新型多酸-有机胺-分子筛杂化光催化剂的制备、表征及其光催化性能研究

通过软化学手段制备了一系列新型耐水性多金属氧酸盐—有机胺—分子筛杂化光催化剂K5Ni(H2O)PWllO39—APS—MCM—48(41)(APS＝(C2H5O)3SiCH2CH2CH2NH2)，通过XRD、UV／DRS、FT—IR、ICP—AES和元素分析等手段，对其组成和结构进行了表征，并考察了此类杂化光催化剂对可溶性染料罗丹明B(RB)的催化活性．实验结果表明，此类杂化光催化剂光催化活性高于直接光解和均相体系中K5[Ni(H2O)PWl1O39](PWllNi)的光催化活性，在90min内使RB的转化率超过了90％．并且，该催化剂的耐水性好，反应过程中不易溶脱，可重复使用．     

新型杂化催化剂光催化降解的研究

通过软化学手段制备了一系列新型多金属氧酸盐-有机胺-分子筛(MCM-48)杂化光催化剂IGM(H2O)PW11O39-APS-MCM-48(简写PW11M-APS-MCM-48,M=Co／Ni,APS=(C2H5O)3SiCH2CH2CH2NH2),以六氯苯为探针分子考察了此类杂化光催化剂的催化活性。实验结果表明,此类杂化光催化剂的光催化活性高于直接光解,可有效的降解污水中有机杀虫剂六氯苯。     

第四周期过渡金属钨磷杂多酸盐

以Keggin型杂多酸盐(Na5PW11Z(H2O)O39,Z=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,以下简称为PW11Z)为催化剂,过氧化氢为氧化剂,在水一正己醇两相体系中进行了正己醇到正己醛的选择氧化反应.在此选择氧化反应中同时伴随着过氧化氯分解的竞争反应,两种反应间存在着明显的对应关系.在70℃时,生成正己醛的催化剂活性序列为PW11Co＞PW11Fe≈PW11Ni≈PW11Mn＞PW11Cu≈PW11Zn,其中PW11Co的正己醛收率为3.3%,当把过氧化氢稀释,向反应体系中滴入时,则正已醛的收率将大幅度提高.对于PW11Co采说,正己醛的收率提高为7.12%,选择性为89.4%.还利用ICP,IR,UV等手段对催化剂进行了表征.     

第四周期过渡金属钨磷杂多酸盐催化过氧化氢氧化正己醇成正己醛

以Keggin型杂多酸盐 (Na5PW11Z(H2 O)O3 9,Z =Mn ,Fe ,Co,Ni,Cu ,Zn ,以下简称为PW11Z)为催化剂 ,过氧化氢为氧化剂 ,在水—正己醇两相体系中进行了正己醇到正己醛的选择氧化反应 .在此选择氧化反应中同时伴随着过氧化氢分解的竞争反应 ,两种反应间存在着明显的对应关系 .在 70℃时 ,生成正己醛的催化剂活性序列为PW11Co>PW11Fe≈PW11Ni≈PW11Mn >PW11Cu≈PW11Zn ,其中PW11Co的正己醛收率为 3.3% ,当把过氧化氢稀释 ,向反应体系中滴入时 ,则正己醛的收率将大幅度提高 .对于PW11Co来说 ,正己醛的收率提高为 7.12 % ,选择性为 89.4% .还利用ICP ,IR ,UV等手段对催化剂进行了表征     

PW11Mn/有机陶瓷膜的制备及可见光催化性能

高级氧化法产生的具有强氧化性的·OH、·O2 -等可以把水体中有害的有机物大分子 氧化成CO2、H2O 等小分子物质。以甲基三甲氧基硅烷为有机陶瓷的前驱体，以Keggin 型锰取代杂 多阴离子PW11O39Mn（II）（H2O）5-［PW11Mn］为可见光活性组分，采用溶胶-凝胶法制备PW11Mn/有机 陶瓷膜光催化剂，并进行了IR、UV-Vis DRS 以及SEM 等表征。通过高级氧化法对罗丹明B（RhB） 的光降解反应来评估其光催化活性，同时探究了PW11Mn 负载量、煅烧温度对PW11Mn/有机陶瓷膜 光催化性能的影响。实验得出，100 ℃时煅烧的PW11Mn 负载量为2.0 g 的PW11Mn/有机陶瓷膜对罗 丹明B 降解效果最佳。     

