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纳米tio2自清洁薄膜的N离子掺杂和SiO2复合改性

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纳米TiO2自清洁薄膜的N离子掺杂和SiO2复合改性

作者：洪洋南京理工大学

学位级别：硕士

采用廉价的TiCl4作为前驱体,以N离子掺杂以及SiO2复合对纳米tio2进行改性,制备出了无需热处理就具有良好性能的tio2溶胶。通过浸渍提拉法镀膜,获得了性能优异的tio2涂层。采用XRD、TG-DSC、SEM、AFM、XPS等手段对溶胶和薄膜进行表征和... 详细信息

采用廉价的TiCl4作为前驱体,以N离子掺杂以及SiO2复合对纳米tio2进行改性,制备出了无需热处理就具有良好性能的tio2溶胶。通过浸渍提拉法镀膜,获得了性能优异的tio2涂层。采用XRD、TG-DSC、SEM、AFM、XPS等手段对溶胶和薄膜进行表征和分析。研究结果表明：改性样品中,最优N离子掺杂量为5%(与Ti的摩尔比),最优SiO2复合量为0.3(与Ti的摩尔比)。溶胶样品中含有结晶良好的锐钛矿tio2,改性后的tio2颗粒粒径减小,薄膜成分与溶胶成分保持一致。在粉末加热到1000℃整个过程各样品的失重在16%左右,进行SiO2复合的样品具有更高的热稳定性。在SiO2复合样品中,Si元素主要以两种形式存在：SiO2和Ti-O-Si键,在N离子掺杂样品中,N离子主要是进入tio2晶格。薄膜表面由tio2的二次粒子堆积而成,呈不规则球形,三维形貌为尖塔状突起结构,其中改性后的样品表面颗粒更为细小,成膜更为致密。三层薄膜具有最优的光催化性能,其厚度约为150nm。改性和未改性tio2薄膜都具有较高的透光率、耐腐蚀性和粘附能力,改性后的样品的吸收光谱发生红移。在紫外光照射下,改性后的溶胶样品70min后对亚甲基蓝的降解率都达到95%以上,且可见光降解率明显高于未改性样品,具有更优异的紫外和可见光的光催化性能;改性后的薄膜的最终水接触角可达到0°,显示出更优越的亲水性能;改性后的薄膜对油酸的分解能力明显提高,具有更强的自清洁性能。

关键词：纳米tio2 N离子掺杂 SiO2复合光催化性亲水性自清洁性

纳米tio2/CDP复合物基涂料的制备及性能研究

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纳米TiO2/CDP复合物基涂料的制备及性能研究

作者：杨志恒天津科技大学

学位级别：硕士

纳米二氧化钛(tio2)在光催化过程中,由于其光电子利用率较低等因素,使得纳米tio2在特种涂料领域的应用受到限制,而β环糊精(β-CD)是一类包结性能较强的有机吸附剂,如果将二者优势有效结合,即将β-CD聚合物负载于纳米tio2表面,则有望制... 详细信息

纳米二氧化钛(tio2)在光催化过程中,由于其光电子利用率较低等因素,使得纳米tio2在特种涂料领域的应用受到限制,而β环糊精(β-CD)是一类包结性能较强的有机吸附剂,如果将二者优势有效结合,即将β-CD聚合物负载于纳米tio2表面,则有望制备得到纳米tio2/CDP复合物基吸附-催化联动性特种涂料。本文主要研究了纳米tio2/CDP复合物基涂料的制备工艺、性能表征、一次及二次光催化性能。首先,通过改善纳米tio2预处理、β-CD与纳米tio2配比以及β-CD与环氧氯丙烷(EPI)配比制备出粒径均匀、黏度适宜以及悬浮稳定性良好的纳米tio2/CDP复合物。并通过红外、紫外、SEM以及热重分析对复合物颗粒进行表征,发现β-CD成功负载于纳米tio2表面,所制备复合物具有较强的紫外吸收,且热稳定性很好。然后,通过实验分析了pH值以及硅酸钠加入量对复合涂料液粒度、黏度、悬浮稳定的影响情况。并得出结论:制备喷涂涂料时,最佳硅酸钠加入量为0.5%,最佳pH为7,此时涂料液粒度均匀、黏度适宜、悬浮稳定性最佳。最后,研究了纳米tio2/CDP复合物基涂料对甲醛的光催化性能。结果表明:(1)复合涂料的光催化性能明显强于纳米tio2;(2)随着起始甲醛浓度的升高,纳米tio2/CDP复合涂料对甲醛的起始吸附率逐渐降低,终止催化降解率也逐渐降低;(3)经过分散处理的纳米tio2所制备的纳米tio2/CDP复合涂料对甲醛气体起始吸附率较高,终止甲醛催化降解率也较高;(4)随着β-CD用量的增加,纳米tio2/CDP复合涂料初始吸附能力增强,但是其催化能力减弱。β-CD与纳米tio2质量比为1:10时,所制备纳米tio2/CDP复合涂料催化联动性最好,二次使用效果最佳。(5)随着EPI用量的增加,纳米tio2/CDP复合涂料初始吸附效果越来越差,催化联动性也逐渐减弱。β-CD与EPI摩尔比为1:15时,所制备纳米tio2/CDP复合涂料催化联动性最好,二次使用效果最佳,催化效率最优。

