Ag-TiO2光催化剂的合成及性质研究

本科毕业论文（设计）

题目： Ag-TiO 2光催化剂的合成及性质研究

学生姓名：郭思逸

学号： 0000000000

指导教师：

院系：化学与材料科学学院

专业：化学

年级： 0000

教务处制

〇〇〇〇年六月成绩

诚信声明

本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或在网上发表的论文。

特此声明。

论文作者签名：

日期：0000年5月20日

摘要

本文结合溶胶-凝胶法和水热法两种技术合成了一系列Ag掺杂TiO2粉体光催化剂。利用X-射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对所得的样品进行了表征。使用紫外-可见光谱仪对合成的Ag掺杂TiO2粉体降解罗丹明B 溶液进行光催化性质测试。Ag掺杂的TiO2光催化剂其催化效果与掺AgCl量相关，特定浓度的AgCl掺杂TiO2具有最佳的光催化效果。

关键词：掺杂TiO2，光催化，罗丹明B，溶胶-凝胶法

Abstract

This experiment gained the milky white powder TiO2 photochemical catalyst with Ag+ mixed by the method of sol-gel and hydrothermal process combines . Then the sample was characterized by XRD SEM and UV spectrum in the structure , contour dimension and photocatalysis effect . The goal of photocatalysis degradation is rhodamine B(aq) . The experiment indicates that the photocatalysis effect of the TiO2 photochemical catalyst with Ag+ mixed is closely related by the concentration of Ag+ , and a specific concentration has the best catalytic effect .

Keyword: TiO2 photochemical catalyst with Ag+ mixed ; photocatalysis properties ; degradation of rhodamine B(aq)

摘要 (2)

Abstract (2)

第一章文献综述 (4)

1.1 TiO2光催化作用原理 (4)

1.2 TiO2光催化剂的改性 (5)

1.3 TiO2的合成 (6)

1.3.1 溶胶-凝胶法 (6)

1.3.2 水热/溶剂热法 (6)

1.4 本论文的选题意义及研究思路 (7)

1.4.1 选题意义 (7)

1.4.2 研究思路及内容 (8)

第二章Ag-TiO2光催化剂的合成与性质表征 (8)

2.1 试剂和主要仪器 (9)

2.1.1 主要试剂 (9)

2.1.2 主要仪器 (9)

2.2 主要试剂的合成 (9)

2.2.1 溶液配制 (9)

2.2.2 Ag掺杂TiO2粉末合成 (10)

2.2.3. 光催化实验 (10)

2.3 结果与讨论 (11)

2.3.1 Ag-TiO2光催化剂的SEM图 (11)

2.3.2 XRD测试 (12)

2.3.3 Ag掺杂TiO2光催化剂的光催化性质分析 (12)

2.4 结论 (18)

2.5 展望 (18)

参考文献 (18)

致谢 (21)

第一章文献综述

二氧化钛，亦称钛白粉，是一种n型半导体材料。具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化等功效。自20世纪90年代以来，纳米TiO2光催化剂以其耐化学腐蚀、催化活性高、降解范围广、节能环保等特性，日益受到人们的关注。然而由于TiO2禁带宽度较宽（3.2eV（锐钛矿）），其吸收光谱只占整体太阳光谱的不到5%，且电子和空穴对复合率较高，因此其可利用率并不高。研究表明，通过改变TiO2的尺寸和形貌可以有效提高其量子效率，使响应光谱向可见光方向发展，从而控制催化效率，提高可利用率。因此，越来越多的研究开始致力于TiO2材料的修饰、改性和应用研究，并在拓宽响应光谱范围和提高电子-空穴对分离率方面取得了一些成果[1-5]。

光催化技术的研究肇始于1967年，日本的藤岛昭用紫外光照射二氧化钛使得水被分解成为氧气和氢气。这项技术迅速被应用于抗菌、防污、空气净化等领域。其与二氧化钛的结合具有反应条件温和、能耗低、操作简便、可矿化绝大多数有机物、减少二次污染、可利用太阳光等优势，具有广阔的发展前景。

1.1 TiO2光催化作用原理

以波长不高于387.5nm的光（紫外光）照射TiO2，会使TiO2分子中的价带电子获得光子的能量，从而跃迁至导带，形成光生电子e-；而价带中亦相应生成空穴，即光生空穴h+。因此，光电效应产生的光生电子和光生空穴在电场作用下分别迁移到TiO2表面的不同位置。

图1 纳米二氧化钛粒子内部电子空穴对的产生、复合和分离

图2 纳米二氧化钛光催化原理图[6]

其中，空穴h+可氧化吸附于TiO2表面的有机物或先把吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成-OH自由基。-OH自由基的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的，可将水中绝大部分有机物及无机污染物矿化为无机小分子、CO2和H2O等无害物质。

详细的反应过程如下：

TiO2+hv→h++e-(1) h++e-→热能(2)

h++OH-→·OH (3) h++H2O→·OH+H+ (4)

e-+O2→O2-(5) O2+H+→HO2·(6)

2H2O·→O2+H2O2 (7) H2O2 + O2→·OH+ H++ O2(8) ·OH+dye→…→CO2+H2O (9) H++dye→…→CO2+H2O (10) 综上可见，TiO2的光催化过程，本质上是一种自由基反应。

1.2 TiO2光催化剂的改性

目前对于TiO2的光催化改性手段一般有金属离子掺杂、贵金属沉积、复合半导体、半导体光敏化、等离子体改性等，但上述方法至今仍未实现实用化。而出现较晚的非金属离子掺杂TiO2的研究目前已有实用产品生产[7]。

在TiO2晶格中掺入过渡金属离子可成为电子和空穴的陷阱或复合中心。前者使其延长寿命，后者使其加快复合。吴树新等利用浸渍法分别制备了Mn、Cr、Fe、Ni、Co、Cu六种过渡金属离子掺杂改性的TiO2纳米粒子，实验表明对乙酸的降解率提高程度从高到低分别为Cu>Mn>Fe>Ni>Co>Cr[8]；而对于稀土元素来说，Xu等研究了掺杂质量分数为1%的Gd3+的纳米TiO2的光催化活性，

得出如下结论：在TiO2/Gd2O3体系中，Ti4+取代了Gd2O3中的Gd3+使电荷不平衡，这种不平衡使该复合体系表面吸附了更多了羟基，从而提高了光催化活性[9]；此外，有人同时将两种金属一起掺杂改性TiO

。Yang等人发现质量分数

分别为1.0%和0.5%的Fe3+和Eu3+同时掺入TiO2时，光催化活性比纯TiO2提高了5倍，比二者分别掺杂各提高了二倍和六倍[10]。

1.3 TiO2的合成

二氧化钛的合成方法很多，以下主要介绍溶胶-凝胶法和水热/溶剂热合成。

1.3.1 溶胶-凝胶法

溶胶和凝胶分别指具有液体或固体特征的胶体体系。溶胶-凝胶法的基本步骤是将金属的醇盐溶液或其酯化合物溶于有机溶剂，加入其它组分，并在一定温度下反应形成凝胶，干燥以得到终产物。溶胶-凝胶法可操作性强，过程重复性好，设备要求低，因此大量应用于实验室中纳米二氧化钛制备。然而溶胶-凝胶法制备的TiO2纳米粒子晶型大都不规则，并需继续进行高温煅烧。同时，高温煅烧过的TiO2纳米粒子又极易形成硬团聚，这种团聚又非现有的高速剪切和强力超声所能打散，因此，常规的溶胶-凝胶法的缺点是无法获得能够均匀分布于液相中且晶型稳定的TiO2纳米粒子[11]。

