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N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2复合材料的协同效应及其光催化降解阳离子型染料

李孙峰 , 王幸 , 何琴琴 , 陈琪 , 徐艳丽 , 杨汉标 , 吕盟盟 , 魏凤玉 , 刘雪霆

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(15)61033-6

半导体光催化剂作为一种可再生和可持续降解有机污染物的材料被广泛研究.K2Ti4O9由于无毒、低成本、稳定的物理化学性质和独特的光电性能被应用于光催化反应.但是,K2Ti4O9只能被紫外光所激发(因为其带隙能为3.2-3.4 eV),所以大量工作致力于研究如何降低其带隙能,从而使其可以被太阳光中的可见光激发,扩大其应用范围.其中N元素掺杂K2Ti4O9 (N-K2Ti4O9)是最常见的方法之一.单纯的N-K2Ti4O9虽然具有光催化能力,但其吸附容量太小,不能有效地将溶液中的有机物吸附至其表面,因而催化降解有机物效果不显著.UiO-66-NH2是一种Zr基金属-有机骨架化合物,它对阳离子染料具有良好的吸附性能,且具有一些常规无机半导体光催化材料所没有的性质.本文将UiO-66-NH2和N-K2Ti4O9经高温焙烧制备了N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2复合材料,发现该复合材料不仅具有UiO-66-NH2优良的吸附性能,还因为复合提高了其光电性能,从而大大提高了光催化性能,当N-K2Ti4O9/ZrCl4质量比为3∶7时光催化性能最佳.为了考察N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2复合材料的微观形貌、复合结构及光生电子-空穴分离效率,首先通过场发射透射电镜分析N-K2Ti4O9,UiO-66-NH2和N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2(3∶7)复合材料的形貌,然后采用能量散射谱测定复合材料的元素分布,并利用N-K2Ti4O9和UiO-66-NH2中代表性元素K,Ti和Zr的分布判断复合材料的复合结构,最后运用高分辨电镜观察复合材料中N-K2Ti4O9和UiO-66-NH2的异质结界面,确定了两者是通过自组装复合在一起,而不是简单的物理混合.X射线衍射结果表明,复合材料具有N-K2Ti4O9和UiO-66-NH2两者的特征衍射峰,仅在强度和位置上略有变化.这可能是N-K2Ti4O9/UiO46-NH2异质结构所致.通过UiO-66-NH2和N-K2Ti4O9的紫外-可见吸收光谱,用公式计算出它们的带隙能分别是2.645和3.195 eV,与文献结果基本一致.由于光催化剂的光生载流子迁移速率同样影响光催化性能,因此我们在CHI-660D电化学工作站上控制光源反复开关数次,同时记录N-K2Ti4O9,UiO-66-NH2和N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2(3∶7)的光响应电流,发现N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2(3∶7)复合材料展现出最高的光响应电流强度,表明其具有最高的光生载流子迁移速率和最低的光生载流子复合速率.可见,N-K2Ti4O9和UiO-66-NH2复合有利于光生载流子迁移,这可能是由于N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2异质结界面有利于光生载流子在两种材料之间迁移所致.测试了N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2(3∶7)复合材料对不同染料的光催化降解性能.结果发现,该材料对阳离子型染料(罗丹明B和亚甲基蓝)的光催化性能远远高于对阴离子型染料(甲基橙和刚果红).这是由于它对阳离子型染料的吸附性能远高于对阴离子型染料,因此N-K2Ti4O9/UiO-66-NH2复合材料对阳离子型染料具有选择性光催化.

关键词: 氮掺杂的钛酸钾 , UiO-66-NH2 , 选择性光催化 , 协同效应 , 复合物

不同修复材料与天然牙釉质和牙本质之间的摩擦磨损性能

李晨曦 , 梁锐英 , 任婧 , 王景坤 , 徐艳丽 , 孟贺 , 孙硕

材料研究学报 doi:10.11901/1005.3093.2015.490

以高度抛光的玻璃陶瓷、聚合瓷、氧化锆、纯钛为摩擦副,模拟口腔环境,使用微摩擦磨损实验机进行天然牙釉质和牙本质的摩擦磨损实验.用扫描电镜观察表面形貌、用粗糙度仪测粗糙度、用维氏硬度仪测表面硬度、用电子天平测磨损量,研究了天然牙釉质和牙本质与不同修复材料之间的摩擦磨损性能.结果表明,釉质和牙本质分别与四种材料对磨后的磨损量与对照组均有统计学差异(P<0.05),对磨物的磨损量与四种材料及釉质、牙本质的硬度值呈显著正相关关系.其中牙本质与聚合瓷对磨后的磨损量与牙本质对照组最接近,釉质与玻璃陶瓷对磨后的磨损量与釉质对照组最接近.

关键词: 口腔修复材料 , 摩擦磨损实验 , 耐磨损性能 , 釉质 , 牙本质

双层蛛丝蛋白血管支架的体外降解研究

赵亮 , 徐艳丽 , 何孟 , 李敏 , 陈雨晴

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.18.020

血管支架的制备成为治疗心血管疾病的必需条件。应用静电纺丝技术制备了(pNSR16/PCL/CS)/(pNSR16/PCL/Gt)双层血管支架,并研究其在磷酸盐缓冲液(pH 值=7.4)和多酶降解液中浸泡不同时间的体外降解情况。于2、4、8、12周分别取材,测试失重率、吸水率、降解液的 pH 值、力学性能和分子量的变化,并进行扫描电镜观察。结果表明,(pNSR16/PCL/CS)/(pNSR16/PCL/Gt)双层血管支架的初始抗弯强度和初始分子量大于(PCL/CS )/(PCL/Gt)支架,并且前者的降解速度、分子量和失重率减少速度快于后者,pNSR16的添加促进了血管支架的降解。在降解过程中,浸泡液 pH 值呈弱酸性和中性,前期迅速降低并在后期呈现稳定的趋势。支架在酶解液中的降解速度快于在水解液中。

关键词: 蛛丝蛋白纤维 , 静电纺丝 , 体外降解 , 血管支架

复合微球的合成及其缓释性能的研究?

王幸 , 李孙峰 , 徐艳丽 , 杨汉标 , 刘雪霆 , 魏凤玉

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅱ).016

采用乳化-化学交联法,以壳聚糖为原料,戊二醛为交联剂,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为致孔剂,在乳化聚合条件下成功制备出多孔复合微球,拟将作为营养物质载体用于植物的根部吸收.通过单因素研究,得到了复合微球最佳致孔条件:壳聚糖溶液浓度为1.8%~2.0%(质量分数),O/W比例为5∶1,转速为900 r/min,乳化温度为45℃,DBP体积占 O/W总体积比例为1∶7.5,浓度为50%(v/v)戊二醛体积占 O/W总体积比例为1∶40.通过扫描电镜(SEM)对复合微球的形貌和结构进行分析;采用透射电镜(TEM)及 element mapping 检测含N、P、K复合肥成功包裹于壳聚糖微球中;利用元素分析,ICP(电感耦合等离子发射光谱)对复合微球的缓释性能进行测试与表征.研究结果表明,复合微球球形规整度良好;大部分微球直径在50μm 左右;微球表面粗糙不平且有部分孔隙结构;微球释放规律符合希古契提出的 Higuchi骨架模型,在132 h后释放逐渐趋于平稳,表明制备的复合微球具备良好的缓释效果.

关键词: 复合肥 , 壳聚糖 , 缓释性能 , 动力学 , 多孔微球

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