Al2O3-TiO2复合氧化物负载的钴基催化剂光热费托合成性能研究

选用Al₂O₃和TiO₂的复合物作为催化剂的载体,通过浸渍法合成了不同TiO₂含量(0%,5%,10%,15%)的负载型钴基催化剂,采用XRD、TEM、TPR、BET、UV-Vis、XPS、CO-TPD等技术对催化剂进行了表征,并考察了其光热催化费托合成性能。结果表明,含量较少的TiO₂是激发光催化反应的决定因素,引入紫外光照能够激发光生电子从TiO₂向金属钴转移,有利于反应物CO分子的解离活化,致使CO转化率大幅提升。产物分布方面,抑制产生CO₂,促进低碳数烷烃生成。当TiO₂含量为5%时,光照引起的CO转化率提升幅度最高,可达68.8%。此研究有助于理解光热催化费托反应体系中催化剂构效关系和反应过程。     

构树叶制备介孔TiO2/SiO2复合材料的光催化性能及其动力学研究

以构树叶为生物模板和硅源,以钛酸四丁酯(TBOT)为前驱体,采用浸渍法制备了不同质量分数(w(TiO₂)=0、2.6%、4.0%、5.5%、7.0%和8.6%)的TiO₂/SiO₂复合材料.采用XRD、FTIR、SEM、XPS、TEM、BET、XRF、UV-Vis DRS等对复合材料进行了表征.结果表明,TiO₂/SiO₂复合材料主要由锐钛矿相TiO₂组成,形成了平均粒径为500 nm的纳米球.该材料具有典型的介孔结构,平均孔径为7.2 nm,比表面积为50.42 m~2/g.以罗丹明B作为模型,在紫外光照射下进行光催化降解实验来评价不同材料的光催化活性及进行动力学研究.实验结果表明,与w(TiO₂)=0催化剂相比,改变TiO₂质量分数所制备的TiO₂/SiO₂材料均表现出较强的光催化活性,其中掺杂w(TiO₂)=5.5%的催化剂具有最优的催化性能...     

纳米TiO2光催化降解乙酸

以廉价无机盐为原料, 采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂光催化剂, 研究其对乙酸的光催化降解过程. 考察了TiO₂光催化剂处理温度、 用量、 反应液pH值、 污染物初始浓度、 共存离子等因素对光催化降解乙酸的影响, 获得了较好的光催化效果.     

纳米PbO2/TiO2催化电极的制备及其对己二醛氧化的电催化性能

用电解法在乙二醇溶液中制备铅和钛醇盐配合物PbTi₂(OCH₂CH₂OH)_12-x, 将其电解液水解、 真空干燥后于450 ℃煅烧2 h, 得到纳米级PbO₂/TiO₂粉体, 通过溶胶 凝胶法在钛丝表面得到纳米PbO₂/TiO₂电极. 电解产物通过红外光谱(FT IR)和Raman光谱表征, 纳米PbO₂/TiO₂粉体使用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征, 并采用循环伏安法在盐酸和己二醛溶液中考察电极的氧化还原行为及电催化活性. 实验结果表明: 有机体系电解法得到的纳米PbO₂/TiO₂粉体颗粒
分散较理想, 粒径为100~150 nm; 纳米TiO₂掺杂PbO₂电极的氧化峰电流密度为157 mA/cm², 氧化还原峰电位差明显减小, 具有较高的电催化活性, 催化合成己二酸的电流效率和产率分别为89.2%和97.4%.     

乙醇燃料车尾气催化净化性能的研究

采用混胶法将铝溶胶与钛溶胶相混合制备出纳米级γ-Al₂O₃/TiO₂复合载体，然后用共浸渍法制备出不同钒含量的V/γ-Al₂O₃-TiO₂催化剂，并对其活性进行评价，结果发现5%V₂O₅/γ-Al₂O₃-TiO₂催化剂对乙醇和乙醛等具有良好的催化氧化性能.通过XRD等技术对催化剂进行了表征，合理解释了V/γ-Al₂O₃-TiO₂催化剂有较高活性的原因.     