关键词：纳米tio2 β-CD 纳米tio2/CDP复合物制备工艺催化性能

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纳米tio2光催化材料的制备

纳米TiO2光催化材料的制备

作者：夏存杰大连理工大学

学位级别：硕士

考察微水体系下sol-gel法制备纳米tio的主要影响因素:钛源、加水量、焙烧时间及温度。甲基橙紫外光降解实验表明:在微水体系中,采用sol-gel法制备的纳米tio光催化剂在焙烧温度为500℃时焙烧1h具有最佳活性,可在2h内使浓度为20mg/L甲基... 详细信息

考察微水体系下sol-gel法制备纳米tio的主要影响因素:钛源、加水量、焙烧时间及温度。甲基橙紫外光降解实验表明:在微水体系中,采用sol-gel法制备的纳米tio光催化剂在焙烧温度为500℃时焙烧1h具有最佳活性,可在2h内使浓度为20mg/L甲基橙溶液100mL 100%降解。XRD图谱显示,焙烧温度的增高、焙烧时间的延长均会使纳米tio中的锐钛矿与金红石晶相比(A/R)下降,导致其光催化活性降低。TEM晶貌显示,加水量的增大会导致纳米tio晶粒变大。本文微水体系下制备的纳米tio粒度均匀,粒径在10—20nm左右,而加水量为5ml水时粒径则为20—30nm。同时在微水体系中,用sol-gel法制备了掺杂Pb、CdS的纳米tio复合光催化剂。甲基橙紫外、可见光降解实验表明:掺杂Pb、CdS的纳米tio复合光催化活性较纯纳米tio显著提高,拓宽了可见光光响应范围。最佳摩尔掺杂比:纳米tio中Pb掺杂摩尔分数达到2%,在紫外光、可见光下15min内甲基橙降解率可达98%左右。CdS摩尔分数达到8%时,在紫外光、可见光下15min内甲基橙降解率可达60%左右。我们还发现掺杂Pb、CdS后,制备的纳米tio光催化材料金红石相消失,成为纯锐钛矿晶型,同时抑制了纳米tio的粒径增长。为考察Pb、CdS掺杂复合光催化剂的光腐蚀性问题,进行了连续120h紫外光降解实验。实验结果表明:长时间的光照会导致Pb、Cd的离析,光照120h后的光降解重复实验表明光腐蚀引起的Pb、Cd渗析会导致纳米tio复合光催化活性降低。如何较好地利用掺杂光催化剂的高活性并有效抑制光腐蚀问题有待进一步研究深入。

关键词：纳米tio2 微水体系 Pb CdS 掺杂光催化

纳米tio2涂料在潜艇空气净化中的应用可能性

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舰船科学技术 2008年第6期30卷 122-126页

作者：任小孟刘倩杜毅海军潜艇学院山东青岛266071 大连理工大学辽宁大连116012

将具有独特光催化特性的纳米tio2添加在涂料中可制成具有催化性能的功能型涂料。结合潜艇舱室的实际情况,分别讨论了纳米tio2涂料在不同初始浓度、光强、湿度、温度、风速等条件下的催化效率,说明了将纳米tio2涂料应用在潜艇上可以有效... 详细信息

将具有独特光催化特性的纳米tio2添加在涂料中可制成具有催化性能的功能型涂料。结合潜艇舱室的实际情况,分别讨论了纳米tio2涂料在不同初始浓度、光强、湿度、温度、风速等条件下的催化效率,说明了将纳米tio2涂料应用在潜艇上可以有效地起到催化分解有害气体的作用。同时提出了未来应用中可能出现的问题,并给出了部分解决方法。

