Fe~(3+)掺杂TiO_2的制备、表征与光催化性能研究

以空心玻璃微球(GMBs)为载体,钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)为原料,采用浸涂法制备可漂浮附载型复合光催化剂Fe-TiO2/GMBs。样品的结构、成分、形貌和核壳厚度分别用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行表征。并研究样品在紫外光照射下催化降解罗丹明B(RhB)的性质。结果表明,Fe元素的存在既没有影响TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,也没有增加新的晶相,而是使TiO2的光催化活性明显增强,本文对TiO2光催化机理也进行讨论。     

介孔二氧化钛的制备与研究

以钛酸四丁酯为原料,用聚乙二醇型非离子表面活性剂作为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备出了纳米二氧化钛介孔粉体;利用光催化降解甲基橙的实验研究了不同模板剂,不同模板剂添加量以及不同煅烧温度下制备出的介孔TiO2的光催化活性,得出介孔TiO2的最佳制备工艺,并与纳米二氧化钛的光催化性能进行对比。采用X射线粉末衍射分析法（XRD）,透射电镜分析法（TEM）对样品的微观结构、颗粒形态、分布情况、晶型以及物相组成等方面进行表征,验证了实验得出的最佳制备工艺的可靠性。     

TiO2纳米管的制备及其在化学需氧量测定中的应用研究

在纯钛表面采用电化学阳极氧化法制备有序的高密度TiO2纳米管阵列，对TiO2纳米管进行X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征，结果表明氧化钛纳米管膜层的相结构与热处理有关，经500℃热处理后具有光催化活性的锐钛矿型。将其用于化学需氧量（COD）的测定，以葡萄糖为响应底物，考察了TiO2纳米管光电催化传感器的光电催化行为，结果发现该传感器的光生电流值与20～800mg／L范围的COD值有良好的线性响应，检测限为10mg／L，相关系数为0．9977。利用该传感器测定废水样品的COD值，结果与传统的K2Cr207法相吻合。用TiO2纳米管制备的传感器具有测试速度快，不需有毒、昂贵试剂等优点，具有广阔的应用前景。     

降解工业废水用二氧化钛光催化剂性能研究

采用溶胶凝胶法,在泡沫镍载体上制备了掺杂硫脲的TiO2光催化剂。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜、同步热分析仪(TG-DTG)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段,对TiO2光催化剂的结构、光催化性能进行了分析,并通过降解甲基橙的光催化实验,探讨了掺杂、热处理以及载体对TiO2光催化剂结构与光催化活性的影响。研究结果表明,适量掺杂硫脲、适当的热处理可以提高TiO2光催化剂的光催化活性;泡沫镍负载型TiO2光催化剂的光催化活性高于TiO2粉体光催化剂。     

尖晶石型CuAl_2O_4的制备及可见光催化性能

分别以硝酸铜、氯化铜、硫酸铜为原料,通过溶胶-凝胶法制备尖晶石型CuAl_2O_4粉体,采用X射线衍射仪、光催化反应器、红外光谱仪、X射线光电子能谱仪等研究了粉体的物相组成、光催化性能和微观结构。结果表明:以硫酸铜为原料,在焙烧温度为700℃,氨水体积20mL条件下合成的CuAl_2O_4粉体的光催化性能最佳,对甲基橙的降解率达到90%;以硫酸铜为原料制备的CuAl_2O_4粉体中存在Cu_2O(SO_4)相,提高了CuAl_2O_4粉体的光催化性能。     

水热法制备板钛矿型TiO_2纳米颗粒及其表征

采用水热法成功合成板钛矿型TiO2纳米颗粒。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、激光粒度分析仪对样品进行分析表征,结果表明TiO2纳米颗粒为棒状,直径约为10nm,长度约为100nm。发现所合成的样品随着反应时间,其长度有明显的增加,而直径没有明显的变化。     

不同球磨时间铁掺杂TiO2粉的物相组成和磁性

利用高能球磨法球磨不同时间得到不同铁掺杂量的TiO2粉，并利用电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、拉曼光谱仪和振动样品磁强计对粉体的物相组成和磁性能进行了分析。结果表明：球磨不仅使铁固溶进入TiO2晶格中，还诱发了TiO2从锐钛矿相向S相和金红石相的转变，粉体中未发现铁及铁的氧化物；所有粉体都表现出室温铁磁性，球磨...     