光子晶体光催化剂修饰的微反应器制备及其光催化性能研究

采用聚苯乙烯(polystyrene, PS)微球为光子晶体模板,用溶胶-凝胶法在微流控芯片通道中制备TiO₂反蛋白石.在PS蛋白石模板中填充TiO₂溶胶,在500℃下煅烧8 h去除PS模板,得到具有较高光催化性能的TiO₂反蛋白石催化剂.通过考察罗丹明B(RhB)溶液在TiO₂反蛋白石修饰的微反应器中的光催化降解率,分析微反应器的光催化性能.5 mg/L RhB在流速50μL/h、光催化反应时间7 min、光辐照度100 mW/cm²时,降解率达到100%.     

可见光响应的Ag3VO4/TiO2制备及其催化活性的研究

采用微波辅助溶胶-凝胶方法制备了对可见光响应的Ag₃VO₄/TiO₂纳米光催化剂,并对制备的样品进行XRD、UV-Vis DRS、N₂吸附-脱附、SEM等表征。结果表明,Ag₃VO₄掺杂量的不同,对光催化降解效果有不同的影响。Ag₃VO₄掺杂量为1 %时,Ag₃VO₄/TiO₂复合光催化剂具有较强的催化性能,而随着Ag₃VO₄掺杂量的增加,催化剂的活性逐渐降低。用500 ℃煅烧的掺杂量为1 %的Ag₃VO₄/TiO₂复合光催化剂降解罗丹明B,4 h后降解率可以达到80 %。     

锆掺杂TiO2负载锰铈氧化物低温催化还原NOx

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂、ZrO₂和不同比例TiO₂-ZrO₂等载体,超声波浸渍负载一定量的Ce-Mn活性组分.通过扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和比表面积（BET）法对催化剂进行表征,并考察催化剂的氨气低温催化还原NO_x的活性.结果表明,TiO₂-ZrO₂（3:1,摩尔比）载体为介孔材料,颗粒粒径较小且高度分散,比表面积高达151 m²·g^-1由于Zr⁴⁺取代Ti⁴⁺掺杂进入TiO₂晶格内,导致其晶格畸变,抑制TiO₂晶型转变,获得了良好的热稳定性,加之活性组分以无定形态存在,催化剂表面存在Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原电对,从而提高催化剂的低温催化还原活性.在550℃下焙烧的催化剂10%Ce（0.4）-Mn/TiO₂-ZrO₂（3:1）的活性最高,其在140℃、体积空速67000 h^-1的条件下,NO_x的转化率达到99.28%.140℃时单独通入体积分数为10%的H₂O以及同时通入体积分数为10%H₂O和2×10^-4SO₂,催化剂显示出较强的抗H₂O和SO₂中毒能力.     

镧钴钙钛矿催化剂制备及其催化氧化甲苯性能与机理

开发高效、稳定、经济的催化剂是催化氧化技术在消除气态VOCs中的核心问题.探究了溶胶凝胶形成温度和煅烧温度对最终制得的镧钴钙钛矿(LaCoO₃)催化剂的结构及催化氧化甲苯性能的影响,并研究其作用机理.结果表明,在以80℃为最佳溶胶凝胶形成温度、700℃为最佳煅烧温度的条件下,稳定制得的LaCoO₃催化剂在225℃下达到90%的甲苯转化率(甲苯浓度：436 mg/L,空速：22 500 mL/(g·h)),在98%甲苯转化率稳定运行24 h后,催化剂依然能保持完整结构.机理研究表明,在LaCoO₃催化氧化甲苯的过程中,催化剂上的氧物种能够直接参与到反应中,同时气相氧的加入可以促进甲苯在催化剂上的转化.     

