TiO2/TiSi2复合材料的制备及其可见光光催化性能

分别以TiSi₂和HCl为钛源和形貌控制剂,采用一步水热法合成了海胆状TiO₂/TiSi₂纳米复合材料。TiO₂/TiSi₂是由TiSi₂基体与生长在TiSi₂表面的海胆状金红石型TiO₂组成,其中,金红石型TiO₂由大量尺寸均匀、表面光洁、沿[001]晶向生长的纳米棒组成。随着盐酸浓度的增加,TiO₂纳米棒会由棒状转变为锥状。性能测试发现,相比于纯相的金红石型TiO₂,TiO₂/TiSi₂复合材料在可见光区域具备较好的光吸收性能和较高的光催化降解甲基橙效率。     

溶剂热法制备TiO2/g C3N4及其光催化性能

采用溶剂热法合成了可见光响应的TiO2/g C3N4复合光催化剂,并对TiO2/g C3N4进行质子化处理。通过X射线衍射（XRD）、氮气吸附 脱附BET法、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT IR)、紫外 可见漫反射(UV vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)光催化降解为模型反应,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,多孔TiO2纳米晶与g C3N4形成具有“芝麻饼”形貌的复合结构;TiO2/g C3N4复合光催化剂的光吸收带边扩展到465 nm,较TiO2出现明显红移;TiO2与g C3N4能带匹配耦合,有效地抑制了电子与空穴的复合;质子化处理过程能够提高可见光区吸收强度和电子的传导能力,增强了TiO2的光催化活性。     

喷雾燃烧法制备Pt/TixCe(1-x)O2纳米颗粒及其CO催化氧化性能

采用喷雾燃烧法,以钛酸四异丙酯、2-乙基己酸铈和氯铂酸为前驱体,丙酸为溶剂,制备Pt/Ti_xCe_（1-x）O₂系列纳米复合颗粒。系统研究了催化剂助剂CeO₂添加量对产物的粒径、晶型、表面氧空位和CO催化氧化活性的影响规律,探讨了喷雾燃烧过程中纳米颗粒的生长机理。结果表明：Ce离子能够进入TiO₂晶格,并促进TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变;富集存在的CeO₂会沿着TiO₂金红石晶面外延生长为月牙岛状。Ce³⁺能够增加颗粒表面的氧空位,提升载体活性氧参与CO氧化反应的可能性。Pt/Ti_0.9Ce_0.1O₂表现出最高的CO催化氧化活性,在70℃时CO转化率达到100%。     

大共轭分子用于TiO2光催化效率和界面增强的策略

利用光催化技术,将占太阳光能很大比重的可见光部分转化为能量密度更高的电能或化学能,并使之器件化,成为各国科技工作者关注的重点和热点。基于TiO₂光催化技术,针对影响光催化效率提升的光谱响应范围窄、光吸收能力弱和光生空穴复合等问题,本文主要以苝类和吡咯并吡咯二酮类有机材料为例,综述了大共轭分子分子聚集特性、TiO₂基光催化材料拓宽光谱响应能力和增强界面结合的策略与最新研究进展,对TiO₂基复合材料的下一步研究工作进行了展望。     

多次交替浸渍法构筑簇状ZnO的PAN复合纳米纤维膜及其光催化性能

以聚丙烯腈（PAN）与氯化锌（ZnCl₂）作为前驱物,采用静电纺丝工艺制备PAN/ZnCl₂复合纳米纤维膜,分别采用多次冷热交替浸渍法和单次冷热静置浸渍法得到簇状PAN/ZnO-1和PAN/ZnO-2复合纳米纤维膜。利用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、X射线能量色散光谱（XPS）和热重分析仪（TG）对复合纳米纤维膜的表面形貌和微结构进行了表征,并以亚甲基蓝（MB）为污染物模型,评价其光催化降解性能。结果表明：经冷热交替浸渍后,纳米ZnO粒子均匀地附着在PAN纤维表面,尤其在PAN/ZnO-1复合纳米纤维膜表面还出现了花状ZnO粒子;相比单次冷热静置浸渍法处理的PAN/ZnO-2复合纳米纤维膜,经多次冷热交替浸渍的PAN/ZnO-1复合纳米纤维膜循环使用3次后对MB的降解率仍可达到90%以上,具有更好的光催化活性和循环使用性能。同时,MB溶液的初始质量浓度、催化剂用量和染料溶液的pH等因素对样品的的光催化降解率有一定影响。     

