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基于时域有限差分法的tio2纳米纤维膜光学数值模拟及优化设计

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东华大学学报(自然科学版) 2024年第4期 57-62页

作者：晏榆洋郭竑宇斯阳广安职业技术学院经济管理学院东华大学纺织科技创新中心东华大学纺织学院

针对高太阳光反射率和低成本的材料开发需求，基于时域有限差分法模拟tio2纳米纤维膜中结构参数对膜材料反射性能的影响规律，结果表明：当tio2纳米纤维直径为300 nm时，材料具有最优的宽带散射性能，其太阳光波段内的积分散射率为2.462... 详细信息

针对高太阳光反射率和低成本的材料开发需求，基于时域有限差分法模拟tio2纳米纤维膜中结构参数对膜材料反射性能的影响规律，结果表明：当tio2纳米纤维直径为300 nm时，材料具有最优的宽带散射性能，其太阳光波段内的积分散射率为2.462;太阳光反射率与纤维膜厚度呈正相关，当纤维膜厚度增至150μm时，膜材料具有优异的太阳光反射性能。通过调控静电纺丝工艺参数和纺丝时间，制备出不同纤维直径和不同厚度的tio2纳米纤维膜材料。膜材料的太阳光反射率测试结果表明：当所制备的tio2纳米纤维平均直径为293.2 nm、膜厚度为155μm时，膜材料具有高太阳光反射率（94.50%）。

关键词：时域有限差分法 tio2 纳米纤维膜数值模拟

tio2纳米纤维基S型异质结的制备及其光催化CO2还原性能研究

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TiO2纳米纤维基S型异质结的制备及其光催化CO2还原性能研究

作者：杨婧湖北师范大学

学位级别：硕士

化石燃料的过度消耗和二氧化碳的大量排放,使能源短缺和气候变化问题日益严重。光催化CO还原技术利用太阳光作为驱动力,以水为质子来源,将CO转化为CO、CH等高附加值化学品,被认为是解决上述问题的一种很有潜力的方法。二氧化钛（tio）... 详细信息

化石燃料的过度消耗和二氧化碳的大量排放,使能源短缺和气候变化问题日益严重。光催化CO还原技术利用太阳光作为驱动力,以水为质子来源,将CO转化为CO、CH等高附加值化学品,被认为是解决上述问题的一种很有潜力的方法。二氧化钛（tio）作为一种半导体材料,因其稳定性高、无毒、价格低廉等特点,而被广泛应用于包括CO还原的光催化领域中。然而,tio的量子效率低、带隙较宽（3.0-3.2 e V）,使其光催化活性受到很大限制。因此,如何开发性能更为高效的tio基光催化剂成为了目前研究的挑战。为了改进这些缺陷,本文通过静电纺丝法制备了具有比表面积大、离子迁移路径短、独特的一维电子转移路径等优点的tio纳米纤维,进而原位制备了tio/BiS、tio/MoS和tio/CuS S型异质结光催化剂,通过一系列表征手段,提出了上述异质结光催化CO还原性能提升的机理。主要内容如下:（1）通过静电纺丝技术制备tio纳米纤维（tio NFs）,采取水热法将硫化铋（BiS）原位组装在tio纳米纤维上,制备出tio/BiS S型异质结光催化剂,并通过一系列测试技术对复合光催化剂的形貌、结构、元素价态、催化性能及稳定性等进行了表征。结果表明,当BiS的质量分数为0.2%时,复合物光催化剂将二氧化碳还原为甲烷产率最高(7.65μmol h),约为纯二氧化钛的5.24倍。结合表征测试的结果,探究了BiS光热效应对复合物光催化二氧化碳还原性能的影响,并通过理论计算提出了光热协同作用下复合物光催化二氧化碳还原性能增强的机理。（2）采取静电纺丝以及微波辅助水热合成法快速制备合成了MoS纳米片包覆在tio纳米纤维表面的tio/MoS S型异质结光催化剂,通过一系列测试技术对复合光催化剂的形貌结构、元素价态、催化性能及稳定性等进行表征。结果显示,tio/MoS S型异质结光催化剂具有十分优良的稳定性,且当MoS质量分数为0.5%时,复合物具有显著增强的光催化活性,CO还原为CH的速率达到了14.8μmol·h,相当于纯tio的7.3倍。同时,对MoS的光热效应增强复合物光催化二氧化碳还原反应活性的机制进行了探究。（3）采取静电纺丝和溶剂热法制备了tio/CuS S型异质结光催化剂,并通过一系列表征测试对其结构、催化活性、催化性能及稳定性等进行了探究。结果表明,当CuS含量为0.5 wt%时复合光催化剂对CO光催化还原CH的活性有显著提高,约为未改性tio的3.9倍。通过实验表征和密度泛函理论计算,研究了CuS的光热效应对CO光还原反应的影响,并提出了光热协同作用下复合物光催化二氧化碳还原性能增强的机理。

