纳米TiO2光催化剂固定化技术研究进展

纳米TiO₂光催化剂在废水治理领域有广阔的应用前景,固定化技术是其应用关键。将TiO₂光催化剂在一定基材上进行负载和固定化,解决TiO₂悬浮体系存在的后期分离回收难的问题。介绍了固定化常用的载体和固定化技术方法,指出今后纳米TiO₂光催化剂固定化技术需要解决和研究的问题：寻找合适的载体与固定方法完成对TiO₂的固定化,既能提供较强的牢固性,又能保护甚至提高TiO₂的光催化活性; 研究载体与光催化剂之间的相互作用,探讨固载过程中各个影响因素对光催化效率的影响; 固定化所带来的传质受限问题以及负载所引起比表面积减少的问题还有待进一步研究;由实验室小型反应装置转向大型化高效光催化反应器的设计还缺少工程经验。     

掺镧纳米TiO2的光催化性能研究

研究了掺镧纳米TiO₂的物理特性及光催化活性，探讨了它们之间的关系，通过对甲基橙和罗丹明两种不同结构物质的降解实验，发现掺镧纳米TiO₂光催化性能具有广泛性。用于实际印染废水处理，再次验证掺镧能提高TiO₂的光催化效能，掺镧摩尔分数为0.02%时光催化效果最好。     

磁场助Y2O3/TiO2粉体的光催化性能研究

对磁场辅助光催化进行了研究，探讨了pH值、催化剂用量、通空气速率和磁场强度对光催化效果的影响。结果表明，磁场能够提高光催化效率。磁场和光催化剂产生协同催化效果。对磁场辅助光催化的机理进行了初步探讨。     

纳米TiO2光催化材料离子掺杂的正电子湮没研究

采用正电子湮没技术研究了13种金属离子掺杂对纳米TiO₂光催化材料缺陷的影响,并讨论了离子掺杂对TiO₂光催化材料平均电子密度和光催化活性的影响。结果表明,纳米TiO₂光催化材料的缺陷主要是氧空位、孪晶界、位错和金属空位等。正电子湮没谱的分析表明,Fe³⁺、W⁶⁺和La³⁺高价态离子的掺杂降低纳米TiO₂的平均电子密度,低价态的Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Co²⁺和Ag⁺掺杂增大了纳米TiO₂的平均电子密度,Al³⁺、V⁵⁺、Ni²⁺和Cr³⁺的掺杂对纳米TiO₂平均电子密度没有影响。纳米TiO₂的离子掺杂寿命谱与光催化活性之间关系分析表明,Pb²⁺、La³⁺、Cr³⁺和Co²⁺掺杂时,材料中自由体积缺陷的形成不利于TiO₂光催化活性的提高,而Fe³⁺、W⁶⁺、La³⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ag⁺、Al³⁺、V⁵⁺和Ni²⁺掺杂时,则有利于TiO₂光催化活性的提高。     

TiO2薄膜光催化剂的性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃管上制备了透明的TiO₂薄膜，并利用XRD、Raman、UV-Vis和XPS技术对薄膜进行了表征。结果表明,在773 K焙烧的TiO₂样品在290～330 nm处的吸收明显强于573 K焙烧的样品。在573 K焙烧的情况下，薄膜基本为非晶态，但却表现出良好的光催化活性，并随着负载层数的增加，薄膜的光催化活性逐渐增加。在573 K以上，随焙烧温度的升高，TiO₂薄膜的光催化活性逐渐降低。     

V2O5/TiO2基SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能

采用纳米TiO₂为催化剂载体原料,V₂O₅为催化剂,通过混合、球磨、干燥和焙烧等工艺制备选择性催化还原脱硝法催化剂,研究了催化剂的制备工艺和催化性能。通过差热分析研究催化剂的相变和烧结温度,通过模拟烟气分析装置表征催化剂的催化性能。结果表明,加入V₂O₅可以提高催化性能,以6%V₂O₅-94%TiO₂为配方的催化剂对NO的脱除率达97.5%,温度窗口为（300～420） ℃。     

负载型TiO2/SiO2光催化降解苯酚的研究

以白炭黑为载体、聚乙烯醇 (PVA) 和 Ti(SO₄)₂ 为原料， 在分散剂存在下直接焙烧制备超细负载型 TiO₂/SiO₂ 光催化剂， 结果表明， 在450 ℃焙烧2 h所制 SO₄^2-/TiO₂-SiO₂（SO₄^2-质量分数3.4%，TiO₂∶SiO₂=1∶6，比表面积54 m²/g）具有最佳光催化效果。光催化苯酚结果显示,在紫外灯下光降解苯酚（＜100 mg/L）符合零级动力学方程，催化活性随pH值的增加而增加，pH=10时表观速率常数[WTBX]k[WTBZ]=0.33 mg/L·min，为苯酚废水处理提供了一条简便易行、成本低廉的方法。同时考察了光催化剂制备因素对催化剂活性的影响。     

La掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO₂和不同La掺杂量的TiO₂纳米粒子，对样品进行了TG-DTA、XRD和UV-Vis 吸收光谱分析，并以染料废水甲基橙为目标降解物，考察了样品的光催化性能。结果发现，La的掺杂抑制了TiO₂粒径的长大，细化了晶粒；La掺入到TiO₂的晶格中，引起了晶格的畸变和膨胀；La的掺杂使TiO₂的吸收带边发生了红移；适量La的掺杂可提高TiO₂的光催化性能。试验条件下，最佳掺杂摩尔分数为0.1％。     

不同有机化合物在TiO2负载活性炭纤维上的

以环氧树脂为炭质前驱体将TiO₂粉体粘附于ACF表面，然后在N2气氛460 ℃焙烧，树脂热解、逸失使剩余残炭成为二者之间的连接体，获得TiO₂/ACF复合产品。ACF负载TiO₂后，其比表面积降低，但仍很好地维持了ACF的孔隙结构。由SEM可知，纳米级单体TiO₂颗粒以微小团簇结构分布于ACF表面。以对氨基苯酚、亚甲基兰和β-环状糊精三种不同分子尺寸的有机化合物为探针，通过TiO₂/ACF对它们的光催化降解研究发现，化合物自身分子尺寸对其降解程度有重要影响。具有适宜分子尺寸亚甲基兰的去除程度最高，TiO₂/ACF的降解速率高于悬浮态P25，在重复利用过程中未见降低。通过对比三种有机分子在有、无紫外光照下的去除程度，可确认有机分子是被降解而非吸附于TiO₂/ACF上。     

掺杂铁纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

分别采用水热法和溶胶-凝胶法制备了纳米级TiO₂和不同掺铁量的TiO₂纳米粒子。通过纯TiO₂和掺铁TiO₂分别作光催化剂时甲基橙溶液在紫外光下的光催化降解试验发现，溶胶-凝胶法掺杂铁离子可以有效地提高TiO₂光催化活性，而水热法掺杂铁使TiO₂的光催化活性明显降低。Fe/TiO₂摩尔比为0.01％～0.1％，随掺杂量的增大,TiO₂光催化活性逐渐降低。     

有机蒙脱土对三元共混胎面胶（NR／BR／SBR）结构与性能的影响

采用机械共混法制备了天然橡胶（NR）／顺丁橡胶（BR）／丁苯橡胶（sBR）／有机蒙脱土（OMMT）复合材料;用X射线衍射（xRD）和扫描电镜（SEM）对复合材料的结构进行了表征,并研究了OMMT对复合材料的物理机械性能、硫化性能、热稳定性能的影响。结果表明,该复合材料为插层型复合材料,添加5phrOMMT有利于提高复合材料力学性能、耐磨性能、热稳定性能,促进硫化,降低最低扭矩。     

TiO2光催化氧化有机污染物的研究进展

综述了近年来TiO2光催化反应的机理及其在染料废水处理，制浆造纸废水处理，渗滤液处理，水面有机污染物膜和一般工业废水处理，空气与废水消毒净化中的应用。     

纳米二氧化钛/氟树脂超疏水涂层的制备及性能

以金红石型纳米TiO2及自制的氟树脂制备了氟碳涂料,采用刷涂法于铁片表面构筑了超疏水涂层。考察了纳米TiO2与氟树脂用量、热处理温度等对涂层疏水性的影响,并分别用扫描电镜(SEM)、接触角测量仪观察和测试了涂层表面的微观结构及疏水性。结果表明,涂层表面的水接触角随着氟树脂用量的增加而增大,随纳米TiO2用量的增加呈先增后减的趋势。涂层的吸水率随着氟树脂用量的增加而减少,随纳米TiO2用量的增加呈先减后增的趋势。随着热处理温度的升高,涂层的水接触角先增后减,吸水率先减后增。最佳工艺条件是TiO2及氟树脂的质量分数分别为12%与40%,热处理温度170℃。此条件下得到的涂层表面具有微/纳二元粗糙结构,对水静态接触角达152°,为超疏水涂层,并具有优异的耐水、耐酸碱、耐洗刷、耐沾污及自清洁性能。     