宽光谱响应的介孔rGO/TiO2空心块体制备及光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)、氧化石墨烯(GO)为原料,酵母菌为空腔模板剂,柠檬酸为水解抑制剂和介孔模板剂,采用溶胶-凝胶法原位合成介孔GO/TiO₂空心块体材料(GO/TiO₂),通过紫外灯辐照还原得到rGO/TiO₂.利用XRD、SEM、BET、PL表征手段对样品进行分析,研究酵母菌的引入对rGO/TiO₂降解盐酸四环素性能的影响.结果表明:样品为介孔空心块体结构,其比表面积为50.66 m²/g,以4.3 nm的介孔为主;酵母菌的加入可抑制催化剂光生电子-空穴对的复合,并拓宽其光谱响应范围,提高光催化性能;当酵母菌质量分数为5%时,rGO/TiO₂的催化性能达到最佳水平,在可见光及紫外光条件下,盐酸四环素的降解率分别达到84.97%、96.96%.     

BaO催化纤维素转化制备乳酸的研究

通过探索水热条件下不同类型固体碱催化剂催化糖及纤维素等转化制乳酸的反应,优选出了直接由Ba（OH）₂焙烧制备的高效固体碱BaO催化剂,进而对反应温度、催化剂用量、底物浓度等实验条件进行了优化,结果表明,在220℃、0.6 MPa N₂压力的水热条件下,BaO（0.8 g）催化纤维素（0.25 g）分解得到的乳酸收率可达75%,反应时间仅7 h。通过傅里叶红外光谱分析及X射线衍射（XRD）表征确定了催化剂组成,进而明确了催化剂的活性组分。最后,对纤维素催化转化机制进行推导后认为：BaO及其水解产生的Ba²⁺作用于纤维素分子间及分子内氢键,促进其断裂,而BaO水合生成的Ba（OH）₂提供了纤维素单体间糖苷键断键、葡萄糖异构及果糖分子内C3-C4键断键所需的碱条件。     

FeCl3/PAM混凝-光催化氧化法对海水的预处理

采用混凝 光催化技术对海水进行预处理. 实验结果表明： 当温度为10～25 ℃、 pH为7.0～8.0、 FeCl3投加量为2.5 mg/L、 聚丙烯酰胺(PAM)投加量为0.75 mg/L时, 海水中浊度去除率为96%; 以纳米TiO2为催化剂进行光催化氧化, 当光催化剂用量为1.8 g/L、 反应25 h时, 化学需氧量(COD)降解率为99.58%. 混凝与光催化协同作用, 可使海水中浊度及有机物均达到反渗透的进水水质要求.     

失活钒基催化剂再生-改性用于低负荷烟气脱硝

基于电厂失活催化剂,采用物相分析、化学组分测试、比表面积测量表征手段确定导致V₂O₅/TiO₂失活的原因为As₂O₃、碱金属中毒,而失活催化剂晶型结构没有发生改变且具有高的比表面积.采用0.01mol/L 的H₂C₂O₄溶液和0.015mol/L的NH₃·H₂O溶液对催化剂进行洗涤再生处理可将催化剂表面SO₃,As₂O₃,K₂O和Na₂O质量分数分别降至0.09%,0.05%,0.02%和0.01%,重新负载1.5%质量分数V₂O₅后催化剂活性得以恢复.负载3%质量分数CuO后催化剂表现出好的低温催化活性,220℃, 250℃, 280℃ 和 310℃下V₂O₅-CuO/TiO₂的NO_○x转化率分别为62.4%, 82.2%, 90.8%和95.5%.     

复合催化剂SO42--H3PW12O40/TiO2(P123)的制备及其光催化降解二硝基甲苯

 采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了系列介孔复合光催化剂SO₄^2--H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂ （P123）,并对其进行了表征和分析。N₂吸附表面分析及扫描电镜（SEM）图片显示,复合催化剂的粒径明显减小,比表面积高达211m²/g,是TiO₂的5 倍。紫外漫反射吸收光谱（UV-Vis）显示,与TiO₂相比,复合催化剂的吸收光谱发生了明显的红移,且吸收强度明显增强。运用L₁₆（4⁵）的正交实验设计探讨了H₃PW₁₂O₄₀负载量、模板剂P123 的添加量、溶液初始pH 值、催化剂加入量以及H₂SO₄浓度5 个因素对二硝基甲苯（DNT）降解性能的影响,并对正交实验结果进行了直观分析和方差分析。结果表明,该降解过程符合L-H 表观一级反应动力学,在催化剂用量为1.2g/L、H₃PW₁₂O₄₀负载量为20%、模板剂P123 的加入量为2g、溶液初始pH 为2、H₂SO₄的浓度为1mol/L 条件下,经氙灯光源辐照4h 后,DNT 的降解率达到98.7%,DNT 降解的半衰期为0.7162h,取得了良好的光催化效果。     