关键词： tio2 纳米纤维 S型异质结光催化CO2还原光热效应

薄荷碳点/tio2复合光催化剂的制备及其性能研究

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钢铁钒钛 2024年第3期45卷 79-85页

作者：张英任旺郑兴文周慧眠瞿香李敏娇四川轻化工大学化学与环境工程学院四川轻化工大学化学工程学院

以薄荷粉为生物碳源，采用一步水热法成功制备出薄荷碳点/tio2复合光催化剂。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、孔隙比表面分析仪（BET）、表面光电压（SPS）对薄荷碳点/tio2复合光催化剂的结构、形貌、比... 详细信息

以薄荷粉为生物碳源，采用一步水热法成功制备出薄荷碳点/tio2复合光催化剂。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）、孔隙比表面分析仪（BET）、表面光电压（SPS）对薄荷碳点/tio2复合光催化剂的结构、形貌、比表面积及光生电荷分离特性进行了表征；考察了薄荷碳点/tio2复合光催化剂对模拟污染物罗丹明B（RhB）的催化降解性能。结果表明，薄荷碳点改善了tio2的光催化性能，超氧自由基·O2-是薄荷碳点/tio2复合催化剂光催化降解反应中的主要活性自由基。与纯tio2样品相比，2%薄荷碳点/tio2的复合光催化剂的光生电子-空穴分离速率最高，对RhB表现出最好的脱色性能，光催化活性提高了2.24倍。

关键词：复合光催化剂 tio2 薄荷粉水热法降解性能

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20D超薄锦纶织物的抗紫外整理

印染 2024年第1期50卷 62-65页

作者：陈波陈伟祝遵奎沈加加嘉兴大学浙江嘉兴314001 浙江台华新材料股份有限公司浙江嘉兴314011 嘉兴市嘉盛印染有限公司浙江嘉兴314016

为提高超薄锦纶织物的防晒性能,研究了锦纶长丝中tio2含量、荧光增白剂用量、抗紫外整理剂及轧光整理对抗紫外效果的影响。结果表明:添加1.5%tio2的全消光锦纶织物的UPF值可达13;使用3.5%荧光增白剂能进一步提高UPF值至32;无机紫外线屏... 详细信息

为提高超薄锦纶织物的防晒性能,研究了锦纶长丝中tio2含量、荧光增白剂用量、抗紫外整理剂及轧光整理对抗紫外效果的影响。结果表明:添加1.5%tio2的全消光锦纶织物的UPF值可达13;使用3.5%荧光增白剂能进一步提高UPF值至32;无机紫外线屏蔽剂UV-A和有机紫外线吸收剂UV-B均能提高抗紫外效果,当二者以2∶4复配比、总质量分数为6%时,整理织物的抗紫外性能最佳,UPF值可达到80;轧光可显著提高锦纶织物的抗紫外效果。采用荧光增白剂、紫外线吸收剂和轧光组合整理的20D超薄锦纶织物,可获得优异的抗紫外效果,洗后UPF值达到300。

关键词：锦纶抗紫外整理 tio2 荧光增白剂轧光整理

分级中空结构tio2纳米微球光催化剂的制备及其性能分析

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浙江理工大学学报(自然科学版) 2024年第4期 447-456页