载铈纳米TiO2粉体的制备及其光催化性能

采用浸渍法制备了不同Ce4 掺杂量纳米TiO2光催化剂,并用透射电镜、X射线衍射仪和紫外-可见吸收光谱等手段对其进行了表征.以甲基橙为目标降解物,用紫外-可见吸收光谱考察了其光催化特性.结果表明:Ge4 的掺杂提高了纳米TiO2粉体的相变温度,1.2%的掺杂量可以使纳米TiO2在800 ℃煅烧后保持锐钛矿型;在汞灯照射下,90 min后对甲基橙的脱色率可达94.7%,而纯TiO2在120 min后脱色率仅仅为53.7%.     

纳米TiO2/ATP复合光催化剂的合成及其表征

以凹凸棒石黏土（Attapulgite，缩写为ATP）为载体，通过酸性溶胶法制备纳米Tio2／ATP前驱体，再经过高温煅烧得到其复合体。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、差热（DTA-TG）手段对其组成、尺寸、结构等进行分析和表征。结果表明，该复合光催化剂中的纳米TiO2在凹凸棒石黏土表面分布均匀，TiO2纳米颗粒间不发生团聚，TiO2粒径比相同工艺获得的纯TiO2小。     

IFD和SCFD在制备纳米TiO2中的比较研究

采用Sol—gel法制备纳米TiO2,对生成的凝胶湿颗粒,分别采用红外辐射（IFD）和超临界流体干燥（SCFD）技术进行干燥,然后对样品进行XRD、SEM及BET表征,同时考察样品对苏丹红Ⅰ的光催化氧化降解活性。测试结果表明,红外干燥法制备的纳米TiO2是锐钛矿和金红石的混晶,粒径10-30nm,对苏丹红光催化降解性能优于采用SCFD法制备的样品。红外干燥法具有干燥时间短、制备步骤简便、无需特殊设备、产品催化活性高等优点。     

First-principles calculation of electronic properties of N-and X(X=S,Se,Te)-codoped anatase TiO2

本文运用密度泛函理论系统地研究了N和X(X=S,Se,Te)共掺杂锐钛矿TiO2时电子特性所受的影响。优化后的结构表明,在锐钛矿TiO2共掺杂时,由于掺杂原子有较大的原子半径而引起了大的晶格膨胀。从计算的替换能结果看,当X(X=S,Se,Te)掺杂到有N原子存在的TiO2时,若替换Ti原子,则不能很好地促进与N的协同作用,若替换O原子,则相反。从总态密度图和分态密度图来看,替换O原子后的N2p轨道和其他杂质带S 3p,Se 4p,Te 5p杂化在一起;同时替换Ti原子后,导带主要由Ti 3d轨道所占据,从而形成了S 3p(Se 4p or Te 5p)-N2p-Ti 3d杂化态。从Bader电荷的结果可知,替换O原子,电子转移是由N到X(X=S,Se,Te),而替换Ti原子后,电子转移是由X(X=S,Se,Te)到N。     

镁铬质耐火材料的ICP—AES法测定

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP—AES）同时测定镁铬质耐火材料中Cr2O2、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、Al2O3等次量及微量成分。通过试验确定了熔样方法、仪器最佳工作参数、ICP分析条件、分析谱线等,同时研究了基体效应。结果表明,样品用四硼酸锂和碳酸锂混合熔剂于1000℃左右熔融,可完全分解试样。引入试液中的大量锂和基体镁对测定有影响,可用基体匹配方法消除;样品中含量较高的铬、铁和铝对含量低的其它元素没有光谱干扰。用该法分析镁铬质耐火材料标样BCS369和BCS370的相对标准偏差RSD均小于1％,测定值与标准值一致。     

纳米TiO2/ATP复合体的光催化活性

以凹凸棒石粘土（Attapulgite,缩写为ATP）为载体,通过酸性溶胶法制备纳米TiO2/ATP前驱体,再经过不同温度煅烧得到其复合体;采用甲醛为降解对象,研究表明,850℃以下煅烧得到的复合体,2h后甲醛的浓度已不足5mg/L,光催化降解率达到了98%以上,对甲醛的催化效果显著提高;在用量相同的情况下,复合催化剂与纯TiO2相比具有更高的光催化活性。     