纳米TiO2对土壤中硝态氮质量比及硝酸还原酶活性的影响

用室内模拟培养实验考察纳米TiO₂对土壤中硝态氮质量比及硝酸还原酶（nitrate reductase, NR）活性的影响. 结果表明: 纳米TiO₂可降低土壤中硝态氮质量比和NR活性, 随着培养时间的增加, 降低程度呈先增加后降低的趋势; 在相同采样时间下, 纳米TiO₂在不同土壤中硝态氮质量比和NR活性的降低程度为沙土>黑土>草炭土, 且降低程度随纳米TiO₂添加量的增加而增加; 紫花苜蓿使纳米TiO₂对土壤中硝态氮质量比和NR活性的降低程度减弱. 因此, 纳米TiO₂可降低土壤反硝化作用强度和速率; 紫花苜蓿可降低纳米TiO₂的生物毒性.     

Dawson结构磷钨酸钕制备、表征及催化合成四氢呋喃

通过复分解法制备Dawson结构Nd₂P₂W₁₈O₆₂催化剂,并通过XRD、EDS、SEM和FT-IR等方法表征催化剂.以催化1,4-丁二醇液相脱水环化合成四氢呋喃为探针反应,通过正交实验确定了反应的最佳条件:w(催化剂)=2.6%(相对于1,4-丁二醇质量),反应温度为190 ℃,反应时间为40 min,四氢呋喃的平均产率为97.6%,催化剂重复使用到第3次时,四氢呋喃收率为87.9%.本工艺具有绿色、安全、操作简单、收率高等优点.     

纳米TiO_2对土壤中自生固氮菌活性的影响

利用盆栽实验方法,考察砂土、黑土和泥炭土中纳米TiO_2对自生固氮菌活性的影响.结果表明:在不同类型土壤中纳米TiO_2对自生固氮菌活性均产生抑制作用,作用大小为砂土黑土泥炭土;在砂土和泥炭土中掺杂不同剂量(0.5,1.0,2.0g/kg)的纳米TiO_2,自生固氮菌的抑制率随添加剂量的增加而增大;砂土和泥炭土中添加2.0g/kg纳米TiO_2在第15天抑制率达到最大值,分别为25.73%和12.76%;3种土壤中种植紫花苜蓿后其根际作用和根系分泌物均可间接减少纳米TiO_2对自生固氮菌的抑制作用,且在黑土和泥炭土中种植组和未种植组差异极显著(P0.01),在砂土中种植组和未种植组差异显著(P0.05).     

氧化硅基底负载TiO2薄膜的制备及其光催化应用研究

以钛酸丁酯为钛源，乙酰丙酮和冰醋酸为水解抑制剂，聚乙二醇为致孔剂，制备了一种稳定的TiO₂水溶胶。采用浸渍提拉法将TiO₂溶胶负载到活化的载玻片上，再经180℃水热或500℃煅烧得到TiO₂薄膜催化剂。采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线晶体衍射（XRD）和Raman光谱等分析手段对样品进行了表征，结果表明：TiO₂薄膜是由粒径为8~12 nm的球形颗粒组成的多孔结构，其晶型为结晶度良好的锐钛矿。以甲基橙为光降解物，在紫外灯下测试薄膜的光催化性能，结果显示煅烧处理的TiO₂薄膜催化剂的光催化活性优于水热处理，对低浓度甲基橙的降解效率达90%以上，并且多次重复使用后光催化活性基本保持不变。