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二氧化钛纳米材料的非均相光催化本质及表面改性

, 李鑫 , 刘威 , 方岳平 , 谢君 , 徐悦华

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)60999-8

非均相光催化过程是指多相多尺度体系在光辐射作用下发生的一个复杂的催化过程,被认为最有潜力解决环境污染和能源短缺问题的绿色及可再生的技术之一。在目前已经报道的各种非均相光催化剂中, TiO2纳米材料被证实是应用最广泛、光催化效果最好的催化剂,是当前国际材料、环境和能源等领域的研究前沿和热点,高性能TiO2基光催化材料的设计及改性一直是该领域的难点,其关键问题主要为:如何增强TiO2的表面光催化量子效率、促进光生载流子分离和拓展其可见光响应范围。尽管已经有很多关于TiO2光催化的综述,但大多综述集中在高性能TiO2的制备及各种改性策略研究,而对各种改性策略与光催化分子机理之间的关系阐述较少。为此,本文深入分析了TiO2纳米材料的非均相光催化本质并总结了各种表面改性策略。首先从热力学角度阐明TiO2的热力学能带能够确保其实现各种典型光催化反应(包括光催化降解、CO2还原及光解水),证实其广泛应用的可行性。然后,对TiO2光生载流子的动力学基础进行总结,证实快速的广生载流子复合以及较慢的表面化学反应动力学是限制其光催化活性提高的关键制约性因素。于此同时,对TiO2纳米材料的表面Zeta点位、超亲水性、超强酸光催化剂制备(表面羟基取代)等重要的表面化学性质也进行了详细阐述。从而可以初步得出如下结论:表面改性是设计高性能TiO2光催化材料的重中之重,并将各种改性策略浓缩在6个方面:表面掺杂和敏化,构建表面异质结,负载纳米助催化剂,增加可利用的比表面剂,利用表面氟效应以及暴露高活性晶面等。显然,表面掺杂和敏化可以减小TiO2纳米材料的禁带宽度,从而大幅拓宽其可见光吸收范围及光催化效率。而构建紧密的表面异质结可以创建界面电场,不仅可以促进光生电荷分离效率,而且可以有效提高界面电荷转移效率,最终实现异质结的高光催化效率。负载纳米助催化剂则可以大幅加快表面化学反速率,降低光生载流子的表面复合并增加其利用率,并有可能减少不期望的表面逆反应,从而实现光催化活性提升。增加可利用的比表面剂,可以有效提升光催化剂与吸附质之间的有效接触面积,缩短了载流子的传输距离以及通过多次反射与折射提升光能的利用率,从而全方位地提升TiO2纳米材料的光催化活性。对TiO2纳米材料表面进行氟化,可以增加光生羟基自由基的速率以及浓度,并可以通过调节TiO2表面酸碱性而控制其光催化选择性,从而实现高效高选择性光催化。最后,通过暴露TiO2纳米材料的高活性晶面,也可以促进光生载流子分离、增加吸附性能或羟基自由基生成速率,从而获得高光催化效率。另外,这些表面改性策略的协同效应仍是较有前景的TiO2纳米光催化剂改性技术,值得深入研究。同时,深入的光催化分子机理探索仍然是必须的,其不仅有助于发现影响TiO2纳米材料光催化活性提高的关键性制约因素,而且也可以指导开发新型的TiO2纳米光催化剂改性技术。总而言之,通过总结TiO2纳米材料在光催化、表面化学及表面改性等方面的重要进展,可为设计高效的TiO2基及非TiO2基光催化剂并应用于太阳燃料生产、环境修复、有机合成及相关的领域(如太阳能电池、热催、分离和纯化)等提供新的思路。

关键词: 二氧化钛 , 表面化学 , 表面改性 , 表面氟效应 , 助催化剂

高级胶橡胶的性能

张哲 , 廖双泉 , 郭明万 , 廖小雪 , 王丽芝

材料科学与工程学报

将胶通过中空纤维柱浓缩后,分别用碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶进行脱蛋白处理,以得到非橡胶组分少的高级胶橡胶,并研究其各项性能.结果表明,浓缩胶经过碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶处理后胶橡胶的氮含量和挥发物含量显著降低;胶橡胶的硫化速率变慢,改善了胶橡胶易焦烧的性能;胶橡胶的力学性能提高,热稳定性降低.

关键词: 橡胶 , 脱蛋白 , 性能

大豆乳的预处理

刘国庆 , 罗敏 , 龙国萍 , 朱翠萍 , 卿德林 , 王占生

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2003.05.010

针对"膜法回收大豆乳中的生物活性物质"工艺中的预处理部分进行研究.发现絮凝离心处理分别可以去除乳中65%左右的脂肪和90%左右的悬浮固体.袋式过滤和精密微孔管等精密过滤手段对乳的预处理效果不佳,但是袋式过滤可以作为微滤之前的保安过滤方式.为了进一步去除乳中的杂质和同时灭菌,微滤过程是必须的.包括絮凝离心和微滤在内的预处理过程可以在蛋白质损失率只有10%左右的情况下将悬浮固体全部去除,脂肪去除率高达90%以上.中试的试验结果验证了上述结论.