关键词：纳米tio2 潜艇光催化

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纳米tio2光催化降解活性染料研究

河南师范大学学报（自然科学版） 2008年第2期36卷 70-74页

作者：王晓兵寇玉鹏梁慧君娄向东赵晓华周庆祥河南师范大学化学与环境科学学院河南省环境污染控制重点实验室河南新乡453007

以钛酸四丁酯、乙醇等为原料,采用凝胶-溶胶法制得纳米tio2,研究了纳米tio2光催化降解活性艳蓝KNR、活性艳红K2G、活性翠蓝KGL和活性GR黑4种染料的降解效果.实验结果表明:tio2对4种染料具有显著的光催化降解作用.同时分析了tio2的投加... 详细信息

以钛酸四丁酯、乙醇等为原料,采用凝胶-溶胶法制得纳米tio2,研究了纳米tio2光催化降解活性艳蓝KNR、活性艳红K2G、活性翠蓝KGL和活性GR黑4种染料的降解效果.实验结果表明:tio2对4种染料具有显著的光催化降解作用.同时分析了tio2的投加量、溶液的初始浓度等因素对染料光催化降解效率的影响.

关键词：光催化催化降解纳米tio2 活性染料

纳米tio2-硅藻土复合材料的制备、表征及性能研究

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纳米TiO2-硅藻土复合材料的制备、表征及性能研究

作者：张兴威河北大学

学位级别：硕士

纳米tio2在光催化降解有机物方面具有活性高、化学性质稳定、耐化学和光化学腐蚀以及无毒等特性,因而在污水处理及空气净化等方面有着重大的潜在应用价值。然而,tio2的禁带宽度约3.2eV,只能吸收波长小于388nm的紫外光,因此对太阳光的利... 详细信息

纳米tio2在光催化降解有机物方面具有活性高、化学性质稳定、耐化学和光化学腐蚀以及无毒等特性,因而在污水处理及空气净化等方面有着重大的潜在应用价值。然而,tio2的禁带宽度约3.2eV,只能吸收波长小于388nm的紫外光,因此对太阳光的利用率较低。通过对纳米tio2的改性,如金属和非金属掺杂、染料光敏化等方法可以有效的拓宽其光谱响应范围,并抑制光生电子和空穴的复合,提高光催化效率。另外纳米tio2存在粒子小,易团聚,难回收等缺点,将纳米tio2固载于载体之上,既可解决上述缺点,又降低了其成本,有利于工业化生产及实际应用。为此,本文采用常压液相两步水解法制备了混晶纳米tio2,功能类似于金属氧化物的掺杂耦合,拓宽了其光谱响应范围,提高了其光催化效果,并用乳液浸渍法和直接沉积法制备了纳米tio2-硅藻土复合材料,由于硅藻土的多孔结构,既解决了由于一般固载后表面积的减少而使表面效应降低的不利影响,又有利于对其回收重复利用。结构表征证明,所制备的纳米tio2为锐钛矿与金红石的混合晶型,晶型比例为A：R=2.7：1,粒径为12nm,固载后,纳米tio2均匀分散于硅藻土表面及孔道周围,硅藻土对tio2起到分散作用,阻止了颗粒的长大,并由于其自身的多孔结构补偿了tio2固载后由于表面积的减少而对污染物吸附的减少。EDS表明,乳液浸渍法制备的复合材料并不能使tio2充分地固载于硅藻土上,并且tio2主要固载于硅藻土表面形成包覆结构,因此其光催化性能低于用直接沉积法制备的复合材料。IR光谱证明直接沉积法制备的复合材料有部分tio2与硅藻土之间形成了Ti-O-Si化学键,增强了复合材料的牢固性,并且有利于光生电子-空穴的分离,提高了其光催化性能。以太阳光为光源,研究了纳米tio2-硅藻土复合材料光催化降解酸性大红3R的性能,系统比较了制备过程中水量、固载量、溶液的pH值、染料浓度及重复利用等对其吸附及光催化性能的影响,提出纳米tio2对酸性大红3R的降解发生在催化剂的表面,并通过先吸附后降解的两步反应过程,提出其光催化反应动力学过程为零级反应。

