陈闪山
,
朱银华
,
李伟
,
刘维佳
,
李力成
,
杨祝红
,
刘畅
,
姚文俊
,
陆小华
,
冯新
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(09)60073-5
综述了近年来本课题组依据材料化学工程研究思想,对含TiO2(B)(一种比金红石和锐钛矿相结构更松散的氧化钛晶型)介孔氧化钛材料在制各、结构和性能方面所取得的研究进展,该介孔材料由二钛酸钾经水合、离子交换和热处理得到,具有良好原子尺度晶格匹配界面特征的锐钛矿和TiO2(B)核壳结构.研究表明,该介孔材料在兼备高比表面积、高晶化孔壁和高热稳定性的同时,还表现出良好的纳米颗粒担载稳定性,在光催化、油品加氧精制、药物载体、固体酸催化和电化学电容器等方面已凸显出良好的应用潜力和推广价值,目前该新型含TiO2(B)介孔氧化钛材料已经实现低成本、规模化制备.
关键词:
介孔
,
氧化钛
,
比表面积
,
热稳定性
,
光催化
,
加氢脱硫
,
药物载体
丁玉兰
,
柏扬
,
李伟
,
陈闪山
,
朱育丹
,
朱银华
,
杨祝红
,
陆小华
催化学报
doi:10.3724/SP.J.1088.2010.00408
以二钛酸钾(K2Ti2O5)为前驱体,通过离子交换和800℃焙烧制备了TiO2晶须(TiO2(800℃)),并采用乙二醇胶体法,在TiO2(800℃)样品上负载1%Pt纳米颗粒制成了Pt/TiO2(800℃)催化剂.采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X荧光光谱和低温N2吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征,并考察了该催化剂光催化降解苯酚活性及稳定性.结果表明,TiO2(800℃)样品为结晶度较高的纯锐钛矿TiO2,载Pt后催化活性提高到原来的2.3倍,具有很高的单位比表面积活性.催化剂经10次重复使用后,Pt流失量仅为6%,活性为新鲜催化剂的91%.而低结晶度的纯锐钛矿或混晶的TiO2负载Pt催化剂的活性和稳定性均不及Pt/TiO2(800℃).
关键词:
铂
,
二氧化钛
,
晶须
,
光催化
,
苯酚
,
降解
李力成
,
石康中
,
涂睿
,
钱祺
,
李东
,
杨祝红
,
陆小华
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60946-9
高效TiO2基光催化材料的开发一直是催化领域的研究热点，主要的策略是如何有效地分离光生载流子.制备多晶相的TiO2材料可引入异质/相结结构使电子与空穴朝不同方向移动，从而避免电子与空穴复合；另外，在TiO2中掺杂其他金属或非金属也可以有效地降低电子与空穴的复合率，掺杂的元素作为电子捕获阱俘获光生电子，以实现电子空穴的有效分离.近些年，作为一种全新的掺杂剂，氧空穴可以有效改善TiO2的光催化活性，所制TiO2具有可见光的全光谱吸收能力，因此该类TiO2呈现出黑色.通过上述方法均可以制备出高活性TiO2基光催化材料，如果能够将这些方法耦合一起，则可能制备出活性更高的光催化剂.因此，本文将异相结结构和空穴掺杂耦合起来，用多孔钛酸盐衍生物在H2中高温焙烧制得一种全新的黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x纳米纤维.不同于其他TiO2基光催化材料，该样品仅由Ti和O元素组成，通过Ti和O元素的组合，形成了双晶结构和空穴掺杂两种特殊的结构，借助场发射(FESEM)、拉曼光谱(Raman)、氮气物理吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、热重(TG)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)等表征分析了样品的结构及其光催化性能间构效关系. FESEM结果显示，黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x为长1–5mm、宽0.2mm的纤维结构， Raman结果表明，锐钛矿相在特征波段(140 cm–1左右)和TiO2(B)的特征波段(220–260 cm–1)均发生蓝移，说明该两相中均存在氧空穴；该样表面未检测到Ti3+，因此氧空穴可能分散在TiO2(B)和锐钛矿相的体相中.根据黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x和白色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2的失重差，估算出前者的O/Ti原子比为1.97.光催化降解甲基橙实验结果显示，黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x的光催化活性是白色双晶TiO2的4.2倍，锐钛矿TiO2的10.5倍，且连续反应10次后未出现失活现象，显示出了良好的光催化稳定性.前期，我们已经证明了白色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2由于具有TiO2(B)和锐钛矿的异相结结构，致使其电子空穴有效地分离，从而表现出优异的光催化活性；本文的PL结果显示，由于氧空穴的引入，异相结与氧空穴两者共同作用，进一步促进了黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x电子与空穴的有效分离，因此黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x表现出高的光催化活性.由于其特殊的结构，黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x纳米纤维将在环境与能源领域表现出良好的应用前景.
