掺铜TiO2/膨润土光催化剂的制备及其光催化性能研究

以天然钠基膨润土为载体,利用四氯化钛水解法制备了掺铜TiO₂/膨润土复合光催化剂;比较了不同量Cu²⁺对TiO₂/钠基膨润土的修饰作用及不同光照条件对光催化性能的影响。采用分光光度计、XRD、IR及TG-DTA等测试手段对试验结果进行表征。结果表明,铜的掺入对TiO₂/膨润土光催化活性有显著提高:当掺铜量为原土阳离子交换量的10.9%时,紫外光下催化效果最好;16.4%时太阳光下催化效果最好。复合后样品热处理温度为500 ℃,获得较理想的光催化活性。     

Transition of TiO_2 in TiO_2/Vermiculite Nanocomposites

The TiO2/vermiculite composites were prepared by in-situ hydrolyzing reaction and in-situ dehydrating reaction of tetrabutyl titanate-hexadecyl trimethyl ammonium bromide intercalated vermiculite. The structural phase transition of TiO2 in TiO2/vermiculite composites calcined at different temperatures was characterized by using XRD and Raman. The results show that at calcination temperature of 800℃ appeared the anatase phase of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites, while pure TiO2 is all converted to rutile at the same temperature. The average crystal size of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites and pure TiO2 both increase with the calcination temperature. The average grain size of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites is less than that of pure TiO2 at the same calcination temperature. The results also show that the silicon-oxygen structure in layered vermiculite structure can effectively depress the phase transformation from anatase to rutile, thus enhancing the transition temperature and inhibitting the growth of anatase crystals.     

聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料的制备与表征

基于蒙脱石层间域二维纳米空间厚度的可扩展性,采用有机插层、单体引入及原位聚合法,制备了聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料,利用XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM和四探针电阻牢测量仪等研究了复合材料的结构、热性能和导电性能,并讨论了复合机理.结果表明,当m(OM)/m(An)＜0.3时,苯胺单体原位聚合后,蒙脱石晶层被充分剥离,复合材料的热稳定性提高;当有机蒙脱石与苯胺的质量比为0.09时,所制得纳米复合材料的电导率最大达到2.34 S/cm.     

导电、导磁聚苯胺纳米复合物的合成与表征

在纳米Fe₃O₄晶体粒子存在的情况下, 用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作乳化剂及分散剂, 通过HCl调节体系的酸度, 合成了导电、导磁的Fe₃O₄-聚苯胺(Fe₃O₄-PANI)纳米复合物, 用X-衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶红外(FT-IR)等对该复合物进行了表征, 结果显示: SDBS与HCl发生竞争掺杂行为, 复合物的组成为Fe₃O₄-PANI-DBSA, Fe₃O₄平均粒径约13 nm, 且均匀分布在聚苯胺基体中, 该复合物具有较好的导电性及导磁性, 随着纳米Fe₃O₄含量由7.79%增加到35.34%, 复合物的电导率由1.71 S/m下降至0.41 S/m, 复合物的比饱和磁化强度σ_s则由6.14 A·m2/kg增加到18.11 A· m2/kg, 其矫顽力在0.52~0.73 A/m之间.      

硅烷偶联剂改性TiO2/膨胀石墨复合材料的制备及其光催化性能研究

以硅烷偶联剂黏结剂,利用溶胶-凝胶法将TiO2（P25）负载在膨胀石墨上,利用XRD、EDS以及SEM等分析技术对TiO2/膨胀石墨复合材料进行表征;以橙黄Ⅱ为目标降解物,考察了TiO2/膨胀石墨复合材料光催化性能以及重复使用性能。结果表明：随着TiO2含量的增加,TiO2/膨胀石墨复合材料的光催化效率随之增加,对橙黄Ⅱ的光催化降解符合一级反应动力学方程,TiO2负载量为15%时,反应速率常数为0.387 h-1,高于P25的反应速率常数。TiO2/膨胀石墨复合物使用4次仍保持较高的光催化活性。     