1.3.2 水热/溶剂热法

将反应物和溶剂置于密闭的反应容器中并对其加热（如聚四氟乙烯反应釜），当温度高于溶剂的沸点时，溶剂表现出气体和液体的双重性质，被称为超临界液体。超临界液体和固体的界面张力减小，并且具有较高的粘性可较容易地溶解在常温下难溶的化学物质。在这个方法中，以水作为溶剂的叫做水热法，溶剂非水的叫做溶剂热法。水热/溶剂热法是应用非常广泛的合成方法，经常被用来合成尺寸较小或者形貌较规则的纳米TiO2材料。水热/溶剂热法均比较容易得到分散度较高和形貌规则的纳米粒子，通过调节反应物的种类、反应物的浓度、表面活性剂和反应温度等因素可对纳米颗粒的形貌和尺寸进行调控。Zhang等人将TiCl4和酸或无机盐溶液于60-150 o C保持12 h，得到纳米棒状的

TiO 2，图3为其透射电镜照片，TiO 2的形貌可通过改变添加剂和溶剂组成来调控[12]。他们将白色的TiO 2纳米粉末分散于10-15 M 的NaOH 溶液里利用水热法得到了TiO 2纳米线[13]，如图1-4 A 所示。Kasuga 等人将TiO 2粉末置于2.5-2.0 M NaOH 溶液中于20-110 o C 保持20 h 得到了TiO 2纳米管[14](图4 B)

。

图3 纳米棒TiO 2材料的透射电镜照片

图4 TiO 2纳米线(A)和纳米管(B)的扫描和透射电镜照片

1.4 本论文的选题意义及研究思路

1.4.1 选题意义

TiO 2拥有很多优点：其导带的电势电位较负，价带的电势电位较正，具有很强的氧化还原能力，可降解大部分有机物；化学稳定性好，光照后不发生光化学腐蚀；价格便宜，储藏量大，原料易得等。锐钛矿型的TiO 2的禁带宽度为

3.2 eV ，只能被小于或等于387.5 nm 波长的光激发，太阳能利用率和量子效率偏低，目前通过对TiO 2进行改性是解决这些问题和提高其光催化活性的最佳途径。

TiO 2的改性方法很多，有贵金属沉积、离子掺杂、半导体复合以及有机染A

料敏化等方式。在这些方法中，元素掺杂具有其独特的特点。本实验选取Ag掺杂TiO2，在合成过程中选择不同的掺杂浓度，结合溶胶-凝胶和水热法，首先将其与钛酸四丁酯制成均匀的溶胶和凝胶，希望通过这种方式在TiO2形成的过程中实现掺杂，并对不同掺杂浓度的催化剂的催化性质进行表征，将其结构形貌与催化性质关联，探讨不同合成条件对这一类材料性质的影响。

本文选择的模拟污染物为罗丹明B，是一种人工合成的鲜桃红色染料，有实验证明罗丹明B可致癌。罗丹明B在溶液中有强烈荧光, 在实验室中用作细胞荧光染色剂，同时也用于有色玻璃、特色烟花爆竹等行业。在光照条件下可被TiO2催化分解为CO2、H2O以及其他简单无机物。

1.4.2 研究思路及内容

本实验选择掺杂AgCl的方式对TiO2进行改性。将溶胶-凝胶法与水热法相结合，选择不同的掺杂量得到Ag掺杂TiO2光催化剂，并利用所合成的TiO2粉末对罗丹明B的降解实验来探讨其光催化性能，研究思路如下：

1.用异丙醇和钛酸四丁酯溶液混合，改变AgCl的加入量得到不同浓度的凝胶。

2.合成的凝胶陈化后，通过水热法得到粒径较小的TiO2粉体，经烧结得到最终的催化剂粉体。改变掺入的AgCl量得到不同浓度Ag掺杂的TiO2粉末，通过XRD，SEM对TiO2粉末进行表征，并利用紫外-可见光谱仪检测其对罗丹明B降解能力强弱，对比不同浓度Ag掺杂TiO2光催化剂的催化效果，得到最优掺杂量。

第二章Ag-TiO2光催化剂的合成与性质表征

本实验结合溶胶-凝胶法和水热法两种技术合成Ag掺杂TiO2光催化剂。通过改变AgCl量得到一系列不同掺杂浓度的Ag掺杂TiO2光催化剂，并对其进行了表征，研究了TiO2中Ag掺杂浓度对罗丹明B催化效率的影响。

2.1 试剂和主要仪器

2.1.1 主要试剂

表1 实验试剂表

试剂名称纯度生产厂家

硝酸银AR 中国武汉空军武汉四站厂

氯化钠AR 国药化学试剂公司

异丙醇AR 国药化学试剂公司钛酸正四丁酯AR 国药化学试剂公司冰乙酸AR 天津富宇精细化工公司

蒸馏水自制

2.1.2 主要仪器

表2 实验仪器表

仪器名称生产厂家

布鲁克D8粉末衍射仪德国Bruker公司

TM3000扫描电镜日本日立公司

Cary 300紫外可见光谱仪美国Varian公司

SK 2-4-12管式电阻炉上海实验电炉厂

紫外光化学反应系统扬州大学城科技有限公司

2.2 主要试剂的合成

2.2.1 溶液配制

2.2.1.1 AgCl乳浊液的制备

(1)称取AgNO3固体0.8458g(0.005mol)溶于15ml水中，得到0.33mol/L的AgNO3溶液；

(2)称取NaCl固体0.01mol，溶于25ml水中得到0.4mol/L的NaCl溶液；

(3)按AgNO3与PVP（聚乙烯吡咯烷酮）质量比为1:1.5称取PVP1.2741g溶解于上述NaCl溶液中，搅拌直至溶液澄清，然后在搅拌情况下，把加有PVP的

NaCl溶液滴加到AgNO3溶液，生成白色沉淀，避光搅拌45min，然后定容到100mL容量瓶中，c为5×10-4mol、。

(4)取1ml配好的AgCl乳浊液，用异丙醇定容至100ml容量瓶中，制成5×10-6mol/L的AgCl溶胶。

2.2.1.2 罗丹明B溶液配制

称取0.2402g罗丹明B加水定容在500mL容量瓶中，c为1×10-3mol/L。取5mL 10-3mol/L的罗丹明B用水定容在500ml容量瓶中，得到浓度为10-5mol/L 罗丹明B溶液，避光保存。

2.2.2 Ag掺杂TiO2粉末合成

2.2.2.1 TiO2粉末合成

A溶液：搅拌情况下，在50mL烧杯中加入2.6 ml异丙醇和8.5 ml钛酸正四丁酯。B溶液：搅拌情况下，在50mL烧杯中加入5.0ml异丙醇、2.0ml水和5.6ml冰乙酸。A、B液各搅拌30min，将B溶液缓缓滴加到A溶液中不断搅拌直至形成凝胶，陈化过夜。

称取上述凝胶12g转移入干燥的烧杯中，加入33ml水，超声15min，得到悬浊液。将悬浊液加至反应釜中置于烘箱中于160℃密闭反应60小时，冷却至室温。倒出反应液，在60℃烘箱中干燥得到TiO2固体。将所得产品研磨成粉末，在马弗炉中500℃空气烧结4 h，所的粉末即为实验样品，编号为TiO2。

2.2.2.2 Ag掺杂TiO2粉末合成

分别取1(4)中所配制的5×10-6mol/L的AgCl溶胶1mL、3mL、5mL、7mL加入A溶液中，其他步骤同2.1，得到一系列Ag掺杂TiO2粉末，编号分别为Ag-1，Ag-3，Ag-5，Ag-7。

2.2.