TiO2/β-Zn4Sb3复合热电材料的制备及性能

采用真空熔融缓冷方法合成了单相β-Zn₄Sb₃化合物,并通过水解钛酸四丁酯(TBOT)制备了TiO₂/β-Zn₄Sb₃复合材料。采用放电等离子(SPS)烧结获得了致密的块材样品。研究了TiO₂质量分数对复合材料热电性能的影响规律。结果发现,随着TiO₂质量分数的增加,材料的Seebeck系数升高,电导率和热导率均显著下降,计算得出热电优值（Z_T）在638 K时达0.68,比单相Zn₄Sb₃的Z_T值提高了19%。     

Fe3O4-TiO2核-壳结构磁性纳米材料的制备及光催化性质

制备了一种具有核-壳结构的Fe₃O₄-TiO₂磁性纳米粒,并研究其光催化性质。在表面活性剂存在的条件下,采用金属盐共沉淀法制备氧化铁纳米粒,并在其表面包覆二氧化钛外层,形成具有壳-核结构的磁性纳米粒子。利用透射电镜和扫描电镜技术对其形貌进行表征,以罗丹明B作为模型分子对其光催化性质进行研究。制得的Fe₃O₄-TiO₂纳米粒在常温下具有磁性,可从溶液中通过永久磁铁对富集于纳米粒的有机分子或药物进行简单而有效的分离,并且对罗丹明B分子具有良好的光催化作用,有望作为有机分子或药物富集、分离和光降解的纳米材料。     

用于CH4/N2分离的高效活性炭制备及其吸附平衡和动力学研究

以椰壳为活性炭原材料,通过高温炭化、对KOH活化条件进行优化,制备出高比表面积活性炭,并采用CO₂二次活化提高微孔材料对CH₄/N₂的吸附选择性,研制出高效吸附分离CH₄/N₂的椰壳活性炭。采用磁悬浮热天平测量了303~363 K、0~1 000 kPa下CH₄和N₂在所制备的高效椰壳活性炭上的吸附等温线,采用Toth模型对吸附平衡数据进行拟合,获得模型参数和吸附热等动力学参数。建立等温、无动量损失的双分散二级孔结构扩散模型,采用稀释穿透曲线法研究了CH₄和N₂在此高效椰壳活性炭上的吸附动力学。最后,通过固定床吸附分离CH₄/N₂的实验,研究了椰壳活性炭动态吸附分离CH₄/N₂机理,为优化设计CH₄/N₂吸附分离过程提供基础理论依据。     

钙改性NiO/ZnO-Al2O3-SiO2吸附剂反应吸附脱硫效果

通过浸渍沉淀法制备了钙改性NiO/ZnO-Al₂O₃-SiO₂汽油脱硫吸附剂,并与S-Zorb工业吸附剂进行比较。物理性质分析、X射线衍射和原位吡啶吸附红外光谱表征结果表明,钙改性NiO/ZnO-Al₂O₃-SiO₂吸附剂比表面积为137.7 m²/g,孔容为0.31 cm³/g,NiO及ZnO晶体分布均匀且L酸总量更多。在420℃、2.9 MPa、质量空速10.98 h^-1、氢油体积比48:1的条件下,催化裂化汽油中的硫含量从243.38 μg/g降至10 μg/g以下,汽油辛烷值仅降低0.3;新鲜和再生吸附剂穿透硫容分别可达57.12 mg/g及47.33 mg/g,经过长周期再生循环后脱硫性能保持优良。同时,物理性质分析、光电子能谱等表征结果表明失活吸附剂再生后效果明显改善,汽油中硫元素最终被ZnO吸附生成ZnS。     