关键词：纳米tio2 硅藻土复合材料光催化

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纳米tio2原位聚合改性聚氯乙烯研究

纳米TiO2原位聚合改性聚氯乙烯研究

作者：都魁林北京化工大学

学位级别：硕士

本文研究了纳米tio原位聚合对聚氯乙烯的改性，主要从机械性能，温卡软化温度等方面进行了考察，考虑到纳米tio与PVC的相互作用力，对纳米tio使用硅烷偶联剂进行了包覆，并考察了所用溶剂对包覆效果的影响，及对PVC性能的影响。主要工... 详细信息

本文研究了纳米tio原位聚合对聚氯乙烯的改性，主要从机械性能，温卡软化温度等方面进行了考察，考虑到纳米tio与PVC的相互作用力，对纳米tio使用硅烷偶联剂进行了包覆，并考察了所用溶剂对包覆效果的影响，及对PVC性能的影响。主要工作如下： 1、对纳米tio在溶剂体系中使用偶联剂进行表面包覆，研究了分散方式，溶剂体系，偶联剂用量，反应时间等因素对纳米tio表面包覆效果的影响。发现使用超声-机械搅拌配合分散可以取得较好的效果，不同溶剂体系中包覆后的纳米tio具有不同的亲水角，粒度分布，而且表面接枝的偶联剂量也不同。在甲苯中70℃条件下，偶联剂用量为10%，反应1h可以实现表面包覆，改性后纳米tio表面接枝的硅烷偶联剂质量约为纳米tio的3%%。 2、通过原位聚合将纳米tio添加到PVC中，通过电镜照片可以发现tio分散良好，通过红外光谱和热重分析验证了偶联剂包覆后的的纳米tio可以与PVC之间形成化学连接，纳米tio的表面接枝的PVC质量约为36%。 3、研究了CaCO与纳米tio共同对PVC共同作用的情况，二者具有协同效应，CaCO的加入可以使含有纳米tio的PVC的拉伸强度，断裂伸长率，维卡软化温度均有所提升，维卡软化温度在纳米tio含量为0.1%时最高，从84.5℃提升到88.5℃。 4、将不同溶剂中包覆的纳米tio通过原位聚合加入到PVC中进行研究，几种纳米tio的分散情况不同，甲苯中改性的纳米tio在提高维卡软化温度上效果最为明显，CaCO加入后还会进一步提升PVC的维卡软化温度，甲苯中包覆的纳米tio含量为0.1%， CaCO为10份时可以使PVC的维卡软化温度有84.5℃提升到91℃。 5、用甲苯中包覆的纳米tio进行改性PVC的研究，发现甲苯中包覆的纳米tio可能使PVC中形成了新的有序结构。

关键词： PVC 纳米tio2 原位聚合维卡软化温度表面改性

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纳米tio2膜电极的制备及光电性能研究

纳米TiO2膜电极的制备及光电性能研究

作者：吴婷哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

纳米tio太阳能电池具有成本低的优点,近十几年来引起了各国科学家的广泛关注。多孔纳米tio薄膜和染料敏化剂是电池体系中最重要的部分。本文以水热法合成了纳米tio粒子,优化了多孔纳米tio薄膜电极的涂膜工艺,同时合成了[RuL(NCS)]·2HO(... 详细信息

纳米tio太阳能电池具有成本低的优点,近十几年来引起了各国科学家的广泛关注。多孔纳米tio薄膜和染料敏化剂是电池体系中最重要的部分。本文以水热法合成了纳米tio粒子,优化了多孔纳米tio薄膜电极的涂膜工艺,同时合成了[RuL(NCS)]·2HO(L代表4,4’-二羧酸2,2’-联吡啶)敏化剂,并对纳米tio太阳能电池的光电性能进行了测试。以钛酸异丙酯为原料,在稀硝酸环境下缓慢水解,得到tio前驱体,在水热条件下结晶,合成了锐钛矿型纳米tio粒子。对其进行了XRD、比表面、孔径、粒度、Zeta电位的测试和分析。并用自制的纳米tio粒子在导电玻璃基片上涂膜,优化了涂膜工艺,并对表面有裂纹的多孔纳米tio膜电极进行了后处理。得到了表面平整,微观上有微孔的多孔纳米tio膜电极。以二联吡啶羧酸酯和RuCl·xHO为原料,在无水无氧条件下,合成了[RuL(NCS)]·2HO敏化剂,并对其进行红外吸收光谱和紫外-可见吸收光谱的测试,结果表明,[RuL(NCS)]·2HO敏化剂在530nm处出现强吸收峰,这恰好在太阳光最佳的波长范围内。考查了未经后处理和、经两种方法后处理的多孔纳米tio膜电极对太阳能电池的影响。结果表明,经过后处理的多孔纳米tio膜电极较未经后处理的多孔纳米tio膜电极的光电性能要好,以第二种方法后处理的多孔纳米tio膜电极为最佳。考查了[RuL(NCS)]·2HO、酞菁铜和磷钼钒杂多蓝三种不同的敏化剂,对太阳能电池电池性能的影响。结果表明,[RuL(NCS)]·2HO的敏化效果最好,酞菁铜次之,磷钼钒杂多蓝的敏化性能最差。考查了铂电极和金电极对太阳能电池电池性能的影响。结果表明,铂电极的性能要优于金电极。得到了太阳能电池的最佳条件:采用方案2后处理的多孔纳米tio膜电极,以自制的[RuL(NCS)]·2HO为敏化剂,以溅射于硅基片上的铂电极为背电极。光电性能参数为:开路电压Voc=0.46V,短路电流Isc=0.37mA,填充因子FF=0.56,光电转化效率η=0.19%。