3. 光催化实验

在250mL烧杯中加入0.1gTiO2粉末，然后加入100mL 1×10-5mol/L罗丹明B 溶液，搅拌均匀，倒入光催化反应瓶中，暗反应30min后进行光催化。紫外催化35min，每隔5min取样一次；可见光催化12.67h，前期每隔1h取样一次，当罗丹明B溶液颜色明显变浅后改为40min取样一次。样品离心，取上清液测紫外可见吸收，绘图。

Ag掺杂TiO2粉末光催化实验步骤同上。取100 mL 1×10-5mol/L罗丹明B溶液放入光催化反应瓶中，作为空白实验。

2.3 结果与讨论

2.3.1 Ag-TiO2光催化剂的SEM图

图5 TiO2粉末扫描电镜图图6 Ag-1扫描电镜图

图7 Ag-3扫描电镜图图8 Ag-5扫描电镜图

图9 Ag-7扫描电镜图

由上述图可以看出Ag掺杂TiO2粉末粒径较小，大部分较均匀。

2.3.2XRD测试

图10 五种样品的XRD图

由图5可以看出Ag掺杂TiO2均为锐钛矿相，没有金红石相出现。

2.3.3 Ag掺杂TiO2光催化剂的光催化性质分析

2.3.3.1 紫外光催化

Ag-TiO2光催化剂的催化性质通过降解罗丹明B来表征，其特征吸收峰为552nm。根据朗伯比尔定律：A = lg(1/T) = Kbc [A为吸光度，T为透射比(透射光强度比入射光强度)；c为吸光物质的浓度；b为吸收层厚度。被降解物的浓度和其吸光度成正比，可通过测定降解过程中罗丹明B在552nm处的吸光度A值来确定其在溶液中的残余量。根据各催化剂的降解结果来讨论不同掺杂浓度对催化剂催化性质的影响。

样品用量如前所述。

以下依次为罗丹明B溶液降解图和TiO2、Ag-1、Ag-3、Ag-5、Ag-7降解罗丹明B溶液的紫外吸收图谱。

图11 紫外光下罗丹明B的降解图

图12 TiO2对罗丹明B的紫外光降解过程图谱

图13 Ag-1对罗丹明B的紫外光降解过程图谱

图14 Ag-3对罗丹明B的紫外光降解过程图谱

图15 Ag-5对罗丹明B的紫外光降解过程图谱

图16 Ag-7对罗丹明B的紫外光降解过程图谱

2.3.3.2 可见光催化

可见光催化的取样用量与紫外光催化完全相同，以下依次为罗丹明B 在紫外光下降解和TiO2、Ag-1、Ag-3、Ag-5、Ag-7降解罗丹明B溶液的紫外吸

收图谱。

图17 罗丹明B在可见光下的降解过程图谱

图18 TiO2对罗丹明B的可见光降解过程图谱

图19 Ag-1对罗丹明B的可见光降解过程图谱

图20 Ag-3对罗丹明B的可见光降解过程图谱

图21 Ag-5对罗丹明B的可见光降解过程图谱

图22 Ag-7对罗丹明B的可见光降解过程图谱

2.4 结论

本章通过改变加入AgCl量来合成一系列Ag掺杂TiO2，并用其降解罗丹明B，然后对其催化性质进行表征，结论如下：

1.合成的Ag掺杂TiO2光催化剂为粉体。

2.由扫描电镜图可见为球状粒子，但团聚较为明显，为高温烧结所致。

3.Ag掺杂TiO2光催化剂在紫外光照射下催化效果明显，但在可见光下进行较缓慢。

4.由紫外-可见光谱图得出，Ag-3催化效率较好，高于或低于此浓度的掺AgCl量均使催化效果有不同程度的减弱。

2.5 展望

纳米二氧化钛是目前具有极大潜力的光催化剂材料。应用金属掺杂对其的改性问题长期得到广泛的关注。本实验得出在100mL 10-5mol/L的罗丹明B溶液中加入掺有特定浓度AgCl的二氧化钛可有效提高降解效率的结论，在今后的进一步研究中，应致力于以下几个方面的改进：

(1) 进一步确定获得最佳催化效果的AgCl掺杂量；

(2) 寻求解决二氧化钛凝胶煅烧前晶型不规则与煅烧后团聚明显之间的矛

盾的方法；

(3) 探索其他如光强度、pH等条件对催化效果的影响。

只有寻求到用最少用量达到最佳催化效果的途径，才能使其可以广泛应用于实际生产，最大限度地发挥纳米二氧化钛材料的优势。

参考文献

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合成纤维的种类和特性功能

课题名称组长艾孜哈尔·依不拉音s151104 组员赛微娜孜是s151153，艾尼卡尔151146，阿迪力 s151124，

合成纤维的种类和特性功能合成纤维普通的合成纤维主要是指传统的六大纶纤维，即涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶纤维。以产量排序为涤纶>丙纶>锦纶>腈纶。 a.涤纶纤维强力大，弹性好，初始模量高，回弹性适中，热定型性能优异。耐热性高、耐光性尚可。织物具有洗可穿性，优秀的抗有机溶剂、肥皂、洗涤剂、漂白剂、氧化剂等性能，以及较好的耐腐蚀性，对弱酸、碱等稳定。故有广泛的用途，尤其食外衣材料。涤纶纤维的主要缺点是染色性差，吸湿性差（穿着闷热），织物易起球等。 b.锦纶纤维锦纶（又称尼龙）有腈纶6和锦纶66两种。锦纶，其耐磨性居纺织纤维之冠，强度高，弹性优良，但初始模度低，容易伸出，织物保型性、耐热性不及涤纶，因此在棉、麻毛型外衣面料中并不多见，而在丝绸织物中，则可充分发挥其细而柔软、弹性伸长大的优良特性。吸湿性在合成纤维中仅次于维纶，染色性在合成纤维中属较好的。耐光性和耐热性教差，初始模具比其他大多数纤维都低，因此在使用过程中容易变形，限制了锦纶在服装面料领域的应用。 c.腈纶纤维腈纶纤维手感柔软、弹性好，有“合成羊毛”之称。耐日光和耐气候性特别好，染色性较好，色彩鲜艳，故较多地用于针织面料和毛衫。腈纶的缺点是易起球，吸湿性差，回潮率低，对热较敏感，耐酸碱性差，属于易燃纤维。腈纶的改性比较多，有膨体纱等。 d.丙纶纤维丙纶的质地特别轻，密度仅为0.91g/cm3，是目前合成纤维中最轻的纤维。丙纶的强伸性、弹性、耐磨性均好，强度较高，具有较好的耐化学腐蚀性，但丙纶的耐热性、耐光性、染色性较差。常规丙纶织物手感发硬，有蜡状感，几乎不吸湿。丙纶纤维具有一种独特性能——“芯吸”作用，本身不吸湿，但水汽可通过毛细效应传递，具有良好的导湿性。普通丙纶作为服用纤维，保暖性好，导湿性好，作为内衣穿着没有冷感，大

日本二氧化钛光催化剂技术的应用现状和前景-可见光下的应用

日本二氧化钛光催化剂技术的应用现状和前景【新华社东京１９９９年１２月１９日电】（记者张可喜）综述：日本二氧化钛光催化剂技术的应用现状和前景二氧化钛（锐钛矿型二氧化钛），作为一种新的光催化剂，以其神奇的功能，近来在日本备受垂青，应用它制造的种种新产品相继问世，作为一种新的工业技术，正在日本兴起。偶然发现的神奇功能最初发现二氧化钛的催化剂效应的是日本的两位学者本多健一和藤岛昭。１９６９年，东京大学研究生院２年级研究生藤岛昭在导师本多健一副教授的指导下进行一项实验：用二氧化钛和白金作电极，放在水中，用光一照射，即使不通电，也能够把水分解为氧气和氢气。二氧化钛的这种氧化分解功能被称为“本多—藤岛效应”。但是，随着实验、研究的加深，他们又发现，这种方法生产氢效率太低，难以成为大量生产氢能的技术。于是，这项研究成果就被搁置起来。４年前，藤岛教授有机会同来自东陶公司的客座研究员渡部俊也在另外一个科研项目中进行合作研究氧化钛的功能。一次，在交换意见时，渡部提出：“如果大量生产氢能不行，那么，把它应用在分解微量的有害化学物质方面，如清除厕所便器上的黄色污垢怎么样？” 二氧化钛确有这种功能。它在受到太阳光或荧光灯的紫外线的照射后，内部的电子就会发生激励。其结果，就产生了带负电的电子和带正电的空穴。电子使空气或水中的氧还原，生成双氧水，而空穴则向氧化表面水分子的方向起作用，产生氢氧（羟）基原子团。这些都是活性氧，有着强大的氧化分解能力，从而能够分解、清除附着在氧化钛表面的各种有机物。二氧化钛不仅有强大的氧化分解能力，而且还有自身不分解、几乎可永久性地起作用以及可以利用阳光和荧光灯的光线等优点。这就是二氧化钛作为光催化剂在工业上得到应用的起点。极其广泛的用途目前，日本的企业、大学和政府科研机关都在积极地对二氧化钛的光催化剂功能进行应用开发。它的用途集中在环境保护和卫生医疗等领域。这一技术首先被应用在高楼大厦、高速公路两旁的隔音墙、街道路灯等装置上。阳光（紫外线）的照射就能够清除积落在上面的尘埃和污染物质，如氧化氮、硫化物、氯化物等，不仅节省用以清扫的人力和财力，而且自然地净化了环境。东陶公司于１９９８年首先应用二氧化钛光催化剂制成厨房和浴池用瓷砖、汽车的喷涂材料。它的氧化分解功能使瓷砖和车身得以经常保持清洁。把含有二氧化钛光催化剂的喷涂材料喷涂在公路表面，沾在路面的氧化氮便被分解为硝酸离子，下雨时被雨水冲洗掉，从而消除了氧化氮对环境的污染。“光催化剂公路”目前已经在千叶县进入试验阶段。还可以把光催化剂涂敷在无纺布、玻璃和陶瓷等上，使之具有防污、脱臭、杀菌等性能。东京大学尖端科学技术研究中心把非晶质状的二氧化钛光催化剂事先混入氯乙烯等树脂材料中，燃烧时它就会吸附氯等有害物质，落在地面，遇到阳光，