作者：荣雪超古满意陈俊宇祝强韬戚栋明孙阳艺浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室

以双（乙酰丙酮基）二异丙基钛酸酯与双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]-四硫化物为起始材料，通过水解-缩合反应合成实心tio2-SiO2纳米微球；将这些微球经碱性水热反应和后续高温煅烧，制备分级中空结构tio2纳米微球光催化剂。通过TEM、DLS、... 详细信息

以双（乙酰丙酮基）二异丙基钛酸酯与双-[γ-（三乙氧基硅）丙基]-四硫化物为起始材料，通过水解-缩合反应合成实心tio2-SiO2纳米微球；将这些微球经碱性水热反应和后续高温煅烧，制备分级中空结构tio2纳米微球光催化剂。通过TEM、DLS、FT-IR、EDS、XRD等表征手段对其形貌、单分散性、组分及晶体结构进行测试与分析；探讨碱性水热条件对分级中空结构形成的影响机理；研究煅烧温度对光催化剂性能的作用；通过罗丹明B的光催化降解实验来评估光催化剂的活性，并与商用P25进行对比。结果表明：所得纳米微球表面有明显的刺突、单分散性好，以钛酸盐为主要成分；钛酸盐的重结晶与二氧化硅的向内蚀刻是形成分级中空结构的关键；经500℃煅烧，所得催化剂保持分级中空结构，转变为锐钛矿相tio2;其光催化性能卓越，对罗丹明B的降解速率常数k可达113.49×10-3·min-1,是实心结构的3倍，是P25的1.45倍。分级中空结构tio2纳米微球光催化剂的制备方法简单有效，为光催化降解染料的研发提供了重要参考和理论指导。

关键词：分级中空结构 tio2 纳米微球光催化剂降解

多孔碳基tio2纳米复合微粒制备及其降解罗丹明B的研究

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中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2024年第5期 163-170页

作者：赵鹏齐晓彤王海帆王佳爽贾正锋聊城大学材料科学与工程学院山东聊城252000 石横特钢集团有限公司山东泰安271612 山东欧蓝素汽车环保科技有限公司山东聊城252800 山东奇碳新途复合材料有限责任公司山东聊城252000

以杨絮纤维和硼酸钙(CaB)为模板,以聚多巴胺(PDA)为联结剂及模板制备二氧化钛(tio2)纳米复合微粒(Catkin/CaB/PDA/tio2 )。在惰性气氛(Ar)下烧结、腐蚀制备多孔碳基tio2纳米复合微粒。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X... 详细信息

以杨絮纤维和硼酸钙(CaB)为模板,以聚多巴胺(PDA)为联结剂及模板制备二氧化钛(tio2)纳米复合微粒(Catkin/CaB/PDA/tio2 )。在惰性气氛(Ar)下烧结、腐蚀制备多孔碳基tio2纳米复合微粒。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、同步热分析(TGA)考察样品结构。利用 Belsorp-max物理吸附仪研究样品比表面积。利用紫外可见分光光度计和光致发光光谱(PL)测定样品光降解效率和荧光强度。研究所制备纳米微粒对罗丹明B(RhB)的催化降解性能,发现tio2的含量、烧结温度、聚多巴胺、硼酸盐等对RhB光降解能力均有影响。所制备复合微粒在40 min内对RhB的降解率可达94.92%。烧结促使杨絮纤维和PDA碳化,所形成的管状碳材料和多孔结构为光生电子向碳化飞絮富集并与活性物种发生氧化还原反应和tio2纳米粒子的附着和分散提供了保障进一步促进光解效果提升。

关键词：杨絮 tio2 多孔碳光催化 RhB

Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的可控制备及光催化性能研究

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当代化工研究 2024年第3期 163-165页

作者：南剑刘鑫宇田林徐锐官会林张勇云南师范大学能源与环境科学学院云南650500 高原特色中药材种植土壤质量演变退化与修复云南省野外科学观测研究站云南650500

采用水热法合成掺杂不同金属元素的片状tio2纳米材料,对掺杂金属元素的纳米材料的光催化性质进行深入探讨,并对其光催化降解条件及对有机污染物甲基橙的光催化降解应用进行研究,进而选择最佳掺杂金属元素的tio2纳米材料作为光催化剂。... 详细信息