关键词: 大豆乳 , 预处理 , 微滤

防蜡技术的研究及应用

杨红静 , 杨树章 , 马廷丽 , 高立国

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.020

介绍了国内外防蜡工艺的研究进展,总结了结蜡机理及结蜡影响因素,并对比分析了已被各油田广泛使用的四种防蜡技术(机械蜡、表面能防蜡、化学防蜡和微生物防蜡)的防蜡机理、特点、适用性及现场应用效果,以便能为各油田在生产实践中,有针对性地选择合适的防蜡技术提供理论依据,为防蜡技术的未来发展奠定一定的基础.提出改进现有技术和开发高效、稳定、多功能的防蜡剂是防蜡技术的未来发展方向.

关键词: 结蜡机理 , 结蜡影响因素 , 防蜡技术 , 机械 , 表面能防蜡 , 化学防蜡 , 微生物防蜡

电泳-色谱扫描法检测尿中蛋白

曹晓峰 , 刁海鹏 , 卫建琮 , 张生万 , 冯彦琳

色谱 doi:10.3321/j.issn:1000-8713.2003.03.022

建立了电泳-色谱扫描法检测尿中蛋白含量的方法.该方法利用醋酸纤维薄膜电泳分离尿蛋白后,用作者合成的染色剂染色,用CS-930薄层扫描仪定量测定尿中蛋白含量,其被测组分的质量浓度为0.3~3.6 g/L时与相应峰面积呈线性关系,相关系数为0.997 4.方法的精密度为4.20%,回收率为96.7%~104.3%.利用该方法对肾脏病人尿液中蛋白的含量进行分析,快捷简便,灵敏度高,检出限低,线性范围宽,结果令人满意.

关键词: 色谱扫描 , 电泳 , 蛋白 , 尿

气冲强化动态超滤处理大豆乳

吕斯濠 , 陈福明 , 王晓琳 , 李旭宁 , 王晓玉

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2007.04.011

通过中试研究,考察气冲强化动态超滤处理大豆乳液的效果和工艺参数.对于经过预处理的大豆乳液,采用该动态超滤可以极大地延缓膜通量的衰减速率,在气冲强度5.0m3/h、压力0.05 MPa、温度45℃和pH 7.0的最优操作条件下,膜的过滤周期达到1 200 min以上,远大于死端过滤或切向流过滤时膜的过滤周期.对污染后膜的清洗表明,该组件形式有利于膜的水力冲洗和化学清洗;对蛋白质和糖类的分离效果进行监测,结果表明气冲强化动态形式不改变超滤膜对目标物质的分离特性.

关键词: 气冲强化动态超滤 , 大豆乳 , 膜污染 , 大豆蛋白质 , 气冲强度 , 膜通量

纳滤膜在乳脱盐中的应用研究

宋齐 , 潘凯 , 曹兵

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2011.02.019

实验通过调节乳的pH值,利用TFC-SR2卷式纳滤膜对乳进行脱盐研究,对在不同pH值状态下的乳浓缩液干物进行灰分的测定.实验结果表明,当调整pH值为乳蛋白的等电点4.6时,浓缩液干物灰分含量最少,脱盐效果最好.在乳液pH值为4.6,操作压力为1.3 MPa时,进行了渗透循环操作,得到了更好的脱盐效果.

关键词: , 纳滤膜 , pH值 , 脱盐

不同防老剂对胶橡胶性能影响的研究

李震 , 廖双泉 , 丁辉 , 廖小雪 , 林升博

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.02.016

分别采用乳液共混法与机械共混法,研究不同防老剂与胶橡胶并用的力学性能、热性能、加工性能.结果表明:防老剂的加入能提高胶橡胶的力学性能,其中加有防老剂264、防老剂SP-P的胶橡胶老化性能提升较为显著;乳液法共混制得胶橡胶的力学性能和老化性能优于机械共混法;防老剂的加入使热性能有所提升,但乳液共混法的热性能略微好于机械共混法.RPA加工分析表明,防老剂的加入使胶橡胶加工性能下降,但机械共混法所制备的胶橡胶加工性能优于乳液共混法.

关键词: 防老剂 , 橡胶 , 老化性能

飞机镀黄铜溶液的分析方法

张利民 , 王振林

电镀与涂饰 doi:10.3969/j.issn.1004-227X.2004.02.014

对直型飞机镀黄铜溶液中ZnSO4·7H2O含量的原分析方法及改进的新分析方法分别进行了介绍.改进的分析方法无干扰,无有毒试剂,测定结果准确,较原分析方法有较大的提高.

关键词: 飞机镀黄铜 , ZnSO4·7H2O含量 , 分析方法

稀土离子与伴蛋白结合的紫外差光谱研究

杨斌盛

中国稀土学报

在pH 7.4,25 ℃的条件下,使用紫外吸收差光谱进行了Eu3+,Tb3+,Lu3+对脱铁伴蛋白的滴定.结果表明,稀土离子与脱铁伴蛋白结合后其差光谱均在244和294 nm处给出吸收峰,在244 nm处,稀土离子-脱铁伴蛋白络合物的摩尔吸光系数相近,约为(2.1±0.1)×104 cm-1·mol-1·L; 稀土离子可占据脱铁伴蛋白的两个金属离子结合部位,但优先占据脱铁伴蛋白的N-端结合部位.C-端结合部位与稀土离子的结合量受CO2-3浓度及离子半径的影响,离子半径越大、CO2-3浓度越高,稀土离子在该部位的结合量越少.

关键词: 稀土 , 蛋白 , 稀土离子 , 差光谱

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