光催化剂的发展前景与突破

光催化剂的发展前景与突破一、解决人类生存的重大问题光催化学科是催化化学、光电化学、半导体物理、材料科学和环境科学等多学科交叉的新兴研究领域。光催化剂的研究应用一旦获得突破，将可以使环境和能源这两个二十一世纪人类面临的重大生存问题得以解决。利用太阳能光催化分解水制氢H2O →H2 + ?O2 彻底解决能源问题利用环境光催化C6H6 + 7 ? O2 → 6 CO2 + 3H2O 彻底解决污染问题光催化以其室温深度反应和可直接利用太阳光作为光源来驱动反应等独特性能而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。二、光催化研究领域急需解决的重大科技问题目前以二氧化钛为基础的半导体光催化存在一些关键科学技术难题，使其广泛的工业应用受到极大制约，而这些问题的解决有赖于深入系统的基础研究。最突出的问题在于：（1）量子效率低（～4%）难以处理量大且浓度高的废气和废水，难以实现光催化分解水制氢的产业化。（2）太阳能利用率低由于TiO2半导体的能带结构(Eg=3.2eV)决定了其只能吸收利用紫外光或太阳光中的紫外线部分(太阳光中紫外辐射仅占~5 %)。（3）多相光催化反应机理尚不十分明确

以半导体能带理论为基础的光催化理论难以解释许多实验现象，使得改进和开发新型高效光催化剂的研究工作盲目性大。（4）光催化应用中的技术难题如在液相反应体系中光催化剂的负载技术和分离回收技术，在气相反应体系中光催化剂的成膜技术及光催化剂活性稳定性问题。上述关键问题也是目前国内外光催化领域的研究焦点，围绕这些问题开展进一步的研究不仅可望在光催化基础理论方面获得较大的突破，而且有利于促进光催化技术真正能在上述众多领域得到大规模广泛工业应用。三、光催化领域的最新研究进展近年来，光催化的基础与应用研究发展非常迅速，特别是在可见光诱导的新型光催化剂的研究、提高光催化过程效率的研究和光催化功能材料的研究等方面都取得了重要进展。 1、可见光诱导的光催化剂研究方面取得重大突破采用固相合成、过渡金属离子和非金属离子掺杂、金属-有机络合物、表面敏化、半导体复合等多种方法，制备出了一系列新型非二氧化钛系或二氧化钛基可见光光催化材料，这些材料在可见光的照射下，能将H2O分解为H2和O2，或能有效降解空气、水中的有机和无机污染物。 2、为解决多相光催化过程效率偏低的问题，近年从提高催化剂自身的量子效率和改进反应过来程条件两个方面开展了大量的研究工作，取得了重要进展。采用离子掺杂、半导体复合、纳米晶粒制备、超强酸化等方法，提高光生载流子的分离效率和抑制电子-空穴的重新复合，在一定程度上改善了光催化剂的量子效率。 3、光催化材料超亲水性的发现，开辟了光催化研究和应用的新领域利用光催化膜的超亲水性和强氧化性等特性，研制开发出一系列光催化功能材料，如光催化自清洁抗雾玻璃、光催化自清洁抗菌陶瓷和光催化环保涂料等。这些功能材料已开始在建筑材料领域应用。与之相应的光催化膜功能材料的基础研究也有大量的文献报道。 4、超分散性及可见光活性实现突破河南工业大学李道荣教授开发出了超分散性及可见光活性纳米二氧化钛光

合成纤维的种类和特性功能

合格介质的性质

重悬浮液（合格介质）的性质重悬浮液属于不稳定介质。随着加重质的性质及含量不同，其密度和粘度也发生变化。（一）悬浮液的密度悬浮液的密度是决定分离密度的关键因素，故应给予足够的重视。固体加重质与水混合组成的悬浮液，其物理密度是单位体积内加重质与水的质量之和，采用磁铁矿粉配制悬浮液时，一般容积浓度在15％～35％之间。超过最大值（35％）时，悬浮液粘度增高甚至失去流动性，矿粒在悬浮液中不能自由运动。低于容积浓度最小值时又会造成悬浮液中加重质迅速沉降，使悬浮液密度不稳定而导致分选效果变坏。采用磁铁矿粉配制的悬浮液密度可达1.3～2.g／cm3。如果在允许的容积浓度范围内，悬浮液仍不稳定时，可以加入一定量的煤泥来达到稳定悬浮液的目的。悬浮液中的煤泥含量也有一定范围。一般情况下，当悬浮液密度小于1.7g／cm3时，其煤泥含量可达到35～45％左右；当悬浮液密度大于1.78／cm3时，其煤泥含量在15～25％左右。总之，煤泥含量范围应在15～45％之间。（二）悬浮液的流变粘度与稳定性 1．悬浮液的稳定性矿物悬浮液的稳定性是指其保持自身各部分密度不变的能

力。稳定性好，在分选机内悬浮液不产生明显的分层（即上、中、下层密度差小）。对于重介旋流器，悬浮液在旋流器中浓缩作用小；在块煤分选时，如果悬浮液分层严重，就会破坏按密度分选过程，甚至使密度介于上、下层悬浮液密度的矿粒，在分选机内堆集。如果在旋流器中浓缩作用很严重，分选效果变坏。此外，不稳定的悬浮液极易在管道、介质低分选机等处沉淀堵塞，给生产操作带来很大困难。 3．悬浮液的流变粘度与重悬浮液密度、稳定性互相关联的另一个重要的性质是悬浮液的流变粘度。悬浮液的流变粘度越大，物料在悬浮液中所受阻力越大，物料的分层速度越慢。对于细粒物料在重力场中分选时，流变粘度的影响更为显著。粘度过大，将使分选过程无法进行。当悬浮液的固体容积浓度过大时，固体粒外面的水化膜彼此聚合成为具有一定机械强度的网状结构体，将大量的水充填在网状结构的空腔内，会使悬浮液的流变粘度显著增大。根据试验，当悬浮液中固体的容积浓度超过35％时，悬浮液的流变粘度会显著上升井产生结构化。悬浮液结构化对重介分选是不利的，尤其细粒物料在结构化的悬浮液中很难分层。但对大干50mm的块煤排研或在重介旋流器中（离心力场）分选时，这个不利因素并不突出。影响悬浮液稳定性和流变粘度的因素： 1、加重质粒度