采用水热法合成掺杂不同金属元素的片状tio2纳米材料,对掺杂金属元素的纳米材料的光催化性质进行深入探讨,并对其光催化降解条件及对有机污染物甲基橙的光催化降解应用进行研究,进而选择最佳掺杂金属元素的tio2纳米材料作为光催化剂。结果表明,Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的催化降解有机染料甲基橙效果最佳,能在短时间内对有机染料进行有效降解,在紫外光照下其降解效率约为92%。

关键词：光催化 tio2 掺杂甲基橙甲基橙降解

钛基纳米复合材料的制备及可见光降解水中污染物性能研究

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安徽化工 2024年第3期50卷 40-43,48页

作者：刘嘉钰孙冰鑫王睿思郭茹琴朱禹泰州学院医药与化学化工学院江苏省手性医药化学品生物制造重点建设实验室江苏泰州225300

随着医药科技的发展,抗生素污染逐渐严重。针对环境污染等系列污染物问题,光催化成为了一门处理污染物的热门技术。光催化材料经常使用的有二氧化钛,二氧化钛的优点有健康环保、无污染、容易获取、光催化效率高、储备量大。光催化技术... 详细信息

随着医药科技的发展,抗生素污染逐渐严重。针对环境污染等系列污染物问题,光催化成为了一门处理污染物的热门技术。光催化材料经常使用的有二氧化钛,二氧化钛的优点有健康环保、无污染、容易获取、光催化效率高、储备量大。光催化技术具有成本廉价、简单易操作、太阳能方便获取等优点,为解决环境污染问题提供了有效的途径。为了解决环境污染,修饰二氧化钛的缺陷,提升二氧化钛性能,提出以tio_(2)为主体,通过tio_(2)与窄带隙半导体CdS复合,用溶剂热合成法制备出tio_(2)/CdS二元复合物,增强tio_(2)对于可见光区间吸收。为了提升降解效果,引入MOF材料UiO-66,制备tio_(2)/CdS/UiO-66三元复合材料,增大比表面积,提升材料去污能力。

关键词： tio2 光催化活性复合化合物 CdS

Mechanistic insights into the selective photocatalytic degradation of dyes over tio_(2)/ZSM-11

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环境科学与工程前沿(英文) 2023年第8期17卷 127-136页

作者： Zhou Zhang Kai Huo Tingxuan Yan Xuwen Liu Maocong Hu Zhenhua Yao Xuguang Liu Tao Ye Department of Chemical Engineering Jianghan UniversityWuhan 430056China College of Materials Science and Engineering Qingdao University of Science and TechnologyQingdao 266042China Department of Civil and Environmental Engineering South Dakota School of Mines and TechnologyRapid CitySD 57701USA State Key Laboratory of Precision Blasting Jianghan UniversityWuhan 430056China

Photocatalytic degradation is a promising way to eliminate dye contaminants.In this work,a series of tio2/ZSM-11(TZ)nanocomposites were prepared using a facile solid state dispersion method.Methyl orange(MO),methylene blue(MB),and rhodamine B(RhB)were intentionally chosen as target substrates in the photocatalytic degradation reactions.Compared to pristine tio2,negative effect was observed on MO degradation while promoted kinetics were collected on MB and RhB over TZ composites.Moreover,a much higher photocatalytic rate was interestingly achieved on RhB than MB,which indicated that a new factor has to be included other than the widely accepted electrostatic interaction mechanism to fully understand the selective photodegradation reactions.Systematic characterizations showed that tio2 and ZSM-11 physically mixed and maintained both the whole framework and local structure without chemical interaction.The different trends observed in surface area and the photo-absorption ability of TZ composites with reaction performance further excluded both as the promotion mechanism.Instead,adsorption energies predicted by molecular dynamics simulations suggested that differences in the adsorption strength played a critical role.This work provided a deep mechanistic understanding of the selective photocatalytic degradation of dyes reactions,which helps to rationally design highly efficient photocatalysts.

关键词： Selective dye degradation Photocatalysis tio2 ZSM-11 Chemisorption