TiO2/Bi4V2O11复合光催化剂的制备及光催化性能

目的水热法制备TiO_2/Bi_4V_2O_(11)复合光催化剂并对其催化活性进行研究。方法采用XRD,BET,UV-Vis等表征手段研究催化剂的晶相结构和性能,并通过测试该复合结构对罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的可见光催化降解评估其光催化活性。结果实验结果表明,复合物的光催化效果与纯的Bi_4V_2O_(11)和TiO_2光催化剂相比,TiO_2负载量为50%时,TiO_2/Bi_4V_2O_(11)复合光催化剂降解RhB具有更高的可见光催化活性。结论 TiO_2/Bi_4V_2O_(11)样品光催化性能的提高归因于增大了催化剂的比表面积以及TiO_2与Bi_4V_2O_(11)形成了异质结,从而有效抑制光生电子-空穴对的复合,并根据捕获实验提出了可能的光催化机理。     

废脱硝催化剂中五氧化二钒回收工艺研究

采用H_2SO_4浸取、Na_2SO_3还原、NH_4Cl沉钒的方法回收废脱硝催化剂中的V_2O_5.实验对影响五氧化二钒回收的因素进行了研究,结果表明酸浸还原反应的最佳条件为:硫酸质量分数为45%,n(Na_2SO_3)∶n(V_2O_5)=1.2,反应温度为100℃,反应时间3.0 h,液固质量比为2;富集除杂反应过程的最佳条件为:反应温度为80℃,溶液p H为8;沉钒过程n(NH_4Cl)∶n(V_2O_5)=2.2为最佳反应条件,回收的V_2O_5含量达95%以上.     

从硫化氢气体分解制取氢气和硫磺——Ⅰ.催化热解反应

以连续流动进气系统和Pyrex玻璃管反应器,在450～600℃的温度下,研究了H_2S催化热解为H_2和S的反应。采用浸渍法和干混法制备了V_2O_5/Al_2O_3、MoO_3/Al_2O_3、V_2O_5/TiO_2、V_2O_5/SiO_2以及Cu/Al_2O_3等一系列催化剂,研究了各种催化剂在反应中的产氢率随反应时间,反应温度及H_2S流速变化的规律。用冰水冷阱回收硫磺,并用二乙醇胺溶液吸收尾气中未反应的H_2S,可以得到高纯度的氢气。结果表明,浸渍法制备的催化剂亦可用于H_2S催化热解为H_2和S的反应。最佳催化剂的组成为:20%V_2O_5+12%MoO_3/Al_2O_3,在600℃下所得产氢率为4.05%。     

Cu-Mn基分子筛对CO_2一步合成DME的性能

为减小温室效应,在WFSM-3060型催化剂评价装置上考察了自制的CuO-MnO-Al_2O_3-ZrO_2/MgZSM-5催化剂用于CO_2加氢一步合成DME的工艺条件,并在此装置上采用中间失活法的催速试验考查了催化剂的抗积碳性能和热稳定性能。采用XRD、BET等技术表征了催化剂的晶相、比表面积。实验结果表明,在T=260℃、P=5. 0MPa、VGHSV=2 500mL·g_(cat)~(-1)·h~(-1)、n(H_2)/n(CO_2)=4时催化剂上DME的收率最高,达到17. 07%,此时CO_2的转化率达到7. 10%,DME的选择性达到3. 0%;自制的CuO-MnO-Al_2O_3-ZrO_2/MgZSM-5催化剂具有选择性高、稳定性好的特点。     

SO_4~(2-)/TiO_2-Fe_2O_3固体超强酸的制备与表征

以TiCL_4、FeCL_3·6H_2O、NH_3·H_2O和H_2SO_4为原料,采用共沉淀硫酸浸渍法制备SO_4~(2-)/TiO_2-Fe_2O_3固体超强酸,用滴定法测定催化剂的酸性;用FTIR、XRD、TG-DSC、SEM和EDS表征催化剂结构;用粒径分析仪表征催化剂的粒径分布.结果表明:复合氧化物TiO_2-Fe_2O_3中,TiO_2以无定形方式分布在Fe_2O_3表面,以Ti-O-Fe键形成键联,经适宜浓度硫酸浸渍焙烧后,Fe2O3的骨架结构未发生明显变化,SO_4~(2-)负载在TiO_2-Fe_2O_3上.通过试验,得到Ti-Fe摩尔比1∶2,浸渍液硫酸浓度0.5mol/L,在550℃焙烧3h制得的SO_4~(2-)/TiO_2-Fe_2O_3催化剂酸性较强,比表面积较大,催化活性较佳.     