交联蒙脱石(CLM)的制备及表征

本以大冶、太和及潍坊膨润土为原料制备了锆、硅锆及铝锆交联蒙脱石。通过阳离子交换交联剂嵌入蒙脱石层间域可制备大底面间距的交联粘土，当锆交联剂在85-90℃温度下陈化4h，蒙脱石浓度为1％，投料比为4mmol/g，pH=1-2，常温条件下制备的锆交联粘土（Zr-CLM），其d001为2.01nm，比表现积为182.5m^5/g，ZrO2含量17.74％；硅锆或铝锆混合交联剂嵌入蒙脱石层间，有利于产物的d001增大和热稳定性提高。     

蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的性能研究

基于蒙脱石具有良好的阳离子交换性能,采用静态吸附法,对阜新钙基蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的吸附条件和吸附行为进行了研究。结果表明:蒙脱石样品对Sr2+、Cs+的饱和吸附量分别为0.271mmol/g和0.780mmol/g,在较大的pH值范围(4～11)内具有良好的吸附稳定性;蒙脱石对Sr2+、Cs+的吸附类型以阳离子交换吸附为主,符合Langmuir和Freundlich模型,但与Langmuir吻合更好,相关系数分别达到0.99924和0.99995。本实验研究对于处理低浓度的含Sr、Cs放射性废液具有重要的意义。     

土壤菌与蒙脱石相互作用特性研究

为了探讨土壤菌与蒙脱石相互作用体系的特性,本文选取了11株吸附Sr2+效果较好的土壤菌株与提纯好的蒙脱石进行相互作用。通过对土壤菌与蒙脱石相互作用1d后培养液的pH值、葡萄糖(GLU)、Ca2+、Mg2+、Na+等的变化测试,比较了土壤菌株与蒙脱石作用后的特性变化;利用XRD分析,对土壤菌作用后的蒙脱石层间距变化进行了初步研究。结果表明吸附Sr2+效果较好的菌株大多数消耗GLU,阴性菌占大多数;与蒙脱石作用1 d后,GLU消耗率提高。与蒙脱石作用后,溶液pH有所上升。离子溶出比例趋势:Ca2+>Mg2+>Na+。蒙脱石与土壤菌相互作用1d后,层间距都有所增大,层间距的扩增与GLU消耗呈现一定的关系。与革兰氏阴性菌相比较,革兰氏阳性菌与蒙脱石相互作用1d后,蒙脱石层间距的扩增较大。     

利用天然矿物承载TiO2制备光催化功能材料的研究

利用天然沸石、膨润土作载体制备的TiO2 /矿物复合体光催化材料 ,在阳光照射下对有机染料罗丹明 -B具分解脱色性能。实验证实未经高温处理的样品光催化性能优于经高温处理的 ,沸石的脱色率 6小时达 10 0 %,膨润土的脱色率达 94 %。晶相分析和热分析证实锐钛矿在有沸石、膨润土存在的水相体系中可直接在矿物表面生成 ,结合牢固 ,同时引起矿物结构的调整。     

聚合物/蒙脱石纳米复合材料制备机理及研究进展

聚合物／蒙脱石纳米复合材料是当前材料科学的研究热点之一。本文在简述了蒙脱石的结构特征和表面有机修饰的基础上，讨论了聚合物／蒙脱石纳米复合材料的形成机理，即改性后蒙脱石内表面性由亲水性转变为亲油性，其片层被聚合物单体插层或撑开，并均匀分散在聚合物基体中，使复合材料的界面结合增强。该复合材料的结构通常采用XRD，TEM结合DSC，TGA，FT-IR，NMR及STM，AFM等方法来表征。最后重点介绍了该类材料的研究现状及技术发展趋势。     

PVC／蒙脱石（粘）土纳米复合材料研究进展及其应用

总结分析了PVC／蒙脱石（粘）土纳米复合材料的研究进展，并对其应用进行综述。采用熔融插层、悬浮聚合及乳液聚合等方法可以制备PVC／蒙脱石（粘）土纳米复合材料，并被应用到工程材料、阻隔性材料、功能性材料等领域。PVC／蒙脱石（粘）土纳米复合材料与传统的复合材料相比，表现出了更优越的综合性能，且比传统的复合材料轻，具有高强度、高模量、高耐热性、低吸湿性、高尺寸稳定性、阻隔性能好，性能全而超过了PVC树脂。PVC／蒙脱石（粘）土纳米复合材料不仅具有良好的加工性能，与普通的玻璃纤维增强和矿物增强PVC相比，具有密度低、耐磨性好、综合性能优等特性。     

