锐钛矿型TiO2/SiO2复合氧化物的制备

以硅灰石为硅源、 硫酸钛为钛源, 在未添加任何表面活性剂的制备条件下得到较高比表面积的多孔锐钛矿型TiO₂/SiO₂复合氧化物.反应过程中生成微溶于水的CaSO₄, 在复合物孔隙的形成中起重要作用. 利用XRD,TEM,N₂吸附和脱附对复合物的微观结构和化学组成进行了表征.     

一步水热法制备铁掺杂钛酸纳米管对砷的同步吸附和光催化

采用一步水热法合成了铁掺杂的钛酸纳米管(Fe-TNTs),并用于同步吸附和光催化以去除水体中的砷.TEM,EDS和XRD等表征证实了铁成功掺杂到钛酸纳米管(TNTs)中,同时表明该材料具有较大的比表面积(162.8m2/g)和较高的等电点(5.49),利于其对砷的吸附.Fe-TNTs对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附等温线符合Two-site Langmuir模型,理论最大吸附量分别为17.67和90.96mg/g.高As(Ⅴ)的吸附性能得益于低p H值下的静电吸引作用,而对As(Ⅲ)的吸附机理为配位作用.铁的掺杂不但减小了TNTs的能带宽度,而且Fe3+可以充当临时的电子-空穴对捕获剂,以阻止TNTs电子-空穴对的复合,由此提高了TNTs的光催化性能.光催化30min,As(Ⅲ)即可完全被氧化成As(Ⅴ),As(Ⅴ)继而可通过Fe-TNTs的吸附被去除,因此Fe-TNTs对砷的去除过程是一个同步光催化和吸附的过程.     

有序介孔碳负载纳米CuOx强化吸附2,4-二氯苯酚

采用水热合成、高温炭化工艺制得酚醛树脂基有序介孔碳(OMC),通过Cu(NO₃)₂溶液浸渍、中低温煅烧制备OMC负载纳米CuO_x(CuO_x@OMC)材料。使用透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)和N₂吸附-脱附法等对材料的形貌和结构进行表征,考察CuO_x@OMC材料对2,4-二氯苯酚的吸附性能。结果表明：CuO_x@OMC具有较好的有序介孔结构,在3.20和17.40 nm附近各有一个孔径分布峰,10.0～20.0 nm粒径的CuO_x较均匀地分散在OMC表面。CuO_x@OMC对2,4-二氯苯酚的吸附过程更符合Langmuir等温吸附方程和准一级动力学方程,对2,4-二氯苯酚的吸附性能明显高于OMC和CuO_x,且吸附后容易脱附再生,体现出较好的循环使用效果。     

钛酸纳米管/活性炭复合材料对水体中铅和亚甲基蓝的吸附

钛酸盐纳米管(TNTs)由于具有较大的比表面积和优异的离子交换性能,显示出对重金属和阳离子染料高效的吸附性。文章通过一步水热法合成了粉末活性炭负载的钛酸纳米管(TNTs/PAC)材料,并应用于对铅离子(Pb)和阳离子染料亚甲基蓝的吸附。TNTs/PAC对Pb(Ⅱ)和MB都体现了很快的动力学,60min即可达到吸附平衡且符合准二级反应动力学(R~2=1)。吸附等温线符合Langmuir模型(R~20.998),拟合的单层饱和最大吸附量Pb(Ⅱ)为318.5mg/g,MB为234.5mg/g。Pb(Ⅱ)在TNTs@PAC上的吸附受溶液pH影响较大,碱性条件由于材料表面带更多的负电荷而利于吸附。TNTs@PAC对两种污染物的主要吸附机理为金属和染料阳离子与TNTs层间Na~+和H~+的交换作用。另外,该材料经EDTA解吸或紫外光照再生后易于循环利用。高效的吸附性能与良好的可再生性使该材料在修复重金属及染料污染水体方面成为一种极具前途的纳米复合材料。     

高分散Ni/Al2O3-CeO2催化剂的制备及其甲烷干重整性能研究

以离子交换逆负载法合成了以氧化铝和氧化铈为载体的高分散镍基催化剂,通过溶度积的(Ksp)驱动将Ni负载在氧化物载体上,得到了用于甲烷干重整的高分散催化剂.采用XRD、TEM、N₂物理吸附-脱附等表征手段表征了催化剂的物理化学性质,使用固定床反应器评价其催化性能,研究了催化剂中CeO₂含量对甲烷干重整性能的影响.结果表明：在低CeO₂含量时(Ce质量分数为3.4%),催化剂具有较高活性和稳定性,产物H₂/CO比约等于1,反应后催化剂活性金属轻微烧结,积碳最少.     