TiO_2-SnO_2基钨催化剂的表面性质和NH_3吸附特性及脱硝机理

采用共沉淀法制备了TiO_2-SnO_2固溶体载体,浸渍WO_3得到系列x%WO_3/Ti O_2-Sn O_2脱硝催化剂,采用比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、程序升温还原(H2-TPR)、原位漫反射傅里叶红外光谱(in situ DRIFTS)等表征研究脱硝催化剂的微观结构、表面性质和NH_3吸附特性,并推测该催化剂表面的SCR脱硝反应机理.结果表明:负载WO3之后,随着负载量的增加,催化剂的比表面积有所减小;WO_3以无定形态存在于催化剂表面;催化剂还原特性和表面Brnsted酸量显著增强;催化剂的脱硝效率增加,其中12%WO_3/TiO_2-SnO_2催化剂在280~380℃的温度窗口具有90%的NO_x转换效率.原位漫反射红外研究结果表明,对于x%WO_3/TiO_2-SnO_2系列的催化剂来说,Brnsted酸中心是催化过程中的活性酸位,该催化剂脱硝反应遵循E-R反应机理.     

尖晶石MFe2O4(M=Co、Cu、Mg)催化沼气重整制氢研究

采用溶胶-凝胶法制备了CoFe_2O_4、CuFe_2O_4和MgFe_2O_4 3种尖晶石铁氧体催化剂,开展了基于固定床反应器的沼气催化重整制氢研究。利用N_2吸附脱附、X-射线衍射(XRD)、程序升温还原(H_2-TPR)和扫描电镜(SEM)对催化剂的结构进行了表征,并考察了温度、V_(CH_4)和V_(CO_2)比值及催化剂的体积空速(GHSV)等因素对氢气和一氧化碳选择性的影响。实验结果表明:自制样品均为尖晶石型铁氧体;各催化剂在催化后仍然保持着尖晶石结构;当V_(CH_4)∶V_(CO_2)=1∶1、GHSV=6 000 h~(-1)、在800℃时,尖晶石CuFe_2O_4表现出最优的性能,获得氢气和一氧化碳选择性为87.60%和89.79%;Cu和载体之间的相互作用有利于消除催化剂积碳,并促进重整反应。     

催化热钾碱液吸收CO_2的机理研究

采用搅拌反应器研究了V_2O_5在热钾碱液中的催化机理。实验结果表明:当V_2O_5浓度≤0.15M时,CO_2在热钾碱液中的吸收机理为拟一级反应;V_2O_5为均相催化剂。对几种催化剂与CO_2发生拟一级平行反应的情况提出了计算吸收速率的简便近似方法。在50℃、0.1013 MPa时,采用滞流射流装置求出了催化热钾碱液吸收CO_2的拟一级反应速率常数k_1、CO_2的物理溶解度C及CO_2的液相扩散系数D_A。     

V_2O_5/TiO_2催化剂上NH_4HSO_4形成机理研究

基于商用V_2O_5/TiO_2催化剂,通过模拟SCR脱硝试验装置的宏观试验及原位傅里叶变换红外的微观分析手段,对SO_2催化氧化机理及硫酸氢铵(ABS)的形成机理进行了研究。结果表明,SO_2吸附在催化剂表面后先与V~(5+)—OH基团反应生成了金属硫酸盐中间产物(VOSO_4),继而转化为SO_3,O_2与温度都对该反应有促进作用。催化剂上ABS生成主要有2种机理:一是由吸附态NH_3与气相或弱吸附态SO_2反应生成;二是由金属硫酸盐(VOSO_4)与气相NH_3直接反应生成。催化剂上ABS大约在200℃生成,在450℃分解,且NO能与ABS中的NH_4~+反应而促进其分解,但此反应与脱硝反应共存且为竞争关系。     

CaFe_2O_4/TiO_2光催化制氢性能

本文制备了p-n复合半导体光催化剂CaFe_2O_4/TiO_2,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)及电化学工作站对光催化剂的结构和性能进行表征。以模拟太阳光催化产氢速率评价p-n复合半导体光催化剂CaFe_2O_4/TiO_2的光催化活性。探讨光催化剂中CaFe_2O_4添加量、甲醛浓度、反应体系pH对光催化产氢性能的影响,并对光催化活性的提高进行了机制分析。结果表明:CaFe_2O_4的导带比TiO_2的导带更负,同时在CaFe_2O_4/TiO_2内存在内建电场,两者均促进了电子从CaFe_2O_4向TiO_2的迁移,增强了光催化活性,0.4%CaFe_2O_4/TiO_2具有最高的光催化活性,2 h内的产氢速率达到0.989 mmol/(g·h)。此外,CaFe_2O_4/TiO_2的稳定性较好,可多次循环使用。     