H_2O_2增效TiO_2/凹凸棒石光催化体系降解亚甲基蓝

以钛酸四丁酯为前驱体,天然凹凸棒石为载体,采用溶胶凝胶法制备了TiO_2/凹凸棒石复合光催化剂,并用XRD、TEM对其进行表征.以亚甲基蓝染料为模拟污染物,采用300 W汞灯为紫外光源,以光催化实验来评价该催化剂的活性,并研究了H_2O_2的引入对光催化活性的影响.实验结果表明,H_2O_2能显著提高染料的脱色效率:亚甲基蓝的初始浓度为50 mg/L,催化体系为2 mmol/L H_2O_2+0.5 g/L TiO_2/凹凸棒石+UV(紫外线),光催化10 min后其脱色率为95%,相对于单独的0.5 g/L TiO_2/凹凸棒石+UV催化体系,其脱色率提高了约50%.全波段扫描显示,加入H_2O_2后,亚甲基蓝在290 nm对应的苯环吸收蜂急剧下降,665 nm对应的最大吸收峰则近乎消失,且没有新的吸收峰产生.     

掺铁-TiO2/膨润土复合光催化材料制备及性能

采用酸性溶胶法制备掺铁-TiO₂/膨润土复合光催化剂,利用XRD﹑IR等测试手段对其进行了表征。通过测试甲基橙溶液的脱色率和COD去除率对复合光催化剂的光催化活性进行了评价。结果表明,该催化剂有较高的催化氧化性能,在太阳光照射下,对pH=4﹑质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液进行降解时,其脱色率可达95%以上,COD去除率可达85%以上。该催化剂在经过200℃焙烧活化2.5 h后可多次重复利用。     

焙烧对蒙脱石晶体结构和物化性能的影响

分别在450℃和650℃条件下对新疆柯尔碱膨润土进行了焙烧,并对焙烧前后膨润土进行了X射线衍射分析、阳离子交换容量测试、Zeta电位测试、红外光谱分析.结果表明:蒙脱石在450℃焙烧后已全部脱去层间吸附水,层状结构完整,此时阳离子交换容量变化不大,但电动电位有较显著降低;650℃焙烧后,蒙脱石脱去八面体中的羟基,层状结构仍然保持,物化性能上,阳离子交换容量显著降低,电动电位与450℃相比变化不大.     

蒙脱石基纳米FeOOH/TiO2复合材料的制备与光催化活性研究

以蒙脱石为基底,采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛/蒙脱石(TiO2/Mmt)复合光催化材料,通过Fe(NO3)3-HNO3体系水解生长纳米FeOOH,从而制备出负载型羟基氧化铁/二氧化钛/蒙脱石(FeOOH/TiO3/Mmt)复合光催化材料以改善材料在可见光下的光催化性能.高分辨透射电镜的表征结果显示,FeOOH/TiO2复合薄膜厚度约为10～40 nm,TiO2为晶粒粒径约为5～10nm的锐钛矿,FeOOH为长10～30 nm,宽约4 nm的针铁矿.以甲基橙为目标物,对FeOOH/TiO2/Mmt复合材料的光催化性能进行初探,在甲基橙初始浓度为5 mg/L,催化剂用量为1.875 g/L,H2O2初始浓度为2 mmol/L,pH值为6.5,350 W氙灯照射1 h,甲基橙脱色率达到99%,明显优于相同条件下TiO2/Mint对甲基橙的45%脱色率;同时甲基橙残液的红外光谱图显示FeOOH/TiO2/Mmt/H2O2/UV体系比FeOOH/TiO2/Mint/H2O2/Visible light体系具备更好的光催化氧化苯环的能力,降解更为彻底.     