关键词:
黑色氧化钛
,
双晶
,
光催化
,
氧空穴
王海棠
,
朱银华
,
杨祝红
,
刘金龙
,
孙庆杰
,
陆小华
,
冯新
催化学报
以介孔氧化钛晶须为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO2催化剂,通过扫描电镜、X射线衍射、N2吸附脱附、热重分析和程序升温还原技术对催化剂及其前驱体进行了表征,考察了催化剂中Ni含量及焙烧和还原温度对催化剂催化对硝基苯酚加氢反应性能的影响.结果表明,Ni/TiO2催化剂不仅具有晶须状形貌和高结晶度的锐钛晶型,还保持了高比表面积和介孔结构.随着Ni/TiO2催化剂中镍负载量的增加,对硝基苯酚转化率逐渐增加,当镍负载量超过10%时,催化剂活性和选择性没有明显变化.当镍负载量为10%,焙烧和还原温度分别为500和450 ℃时,Ni/TiO2催化剂的加氢活性最佳,是Raney Ni的4倍.该催化剂循环使用7次后未发现明显失活.
关键词:
介孔氧化钛晶须
,
镍
,
负载型催化剂
,
对硝基苯酚
,
催化加氢
,
对氨基苯酚
冯新
,
汪怀远
,
王昌松
,
史以俊
,
陈东辉
,
陈卫平
,
陆小华
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2006.03.025
为研究钛酸钾晶须(PTW)对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料性能的影响,本文详细地考察了PTW表面改性和含量对PTFE复合材料的力学、耐磨以及热性能影响.结果表明:改性后PTW表面能由69.2 mJ/m2降到50.7mJ/m2,分散性得到明显改善.PTW增强PTFE复合料的上述性能比纯PTFE的分别提高了19%、34%、3%、9%和10倍.SEM表明:PTW-PTFE的内部结构比GF-PTFE均匀致密.复合材料的力学性能最佳点出现在PTW含量为5～10wt%之间,具有纳米填料增强复合材料的特点.
关键词:
钛酸钾晶须
,
聚四氟乙烯
,
表面改性
,
力学性能
,
热变形温度
,
摩擦
杨祝红
,
暴宁钟
,
郑仲
,
刘畅
,
何明
,
冯新
,
陆小华
催化学报
在不同温度下,用甘油常压热处理层状水合钛酸(H2Ti4O9*nH2O)制备了TiO2纤维,并用XRD进行了表征. 结果表明,经60,150和250 ℃甘油热处理后,样品的主晶相均为H2Ti8O17,得到有较大比表面积和有微孔结构的TiO2纤维; 当处理温度为150 ℃时,制得的TiO2纤维比表面积由原来的30 m2/g增大到127 m2/g,其中小于1 nm的微孔比表面积为79 m2/g. 以甲基橙为代表物,考察了TiO2纤维的光催化活性. 与在空气中热处理相比,甘油常压热处理提高了TiO2纤维的光催化氧化活性,其降解甲基橙的能力优于P-25.
关键词:
层状水合钛酸
,
氧化钛纤维
,
光催化
,
甘油
,
溶剂热处理
,
甲基橙
周雪锋
,
李伟
,
郑仲
,
何明
,
杨祝红
,
冯新
,
陆小华
催化学报
通过原子力显微镜研究了二氧化钛纤维表面担载Pt的表面形貌及其结构. 结果表明, TiO2纤维表面担载的Pt具有微米尺度的近似六边形或者近似长方形的结构,与在单晶TiO2(110)表面的Pt纳米簇形貌相似,但尺度较大. TiO2纤维担载的Pt表面明显存在不同高度的台阶结构,台阶高度以2～4倍Pt(111)晶面面间距的高度为主. 由Pt在TiO2纤维表面的形貌与纤维的纳米晶粒排布有序性推测可知, Pt与TiO2纤维存在强的相互作用,可能正是这种强相互作用和表面台阶结构才使TiO2表面担载的Pt虽是微米尺寸但仍具有高光催化活性.
关键词:
铂
,
二氧化钛纤维
,
原子力显微镜
,
光催化
,
台阶
汪怀远
,
冯新
,
朱艳吉
,
陆小华
高分子材料科学与工程
在室温～250℃宽范围内研究了温度对PTFE基复合材料硬度、剪切强度、压缩模量及磨损率的影响.结果表明,温度升高,聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的剪切强度和压缩模量呈二次抛物型曲线快速降低,而硬度呈线性递减关系;所制纳微协同增强PTFE复合材料承栽时200℃附近才出现磨损率拐点,明显优于国内外水平;基于室温环境的聚合物力学、磨损性能以及高温下的力学性能,建立了聚合物磨损预测方程,可以快捷地预测出高温下PTFE复合材料的磨损率.
关键词:
聚四氟乙烯复合材料
,
温度
,
磨损
,
力学性能
,
预测方程
冯新
,
陈东辉
,
江晓红
,
孙盛华
,
陆小华
,
金元生
高分子材料科学与工程
研究了钛酸钾晶须(PTW)增强聚四氟乙烯复合材料(PTW-PTFE)的摩擦磨损性能.考察了PTW含量、摩擦温度、载荷和滑行速度对其影响.结果表明,PTW-PTFE的磨损量仅是纯PTFE的1/10;负荷极限和滑行速度极限分别是纯PTFE的110%和160%; PTW的加入使摩擦系数更为稳定,但大小无明显改变;PTW的质量分数为5%时复合材料磨损量最小,拉伸强度最高;PTFE和PTW-PTFE在200 ℃的磨损量低于常温下的磨损量,但磨痕面积明显增加.观察磨损表面形貌发现,PTW的加入明显阻止了裂纹大规模的产生和扩展,提高了耐磨性.
关键词:
复合材料
,
摩擦
,
磨损
,
聚四氟乙烯
,
钛酸钾晶须