Bi_2Ti_2O_7/TiO_2异质结对盐酸四环素的光催化降解效果评价

采用溶剂热法通过控制溶剂比获得3种不同形貌的Bi_2Ti_2O_7/TiO_2异质结(BT-0、BT-5、BT-10).采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、低温氮气吸附-脱附(BET)、Zeta电位仪和循环伏安实验等对催化剂的晶型结构、形貌和性能进行表征.研究了异质结对盐酸四环素(TC)的吸附和光催化降解性能,考察了溶液的初始p H、盐酸四环素的初始浓度和催化剂投加量对盐酸四环素光催化降解效率的影响.实验结果表明,橄榄球状Bi_2Ti_2O_7/TiO_2异质结具有更大的比表面积和较多孔型,对盐酸四环素的吸附去除率更大.在异质结加入量为0.1 g/L,250 W金卤灯下反应180 min,BT-0、BT-5和BT-10异质结对浓度为0.05 g/L初始pH为8.9的盐酸四环素去除率分别为92.4%、99.8%、97%.异质结对盐酸四环素的光降解反应符合拟一级动力学规律.     

SO42-/TiO2-MoO3-La2O3催化合成丁酮1,2-丙二醇缩酮

报道了以稀土改性固体超强酸SO_4~(2-)／TiO_2-MoO_3-La_2O_3为多相催化剂,通过丁酮和1,2-丙二醇为原料合成丁酮1,2-丙二醇缩酮,探讨了SO_4~(2-)／TiO_2-MoO_3-La_2O_3催化剂对缩醛反应的催化活性,较系统地研究了原料量比,催化剂用量,反应时间诸因素对产品收率的影响及催化剂重复使用性能。实验表明：在n(丁酮)：n(1,2-丙二醇)=1：1.2,催化剂用量为反应物料总质量的1.0％。环己烷为带水剂,反应时间1.0h的优化条件下,丁酮1,2-丙二醇缩酮的收率可达76.4％,由此可见,SO_4~(2-)／TiO_2-MoO_3-La_2O_3是合成丁酮1,2-丙二醇缩酮的优良催化剂。     

CeO_2改性NiO/γ-Al_2O_3催化剂的苯胺焦油加氢轻质化

采用分步沉淀法制备CeO_2改性NiO/γ-Al_2O_3催化剂,通过比表面积分析(BET)、X线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、H2程序升温脱附(H2-TPD)对催化剂结构和物化性能进行表征,研究催化剂对苯胺焦油加氢裂化的反应活性。结果表明:适量加入CeO_2可提高NiO在载体γ-Al_2O_3表面的分散,提高NiO/CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂的还原性及吸氢能力,进而提高催化剂的活性和稳定性。采用CeO_2质量分数15%的NiO/CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂,在反应温度265℃、反应压力3.0 MPa、液时空速0.3 h-1和氢油体积比2 000的条件下,苯胺焦油裂解率为100%,胺类物质收率为58.54%。     

掺杂MgCr_2O_4-TiO_2系湿敏陶瓷的研究

在MgCr_2O_4-TiO_2系湿敏陶瓷的基体中掺入V_2O_3杂质,改进了系统的电性能。通过大量实验,确定最佳工艺条件:1200℃还原气氛中烧结1h,采用RuO_2电极浆料,在70Hz、1V的交流电下测试湿度电阻特性;确定最佳组成为MgO:Cr_2O_3:TiO_2:V_2O_3=80:80:20:2(摩尔比)。研制的MgCr_2O_4-TiO_2系湿敏陶瓷具有阻值范围适中(10~3～10~7Ω)、响应快(小于10s)、滞后效应小(<±1%)和灵敏度高等优点。用SEM、XRD、EPMA等手段分析了典型的MgCr_2O_4-TiO_2湿敏陶瓷的显微结构、晶相和成分分布。用XPS、EPR和IR论证了该材料的导电机理。用NMR和IR初步探讨了半导体湿敏陶瓷的湿敏机理。     

