急性暴露于150 mg·g-1(以VSS计)的纳米tio_2尽管会暂时减缓产甲烷速率,但产酸阶段及产甲烷阶段代谢产物总量不会明显受到影响,纳米tio_2对厌氧颗粒污泥具有较低的急性毒性.反应器运行结果表明,纳米tio_2的长期暴露可导致挥发性脂肪酸(VFAs)积累及生物气产量降低,产酸菌比产甲烷菌对纳米tio_2的累积效应更加敏感,纳米tio_2抑制机制可归因于"物理遮蔽"作用.出水中tio_2的平均含量只有0.632 mg·L^(-1),绝大多数纳米tio_2都被截留在了反应器中.FISH检测表明,厌氧颗粒污泥微生物的菌群结构有所变化,纳米tio_2在反应器内的积累使得甲烷八叠球菌的丰度大幅增加了115.6%,其优势地位明显增强.长短期暴露试验的结果对比也说明,用短期暴露试验来说明纳米颗粒对厌氧体系的长期累积效应具有一定局限性,纳米tio_2对厌氧颗粒污泥中微生物的负面影响需要较长时间的积累才会显现.本研究结果可为厌氧污水处理体系中纳米颗粒的潜在生态风险评价提供理论支持和参考依据.

关键词：纳米TiO2 厌氧颗粒污泥长期影响运行稳定性抑制机制

纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

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复合材料学报 2020年第6期37卷 1268-1277页

作者：牟明明袁光明陈世尧中南林业科技大学材料科学与工程学院长沙410004 “木竹资源高效利用”湖南省高校2011协同创新中心长沙410004

木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时,暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO2经硅烷偶联剂KH-570表面改性后,与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了tio2-WF/PP复合材... 详细信息

木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时,暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO2经硅烷偶联剂KH-570表面改性后,与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了tio2-WF/PP复合材料。对tio2-WF/PP复合材料进行了人工加速紫外老化,并利用FTIR、TG、SEM、力学性能分析、颜色变化分析等手段,探究了纳米TiO2对WF/PP复合材料抗紫外老化的影响。结果表明:改性纳米TiO2粒子在WF/PP复合材料中均匀分散,无明显团聚,且其加入显著提高了复合材料的热稳定性;tio2-WF/PP复合材料随着老化时间的延长,力学性能下降相对较小且颜色变化较小。当纳米TiO2的质量分数为2 wt%~3 wt%,老化2 000 h时后,tio2-WF/PP复合材料的拉伸强度、冲击强度仅分别下降10.0%和12.6%;未加入纳米TiO2颗粒的WF/PP复合材料,则分别下降20.2%和22.6%。

关键词：纳米TiO2 木纤维(WF) 聚丙烯(PP) 复合材料抗紫外老化表面改性

高温后钢筋与纳米TiO2混凝土粘结性能试验研究

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高温后钢筋与纳米TiO2混凝土粘结性能试验研究

作者：石磊内蒙古工业大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土间可靠的粘结是钢筋与混凝土两种材料协调变形、共同承载的前提。纳米tio混凝土与普通混凝土的力学性能和微观结构存在显著差异,其与钢筋的粘结性能也存在较大不同。经历高温后,纳米tio混凝土力学性能和微观结构的破坏机理,... 详细信息

钢筋混凝土间可靠的粘结是钢筋与混凝土两种材料协调变形、共同承载的前提。纳米tio混凝土与普通混凝土的力学性能和微观结构存在显著差异,其与钢筋的粘结性能也存在较大不同。经历高温后,纳米tio混凝土力学性能和微观结构的破坏机理,以及其与钢筋的粘结性能都较常温环境下有明显改变。故本文利用高温后纳米tio混凝土微观结构的研究,从微观角度(扫描电镜(SEM)、X射线物相分析(XRD)和核磁共振孔结构分析(NMR))分析高温后纳米tio混凝土抗压强度的变化规律,进而探究高温、纳米tio对钢筋混凝土极限粘结应力的影响规律,并结合本试验粘结滑移曲线,提出高温后钢筋与纳米tio混凝土的粘结-滑移本构关系。主要研究结果如下:(1)混凝土质量损失随温度升高而增加,随纳米tio掺量增加的变化不明显,表明高温对混凝土质量损失的影响较纳米tio掺量的大;混凝土抗压强度随温度升高而下降。使混凝土抗压强度最大的纳米tio最佳掺量随温度变化而有所不同;(2)通过SEM和XRD分析发现,随着温度升高,水分蒸发,水化产物等物质含量逐渐减少,混凝土界面粘结性逐渐劣化,密实度降低;纳米tio掺入不仅填充了初始孔隙和裂缝,也加速了水化反应,使掺纳米tio混凝土的微观结构较未掺纳米tio混凝土的更致密;(3)通过NMR分析发现,随着温度升高,纳米tio混凝土总孔隙率不断增加;使混凝土总孔隙率最小的纳米tio最佳掺量随温度变化而有所不同;(4)钢筋与纳米tio混凝土的极限粘结应力随温度升高呈降低趋势;对于光圆钢筋,相同温度条件下,掺2%纳米tio对试件的极限粘结应力具有增强作用,掺4%和6%纳米tio对试件的极限粘结应力具有削弱作用;对于变形钢筋,20℃和200℃时,掺2%纳米tio对试件的极限粘结应力具有增强作用。400℃、600℃和800℃时,掺2%纳米tio对试件的极限粘结应力具有增强作用,掺4%和6%纳米tio对试件的极限粘结应力具有削弱作用;(5)基于厚壁圆筒模型计算了极限粘结应力,并建立了变形钢筋混凝土的粘结-滑移本构关系模型,该模型能较准确描述纳米tio、高温作用下变形钢筋混凝土的粘结滑移关系。