关键词：太阳能电池纳米tio2 多孔纳米tio2膜电极敏化剂光电转换

纳米tio2光催化剂的溶胶凝胶制备工艺及固相负载研究

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纳米TiO2光催化剂的溶胶凝胶制备工艺及固相负载研究

作者：刘明浩华中科技大学

学位级别：硕士

随着工业化社会的发展,引起的环境污染问题日益严重,尤其是由于化工原料、建筑材料、装修材料和屋内饰品等释放有机物所引起的室内空气污染,对人们的生活造成了极大的不便,潜在地威胁着人们的生命健康。有机物是室内空气污染物的主要来... 详细信息

随着工业化社会的发展,引起的环境污染问题日益严重,尤其是由于化工原料、建筑材料、装修材料和屋内饰品等释放有机物所引起的室内空气污染,对人们的生活造成了极大的不便,潜在地威胁着人们的生命健康。有机物是室内空气污染物的主要来源,通常具有很大的毒性,在室温下容易挥发进入空气中,随着呼吸道和皮肤进入人体,会引起一系列呼吸道疾病,严重时甚至会导致癌症和白血病,对人体造成极大的危害。在众多室内有机污染物处理技术中,以纳米Ti O为代表的光催化降解技术,可以利用光照对有机物实现高效清洁的降解,因而,在环境领域有着极大的研究价值和使用价值。首先,利用溶胶凝胶法制备纳米Ti O。系统的研究了不同的实验试剂因素(硝酸、无水乙醇、冰醋酸和水的加入量)对反应体系的稳定性和纳米Ti O光催化活性的影响。可以验证,V(HNO)/V(TBOT)=0.1,V(CHCHOH)/V(TBOT)=4.5,V(HO)/V(TBOT)=0.3,V(CHCOOH)/V(TBOT)=0.25为可获得高催化活性纳米Ti O的最佳工艺配比。通过对热处理工艺的研究发现,凝胶在400℃下热处理4 h可获得颗粒尺寸均匀,催化性能良好的纳米Ti O,在140 min内可将2μL苯完全降解。然后,采用改进的粉体烧结工艺,将纳米Ti O负载在硝化细菌球上。探讨粉体烧结的工艺条件(分散液浓度、单次超声吸附时间、负载次数和粉体烧结温度)对纳米Ti O的负载及催化性能的影响。当分散液浓度为20 g/L、单次超声吸附时间为15 min、负载次数为5、烧结温度为500℃时,可实现纳米Ti O在载体上的牢固负载,纳米Ti O负载量可达3.71%,Ti O负载型光催化剂具有优异的催化性能。Ti O负载型光催化剂对苯的催化降解符合一级动力学反应方程,随着苯初始浓度的增加,一级反应速率常数逐渐减小。使用Langmuir-Hinshelwood动力学模型分析Ti O负载型光催化剂对苯的降解规律,随着催化反应的进行,反应体系的吸附常数逐渐增大,表面反应速率常数逐渐减小。最后,将氮掺杂的纳米Ti O(N-Ti O)负载在硝化细菌球(NB)上,探讨在可见光下降解苯的可能。通过粉体烧结工艺制备的N-Ti O负载型光催化剂在可见光下失活,N-Ti O负载型光催化剂的可见光失活是由载体所导致的。NB作为载体可有效的影响其表面的N-Ti O对可见光的吸收,进而可影响N-Ti O负载型光催化剂在可见光下的活性。

关键词：纳米tio2 溶胶凝胶法固相负载苯