用于环境功能涂料的纳米TiO2/SiO2复合光催化剂的制备工艺

针对环境功能涂料制备过程中TiO2纳米颗粒在水性涂料中极易团聚、分散性差的问题,以提高分散稳定性和改善光催化氧化活性为目的,采用溶胶．凝胶法,以锐钛矿型纳米TiO2粉体为载体,Na2SiO3为包覆剂,H2SO4为中和剂,成功地制备了分散性优良、光催化活性可控的纳米TiO2／SiO2复合粉体。结果表明,包覆剂用量、包覆温度及中和时间是影响催化剂分散稳定性和光催化活性的主要因素。通过实验优化确定最佳工艺条件为：分散剂5027用量为2％(wt,5027／H2O)：分散液pH值为9．5左右;中和时间为2h;包覆温度根据对其光催化活性的不同要求可控制为23℃或80℃：Na2SiO3用量6％(wt,SiO／TiO2):陈化液pH值为9．0左右。     

聚甲基丙烯酸甲酯／纳米SiO2复合粒子的制备与表征

采用甲基丙烯酸-3-甲氧基硅丙酯（MPs）对分散于甲基丙烯酸甲酯（MMA）中的纳米SiO2粒子进行偶联改性，得到了表面改性的纳米SiO2单体分散液，用原位悬浮聚合方法制备了不同SiO2含量的PMMA／纳米SiO2复合粒子。通过红外光谱、透射电镜、差示扫描量热分析和热重分析等方法对制备的纳米复合粒子进行了表征，结果表明，纳米SiO2粒子在PMMA中分散良好；MMA可通过与MPS的共聚而有效地接枝到SiO2粒子表面，当SiO2含量为6．6％（质量分数，下同）、MPS用量为0．06g／gSiO2时，其接枝率可达73．8％；同时，纳米SiO2的引入可提高PMMA的耐热性能，当Si02含量为14.7％时，其玻璃化转变温度和最大热分解速率时的温度分别提高了11．8℃和18．8℃。     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的改性研究

用具有高比表面积的TiO2纳米带改性尖晶石型LiMn2O4 ,以提高其电化学性能和循环使用寿命。用X射线衍射仪、热分析仪、扫描电子显微镜和电池性能测试系统对产物的组成、热稳定性、微观形貌和充放电性能进行表征。结果表明：TiO2纳米带均匀分散在尖晶石LiMn2O4 中,而LiMn2O4 的晶体结构并未发生变化;充放电性能测试表明,当TiO2纳米带的加入量为2．0wt％时,改性LiMn2O4 具有较高的放电比容量及循环容量保持率,0．5C倍率下首次放电比容量为136mAh／g,50次循环后容量保持率为93．3%;TG—DSC数据研究表明,改性LiMn2O4 电极的热稳定性有所提高。     

纳米SiO2增强增韧不饱和聚酯树脂的研究

用未经表面处理和经表面处理的纳米SiO2对不饱和聚酯树脂(UPR)进行填充改性，研究了纳米SiO2用量对UPR的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度的影响。结果表明，当纳米SiO2填充量为6％时，材料的增强增韧效果最好，而且当粉体的加入量为4％～6％时，UPR／SiO2出现了明显的脆韧转变。用DSC测定复合材料的玻璃化温度(Tg)，可以发现复合材料的了Tg比纯UPR大，且烷基化纳米SiO2填充的UPR的Tg更高，这与力学性能结果一致：原位共混法可以实现纳米SiO2的良好分散，相应地具有更好的增韧效果。     