有机溶质在蒙脱石中“原位”吸附的研究

本文应用自行设计组装的由微观动态吸附模拟与傅里叶变换红外(FT-IR)光谱合为一体的新型“原位”吸附测试系统,研究孔隙介质中有机溶质在蒙脱石中一系列吸附行为.根据“原位”实验测试结果,笔者揭示了一种新的吸附结构:蒙脱石的晶格层间属三维空间孔穴体(Cryptand),构成具有催化性能的“微环境”,促使吸附在晶格层间的有机溶质产生增溶,从而形成层状胶束.它是蒙脱石-有机溶质复合体的重要模式.同时为有机质在蒙脱石中的贮存和从蒙脱石脱水转化成伊利石过程中的运移提供了实验依据.     

Fe-Al-Mg-MMH/溪膨润土分散体系触变性研究

研究了Fe-Al-Mg-混合金属氧化物（简称MMH）／金溪膨润土（简称MT）分散体系的触变性。实验表明,在不同的MMH／MT质量比（R）条件下,分散体系可分别呈现正触变性和负触变性。考察了pH值对纯金溪膨润土和Fe-Al-Mg-MMH／金溪膨润土分散体系触变性的影响。发现pH值能影响体系的触变性类型。当R值较小时（0～0．051）,随着pH值增加,体系的触变性发生负触变性-复合触变性-正触变性的转化;而R较大的体系（0．091）,在所研究的pH范围内（7．28～12．00）,随着pH值增加,体系由复合触变性向负触变性转化。并对影响机理进行了初步探讨。     

不同表面活性剂修饰TiO2柱撑粘土的制备及其光催化活性研究

本文分别采用阴离子、非离子、阳离子三种不同类型的表面活性剂对河北蒙脱石进行改性修饰,并以酞酸丁酯和盐酸分别为前驱物和酸催化剂,采用溶胶-凝胶法（Sol-gel）制备了不同表面活性剂修饰TiO2柱撑粘土催化剂.用X射线粉末衍射（XRD）和场发射扫描电子显微镜（SEM）等手段表征了催化剂的微观结构,以2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-trichlorophenol, TCP）和甲基橙染料的吸附、降解为模型反应,考察了改变溶胶和表面活性剂的不同添加顺序对阳离子表面活性剂所修饰的催化剂性质的影响,以及不同类型的表面活性剂修饰所得的催化剂的光催化活性.实验结果表明,通过添加不同的表面活性剂能够不同程度地改变柱撑粘土的BET比表面积,并使其对不同目标污染物具有不同的吸附能力和光催化活性.阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（DBS）修饰的TiO2柱撑粘土具有较好的光催化活性,其次是非离子表面活性剂聚乙烯醇（PVA）修饰的TiO2柱撑粘土,而阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）修饰的柱撑粘土光催化活性较差.     

生物兼容水基磁流体的制备和性质

用天冬氨酸和谷氨酸化学吸附在纳米四氧化三铁粒子表面，制备得到强生物亲合性的水基磁流体。这种磁流体在磁性药物载体、磁共振造影剂和磁高热治疗肿瘤等领域有良好的应用前景。用体系的电导和旋光度参数表征了两种氨基酸化学吸附在磁粒子表面的过程，研究了酸度、氧化钠浓度、天冬氨酸和谷氨酸的吸附等因素对磁流体的磁性和稳定性的影响。磁测量表明，该磁流体对空气较敏感，60天后饱和磁化强度衰减17％；若保存在磨口瓶中，60天后饱和磁化强度基本不变，可应用于生物医药中。     

TiO2/电气石复合物的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备TiO2/电气石复合光催化剂,通过光降解甲基橙实验考察复合光催化剂的活性,发现复合物中2%电气石的制备比例就可以显著提升TiO2降解有机物活性,降解率(0.5h)达99.87%,明显优于纯TiO2(0.5h)83.64%,提高了约20%。经XRD、BET、SEM等手段对样品进行分析得知:经800℃以下长时间热处理,电气石的结晶构造不变;900℃热处理使电气石结构破坏。SEM分析显示复合物中TiO2颗粒呈球簇状,均匀包覆在电气石表面形成颗粒膜层。