β-Mo2C纳米管用于葡萄糖催化氧化及燃料电池的构建

采用水热法合成棒状MoO_3纳米材料作为合成β-Mo_2C纳米管的前驱体,然后通过辅助超声搅拌溶剂热法合成Mo-多巴胺复合物,最后通过程序升温处理得到β-Mo_2C纳米管材料.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等技术对材料进行表征,并利用循环伏安法(CV)、方波脉冲伏安法(SWV)、线性扫描伏安法(LSV)等电化学方法研究了该材料对葡萄糖的催化氧化性能.实验结果表明,β-Mo_2C纳米管修饰电极阻抗小,传导电子的速率快,对葡萄糖的氧化具有很好的催化效果.利用β-Mo_2C纳米管构建的葡萄糖/O_2燃料电池的开路电位(OCP)为0.47 V,该燃料电池的最大电流密度3.0 mA·cm~(-2)、功率密度0.70 mW·cm~(-2).     

掺铁TiO2纳米管阵列模拟太阳光光电催化降解双酚A的研究

双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰物,其处理技术的开发对环境治理和人类健康都非常重要.以氙灯为模拟太阳光光源,掺铁Ti O2纳米管阵列(Fe/TNA)为光阳极,对BPA进行光电催化降解实验研究.通过场发射扫描电镜、X射线衍射以及紫外-可见漫反射表征Fe/TNA的形貌、物相和光吸收性能.结果表明,与纯Ti O2纳米管阵列(TNA)相比,Fe/TNA光吸收边界发生红移,在可见光区的吸收增强.考察Fe掺杂量、电流密度、不同阴极材料下曝气速率等因素对光电催化降解BPA的影响.结果表明,降解反应符合准一级反应动力学方程,在以0.9 mol·L-1Fe(NO3)3浸渍改性的Fe/TNA为光阳极、钛箔为阴极,电流密度为1.15 m A·cm-2的条件下反应4 h,10 mg·L-1BPA降解率可达72.3%,反应速率常数为5.32×10-3min-1,分别是以TNA为光阳极时的1.24倍和1.52倍;曝气可提升光电催化降解BPA的效果,以钛箔为阴极,曝气速率为1.0 L·min-1和以碳布为阴极,曝气速率为0.2 L·min-1条件下降解4 h,BPA的降解率分别可达82.7%和94.1%,反应速率常数分别为7.20×10-3min-1和11.6×10-3min-1.     

光电催化去除柠檬酸铵中的氨氮

采用阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管电极,以制备的二氧化钛纳米管电极为光阳极,采用钛片作为阴极,通过光电催化氧化方法对柠檬酸铵中氨氮进行了去除研究。考察了外加偏压、初始pH值、初始柠檬酸铵浓度,电解质的浓度对氨氮去除的影响。结果表明：与传统的光催化法和电化学法相比,光/电法在柠檬酸铵中氨氮降解过程中存在良好的协同效应;在电压为1.0 V,pH为12,NaCl浓度为0.1 mol·L-1,初始投加柠檬酸铵的量以N计为25 mg·L-1的条件下,紫外光照射下,采用二氧化钛纳米管电极,反应120 min后,柠檬酸铵中氨氮的降解达到60%左右。其中,柠檬酸铵中氨氮的降解产物中N2占82.6%。CaCl2对降解柠檬酸铵起到了加速活化作用。     

载银TiO2纳米管的制备及其光催化降解硝基苯废水

采用光还原法在TiO₂纳米管(TiNT)上负载金属银制备载银TiO₂纳米管（Ag/TiNT）。通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）以及比表面积分析等手段对样品进行表征,研究了TiNT的焙烧温度、反应体系pH和载银量对Ag/TiNT光催化去除硝基苯性能的影响。结果表明,采用光还原法在TiNT表面负载金属银后对纳米管的晶相组成和管状结构没有影响,且载银后的Ag/TiNT对硝基苯的光催化去除效率较载银前有明显提高。以400 ℃焙烧载银量为0.5%的Ag/TiNT为光催化剂,当硝基苯浓度为100 mg/L、pH为3.5、催化剂用量为0.4 g/L时,光催化反应140 min后,Ag/TiNT对硝基苯的光催化去除率达95.9%。     

Enhanced photocatalytic activity of nanotube-like titania by sulfuric acid treatment

IntroductionTiO2 nanotubehaswidelydrawnmuchattentionduetoitslargesurfaceareaandhighphotocatalyticactivity ,becausetheyhavegreatpotentialforsuchapplicationsasenvironmentalpurification ,decompositionofcarbonicacidgas,andgenerationofhydrogengas .Titaniananot…     