氨基功能载体固定化酶研究进展

综述了甲壳素、壳聚糖天然氨基功能载体和氨基化硅胶化学合成载体的制备方法,并介绍了利用戊二醛直接固定、载体活化和酶活化固定化酶的方法,最后对氨基功能载体固定化酶的发展趋势加以评述:在利用氨基功能载体固定化酶过程中,有必要有针对性地合成一些新的氨基功能载体,使其反应条件更温和、酶的固载量更大、酶活力回收率更高、稳定性更强。或者针对特定的载体和酶,通过结合配体、添加稳定剂、固定前修饰、固定后修饰和后固定化技术处理等方法,进一步改善固定化酶的性能。     

吸附法固定化酶的研究进展

酶的固定化是生物技术中最为活跃的研究领域之一。吸附法固定化载体选择范围较广,价格低廉,固定化操作过程简单,在经济上是最具吸引力的固定化方法。综合性能优良的载体材料的设计与制备是固定化酶技术领域的一个非常重要的研究内容。介绍了吸附法固定化酶的独特优势,对近年来国内外有关吸附固定化酶新型载体材料、载体材料的改性以及固定化方法的研究现状进行了简要的综述,并对吸附法固定化酶产业化技术瓶颈及发展趋势进行了总结。     

金属有机骨架材料载体用于酶固定化的研究进展

现有的固定化酶技术存在低稳定性、低回收利用率等缺点,而金属有机骨架材料（MOFs）凭借自身独特的性质如特定的主-客体相互作用及限域效应,极大提高了酶的负载率以及限制酶分子的流失,甚至极端环境下仍能维持酶的活性,近年来成为固定化酶载体的研究热点。本文从酶-MOF复合物的合成策略出发,介绍了利用MOFs载体完成酶固定化包括表面吸附、共价结合、孔道包埋和原位合成这4种方法的优劣势,重点概述了酶-MOF复合物在微反应器构建、级联反应等应用领域的巨大潜力。研究进展表明,有巨大优势的新型MOFs载体将有力促进酶-MOF复合物作为优异的催化剂、生物传感器等在多学科领域的发展。     

纳米二氧化钛对铸造铝铜合金微弧氧化膜层性能的影响

借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电导率测试仪、覆层测厚仪、显微硬度仪、VSP电化学工作站和数控磨损试验机等分析手段,探究在硅酸盐电解液中加入不同含量的纳米TiO2对铸造铝铜合金微弧氧化陶瓷膜层微观结构、厚度、显微硬度、耐腐蚀性及耐磨性的影响。结果表明,硅酸盐电解液中加入的纳米TiO2参与并促进了微弧氧化反应,使得膜层的缺陷减少,致密度提高,膜层中的α-Al2O3含量增加,从而改善了铸造铝铜合金微弧氧化膜层的综合性能。当纳米TiO2的添加量为3 g/L时,膜层的厚度为69μm,显微硬度达510 HV,极化电阻Rp提高了23倍,摩擦因数较低(约为0.22),耐蚀性及耐磨性较佳。     

基于反相微乳液法的改性纳米二氧化钛溶胶的制备与结构

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为乳化剂,丙烯酸(AA)为助乳化剂,甲基丙烯酸甲酯为油相,配合适量的水,构建反相(W/O)微乳液,研究了该微乳液体系的相行为。利用该微乳液体系,通过钛酸丁酯水解制备了纳米二氧化钛(TiO2)溶胶,并用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对其进行改性,采用红外光谱和透射电镜对改性前后纳米TiO2的结构进行了表征。结果表明,当CTAB/AA质量比为2/3,形成的反相微乳液单相区最大。KH-570以化学键的形式接枝到纳米TiO2表面,改性纳米TiO2的平均粒径在10nm左右且分散均匀。     

纳米二氧化钛表面改性技术进展

纳米二氧化钛作为一种重要的无机功能材料,有着广泛的应用领域.它的应用使其表面改性技术也成为研究的一个热点.表面改性技术是提高性能、扩大应用领域的重要手段.对不同的纳米二氧化钛表面改性方法(无机改性和有机改性)和应用,特别是最常用的偶联剂法、表面活性剂法和聚合物包覆法进行了介绍,在此基础上提出了存在的问题,指出改善界面相容性,使纳米粒子在基材中均匀分散及稳定的必要性等,同时展望了今后的研究发展方向.     

TiO_2光催化降解有机污染物的研究进展

二氧化钛具有优异的光电转换及物化性能,是半导体光催化材料的研究热点,广泛用于有机污染物降解研究。但二氧化钛禁带宽度较大,只能吸收紫外光辐射,太阳光利用率低,且二氧化钛的量子效率低。综述金属掺杂、非金属掺杂、共掺杂、半导体复合-异质结和染料敏化二氧化钛改性方法,拓宽TiO_2的光响应范围,抑制载流子复合,提高光催化活性和能量转换效率,提高有机污染物降解率,实现可见光降解。