Cr2O3-TiO2负载金属光催化剂及其光分解水产氢性能研究

以钛酸四丁酯和重铬酸铵为原料,采用溶胶凝胶法制备Cr2O3 TiO2 复合型光催化剂,并利用浸渍法在Cr2O3 TiO2 表面分别负载Fe、Mn、Mo 过渡金属,制备了Fe Cr2O3 TiO2、Mn Cr2O3 TiO2、Mo Cr2O3 TiO2 三元复合型光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、比表面分析(BET)和紫外可见吸收光谱(Uv Vis)对催化剂进行了表征.XRD结果表明:TiO2 为金红石结构;Cr2O3 为绿铬矿结构.催化剂在紫外光和可见光条件下均具有光催化分解水产氢活性,紫外光条件下三元复合型光催化剂可以明显提高光催化产氢活性,其中Mo Cr2O3 TiO2 活性最高,而在可见光条件下,三元复合型光催化剂产氢活性略低于Cr2O3 TiO2.     

Pt/TiO2-xNx光催化剂的制备及其产氢活性研究

以四氯化钛(TiCl4)为原料,用溶胶凝胶法制备了纳米氮杂二氧化钛光催化剂(TiO2 xNx),并利用化学还原法在纳米TiO2 xNx 的表面负载了铂单质(Pt/TiO2 xNx).X射线衍射(XRD)结果表明,Pt/TiO2 xNx光催化剂为锐钛矿型结构,由紫外可见漫反射光谱显示催化剂的能隙与纯TiO2 不同,而与TiO2 xNx 相一致.产氢实验结果表明,Pt的负载可以明显提高光催化剂的产氢活性,并且催化剂的产氢活性与Pt的质量分数之间呈现双峰现象,当Pt的质量分数为0 05%和0 35%时,产氢活性分别达到极大值.研究结果表明,当Pt的质量分数为0 05%时,表面Pt粒子的大小约为10 nm且分布均匀,显示该尺度的Pt粒子对于催化剂的产氢活性有较大的促进作用.     

MoNi/介孔TiO2催化剂的超临界CO2技术制备及其加氢脱硫性能

采用超临界CO2技术制备MoNi/介孔TiO2加氢脱硫催化剂(MoNi/TiO2-SUP)。采用X线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附和透射电子显微镜(TEM)对催化剂的结构进行表征。以二苯并噻吩(DBT)为含硫模型化物,考察催化剂的加氢脱硫性能。结果表明:MoNi/TiO2-SUP催化剂较浸渍法制备的催化剂(MoNi/TiO2-IMG)具有更高的活性组分分散度;MoNi/TiO2-SUP催化剂的单位活性更高,并且直接脱硫的比例较高,有利于燃油的辛烷值(十六烷值)保留。     

Eosin敏化不同晶体结构TiO2的产氢性能研究

采用超声法制备了TiO2的纳米粒子,经处理后得到不同晶体结构的TiO2.使用硅烷偶联剂修饰TiO2表面,加入脱水剂和Eosin,在蒸馏条件下,TiO2表面的氨基与Eosin分子中的羟基脱水后使得Eosin分子稳定吸附在TiO2表面.Eosin的敏化使TiO2对光的响应扩展到可见光区,并产生可见光解水产氢活性.紫外一可见漫反射光谱结果说明,锐钛矿型催化剂和混晶结构催化剂的能隙分别为2.0 eV和2.1 eV.在三乙醇胺水溶液中进行可见光下的光解水产氢实验,结果表明混晶结构的催化剂无产氢活性,锐钛矿型催化剂的光解水产氢活性最高,420 nm处的量子效率为2.32%,480 nm处的量子效率为2.86%,产氢速率在60 h内基本保持稳定.     

原位光沉积Cu提升UiO-66-NH_2光催化制氢性能的研究

金属-有机骨架(MOFs)材料UiO-66-NH_2用于光催化分解水制氢需要负载贵金属助催化剂,如Pt,但考虑贵金属价格昂贵,笔者以价格低廉的过渡金属Cu做产氢助催化剂,采用原位光沉积方法制备Cu/UiO-66-NH_2复合光催化材料.结果表明,沉积Cu可以促进UiO-66-NH_2的可见光光催化制氢性能.在优化的Cu担载量为6.0%(m/m),Cu/UiO-66-NH_2最高产氢速率为40μmol·h~(-1)·g~(-1),与负载1.0%-Pt/UiO-66-NH_2(m/m)材料的产氢速率相当.高光催化制氢性能归因于UiO-66-NH_2中光生电子可以向Cu助催化剂传输,从而提升电子-空穴对的分离.实验结果为过渡金属用作MOFs产氢助催化剂提供了实验基础.     