纳米光催化TIO2的应用领域及现状

自1972 年， a.fujishima和k. honda在n型半导体tio2电极上发现了水的光电催化分解作用之后，国内外的研究人员对tio2产生了深厚的兴趣。tio2氧化活性较高，化学稳定性好，对人体无毒害，成本低，无污染，应用范围广，因而最受重视，是目前应用最广泛的纳米光催化材料，也是最具有开发前途的绿色环保型催化剂。应用领域纳米tio2 能处理多种有毒化合物，包括工业有毒溶剂、化学杀虫剂、木材防腐剂、染料及燃料油等，迄今详细研究过的有机物达100种以上。此外，tio2光催化技术也被用于无机污染物的处理。利用光催化法在柠檬酸根离子存在下，可以使hg2+被还原成hg而沉积在tio2表面；此法同样适用于铅。tio2光催化可能降解的无机污染物还有氰化物，so2、h2s、no和no2等有害气体也能被吸附在tio2表面，在光的作用下转化成无毒无害物质。 1．空气净化当前解决空气污染主要有物理吸附法(活性炭)、臭氧净化法、静电除尘法、负氧离子净化法等，但是这些方法自身都有着难以克服的弊端，所以一直难以大范围地推广使用。与其相比，利用纳米光催化tio2净化空气则有如下优点：降解有机物的最终产物是co2和h2o，没有其它毒副产物出现，不会造成二次污染；纳米微粒的量子尺寸效应导致其吸收光谱的吸收边蓝移，促进半导体催化剂光催化活性的提高；纳米材料比表面积很大，增强了半导体光催化剂吸附有机污染物的能力。利用纳米光催化tio2治理空气污染已经得到广泛应用，国内外都出现了很多产品，例如纳米空气净化器、中央空调净化模块、光触媒涂料等，市场前景非常广阔。 2．水处理传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。研究表明，纳米tio2能处理多种有毒化合物，可以将水中的烃类、卤代烃、酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、木材防腐剂和燃料油等很快地完全氧化为co2、h2o等无害物质。此外，纳米tio2在降解毛纺染料废水、有机溴（或磷）杀虫剂等到方面也有一定效果。无机物在tio2表面也具有光化学活性。例如，废水中的cr6＋具有较强的致癌作用，在酸性条件下，tio2对cr6＋具有明显的光催化还原作用。在ph 值为2.5的体系中，光照1h 后，cr6＋被还原为cr3＋。还原效率高达85% 。迄今为止，已经发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过纳米tio2或zno而迅速降解，特别是当水中有机污染物浓度很高或用其他方法很难降解时，这种技术有着明显的优势。德国开发出了利用阳光和光催化剂对污水进行净化的装置，每小时可净化100-150升水。虽然利用纳米光催化tio2进行水处理目前还未得到广泛应用，但我们可以看出它未来的应用前景必将非常广阔。 3．杀菌消毒纳米tio2的杀菌作用是利用光催化产生的空穴和形成于表面的活性氧类与细菌细胞或细胞内的组成成分进行生化反应，使细菌头单元失活而导致细胞死亡，并且能使细菌死亡后产生的内毒素分解。研究表明：将tio2涂覆在陶瓷、玻璃表面，经室内荧光灯照射1小时后可将其表面99％的大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌等杀死。目前国外新型无机抗菌剂的开发与抗菌加工技术进展较快，已经形成系列化产品，其中tio2高催化活性纳米抗菌剂是市场前景最好的品种。日本在tio2光催化抗菌材料研究与应用起步较早，日本东陶等多家公司开发的光催化tio2抗菌瓷砖和卫生洁具已经大量投放市场。日本将今后发展的目光投向欧美国际抗菌产品市场，预计海外市场将是其国内市场的10倍，他们也极其关注中国抗菌塑料近年来的迅猛发展，纷纷抢滩中国市场。应用现状在当今世界性的环境污染问题越来越受到各国政府重视的情况下，利用纳米材料进行环境治理已经成为各国高科技竞争中的一个热点。在纳米光催化方面日本、美国等国家均投入巨资开展研究与开发工作，并大力推动其产业化，目前已有多种产品出现，其中所使用的纳米光催化材料绝大多数都是tio2。

合成纤维”六大纶”的性能及用途

合成纤维”六大纶”的性能及用途一、涤纶(挺括不皱)：特点：强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性很好（仅次于腈纶），曝晒1000小时，强力保持60-70%，吸湿性很差，染色困难，织物易洗快干，保形性好。具有“洗可穿”的特点用途长丝：常作为低弹丝，制作各种纺织品；短纤：棉、毛、麻等均可混纺，工业上：轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布，缘绝材料等。涤纶是目前化纤中用量最大的。二、锦纶(结实耐磨) 最大优点是结实耐磨，是最优的一种。密度小，织物轻，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性也很好，耐碱不耐酸！最大缺点是耐日光性不好，织物久晒就会变黄，强度下降，吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。用途长丝，多用于针织和丝绸工业；短纤，大都与羊毛或毛型化纤混纺，作华达呢，凡尼丁等。工业：帘子线和渔网，也可作地毯，绳索，传送带，筛网等三、腈纶(膨松耐晒) 腈纶纤维的性能很象羊毛，所以叫“合成羊毛”。分子结构：腈纶在内部大分结构上很独特，呈不规则的螺旋形构象，且没有严格的结晶区，但有高序排列与低序排列之分。由于这种结构使腈纶具有很好的热弹性（可加工膨体纱），腈纶密度小，比羊毛还小，织物保暖性好。特点：耐日光性与耐气候性很好（居第一位），吸湿差，染色难。纯粹的丙烯腈纤维，由于内部结构紧密，服用性能差，所以通过加入第二，第三单体，改善其性能，第二单体改善：弹性和手感，第三单体改善染色性。用途主要作民用，可纯纺也可混纺，制成多种毛料、毛线、毛毯、运动服也可：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙带，阳伞布等。四、维纶(水溶吸湿) 最大特点是吸湿性大，合成纤维中最好的，号称“合成棉花”。强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。耐日光性与耐气候性也很好，但它耐干热而不耐湿热（收缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。用途多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆布，防水布，包装材料，劳动服等。五、丙纶(质轻保暖)

压力容器常用介质及特性

压力容器常用介质及特性 1、工业毒物及对人体的毒害工业毒物是指在生产过程中使用或产生的毒物，这些毒素作用于人体后引起机体功或器质性病里变化叫毒物。由这些工业毒物引起的中毒叫职业中毒。在实际的生产过程中，生产性毒物常以气体、蒸汽、雾、烟、粉尘的形式污染生产环境，对人体产生毒害，例如：苯蒸汽，汞蒸汽、喷漆时所形成的漆雾、煤和石油燃烧时升起并悬浮在空气中的烟状固体微粒、漂浮于空气中的粉尘等这些都属于工业毒物。工业毒物的分类方法很多，一般有以下三种分类：一）按毒物的化学结构可分为：有机类和无机类两种。二）按毒物的形态，可分为气体、液体、固体、雾状四种类型三）按毒物的致毒作用可分为：刺激性、窒息性、麻醉性、致热源性、腐蚀性、致敏性六种类型。工业毒物的毒性是指一般常使用致死计量作为衡量各类毒物毒性的指标。

致死剂量或浓度用下面符号表示： LD 100 或LC 100，表示绝对致死剂量，即能引起一组实验动物全部死亡的最小剂量和浓度。 LD 0 或LC 0，表示最大耐受量和浓度，即不能引起实验动物死亡的最大剂量或浓度。 MLD 或MLC，表示最小致死剂量或浓度，能引起实验动物中个别动物死亡的剂量和浓度。 LD 50 或LC 50，表示半数致死剂量或浓度，即能引起实验组动物的50%死亡的剂量和浓度。按着毒物LD 50的大小可将毒物分为：极度危害、高度危害、中度危害和轻度危害四级，并可将毒物的毒性分成剧毒、高毒、中等毒、低毒、微毒和基本无毒六个等级。