纳米SiO2及磁性γ-Fe2O3@SiO2对Hg2+的吸附及去除

首先用微乳法合成了纳米SiO₂和纳米γ-Fe₂O₃,然后利用传统的St ber方法合成出核壳结构的γ-Fe₂O₃@SiO₂,并利用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）对其进行了表征。采用双硫腙光度法在551 nm处,测定了Hg²⁺在纳米SiO₂、纳米γ-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃@SiO₂表面的吸附等温线,发现三者的吸附等温线类型依次为Ⅱ、Ⅲ和Ⅰ型,等温线类型与纳米材料的分散性、表面硅羟基、离子空位以及磁性有关。利用双吸附等温线法、准一级和准二级动力学模型对吸附数据进行拟合得出：纳米SiO₂和γ-Fe₂O₃@SiO₂对Hg²⁺的吸附符合Langmuir等温式,而纳米γ-Fe₂O₃对Hg²⁺的吸附符合Freundlich等温式。三者对Hg²⁺的去除率均与pH有关,均属于准二级动力学模型。     

透明高折光率环氧-ZrO2纳米复合材料的制备

采用原位溶剂热法制备了透明高折光率的环氧-二氧化锆(Epoxy-ZrO₂)纳米复合材料。通过红外光谱、X射线衍射和电镜证实ZrO₂粒子成功地在环氧基体中原位合成并以纳米尺度均匀分散。研究表明:Epoxy-ZrO₂纳米复合材料在可见光区域呈现了良好的透明性,且在633 nm处的折光率显著提高,由纯环氧的1.51提升到1.73。     

A dual-signal sensor for the analysis of parathion-methyl using silver nanoparticles modified with graphitic carbon nitride

A highly sensitive and selective method was developed for both UV–vis spectrophotometric and fluorimetric determination of organophosphorus pesticides (OPs). This method used silver nanoparticles (AgNPs) modified with graphitic carbon nitride (g-C₃N₄). The AgNPs reduced the fluorescence intensity of g-C₃N₄. Acetylthiocholine (ATCh) could be catalytically hydrolyzed by acetylcholinesterase (AChE) to form thiocholine, which induces aggregation of the AgNPs. This aggregation led to the recovery of the blue fluorescence of g-C₃N₄, with excitation/emission peaks at 310/460 nm. This fluorescence intensity could be reduced again in the presence of OPs because of the inhibitory effect of OPs on the activity of AChE. The degree of reduction was found to be proportional to the concentration of OPs, and the limit of fluorometric detection was 0.0324 μg/L (S/N = 3). In addition, the absorption of the g-C₃N₄/AgNPs at 390 nm decreased because of the aggregation of the AgNPs, but was recovered in presence of OPs because of the inhibition of enzyme activity by OPs. This method was successfully applied to the analysis of parathion-methyl in real samples.     

O3/UV和O3/H2O2氧化法处理聚丙烯酰胺采油废水

为降低油田采油废水的化学需氧量（COD）负荷,提高其可生化性,采用O₃/UV和O₃/H₂O₂氧化法对聚丙烯酰胺采油废水进行处理,分别考察了氧化时间、H₂O₂与O₃物质的量之比、pH以及紫外灯功率对采油废水处理效果的影响。结果表明,与采用单独臭氧氧化相比,O₃/UV以及O₃/H₂O₂联用技术对采油废水中的COD及聚丙烯酰胺（PAM）的去除效果更为显著,废水可生化性均有所提高,且O₃/H₂O₂氧化法对采油废水的可生化性提高程度更大。O₃/UV氧化法对于聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为：pH=8.0,O₃质量浓度为19.7 mg/L,紫外灯功率为18 W,氧化时间为30 min,可生化性（B/C）提高至0.092;O₃/H₂O₂氧化法对于聚丙烯酰胺采油废水可生化性影响的最佳条件为：pH=8.0,O₃质量浓度为19.7 mg/L,H₂O₂与O₃物质的量之比为0.3,氧化时间为30 min,B/C提高至0.175。氧化预处理提高了废水的可生化性,减轻了后续生化处理压力。     

MnO2/CNTs复合材料的比表面积和负载量对超级电容器性能的影响

以多壁碳纳米管（CNTs）和高锰酸钾（KMnO₄）为原料,制备了MnO₂含量不同的MnO₂/CNTs复合材料。利用场发射扫描电镜和透射电镜观察了材料形貌的变化;利用氮气等温吸附研究了MnO₂含量对复合材料的比表面积和孔容的影响;并对复合材料进行了电化学性质测试。结果发现,MnO₂含量对复合材料的纤维直径、片层厚度及比表面积的影响显著;当KMnO₄的质量是碳纳米管的10倍时,所得复合材料的电容性能最优,比电容最高可达199 F/g,归一化后MnO₂比电容最高可达255 F/g。研究表明,当优化电极材料性质时,更大范围内的金属氧化物含量可能会影响到复合物的微观结构。     