类光-芬顿体系PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)~(4-)/H_2O_2可见光催化降解罗丹明B

以Keggin型铁取代杂多阴离子PW11O39Fe(Ⅲ)(H_2O)4-(PW11Fe)为可见光活性组分构建了一个类光-芬顿体系(PW11Fe/H2O2),并用于模型污染物罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解,同时考察了H2O2浓度、PW11Fe浓度、Rh B初始浓度及溶液p H值对Rh B可见光催化降解速率的影响,讨论了Rh B光催化降解的动力学性质。实验结果表明,当溶液p H=4.5时,由0.6 mmol·L-1PW11Fe和4 mmol·L-1H2O2构成的体系对Rh B的光催化降解效果最佳,0.01 mmol·L-1的Rh B在250 W金卤灯照射下反应60 min,其降解率达到100%,反应240 min,总有机碳(TOC)去除率约48%。羟基自由基猝灭和电子顺磁共振(EPR)实验表明,PW11Fe/H2O2体系在可见光照射下产生羟基自由基,从而导致Rh B的快速降解,降解反应的表观速率常数k为(6.2±2)×10-2mmol·L-1·min-1。     

纳米级Si02负载型多金属氧酸盐复合材料的制备及表征

采用溶胶—凝胶法制备了孔径为3．2nm的SiO2载体，通过自组装技术合成了纳米级SiO2负载型多金属氧酸盐复合材料PW11Ni—APS—SiO2。经N2吸附测定、UV/DRS、FT—IR、ICP—AES检测，母体PW11Ni与被胺修饰的载体之间不是单纯的吸附，而是生成了新的化学键，很好的解决了非均相反应中，负载型多金属氧酸盐易脱落的问题。     

碳纳米管-二氧化钛纳米复合材料的制备、表征及其光催化性能

为了提高二氧化钛在可见光下的光催化活性,本文采用溶胶—凝胶溶剂热法制备不同负载量的碳纳米管—二氧化钛(CNTs-Ti O)纳米复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)2、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)等对该复合材料形貌和晶型的结构进行表征;对比CNTs-Ti O2和市售Ti O(P25)UV-vis2图谱,结果显示P25只能吸收单一的紫外光,而CNTs-Ti O2则在紫外和可见光下均有良好的光吸收性,并且随着CNTs含量的增加,CNTs-Ti O2对光的吸收性能越好;采用降解亚甲基蓝(MB)溶液研究CNTs-Ti O2的光催化活性,实验结果表明CNTs-Ti O2在可见光下具有良好的光催化性能。上述结果表明可以将CNTs-Ti O2纳米复合材料应用于降解工业废水污染物。     

两种MOFs材料降解染料废水的光催化活性

以吡啶羧酸配体3-吡啶-4-苯甲酸(3,4-HPBC)为构筑块,过渡金属Ni(Ⅱ)和Co(Ⅱ)作为中心离子,合成了两种MOFs材料,[Ni(3,4-PBC)_2(H_2O)](1)和[Co(3,4-PBC)_2(H_2O)](2)。以酸性品红和甲基橙溶液为模型污染物,考察了两种MOFs材料和敏化TiO_2复合材料对这两种污染物的光催化降解性能。结果表明:两种MOFs材料和敏化TiO_2复合材料对两种污染物具有较好的光降解活性。     

PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-/有机陶瓷复合光催化材料制备及其性能研究

为利用太阳光除去水体中有机染料污染物,并且解决催化剂回收再利用问题,以SolGel法结合垂直提拉及锻烧等技术,制备了铁取代Keggin型磷钨杂多阴离子PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)~(4-)(PW_(11)Fe)与有机陶瓷复合光催化材料。利用UV-Vis、FT-IR和SEM等手段对上述复合材料进行了结构表征和组成测定。通过水溶液中罗丹明B(RhB)的降解反应评价PW11Fe/有机陶瓷复合光催化材料的光催化活性,并系统研究了催化剂用量、煅烧温度等条件对光催化性能的影响。实验结果表明:当PW_(11)Fe的负载量为3.0 g时,50 mL 10μmol/L的RhB水溶液在400 W金卤灯照射120 min后,降解率可达98.6%。     