用[LiCI、TiO_2/Al_2O_3]催化剂进行甲烷氧化偶联反应

本文报导了用机械混合法调制的 LiCl/TiO_2及 LiCl·TiO_2/Al_2O_3催化剂在甲烷氧化偶联反应过程中的活性和选择性、以及 C_2收率等。同时,还详细地测定了温度、甲烷分压等各种反应条件对催化剂活性和选择性的影响。实验结果表明,当 LiCl 含量为20%(mol 此).在 T=750℃,P_(CH4)=0.2atm.P_(CH4):Po_2=3:2的条件下进行甲烷氧化偶联反应时,用这两种催化剂,可使乙烯的选择性提高到85%,乙烯的收率分别达到27%和29%。     

氮掺杂炭锚定二氧化钛的制备及电催化氧还原性能

目前人们正在积极寻找非贵金属催化剂以取代昂贵的铂系氧还原反应催化剂。本文研究一种非贵金属催化剂TiO_2分散在N掺杂碳(TiO_2/N—C)上,其在碱性溶液中的ORR活性与20%(wt) Pt/C相当,其中,在0.1 mol/L KOH溶液中,TiO_2/N-C表现出0.96 V_(RHE)的起始电位和0.80 V_(RHE)的半波电位;密度泛函理论计算表明,电子从还原的TiO_2转移到N-C可以大大增强石墨化N掺杂剂附近的ORR活性;TiO_2/N-C在反应条件下也表现出良好的稳定性和对甲醇的耐受性。这为合理设计廉价高活性ORR催化剂提供了一种新方法。     

负载型B_2O_3固体酸催化转化葡萄糖为5-羟甲基糠醛的研究

通过沉淀法和浸渍法制备了一系列不同负载量的B_2O_3/TiO_2-Al_2O_3固体酸催化剂(BTA),并将其用于转化葡萄糖为5-羟甲基糠醛的反应.研究表明,B_2O_3的引入促进了葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛.在最优条件下,BTA-0.20催化剂在150℃反应3 h后,得到了47.3%的5-羟甲基糠醛产率与93.1%的葡萄糖转化率.BTA-0.20展现出的良好的催化活性与催化剂表面的总酸量密切相关,且催化剂表面同时存在的Lewis与Brnsted酸性位点有助于葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛.     

吸附在TiO_2(110)表面的Au_(n-1)Ag(n=1-5)团簇的第一性原理研究

采用第一性原理对Au_(n-1)Ag(n=1-5)团簇所有异构体吸附在TiO_2(110)表面的负载构型进行了结构优化,并分析了负载团簇的最稳定结构的电子性质.研究结果表明:在较稳定的吸附构型中,团簇都与TiO_2表面的两配位的氧(O_(2c))相连接.将不稳定的Au3Ag异构体负载在TiO_2表面后稳定性明显提高.能量分析表明,负载的Au_3Ag为最稳定体系.根据bader电荷和DOS分析,吸附Au_(n-1)Ag(n=1-5)团簇后,有电子从金属团簇转移到吸附基底上.Au_(n-1)Ag(n=4,5)团簇吸附后的TiO_2(110)表面不再具有半导体性质.Au Ag和Au_2Ag团簇与TiO_2表面的作用较弱,它们与TiO_2表面之间的电荷转移较少.     

V2O5/TiO2可见光催化降解孔雀石绿的研究

利用组合化学的方法,以三苯基胺类有机污染物孔雀石绿为降解对象,对复合光催化剂MOx/TiO2(M＝Zn,Ni,La,Mo,V,Si)的催化降解性能进行了筛选,表明V2O5/TiO2体系具有最优异的光催化降解性能.在此基础上,对V2O5/TiO2催化剂进行了优化.结果表明:当采用钛酸丁酯溶胶-凝胶法制备、n(V2O5) : n(TiO2)为15%时,V2O5/TiO2催化剂有最佳的光降解效果,降解率可达96%.     

α-Bi_2O_3/TiO_2纳米粒子的制备及其光催化性能的研究

采用两步水热法合成了α-Bi2O3/TiO_2纳米粒子,利用透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见固体漫反射光谱(DRS)对其进行了表征,以罗丹明B(Rh B)为模型污染物评价了其光催化活性,结果表明:在模拟可见光源的照射下,α-Bi2O3/TiO_2比α-Bi2O3、TiO_2单体具有更好地光催化活性,当α-Bi_2O_3与TiO_2的摩尔比为1︰5时复合纳米粒子的光催化活性最佳,光照150 min降解率为98.5%.经过3次循环利用,α-Bi2O3/TiO_2纳米粒子具有较好的稳定性.