工业毒物侵入人体的途径有三种途径：呼吸道、皮肤和消化道。在生产过程中最主要的是经呼吸道进入，其次是皮肤，而经消化道进入的较少。经呼吸道进入是生产性毒物进入人体最主要的途径，大多数职业中毒均由此而起。如人体吸进了大量的氢化氰、一氧化碳或苯等工业毒物，在数分钟就可以中毒昏倒。这主要是由于呼吸道进入的毒物被肺泡吸收后，不经肝脏解毒就直接进入血液循环而分布到全身造成的，所以它的危害性最大。经皮肤进入，也是职业中毒较为常见的途径，它是通过穿过皮表屏障或通过毛囊或皮脂腺而进入人体的，经皮肤吸收的毒物也不经肝脏而直接随血液循环分布全身。经消化道进入而引起中毒的情况比较少见，偶见于车间进食、吸烟及误服等情况。根据工业毒物对人体的危害，我国制定的两个关于空气中有毒物质的最高允许浓度的标准，即工业企业设计卫生标准、核工业三废排放试行标准，预防职业

§1.1介质的电磁性质

§1.1介质的电磁性质从电学的角度，宏观物质大体可分为导体、绝缘体、半导体。其中，绝缘体一般又称为“电介质”。半导体则介于导体与绝缘体之间，根据研究的需要，常常将它纳入导体或电介质模型，或者两种模型都套用。磁学则认为，一切物质材料都是“磁介质”，依据磁导率的大小，磁介质仅仅有“铁磁质”和“非铁磁质”的区分。铁磁质的相对导磁率，它相当于磁场的“导体”；而非铁磁质的相对导磁率，它部分地相当于磁场的“绝缘体”。通过电磁学课程，已对介质的电磁特性作了详尽的研究和讨论，述及的概念和规律正是电动力学起步的基础，因此，我们在这里仅对介质的电磁特性做一个总结性的概述。 1.介质的分类从材料性质分：各向异性、各向同性介质；线性、非线性介质；均匀、非均匀介质；从电磁行为分：电介质、导电介质；铁磁质、顺磁质、抗磁质等。从场的作用分：磁介质、电介质。介质是一个带电粒子系统，内部存在规则而迅速变化的微观电磁场。真空则被看作一种特殊的介质（），现代物理认为，真空是“量子场的基态”，它也具有物质性。 2.介质的极化和磁化规律在电磁场中，介质又可划分为两类情况，即电介质和磁介质。它们在电场和磁场中分别发生极化和磁化。下表虽然不能概括介质在场中行为的详尽情况，却反映了它们的主要特点与规律。从表中罗列的内容我们还可以看出，介质的极化与介质的磁化有着高度的对称性。不仅介质的极化与“分子电流模型描述的介质磁化”对称，而且介质极化也与“磁荷模型描述的磁极化”对称。清楚这种对称对我们的学习记忆是

在现代电磁理论中，实验和推理都赞成诠释磁场起源的“分子电流观点”，但这并不意味着古典的“磁荷观点”已经失效。虽然迄今还没有在现实中找到“磁单极子”，或许它根本不存在，但是“磁偶极子”却是真实存在的。因为一个微小的电流环既可以用“磁矩”表述，同时也可用“磁偶极矩”表述，这就是说，电流环可以等效于磁偶极子，即无论从“环流模型”还是从“磁偶极矩模型”计算研究磁场是等效的，殊途同归的。这在赵凯华先生的《电磁学》中有详尽的描写，这里不再赘述。 (1).电介质的极化规律实验表明，电介质的极化强度与介质内的合成电场成正比，与电极化率成正比，这就是电介质极化的极化规律，数学表述为。交变的电场对介质作用时不但使介质能发生周而复始的极化，而且还使介质中的电荷进行反复的移动而产生“极化电流”。极化电流常用量度。 (2).磁介质的磁化规律或磁场的磁化规律与此对应，即（分子电流观点）和（磁荷观点）。两式都表明，介质磁化后的效果（或）与介质中的合成场成正比。两式还暗示了另外一个关系，它是“分子电流”和“磁荷”两套观点所使用的公式间的“桥梁”，借助于这个关系，我们可以将磁荷观点下的某些公式过渡为分子电流观点下的公式。例如由磁荷与电荷的对称性：进而从可得出或者其变形。 3.介质的通量和环量 (1).从介质极化的模型可以推出的通量及其微分式

半导体纳米材料的光学性能及研究进展

?综合评述? 半导体纳米材料的光学性能及研究进展Ξ 关柏鸥　张桂兰　汤国庆 (南开大学现代光学研究所,天津300071) 韩关云 (天津大学电子工程系,300072) 摘要　本文综述了近年来半导体纳米材料光学性能方面的研究进展情况,着重介绍了半导体纳米材料的光吸收、光致发光和三阶非线性光学特性。关键词　半导体纳米材料;光学性能 The Optica l Properties and Progress of Nanosize Sem iconductor M a ter i a ls Guan B ai ou　Zhang Gu ilan　T ang Guoqing　H an Guanyun (Institute of M odern Op tics,N ankaiU niversity,T ianjin300071) Abstract　T he study of nano size sem iconducto r particles has advanced a new step in the understanding of m atter.T h is paper summ arizes the p rogress of recent study on op tical p roperties of nano size sem icon2 ducto r m aterials,especially emphasizes on the op tical2abso rp ti on,pho to lum inescence,nonlinear op tical p roperties of nano size sem iconducto r m aterials. Key words　nano size sem iconducto r m aterials;op tical p roperties 1　引言随着大规模集成的微电子和光电子技术的发展,功能元器件越来越微细,人们有必要考察物质的维度下降会带来什么新的现象,这些新的现象能提供哪些新的应用。八十年代起,低维材料已成为倍受人们重视的研究领域。低维材料一般分为以下三种:(1)二维材料,包括薄膜、量子阱和超晶格等,在某一维度上的尺寸为纳米量级;(2)一维材料,或称量子线,线的粗细为纳米量级;(3)零维材料,或称量子点,是尺寸为纳米量级的超细微粒,又称纳米微粒。随着维数的减小,半导体材料的电子能态发生变化,其光、电、声、磁等方面性能与常规体材料相比有着显著不同。低维材料开辟了材料科学研究的新领域。本文仅就半导体纳米微粒和由纳米微粒构成的纳米固体的光学性能及其研究进展情况做概括介绍。2　半导体纳米微粒中电子的能量状态当半导体材料从体块减小到一定临界尺寸以后,其载流子(电子、空穴)的运动将受限,导致动能的增加,原来连续的能带结构变成准分立的类分子能级,并且由于动能的增加使得能隙增大,光吸收带边向短波方向移动(即吸收蓝移),尺寸越小,移动越大。关于半导体纳米微粒中电子能态的理论工作最早是由AL.L.Efro s和A.L.Efro s开展的[1]。他们采用有效质量近似方法(E M A),根据微粒尺寸R与体材料激子玻尔半径a B之比分为弱受限(Rμa B,a B=a e+ a h,a e,a h分别为电子和空穴的玻尔半径)、中等受限(a h

光催化材料在环境保护中的应用

光催化材料在环境保护中的应用谭强150110115 摘要：光催化材料对于环境的保护有着深远的意义，近几年来，光催化降解污染物发展成为了一种节能、高效的绿色环保新技术。综述了光催化材料的反应机理和种类，阐述了影响光催化反应的条件和提高反应的效率等问题以及其在环保领域的应用，并提出了其今后的发展方向和前景的展望。同时又介绍了光催化材料的特点及发展历程，对光催化纳米材料在处理水污染、治理大气污染、控制噪声污染等方面的应用进行了综合性的评述。作为新功能材料，它也存在着一些局限性，例如：催化效率不高，催化剂产量不高，部分催化剂中含有有害重金属离子可能存在污染现象。但是我们也应当看到它隐含的巨大发展潜力和市场利用价值，作为处理环境污染的一种方式，它凭借零二次污染，能源消耗为零，自发进行无需监控等一些优势必将居于污染控制的鳌头。关键字：光催化材料应用催化效率环境保护引言光催化是半导体材料的独特性能之一 , 主要应用于环境保护方面。光催化材料是指通过该材料、在光的作用下发生的光化学反应所需的催化剂，世界上能作为光催化材料的有很多，包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物硫化物半导体，其中二氧化钛(Titanium Dioxide)因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料。1972年Fujishima 等人发现了TiO2微粒经过光的照射能使水发生氧化还原反应并生成氢气，是光催化反应研究的开始。特别是在近年来由于日益严重的污染状况 , 有机物的光催化降解研究受到了非常大的重视。经过了近30年来的研究 ,特别是对光催化降解有机污染物的研究，使光催化在环境保护方面取得了比较大的进展。由于经济的发展迅速，造成了环境的很大污染，迫使人们不断寻求方便快捷的处理污染的方法。通过不断研究，已发现有3000多种难降解的有机化合物可以在紫外线的照射下通过纳米 TiO 来迅速降解。特别是在水中有机污染物浓度较低或者用其它方法很难降解时，该技术就更显示出其更明显的优势和价值。 1.光催化材料的反应机理