纳米级SiO2负载型多金属氧酸盐复合材料的制备及表征

采用溶胶-凝胶法制备了孔径为3.2nm的SiO2载体,通过自组装技术合成了纳米级SiO2负载型多金属氧酸盐复合材料PW11Ni-APS-SiO2.经N2吸附测定、UV/DRS、FT-IR、ICP-AES检测,母体PW11Ni与被胺修饰的载体之间不是单纯的吸附,而是生成了新的化学键,很好的解决了非均相反应中,负载型多金属氧酸盐易脱落的问题.     

Visible-light photocatalytic H2 evolution over a series of transition metal substituted Keggin-structure heteropoly blues

The visible light photocatalytic H 2 evolution activities of a series of transition-metal substituted Keggin-structure heteropoly blues K 6 SiW 11 O 39 M(H 2 O)·nH 2 O (M=Co,Ni,Cu and Zn) were systematically studied with Pt nanoparticles as co-catalyst.The H 2 evolution rates were 150,98,65 and 48 mol h-1g-1 for SiW 11 Cu,SiW 11 Ni,SiW 11 Co and SiW 11 Zn,respectively,meaning that the order of photocatalytic activity of these heteropoly blues from transition-metal substituted polyoxometalates was:SiW 11 Cu > SiW 11 Ni > SiW 11 Co > SiW 11 Zn.The catalysts could be efficiently reused for at least 5 cycles.     

LDH/Fe3O4@Cu2O复合材料对盐酸四环素的光催化性能研究

采用液相还原法在制备Cu2O的前驱体中加入LDH/Fe3O4制备出LDH/Fe3O4@Cu2O复合材料,将其对盐酸四环素废水进行光催化降解,研究了催化剂的投加量、光照强度、pH值和共存离子对LDH/Fe3O4@Cu2O复合材料光催化性能的影响,分析了光催化过程中起主要作用的活性基团.结果表明,制备出的LDH/Fe3O4@Cu2O复合材料具有较好的光催化性能,与单纯Cu2O相比,复合材料能够提高光催化降解的速率和效果.光催化降解盐酸四环素的最佳条件：催化剂的投加量为0.1 g·L－1、光照强度为500 W、pH值为10,对50 mg·L－1盐酸四环素的降解效率达到95.2%.溶液中存在阴离子Cl－和HCO时会降低光催化效率,自由基抑制实验证实光催化过程中·O起主要作用.     

g-C_3N_4负载磷钨酸的表征及光催化性能

采用超声——浸渍法制备了磷钨酸/g-C_3N_4(PWCN)复合光催化剂,并利用XRD,IR及UV-Vis吸收光谱对其进行了表征.考察了其在紫外光和太阳光照射下催化降解甲基橙的性能,并对其重复使用性、降解动力学及光催化机理进行研究.结果表明:复合材料的光响应与PW相比发生红移,且吸光值增大.在接受紫外光和可见光照射2h条件下,该复合物光催化剂对甲基橙的光降解率分别达到96.81%和80.24%,同时具有良好的循环稳定性.PW对g-C_3N_4光生电子的捕获是提高复合物催化活性的主要原因.     

复合铌酸盐的合成和光催化活性的研究

利用光催化剂降解有机染料具有很好的应用前景,光催化材料在光催化反应中起着重要的作用,但是如何制备化学性质稳定、在可见光下具有高的催化活性的催化剂一直是人们探索的一个主题。以Ag2O、Nb2O5、Na2CO3为前驱物,经高温固相反应法合成了具有不同Na/Ag摩尔比的(AgNbO3)1-x(NaNbO3)x复合铌酸盐。采用X-射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射谱(UV-vis DRS)等方法对样品的结构和光谱响应特征进行了表征,以亚甲基蓝的降解反应为探针考察不同Na/Ag摩尔比的(AgNbO3)1-x(NaNbO3)x复合铌酸盐在可见光下的光催化活性。结果表明,由高温固相法合成出的复合铌酸盐的结构随着Na/Ag摩尔比的变化而变化,光谱响应特征随Na/Ag摩尔比的减小逐渐红移,而对亚甲基蓝的降解性能随Na/Ag呈规律性变化,其中(AgNbO3)0.6(NaNbO3)0.4复合铌酸盐呈现最好的光催化活性。     