温和水热法合成钛酸盐纳米管及其对水中重金属离子的吸附研究

采用温和水热法一步快速合成了钛酸盐纳米管(TNTs),并应用于对水中重金属离子Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的吸附.通过选择纳米级锐钛矿替代P25型二氧化钛作为反应原材料,成功将水热反应时间从72 h缩短至6 h.TEM,XRD和FT-IR等表征证实了新合成材料的为管状钛酸盐结构.TNTs对3种重金属离子的吸附动力学均符合准二级动力学方程,吸附等温线均符合Langmuir模型,且对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的理论最大吸附量分别高达525.58、214.41和69.65 mg·g~(-1).p H=5时,吸附动力学实验表明对于初始浓度分别为200、100和50 mg·L~(-1)的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅲ),在TNTs上的平衡吸附量分别为513.04、212.46和66.35 mg·g~(-1),吸附性能优于传统吸附材料.合成的TNTs结构为三联的[Ti O6]八面体骨架和层间H+/Na+,其吸附机理为金属阳离子与TNTs层间Na+的离子交换.同时,共存离子对吸附的影响实验表明TNTs对重金属离子的吸附存在选择性,即使在较高的共存离子浓度下(10 mmol·L~(-1))TNTs对目标重金属离子的吸附性能依然优异.该研究提供了一种应用钛酸纳米材料高效去除水体重金属离子的方法.     

石墨烯修饰的二氧化钛纳米管电极光电催化去除铜氰络合物研究

首先采用阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管电极,进一步通过电化学循环伏安法制备了石墨烯(GO)修饰的二氧化钛纳米管电极.同时,采用SEM对电极的形貌进行了表征分析.光电化学测试分析结果表明,石墨烯修饰二氧化钛纳米管电极的电极光电响应性能得到了提高.最后,采用制备的电极为光阳极,通过光电催化氧化方法对铜氰络合物进行了去除研究.结果表明:在电压为2.0 V的条件下,采用二氧化钛纳米管电极,反应120 min后,剩余总氰的含量及铜的回收率分别为4.0%和96.3%;采用石墨烯修饰的二氧化钛纳米管,反应60 min后,剩余总氰的含量及Cu的回收率分别为0.3%和99%.可以看出,经石墨烯修饰的二氧化钛纳米管显示出了较好的光电催化去除铜氰络合物的效果.     

PbO2/TiO2-NT/Ti电极的制备及电催化性能研究

采用阳极氧化法制备了TiO_2纳米管(TiO_2-NT),研究了阳极氧化时间对TiO_2-NT形貌与结构的影响.结果表明,氧化时间为180 min时,TiO_2-NT排列紧密,管口形状接近圆形,管径为93 nm左右.以TiO_2-NT为底层采用电沉积法制备PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极,PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极与传统PbO_2/SnO_2-Sb2O3/Ti电极形貌、结构、电化学性能、使用寿命对比分析结果表明,与PbO_2/SnO_2-Sb2O3/Ti电极相比,PbO_2/TiO_2-NT/Ti电极具有较小的晶粒尺寸、较高的催化氧化活性和较长的使用寿命.     

合成时间对钛酸盐纳米材料的影响及其吸附水中铅的性能研究

以Ti O2(ST-01)和Na OH为原料,采用碱性水热法通过调节反应时间合成不同形貌的钛酸盐纳米材料(TNs),利用XRD、SEM、BET对材料的形貌、结构、比表面积和化学组成等物化性能进行表征,并通过其对水中Pb(Ⅱ)的静态吸附实验,考察材料对Pb(Ⅱ)的吸附性能和吸附规律.结果表明,12~72 h合成的TNs均为纯净的单斜相钛酸盐,比表面积为243.05~286.20 m2·g-1;12~36 h合成的TNs主要为片状结构,48 h以上的TNs为线状结构.TNs-12、TNs-24、TNs-36、TNs-48、TNs-60和TNs-72对Pb(Ⅱ)的吸附量分别为479.40、504.12、482.00、388.10、364.60和399.00 mg·g-1,片状的TNs对Pb(Ⅱ)具有比线状更高的吸附能力,其中以TNs-24对Pb(Ⅱ)的吸附量最高.TNs-24对Pb(Ⅱ)的吸附结果符合准二级动力学模型和Langmuir模型,吸附平衡时间为120 min;TNs对Pb(Ⅱ)的吸附为放热过程,低温或室温便有较高的吸附量;最佳吸附p H为5.0;当p H为1.0时,TNs-24的解析率可达到99.00%;再生的TNs对Pb(Ⅱ)循环吸附6次的去除率仍可达到97%以上,可见TNs可很好地去除水中重金属Pb(Ⅱ).因此,最佳合成时间可控制在12~24 h;当溶液中存在共存Cd(Ⅱ)或Ni(Ⅱ)时,TNs-24对Pb(Ⅱ)的平衡吸附量及去除率均有所下降;吸附机制主要是Pb(Ⅱ)与TNs层间的H+和Na+发生离子交换作用.     

TiO_2纳米管催化活性再生处理技术

采用H2O2、Fe2(SO4)3和Fenton溶液对失活的TiO2纳米管进行再生处理,重点考察了3种溶液的浓度和处理时间等对再生效果的影响,初步分析了经处理后TiO2纳米管催化活性得到再生或增强的机理。结果表明,经H2O2溶液处理后TiO2催化活性能得到有效再生,经Fe2(SO4)3和Fenton溶液处理后其催化活性不仅得到再生,还能显著增强,这与H2O2和Fenton的强氧化作用,及进入TiO2纳米管的Fe3+的阻止电子-空穴对再复合作用有关。