CdS-MoS_2-WS_2的微波法制备及其可见光分解水制氢性能

采用微波辅助快速一步还原二硫代氨基甲酸盐混合物的方法,合成了尺寸均匀的CdS-MoS_2-WS_2纳米光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等手段对样品进行表征,考察了材料的可见光分解水制氢性能。结果表明:负载了MoS_2和WS_2双助催化剂的CdS复合材料CdS-MoS_2-WS_2,其最佳产氢速率可达5.1mmol/(h·g),是纯CdS光催化产氢速率的63倍,且复合材料的产氢活性稳定持续60h;一步法微波快速合成方法使得MoS_2和WS_2两种助催化剂和CdS紧密地结合在一起,实现了电子-空穴对的快速分离,从而极大提升了光催化剂的制氢性能。     

光催化重整碳水化合物制氢

通过溶胶凝胶法制备了纳米晶TiO2光催化荆,并采用浸渍还原法制得相应负载贵金属的TiO2.利用XRD、UV-VIS-DRS和N2吸附等方法表征了催化荆的结构和织构,同时考察了反应气氛、Pt负载量、贵金属种类、葡萄糖投加量等对葡萄糖重整产氢的影响,比较了不同分子量碳水化合物在Pt/TiO2上光催化重整产氢的效率.结果表明,贵金属修饰对TiO2的晶相、比表面积的影响并不大,但能大大提高TiO2对糖类的产氢活性.当负载Pt的质量分数为1%时,样品对葡萄糖的光催化产氢活性最大;当负载等量贵金属且质量分数均为1%时,重整葡萄糖产氢的活性由高到低的顺序为:Pt/TiO2,Pd/TiO2,Au/TiO2,Rh/TiO2,Ag/TiO2,Ru/TiO2,其中Pt/TiO2与Pd/TiO2、Ag/TiO2与Ru/TiO2的活性相近.另外发现,O2对葡萄糖光催化重整产氢有抑制作用,而N2气氛对重整产氢有促进作用.多糖重整反应研究表明,Pt/TiO2对某些糖类有良好的光催化重整产氢活性,但产氢速率却随着多糖聚合度的增加逐渐降低.葡萄糖投加量实验表明,葡萄糖初始浓度对产氢反应速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood关系式.     

紫外和可见光照射下金属离子对TiO2/膨润土光催化降解罗丹明B的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法将TiO2负载到膨润土上,制备了TiO2/膨润土催化剂.在紫外光和可见光的照射下,以TiO2/膨润土及P25为催化剂,分别在溶液中加入金属离子Cu2 、Zn2 、Al3 、Mg2 ,以罗丹明B的降解率及COD去除率评价反应降解活性,以电子顺磁共振方法捕获自由基.实验结果表明:紫外光照射下,用TiO2/膨润土做催化剂,金属离子加入均阻碍了光降解过程,并且均阻碍·OH和O-·2的生成.可见光照射下,TiO2/膨润土催化剂降解率和COD去除率均大于P25,且TiO2/膨润土催化剂更易于沉降,说明它是一个在可见光下效果较好的光催化剂.而且加入金属离子对这两种催化剂降解活性影响都不大.     

SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC 的制备及光催化性能

为利用TiO2作为光催化降解水中有机污染物,以铁铝水滑石为载体,以CeO2掺杂的TiO2为活性组分,制得光催化剂前体,再以SO2-4对其进行修饰,制得了SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC 光催化剂。采用XRD、SEM、EDS 和UV-Vis DRS等手段对催化剂进行了表征;以甲基橙为模拟污染物,考察了催化剂样品的光催化性能。实验结果表明：CeO2掺杂TiO2粒子在可见光区吸光性能高于TiO2;SO2-4与CeO2-TiO2／HTLC有协同催化作用,SO2-4／CeO2-TiO2／HTLC光催化剂对可见光的吸收大大增强。经模拟日光照射2 h,SO2-4改性的15％（ CeO2-TiO2）／HTLC催化剂对甲基橙的脱色率达到93％。     

Cu-MOF前驱法制备CuO-TiO_2及其光催化产氢性能

利用Cu的有机骨架材料(Cu-MOF(Cu BTC))中金属离子高度有序的特性,基于高比表面的介孔TiO_2载体,通过煅烧前驱体Cu BTC-TiO_2复合物制备纳米负载型CuO-TiO_2催化剂。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附、X线光电子能谱仪(XPS)和紫外-可见光吸收光谱仪(UV-Vis)对催化剂的形貌和结构进行表征,并以甲醇-水体系为气相光催化产氢评价体系。结果表明:通过MOF前驱法制备的CuO-TiO_2催化剂,平均产氢速率达到0.32 mmol/(g·h),在多次循环实验中产氢速率没有明显下降趋势,稳定性较好,明显优于通过沉积沉淀法制备的CuO-TiO_2催化剂。