关键词：混凝土钢筋高温纳米TiO2 极限粘结应力粘结-滑移本构关系

一种多功能有机蒙脱土-纳米tio_2/环氧树脂复合材料

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复合材料学报 2018年第7期35卷 1769-1774页

作者：李曦李国明胡裕龙海军工程大学理学院化学与材料系武汉430033

将有机蒙脱土(O-MMT)和纳米TiO2共同复合到环氧树脂中,成功地制备出了一种高性能多功能O-MMT-纳米TiO2/环氧树脂复合材料。由XRD检测结果和TEM观察结果证实,由于利用了O-MMT、纳米TiO2与环氧树脂间的相互作用,蒙脱土(MMT)层被高度剥离,... 详细信息

将有机蒙脱土(O-MMT)和纳米TiO2共同复合到环氧树脂中,成功地制备出了一种高性能多功能O-MMT-纳米TiO2/环氧树脂复合材料。由XRD检测结果和TEM观察结果证实,由于利用了O-MMT、纳米TiO2与环氧树脂间的相互作用,蒙脱土(MMT)层被高度剥离,所得的二维MMT纳米单片与零维纳米TiO2颗粒交错分布于树脂基体中。力学性能测试、热分析和耐沾污性试验表明,O-MMT-纳米TiO2/环氧树脂复合材料的多项性能都比纯环氧树脂有大幅提高。

关键词：有机蒙脱土纳米TiO2 维度环氧树脂复合材料

硅烷改性纳米tio_2-Zn-Al/水性环氧涂层的防腐性能

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复合材料学报 2018年第9期35卷 2405-2413页

作者：贾涉姚正军张莎莎杜文博南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106 面向苛刻环境的材料制备与防护技术工业和信息化部重点实验室南京211106

为实现纳米tio_2颗粒的均匀分散,首先对纳米tio_2进行硅烷改性,再通过溶液共混法制备出不同纳米tio_2添加量的硅烷改性纳米tio_2-Zn-Al/水性环氧复合涂层。研究了纳米tio_2与Zn-Al片层粉在涂层中的综合作用。利用XRD和FTIR分析涂层的物... 详细信息

为实现纳米tio_2颗粒的均匀分散,首先对纳米tio_2进行硅烷改性,再通过溶液共混法制备出不同纳米tio_2添加量的硅烷改性纳米tio_2-Zn-Al/水性环氧复合涂层。研究了纳米tio_2与Zn-Al片层粉在涂层中的综合作用。利用XRD和FTIR分析涂层的物相组成和组织结构,SEM和EDS表征涂层表面的微观形貌和元素组成,采用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究涂层的耐腐蚀性能。EDS和FTIR表明,经改性的纳米tio_2均匀分散于涂层中,纳米tio_2与环氧树脂的枝联作用使涂层更加致密。EIS结果显示,由于Zn-Al片层粉与纳米tio_2的枝联和填充作用,使添加纳米tio_2的硅烷改性纳米tio_2-Zn-Al/水性环氧涂层腐蚀行为较未添加纳米tio_2时有所减缓。当纳米tio_2添加量增加到4wt%时,硅烷改性纳米tio_2-Zn-Al/水性环氧涂层的腐蚀电流密度为9.86×10^(-6) A/cm^2,比未添加纳米tio_2的涂层高一个量级。

关键词：纳米TiO2 硅烷改性防腐 Zn-Al 环氧涂料

ZnSe量子点敏化纳米TiO2薄膜光电子特性研究

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物理学报 2017年第6期66卷 238-246页

作者：任伦李葵英崔洁圆赵杰燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004

利用改进的直接吸附法制备核-壳ZnSe量子点敏化介孔掺镧nano-tio_2复合薄膜.通过瞬态光伏和稳态表面光伏技术以及相应的检测手段,探测复合薄膜的微结构、光电子特性以及光生载流子在异质结薄膜中的传输机制.研究证实,包覆在Zn Se量子点... 详细信息

利用改进的直接吸附法制备核-壳ZnSe量子点敏化介孔掺镧nano-tio_2复合薄膜.通过瞬态光伏和稳态表面光伏技术以及相应的检测手段,探测复合薄膜的微结构、光电子特性以及光生载流子在异质结薄膜中的传输机制.研究证实,包覆在Zn Se量子点外层的配体L-Cys主要通过其羧基与介孔nano-tio_2表面未饱和的Ti原子键合,并完成量子点敏化复合薄膜的制备,由此实现对量子点在薄膜上沉积量的有效控制.实验结果表明:ZnSe量子点敏化nano-tio_2薄膜的表面光伏响应出现在300—800 nm(紫外-可见-近红外)波长范围内,敏化后nano-tio_2薄膜的光学带隙远小于敏化前薄膜以及ZnSe量子点的光学带隙;与具有p-型光伏特性的ZnSe量子点不同,敏化后薄膜显示出明显的n-型光伏特性,这将有利于光生电子由薄膜的外表面向光阳极基底方向迁移和注入;敏化后薄膜中光生载流子寿命、电子-空穴对分离速度和扩散长度的提高导致了瞬态光伏响应强度的增加和响应范围的扩大.

关键词： ZnSe量子点纳米TiO2 量子点敏化薄膜表面光伏技术