纤维的种类特性性能

纤维的种类、特性、性能资料源于网络

目录一、天然纤维 .......................................... 1、植物纤维........................................ 2、动物纤维........................................ 二、化学纤维 .......................................... 1、人造纤维 ........................................... A黏胶纤维.......................................... B醋酸纤维.......................................... C铜氨纤维.......................................... 2合成纤维............................................. A聚酯纤维.......................................... B聚酰胺纤维........................................ C聚乙烯醇纤维...................................... D聚丙烯纤维........................................ E聚丙烯腈纤维...................................... F聚氯乙烯纤维...................................... 第二节织物纤维特性 .......................................... 一，棉纤维 ............................................ 二麻纤维 .............................................. 三丝纤维 .............................................. 四毛纤维 .............................................. 五黏胶纤维 ............................................

压力容器的介质分类及特性

压力容器的介质分类及特性一、介质分类：压力容器使用中，常常接触到许多毒物。这些毒物种类繁多，来源广泛。如原料、成品、半成品、副产品、废气、废水、废渣等。在生产过程中，当毒物达到一定浓度时便危害人体健康。（一）工业毒物与中毒毒物是指较小剂量的化学物质，在一定条件下，作用于机体与细胞成分产生生物化学作用或生物物理变化，扰乱或破坏机体的正常功能，引起功能性或器质性改变，导致暂时性或持久性病理性损害，甚至危及生命。在工业生产过程中所使用或产生的毒物叫工业毒物。在劳动过程中，工业毒物引起的中毒叫职业中毒。在实际生产过程中，生产性毒物以气体、蒸汽、雾、烟尘或粉尘的形式污染生产环境，从而对人体产生毒害。 1、气体指常温或常压下呈气态的物质。逸散于生产场所的空气中。如氯气、一氧化碳、二氧化硫、烯烃等。 2、蒸汽由液体蒸发或固体升华而成。如苯蒸汽、汞蒸汽、碘蒸汽等。 3、雾指混悬在空气中的液体微滴，多为蒸汽冷凝或液体喷散所形成。如喷漆时所形成的含苯漆雾、酸洗作业时所形成的酸雾等。 4、烟尘又称烟雾或烟气，是指悬浮在空气中的烟状固体颗粒，其直径往往小于0.1微米，金属熔化时产生的蒸汽在空气中氧化冷凝时可形成烟。如铅块加热熔解时在空气中形成的氧化铅烟，有机物加热或燃烧时也可以产生烟，如煤和石油的燃烧、塑料热加工时产生的烟等。 5、粉尘是能较长时间飘浮于空气中的固体颗粒。如化工产品粉尘、塑料粉尘等。（二）工业毒物的分类工业毒物的分类方法很多，一般有以下几种： 1、按毒物的化学结构，分为有机类和无机类。如氯气、一氧化碳、二氧化硫、汞蒸汽、碘蒸汽等属于无机类，而烯烃、苯蒸汽等则属于有机类。 2、按毒物的形态分为气体类（如氯气、硫化氢、一氧化碳、二氧化硫等），液体类（如甲苯、甲醇、丙酮、硫酸等），固体类（如各类烟尘、粉尘等），雾状类（如酸雾、漆雾等）。 3、按毒物的作用性质分为刺激性（如氯气、氟化氢等），窒息性（如氩气等），麻醉性（如乙醚等），致热源性（如氧化锌等），腐蚀性（如硫酸二甲酯等），致敏性（如苯二胺等）。 4、按损害的器官或系统，分为神经毒性、血液毒性、肝脏毒性、肾脏毒性、全身性毒性。（三）工业毒物的毒性和分级毒性是指某种毒物引起机体损伤的能力，用来表示毒物剂量与反应之间的关系。毒性大小所用的单位一般以化学物质引起实验动物某种毒性反应所需要的剂量表示。气态毒物，以空气中该物质的浓度表示。所需剂量（浓度）越小，表示毒性越大。最通用的毒性反应是动物的死亡数。常用的评价指标的以下几种。 1、绝对致死剂量或浓度（LD100或LC100），即染毒动物全部死亡的最小剂量或浓度。 2、半致死剂量或浓度（LD50或LC50），即染毒动物半数死亡的最小剂量或浓度。

纳米材料的光学特性

纳米材料的光学特性美国著名物理学家，1965年诺贝尔物理奖获得者R.P Feynman在1959年曾经说过：“如果有一天能按人的意志安排一个个原子分子将会产生什么样的奇迹”，纳米科学技术的诞生将使这个美好的设想成为现实。纳米材料是纳米科学技术的一个重要的发展方向。纳米材料是指由极细晶粒组成，特征维度尺寸在纳米量级（1~100nm）的固态材料。由于极细的晶粒，大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心原子以及其本身具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，纳米材料与同组成的微米晶体（体相）材料相比，在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能，因而成为材料科学和凝聚态物理领域中的研究热点。 1 纳米材料的分类和结构根据不同的结构，纳米材料可分为四类，即：纳米结构晶体或三维纳米结构；二维纳米结构或纤维状纳米结构；一维纳米结构或层状纳米结构和零维原子簇或簇组装。纳米材料的分类如图表1所示。纳米材料包括晶体、赝晶体、无定性金属、陶瓷和化合物。 2 纳米材料的光学性质纳米材料在结构上与常规晶态和非晶态材料有很大差别，突出地表现在小尺寸颗粒和庞大的体积百分数的界面，界面原子排列和键的组态的较大无规则性。这就使纳米材料的光学性质出现了一些不同于常规材料的新现象。

纳米材料的光学性质研究之一为其线性光学性质。纳米材料的红外吸收研究是近年来比较活跃的领域，主要集中在纳米氧化物、氮化物和纳米半导体材料上，如纳米Al2O3、Fe2O3、SnO2中均观察到了异常红外振动吸收，纳米晶粒构成的Si膜的红外吸收中观察到了红外吸收带随沉积温度增加出现频移的现象，非晶纳米氮化硅中观察到了频移和吸收带的宽化且红外吸收强度强烈地依赖于退火温度等现象。对于以上现象的解释基于纳米材料的小尺寸效应、量子尺寸效应、晶场效应、尺寸分布效应和界面效应。目前，纳米材料拉曼光谱的研究也日益引起研究者的关注。半导体硅是一种间接带隙半导体材料，在通常情况下，发光效率很弱，但当硅晶粒尺寸减小到5nm或更小时，其能带结构发生了变化，带边向高能态迁移，观察到了很强的可见光发射。研究纳米晶Ge的光致发光时，发现当Ge晶体的尺寸减小到4nm以下时，即可产生很强的可见光发射，并认为纳料晶的结构与金刚石结构的Ge 不同，这些Ge纳米晶可能具有直接光跃迁的性质。Y.Masumato发现掺CuCl纳米晶体的NaCl在高密度激光下能产生双激子发光,并导致激光的产生,其光学增益比CuCl 大晶体高得多。不断的研究发现另外一些材料，例如Cds、CuCl、ZnO、SnO2、Bi2O3、Al2O3、TiO2、SnO2、Fe2O3、CaS、CaSO4等，当它们的晶粒尺寸减小到纳米量级时，也同样观察到常规材料中根本没有的发光观象。纳米材料的特有发光现象的研究目前正处在开始阶段，综观研究情况，对纳米材料发光现象的解释主要基于电子跃迁的选择定则，量子限域效应，缺陷能级和杂质能级等方面。纳米材料光学性质研究的另一个方面为非线性光学效应。纳米材料由于自身的特性，光激发引发的吸收变化一般可分为两大部分：由光激发引起的自由电子-空穴对所产生的快速非线性部分；受陷阱作用的载流子的慢非线性过程。其中研究最深入的为CdS纳米微粒。由于能带结构的变化，纳米晶体中载流子的迁移、跃迁和复合过程均呈现与常规材料不同的规律，因而其具有不同的非线性光学效应。纳米材料非线性光学效应可分为共振光学非线性效应和非共振非线性光学效应。非共振非线性光学效应是指用高于纳米材料的光吸收边的光照射样品后导致的非线性效应。共振光学非线性效应是指用波长低于共振吸收区的光照射样品而导致的光学非线性效应，其来源于电子在不同电子能级的分布而引起电子结构的非线性，电子结构的非线性使纳米材料的非线性响应显著增大。目前，主要采用Z-扫找（Z-SCAN）和DFWM技术来测量纳米材料的光学非线性。