纳米孔结构负载型固体杂多酸催化合成乙酸乙酯的研究

采用溶胶-凝胶技术分别将Keggin型和Dawson型杂多酸负载到TiO2载体上，制备了固体杂多酸催化剂H3PW12O40/TiO2、H4SiW12O40／TiO2和H6P2W18O62／TiO2，通过ICP-AES、31^P MAS NMR和N2吸附测定方法对其进行了表征，并对催化剂在合成乙酸乙酯反应中的催化性能进行了对比研究。实验结果表明，负载型杂多酸在反应中的活性高于母体杂多酸的直接催化。其中，H6P2W18O60/TiO2可在120min内使乙酸乙酯收率达到98％。     

SiW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)5-的电化学性质及电催化还原过氧化氢

 用循环伏安和交流阻抗等方法详细研究了SiW₁₁O₃₉Fe(Ⅲ)(H₂O)^5- (SiW₁₁Fe)的电化学性质和对H₂O₂ 还原的间接电催化作用,并与PW₁₁O₃₉Fe(Ⅲ)(H₂O)_4- (PW₁₁Fe)进行了比较,同时提出了电催化反应的机理。实验结果表明,与PW₁₁Fe 类似,SiW₁₁Fe在酸性水溶液中也有3对还原氧化伏安响应,分别归属于Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对和W-O骨架的还原氧化反应。但SiW₁₁Fe的3对还原氧化波的峰电位与PW₁₁Fe)相比明显负移,且均受溶液pH的影响。SiW₁₁Fe中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)电对传递电子的可逆性比PW₁₁Fe的差,但同样对H₂O₂ 的还原具有明显的电催化作用,并受溶液pH的影响。随着溶液pH的增加,Fe波和W-O骨架波的还原氧化峰电位均负移,Fe波对H₂O₂ 还原的电催化活性降低甚至被完全抑制,相反,第一个W-O骨架波对H₂O₂ 的还原却有明显的电催化作用。     

模板法制备纳米复合光催化材料HPA/TiO2

在模板剂P123作用下,采用溶胶一凝胶再结合程序升温溶剂热法制备了光催化材料H6P2W18O62/TiO2（P123）和H3PW12O40/TiO2（P123）,通过FTr—IR、ICP—AES、XRD、N2吸附一脱附等检测手段对其组成、结构及其表面物理化学性质进行了表征。结果表明,合成材料晶型结构良好,母体多酸的基本结构未发生明显变化,孔径分布均匀,经P123处理的合成产物H6P2W18O62/TiO2（P123）比表面积高达414．6m2／g。     

两步水热法制备高温稳定的TiO2-SiO2复合粉体

用两步水热法以钛酸丁酯和硅酸乙酯为原料制备了具有高光催化活性的高温稳定的TiO2-SiO2复合纳米粉体。首先在热压釜中160℃水热4小时合成TiO2纳米晶体,然后加入硅酸乙酯再160℃水热4小时形成TiO2-SiO2复合纳米粉体。以动态光散射（DLS）、差热（DSC）、傅立叶变换红外吸收光谱（FTIR）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）表征了TiO2-SiO2复合粉体。n(TiO2) / n(SiO2)摩尔比为10：1、2：1和1：1的复合粉体分别在800℃、1000℃和1200℃煅烧2小时后仍保持锐钛矿晶型,二氧化硅含量越高,高温稳定性越高。复合粉体中Ti-O-Si键是锐钛矿TiO2高温稳定的原因。红外分析表明水热合成的复合粉体没有Ti-O-Si键,800℃煅烧2小时后才形成Ti-O-Si键。 透射电镜和动态光散射粒度分析表明复合粉体呈现分散良好的近球形,颗粒大小为10-30nm。TiO2-SiO2复合材料在紫外光作用下使20mg/L甲基橙水溶液褪色的实验表明其具有优良的光催化性能,其活性和商品TiO2 P25粉体相似。800℃和1000℃煅烧2h的复合粉体的光催化活性仍保持良好的光催化活性,比同条件处理的P25高很多;1200℃煅烧2h后的复合材料只有微弱的光催化性。