纳米SiO2粉体有机化程度的表征及评价

采用热分析法研究了硅烷偶联剂KH-570、KH-590、KH-792与纳米SiO2粉体间的缩合反应过程,用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了KH-792用量与纳米SiO2粉体表面硅羟基峰面积之间的关系,考察了KH-570、KH-590、KH-792改性纳米SiO2粉体填充溶聚丁苯橡胶(SSBR)复合材料的性能。结果表明,硅烷偶联剂与纳米SiO2在90℃左右发生缩合反应,用缩合度可表征硅烷偶联剂对纳米SiO2粉体的改性程度;KH-792的用量为1~3份时,改性纳米SiO2粉体表面的硅羟基缩合度显著增加。3种偶联剂改性纳米SiO2均能改善SSBR复合材料的力学性能,其中KH-570的改性效果较差;当KH-590或KH-792用量为3份时,复合材料的力学性能最佳。KH-590或KH-792改性的纳米SiO2粉体在橡胶基体中的分散性明显得到改善,用其填充SSBR复合材料在应变试验范围内的储能模量变化值、损耗模量和损耗因子均低于纯SiO填充SSBR复合材料。     

醋-丙乳胶纳米建筑涂料配制及性能研究

以醋-丙乳胶为粘接剂，在传统建筑涂料配方基础上，加入经表面处理的纳米TiO2、SiO2，制得了醋-丙乳胶纳米建筑涂料。探讨了纳米TiO2、SiO2平均粒径对涂膜耐人工老化性能的影响，研究了纳米TiO2、SiO2及其混合体添加量对制得的建筑涂料性能的影响。研究结果表明．TiO2、SiO2粉体平均粒径在200nm以下，涂膜的耐人工老化性能有很大改善。在100nm以下，涂膜耐人工老化性能较为理想，且加入纳米混合粉体涂膜的耐人工老化性能最佳；纳米粉体质量分数在2．0％～3．0％范围内．涂膜综合性能较佳，且能较好地满足外墙建筑涂料技术指标要求。     

基于纳米TiO2-SiO2复合粒子制备抗紫外超疏水复合功能棉织物

本文利用纳米TiO2粉体,以聚乙烯吡咯烷(PVP)为分散剂和结构引导剂,以正硅酸乙酯(TEOS)为纳米SiO2前驱体,在纳米TiO2粉体表面包覆纳米SiO2,制备纳米TiO2-SiO2复合粒子.将纳米TiO2-SiO2复合粒子整理到棉织物上,并通过十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)低表面能修饰后,得到抗紫外和超疏水复合功能棉织物.探究制备纳米TiO2-SiO2复合粒子的最佳工艺,并对复合粒子和处理后棉织物进行表征.结果表明,当PVP用量为0.025％,硅钛比例为2∶1,氨水用量为5mL时,纳米SiO2包覆TiO2效果较好.处理棉织物的抗紫外指数(UPF)达115.42,紫外线UVA(320～420 nm)透过率为3.35％,接触角为156.54°,滚动角为8°,具有优异的抗紫外、超疏水性能.此外,处理棉织物经过24h紫外线照射后,接触角仍为152.73°,滚动角仍可达到9°,实现了耐紫外线稳定性.     

酯固化纳米SiO2/酚醛树脂粘结剂的研究

利用红外光谱、透射电镜和粒度分析等研究了聚乙二醇(PEG)对纳米SiO2表面性能及分散性的改进效果。通过砂芯拉伸强度的测定研究了纳米SiO2的种类及用量对酯固化酚醛树脂粘结剂粘结强度的影响。结果表明：经过PEG改性后的纳米SiO2的表面羟基减少，粒子的分散程度提高；随着PEG浓度的增大，粒子的平均粒径先减小，后增大，在浓度为O，6％时出现最小值。多孔形纳米SiO2比球形的增强效果要好；随着纳米SiO2用量的增加，砂芯的粘结强度先增大,后减小,在加入量为0．5％左右时，出现峰值,强度增加45％。     

聚丙烯酸酯/TiO2-SiO2纳米杂化材料性能的研究

采用具有核-壳结构的纳米TiO2-SjO2与热固性聚丙烯酸酯原位复合，通过溶胶-凝胶法制得了有机-无机纳米杂化材料，并对材料的结构和性能进行了表征。结果表明：聚丙烯酸酯基纳米SiO2包覆TiO2的有机-无机纳米杂化材料在无机组分质量分数低于8％时是透明的；随着TiO2-SiO2用量的增加，纳米杂化材料的附着力是先增后降，而热稳定性则是逐渐增加；拉伸强度和冲击强度随TiO2-SiO2用量的增加都是先增后降，当TiO2-SiO2质量分数为5．10％时，拉伸强度达到最大值，提高了25％；当TiO2-SiO2质量分数为3．45％时，无缺口冲击强度达到最大值，提高了27％。     