表面镉（Ⅱ）离子印迹聚合物的制备及其应用

利用离子印迹技术制备了镉（II）离子印迹聚合物,并对其吸附性能进行了详细研究。以镉（II）离子为模板,以3-氨基丙基-三乙氧基硅烷为功能单体,在纳米TiO2/SiO2表面聚合形成镉（II）印迹聚合物。实验结果表明,与非印迹的聚合物相比较,该印迹聚合物对镉（II）离子具有较好的识别性和选择性。镉（II）印迹聚合物与非印迹聚合物的吸附量分别是42.56mg·g^-1和13.95mg·g^-1。该法的检出限为0.11ng·mL-1,相对标准偏差为1.79%。将该印迹聚合物用于环境和生物样品中的镉（II）的分离富集和测定,结果令人满意。     

ICP—MS分析测定纤维中的纳米TiO2

经微波消解溶样,利用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）对纤维中Ti进行分析测定,结果表明,该方法分析纳米TiO2的含量简单、快速、可靠、灵敏度高,能满足实际样品分析要求。     

梯度空心多孔结构优化设计方法

针对空心多孔结构参数化建模困难、承载性能不足的问题,提出了一种梯度空心多孔结构优化设计方法。将不同水平参数的I-WP（I-wrapped package）型三周期极小曲面进行布尔运算实现了空心多孔结构单胞的隐式建模,并基于数值均匀化法对该结构的等效弹性属性进行了评估。通过引入凸优化理论的仿射概念,构造混合水平集函数,实现了梯度空心多孔结构的参数化建模;以刚度最大化为目标函数,建立了基于混合水平集方法的梯度空心多孔结构拓扑优化模型,通过优化准则算法进行求解,得到了具有良好连续性的梯度多孔结构。对优化结构进行了有限元分析,并采用选择性激光烧结技术制造了模型样件,开展了力学实验。数值案例和实验结果表明,该方法可有效实现空心多孔结构的参数化设计,显著提高了多孔结构的承载性能。     

AFM剖析纳米TiO2自清洁玻璃表面形貌

采用AFM对纳米TiO2自清洁玻璃表面形貌进行剖析、发现玻璃膜表面纳米TiO2粒径随TiO2溶胶浓度增大而增大，其在可见光条件下玻璃表面超亲水性随溶胶浓度提高而下降；稀土离子掺杂使纳米TiO2粒径变小，Ce^3＋掺杂使TiO2柱径从50nm变为30nm，玻璃的可见光透过率提高．从7了％提高到86％，对有机物的光催化效率提高、在90min内，对甲泰的分解率从90．02％提高到92．85％；钢化处理对纳米TiO2柱径的影响不大，但使镀膜玻璃的可见光透过率从86％提高到88％，Ce^3＋掺杂的钢化玻璃的TiO2对甲苯的分解率从92.85％提高到93．15％，分解时间从90min缩短到60min，Y^3＋掺杂对TiO2的影响小于Ce^3＋掺杂。     

利用综合热分析仪研究纳米二氧化钛凝胶的热稳定性

以TiCl4为原料,分别以Cr(NO3)3、Fe(NO3)3和Al(NO3)3为掺杂剂,采用共沉淀制备了含不同掺杂剂和掺杂量的纳米二氧化钛凝胶,利用综合热分析仪(热重分析一差示扫描量热联用仪,简称DSC-TG)研究了纳米二氧化钛凝胶从30-1100℃热稳定性以及组分和物相的变化,XRD测定了二氧化钛凝胶在煅烧过程中晶型转变。结果表明:含不同掺杂剂和不同掺杂量凝胶的DSC-TG曲线有很大的差别;Cr3+和Fe3+掺杂能促进金红石相的形成,Al3+掺杂有利于锐钛矿相的稳定。     

用于牙种植的TiO_2/羟基磷灰石复合涂层材料的制备与表征

采用阳极氧化-电化学沉积方法在钛基材表面制备了牙种植材料TiO2/HA复合涂层,并与在相同条件下制备的单一羟基磷灰石涂层进行了比较。采用SEM、EDS、FTIR等技术对所得的涂层形貌和成分进行测试表征。结果表明,纯钛基材在5wt%HF电解液中,经过20V电压阳极氧化60min,形成了较为理想的TiO2纳米管阵列结构,再经过电流密度为0.85mA/cm2的电化学沉积后,获得了孔隙率较好的针状羟基磷灰石涂层。