兼具MRI显影增强及pH敏感释药性能的载药Fe3O4纳米颗粒

以聚丙烯酸(PAA)修饰的超顺磁性Fe₃O₄纳米颗粒(MNPs-PAA)为基础,利用pH敏感的腙键将抗肿瘤药物阿霉素(DOX)与磁性颗粒表面的PAA链偶联,制备了载药Fe₃O₄磁性纳米颗粒(MNPs-DOX)。通过透射电镜、X射线衍射、紫外、红外、热失重以及体外磁共振显影(MRI)等手段对MNPs-DOX的形貌、结构、MRI及载释药效果进行了表征。结果证实,MNPs-DOX具有超顺磁性,在MRI中具备良好的横向弛豫(T₂)显影增强效果。此外,其DOX负载率达15%(质量分数),且在pH=5.0的酸性环境中药物释放量明显高于pH=7.4的中性环境,具有对环境pH的敏感性。     

一种新型CO2响应型肿瘤靶向药物传递载体

将透明质酸（HA）依次接枝1,12-二氨基十二烷和N,N-二甲基乙酰胺二甲缩醛（DADA）,构建得到CO₂刺激响应的透明质酸-脒基（HA-ami）。为了考察其结构、CO₂刺激响应性、细胞水平作为药物载体的可行性和肿瘤靶向性,进行了结构表征、CO₂刺激响应性表征、细胞摄取、细胞毒性和体内的组织分布实验。结果表明：HA-ami成功构建,并具有一定的CO₂刺激响应性,可携带模型药物摄取进入人乳腺癌细胞（MCF-7）,而且没有出现明显的细胞毒性,具有体内肿瘤靶向性。     

Mn3O4修饰阳极微生物燃料电池的产电性能

采用超声分散法和溶胶浸渍法制备了Mn₃O₄修饰电极,在微生物燃料电池(MFC)中,研究了不同方法修饰的Mn₃O₄阳极对MFC产电能力的影响。实验结果表明:超声分散法制备的Mn₃O₄作为阳极,MFC最大功率密度为0.172W/m²,相比对照组降低了22%;产电菌在电极表面的电子传递受到了抑制。溶胶浸渍法制备的Mn₃O₄作为阳极,MFC最大功率密度则为0.431W/m²,相比对照组增加了93%;MFC的电荷转移内阻降低了67%,并具有赝电容特性。     

硬脂酸改性纳米CaCO3对当归喷雾干燥粉体的影响研究

目的 研究硬脂酸改性纳米CaCO₃,制备疏水性纳米CaCO₃并应用于当归喷雾干燥粉体。方法 采用硬脂酸对纳米CaCO₃进行表面改性,通过活化指数（H）、吸油值、接触角和透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）对改性前后纳米CaCO₃进行分析和表征。以微粉硅胶和未改性纳米CaCO₃为对照,考察改性纳米CaCO₃对当归喷雾干燥粉体流动性、吸湿性和有效成分阿魏酸溶出行为的影响。结果 FTIR表明硬脂酸吸附在碳酸钙表面;改性后的纳米CaCO₃改善当归喷雾干燥粉体流动性和吸湿性的效果优于微粉硅胶和未改性纳米CaCO₃,且不影响阿魏酸体外溶出度。结论 经硬脂酸改性后的纳米CaCO₃应用于中药喷雾干燥粉体值得进一步研究。     

超顺磁Fe3O4@PDA核-壳结构纳米粒子的制备及表征

利用多元醇高温热解法和溶液氧化法制备超顺磁四氧化三铁聚多巴胺核-壳结构纳米粒子(Fe₃O₄@PDA)。采用 X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)等对 Fe₃O₄@PDA 的结构、形貌和组成进行表征。采用综合物性测试系统(PPMS)对样品的磁性能进行表征。结果表明:Fe₃O₄@PDA 的尺寸可以通过氨水与多巴胺的物质的量之比和反应时间进行调控;当Fe₃O₄@PDA 中Fe₃O₄的质量分数约为5%时,具有超顺磁性,磁饱和强度为3.8 emu/g,比理论值高出36%。