纳米SiO2-x改性PP／云母复合材料的研究

采用纳米SiO2-x（0≤x≤0．5）对PP／云母复合材料进行改性，系统地研究了纳米SiO2-x（0≤x≤0．5），对pp／云母综合性能的影响，确定了工业配方并且已应用于生产。结果表明：当纳米SiO2-x（0≤x≤0．5）用量为1％，云母用量为30％时的复合材料的缺口冲击达到了9．6kJ／m^2，维卡软化点达到了110℃，比纯PP（5．50kJ／m^2，86℃）和30％PP／云母复合材料（6．20kJ／m^2，109℃）均有了较大的提高。     

锰离子掺杂纳米二氧化钛及其应用性能

以TiCl3为钛源,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2粉体;掺杂过渡族元素锰进入TiO2晶体中,制成掺杂纳米TiO2粉体:采用XRD、SEM、EDS对TiO2粉体进行了表征;以甲基橙为模型物,考察了TiO2粉体作为光催化剂的光催化降解能力.结果表明,制备纳米TiO2的煅烧温度高于450℃,产品的粒度可达到纳米级;纳米Ti...     

微乳液法制备纳米SiO2/TiO2及其光催化性能

以无机物聚合硅酸为硅源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备了SiO2/TiO2复合光催化剂,考察了制备条件对SiO2/TiO2光催化活性的影响,并利用SEM、FTIR、XRD和BET等技术手段对光催化剂进行了表征。结果证明,SiO2和TiO2颗粒之间存在着强的相互作用,形成了Ti-O-Si键,从而抑制了TiO2粒径的增大,延缓了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。对甲基橙等染料的光催化降解实验结果表明,SiO2/TiO2的光催化活性并非随着TiO2的含量增加而提高,当硅与钛物质的量比为1∶1并在160℃的温度下水热合成2.5 h时,SiO2/TiO2光催化剂在紫外光照15 min后对甲基橙的脱色率为85.5%,与同等条件下制备的TiO2相比具有更好的光催化活性和更大的比表面积。     

AUGMENTATION OF PHOTOCATALYTIC ACTIVITY OF TiO2 THIN FILMS PREPARED BY A SOL-GEL TECHNIQUE

In order to increase the photocatalytic activity on TiO₂ thin film per its external surface area, the structure of flat thin film was modified by adding a small amount of polyethylene glycol (PEG) to TiO₂ sol solution. By firing PEG contained in a TiO₂ gel film, a porous structure was developed. The photocatalytic activities of the thin films prepared thus were evaluated by the degradation of 2-propanol in the aqueous solutions under black light illumination. The photocatalytic activity of TiO₂ thin film prepared with added PEG 400 by 2.6 wt% or PEG 2000 by 9.5 wt% was increased by about 30% as compared to that prepared without added PEG.     

硅藻土负载二氧化钛复合材料的制备与光催化性能

对硅藻土进行提纯处理后,用水解沉淀法制备了硅藻土负载纳米TiO2复合材料.采用扫描电镜和X射线衍射等手段对复合材料进行了表征,并进行了复合材料的光降解脱色实验研究.结果表明:负载在硅藻土表面的TiO2晶型为锐钛型,晶粒平均尺寸为12nm,纳米TiO2在硅藻土表面形成了均匀的包覆.用对罗丹明B溶液的脱色率检验得到样品的光降解性能.结果表明:所制备的硅藻土负载纳米TiO2复合材料具有较强的光降解性,其对罗丹明B的光降解率明显高于德国Degussa公司的纳米TiO2商品P25的降解率.     