合成纤维的特点

一、粘胶(吸湿易染)：是人造纤维素纤维，由溶液法纺丝制得，由于纤维芯层与外层的凝固速率不一致，形成皮芯结构（从横截面切片可明显看出）。粘胶是普通化纤中吸湿最强的，染色性很好，穿着舒适感好，粘胶弹性差，湿态下的强度，耐磨性很差，所以粘胶不耐水洗，尺寸稳定性差。比重大，织物重，耐碱不耐酸。粘胶纤维用途广泛，几乎所有类型的纺织品都会用到它，如长丝作衬里、美丽绸、旗帜、飘带、轮胎帘子线等；短纤维作仿棉、仿毛、混纺、交织二、涤纶(挺括不皱)：特点：强度高、耐冲击性好，耐热，耐腐，耐蛀，耐酸不耐碱，耐光性很好（仅次于腈纶），曝晒1000小时，强力保持60-70%，吸湿性很差，染色困难，织物易洗快干，保形性好。具有“洗可穿”的特点用途：长丝：常作为低弹丝，制作各种纺织品；短纤：棉、毛、麻等均可混纺，工业上：轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布，缘绝材料等。是目前化纤中用量最大的。三、锦纶(结实耐磨)：最大优点是结实耐磨，是最优的一种。密度小，织物轻，弹性好，耐疲劳破坏，化学稳定性也很好，耐碱不耐酸！最大缺点是耐日光性不好，织物久晒就会变黄，强度下降，吸湿也不好，但比腈纶，涤纶好。用途：长丝，多用于针织和丝绸工业；短纤，大都与羊毛或毛型化纤混纺，作华达呢，凡尼丁等。工业：帘子线和渔网，也可作地毯，绳索，传送带，筛网等四、腈纶(膨松耐晒)：腈纶纤维的性能很象羊毛，所以叫“合成羊毛”。分子结构：腈纶在内部大分结构上很独特，呈不规则的螺旋形构象，且没有严格的结晶区，但有高序排列与低序排列之分。由于这种结构使腈纶具有很好的热弹性（可加工膨体纱），腈纶密度小，比羊毛还小，织物保暖性好。特点：耐日光性与耐气候性很好（居第一位），吸湿差，染色难。纯粹的丙烯腈纤维，由于内部结构紧密，服用性能差，所以通过加入第二第三单体，改善其性能，第二单体改善：弹性和手感，第三单体改善染色性。用途：主要作民用，可纯纺也可混纺，制成多种毛料、毛线、毛毯、运动服也可：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙带，阳伞布等。五、维纶(水溶吸湿)：最大特点是吸湿性大，合成纤维中最好的，号称“合成棉花”。强度比锦、涤差，化学稳定性好，不耐强酸，耐碱。耐日光性与耐气候性也很好，但它耐干热而不耐湿热（收缩）弹性最差，织物易起皱，染色较差，色泽不鲜艳。用途：多和棉花混纺：细布，府绸，灯芯绒，内衣，帆布，防水布，包装材料，劳动服等。六、丙纶(质轻保暖)：丙纶纤维是常见化学纤维中最轻的纤维。它几乎不吸湿，但具有良好的芯吸能力，强度高，

合成纤维的种类与发展

合成纤维的种类与发展 The categories and progress of synthetic fiber

摘要：合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶（或可熔）性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。通常将这类具有成纤性能的聚合物称为成纤聚合物。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。关键词：合成纤维、分类、应用、发展。一、合成纤维的分类合成纤维品种繁多,比较重要的有40多种，按主链结构一般可分为碳链合成纤维和杂链合成纤维两类。碳链合成纤维是由大分子主链上全由碳原子构成的聚合物得到的纤维，杂链合成纤维则是在大分子主链上，除含有碳原子外还含有氧、氮、硫等杂原子的聚合物制得的纤维。具有特殊使用性能的合成纤维也有按应用功能进行分类的，如高温耐腐蚀纤维(如聚四氟乙烯纤维)、耐高温纤维（如聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚苯并咪唑纤维等）、高强度纤维（如聚对苯二甲酰对苯二胺纤维、聚对苯甲酰胺纤维等）、高模量纤维(如碳纤维、石墨纤维等)、耐辐射纤维（如聚酰亚胺纤维等）以及抗燃纤维、高分子光导纤维、离子交换纤维、吸油纤维等。二、合成纤维的发展概况当今世界四大主要合成纤维即聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）纤维、聚酰胺（尼龙6 和尼龙66）纤维、聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维的商业化生产起始于40 年代和50年代，但直到1957年，总计13个国家30个独立运营厂的产量才达50万t,约占当年世界纺织纤维总产量1815万t的2.8％，当年合成纤维的工业产值约为6.8亿美元。其后40年间，合成纤维产量以年均10.3％的速率递增，1997年，已达到占世界纺织纤维总产量5830万t的43.6％的水平，见表1。1997年，世界主要4 种合成纤维各自的生产结构分别见表2～5。目前世界有55个国家约980 家独立运营厂从事合成纤维的生产，其中20个国家对上述4种主要合成纤维都有大规模生产[1]。过去40年间，世界各地区主要合成纤维的生产一直在进行着比率上的调整，这个问题也成为持续分析研究的课题。至本世纪末，世界合成纤维工业将持续如下发展趋势：美国、日本和西欧生产停滞不前，东欧生产滑坡，南亚和东南亚目前呈现较好的增长形势，东亚继续呈强势。1997年主要合成纤维总体产量排位，美国以占总量的19％居首位，中国以12％居第2位；但若从原料消费量占世界总量比例而言，美国19％，中国18％，相差不多，而且中国聚酯纤维和聚丙烯腈纤维的消费量明显居于前列。在用途结构上，亚洲主要合成纤维的生产对服装和室内用品市场的依赖性占总量的70％～95％，而美国和欧洲的服装和室内用品市场的比率一直低于 50％（另有12％的卫生医疗用品和38％的工业用品）。三、一些常见的合成纤维的用途 1、丙纶聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐化学品性和抗微生物性好及价格低等优点，因此广泛用于绳索、渔网、安全带、箱包带、安全网、缝纫线、电缆包皮、土工布、过滤布、造纸用毡和纸的增强材料等产业领域。利用聚丙烯纤维强度高、耐酸、耐碱、抗微生物、干湿强力一样等优良特性制造的聚丙烯机织土工布，能对建造在软土地基上的土建工程（如堤坝、水库、高速公路、铁路等）起到加固作用，并使承载负荷均匀分配在土工布上，使路基沉降均匀，减少地面龟裂。建造斜坡时，采用机织丙纶土工布可以稳定斜坡，减少斜坡的坍塌，缩短建筑工期，延长斜坡的使用寿命[2]。在承载较大负载时，可使用机织土工布和非织造布为基体的复合土工布。聚丙烯纤维可作为混凝土、灰泥等的填充材料，提高混凝土的抗冲击性、防水隔热性。 2、晴纶