AUGMENTATION OF PHOTOCATALYTIC ACTIVITY OF TiO2 THIN FILMS PREPARED BY A SOL-GEL TECHNIQUE

In order to increase the photocatalytic activity on TiO₂ thin film per its external surface area, the structure of flat thin film was modified by adding a small amount of polyethylene glycol (PEG) to TiO₂ sol solution. By firing PEG contained in a TiO₂ gel film, a porous structure was developed. The photocatalytic activities of the thin films prepared thus were evaluated by the degradation of 2-propanol in the aqueous solutions under black light illumination. The photocatalytic activity of TiO₂ thin film prepared with added PEG 400 by 2.6 wt% or PEG 2000 by 9.5 wt% was increased by about 30% as compared to that prepared without added PEG.     

偏钛酸常温水解沉淀法制备纳米TiO2粉体的研究

以偏钛酸为原料通过常温水解-沉淀法制备了纳米TiO2粉体,用XRD和TEM等手段对粉体的晶型和形貌进行表征。用甲基橙为目标降解物,研究了其对甲基橙的降解性能,当分散剂加入量为13.5wt%,氨水溶液的pH值为4.0时得到的光催化剂粉体的晶粒尺寸均匀,粒径为10～20nm,其降解甲基橙的效率最高。     

纳米TiO_2表面改性及在PUA复合涂层中的应用

以硬脂酸和钛酸酯偶联剂为复合改性剂对纳米TiO2进行表面改性,并通过原位分散和光固化方法制备了改性纳米TiO2/聚氨酯丙烯酸酯(PUA)复合涂层。讨论了纳米TiO2的改性条件及改性效果,并通过SEM、DSC和力学性能测试等手段考察了改性纳米TiO2对PUA性能的影响。结果表明,当钛酸酯为0.00234 mol/L、硬脂酸为0.0352 mol/L、温度45℃、时间1.5 h时,纳米TiO2的表面改性效果较好;改性后的纳米TiO2在PUA中的分散稳定性得到提高,且改性纳米TiO2/PUA复合涂层的力学性能,尤其是耐冲击力和拉伸强度得到了提高。     

聚硅硫酸钛制备复合光催化剂及降解甲基橙的研究

以无机钛盐、硅酸盐为原料,制备了聚硅硫酸钛絮凝剂,然后利用其水溶液水解产物制备复合光催化剂,考察了钛与硅摩尔比、水解pH值、调节pH值所用碱的种类、煅烧温度和煅烧时间对该复合光催化剂降解甲基橙时活性的影响,并利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对其进行了物性测试分析。结果表明：n（Ti）：n（Si）=12：1的聚硅酸硫酸钛,以NH3.H2O调节pH值,在pH值为6时水解,产物在650℃煅烧1.5h后制得的复合光催化剂活性最高,当其投加量为0.5g.L-1时,光催化反应30min后,甲基橙的脱色率可达100%。物性分析表明,聚硅钛制备的复合光催化剂是一种以锐钛矿为主、分散均匀的纳米级球形颗粒。     

制备条件对纳米TiO2溶胶结构和性能的影响

以四氯化钛和氨水为原料,在低温下制备锐钛矿型纳米TiO2溶胶。通过XRD测试与对亚甲基兰和甲基橙的光催化降解实验,探讨了制备过程中酸的种类、酸的浓度、回流温度和回流时间对TiO2结构和光催化性能的影响。并得出具有高光催化活性纳米TiO2溶胶的最佳制备条件:硝酸浓度为0.08mol/L,回流温度为80℃,回流时间为2h。此条件下产物在太阳光照下对甲基橙和亚甲基蓝的催化降解率大于95%。     

金红石相含量对混晶纳米TiO2光催化分解水制氢的影响

合成了不同金红石相含量的纳米TiO2,并研究了其光催化分解水制氢的活性.结果表明,未沉积Pt时,纯锐钛矿TiO2活性最高,金红石相含量的增加导致TiO2活性下降并在下降过程中出现波动.沉积Pt后,TiO2产氢速率随金红石相含量的增加先增后减,在金红石相质量分数为9.7%时达到最高,为40.35 mmol/(gcat·h).首次提出了金红石相含量时混晶纳米TiO2光催化分解水制氢活性的影响机理.