磁性介孔二氧化钛/氧化石墨烯复合材料的制备及其对Cd(Ⅱ)的吸附

以钛酸四丁酯、纳米四氧化三铁和氧化石墨烯(GO)为主要原料,通过化学沉积法和水热法合成了磁性介孔二氧化钛/氧化石墨烯(MTiO_2/GO)复合材料,并用其处理含Cd(Ⅱ)废水。采用了X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见漫反射光谱仪等手段对MTiO_2/GO进行结构表征,考察了GO含量、MTiO_2/GO投加量、溶液初始pH、反应时间和Cd(Ⅱ)初始浓度对MTiO_2/GO吸附Cd(Ⅱ)的影响,分析了吸附过程的动力学和等温线特征。结果表明,在GO质量分数为60wt%,MTiO_2/GO投加量为10 mg,pH为6和吸附时间为90 min的条件下,MTiO_2/GO对10 mg/L Cd(Ⅱ)的吸附效果最佳,吸附率为95.43%。吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型。经5次吸附-解吸后,Cd(Ⅱ)的吸附率仍高达91.85%,说明MTiO_2/GO具有较高的循环利用性能。     

弱憎水性酸对钛酸纳米管吸附Cu(Ⅱ)的影响及其机理

弱憎水性酸(WHoA)是水体天然有机物的重要组分之一,与腐殖酸等憎水性物质相比,其分子量相对较小,表面有较多的带电官能团,可通过静电或表面络合作用影响金属离子的吸附.本研究选用钛酸纳米管(titanate nanotubes,TNTs)作为吸附剂,探讨了WHoA存在下,Cu(Ⅱ)的吸附等温线、动力学和pH值影响.借助于XPS表征,分析了Cu(Ⅱ)在TNTs表面的吸附形态.结果表明,树脂连续分离法获得的WHoA含有类富里酸荧光基团,与原水相比,苯环类物质减少,亲水性更强.pH=2条件下,WHoA显著影响TNTs对Cu(Ⅱ)的吸附,WHoA浓度为0.15mg·L~(-1)时,Cu(Ⅱ)吸附量最大为23.8mg·g~(-1),这与WHoA表面带负电的亲水基团在Cu(Ⅱ)与TNTs之间的静电桥接作用有关.WHoA的存在会影响Cu(Ⅱ)的Langmuir吸附等温模型,然而并不影响其吸附动力学过程.XPS表征结果证实,WHoA参与了TNTs对Cu(Ⅱ)的吸附,吸附的Cu(Ⅱ)以3种形式存在:通过静电引力直接与TNTs表面的-ONa结合、通过WHoA的-COOH桥接吸附、以Cu(OH)_2形式沉淀吸附.     

P/HZSM-5分子筛催化乙醇脱水制备乙烯

采用浸渍法制备一系列P/HZSM-5分子筛催化剂,考察P含量对乙醇脱水制备乙烯的影响,并以X线衍射（XRD）、N₂吸附脱附（BET）、²⁷AL核磁共振(²⁷AL MAS NMR)等表征手段研究了P物种对HZSM-5分子筛结构和酸性质的影响。结果表明:H₃PO₄的添加会在某种程度上促进骨架四面体Al原子的脱离,从而有效地降低催化剂酸强度,进而减弱了催化剂的活性,但有利于延长使用寿命。结合NH₃-TPD表征结果,P的添加量控制在2.0%比较合适。     

TiO2-SBA-15负载镧催化剂的制备、 表征及光催化降解甲基橙

以SBA-15为载体, 钛酸四丁酯为钛源, 采用溶胶 凝胶法制备负载TiO₂的SBA-15分子筛, 先通过浸渍法将不同质量浓度的硝酸镧负载到TiO₂-SBA-15上, 再用高温焙烧法制备不同镧负载量的TiO₂-SBA-15催化剂. 采用X射线衍射(XRD)、 红外光谱(FT-IR)、 电感耦合等离子体(ICP)发射光谱、 透射电镜(TEM)及N₂吸附-脱附等温线对系列催化剂进行表征. 用负载镧的TiO₂-SBA-15催化剂对甲基橙溶液进行光降解, 考察镧的负载量对甲基橙降解率的影响. 实验结果表明： 当镧的负载量为0.14%, 紫外灯照射140 min时, 甲基橙的降解率为100%.     

掺杂Eu (Ⅲ)二氧化钛的制备及催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备铕掺杂二氧化钛纳米微球,样品的结构和光学性能通过XRD、FTIR、N_2吸附/脱附、SEM和荧光光谱进行表征。实验结果表明,Eu(Ⅲ)成功掺杂到二氧化钛中,复合材料TiO_2/Eu(Ⅲ)在紫外灯的照射下,发出红色荧光,说明该复合材料具有较好的光学催化性质,具有潜在的光学应用价值。     

吸附强化异构反应过程分析

提出以吸附强化可逆异构反应的变压循环过程,构建了平衡条件下的模型,考虑了线性和扩展Langmuir两种类型的吸附等温线。根据模型计算反应所能达到的转化率,结果表明脱附物料中反应物的转化率显著高于反应平衡转化率。考察了脱附物料转化率的变化规律,当采用线性吸附等温线时,只有选择性系数、吸附压力和脱附压力的取值对转化率有影响：脱附物料转化率随选择性系数增大而增大,极限值为1;脱附物料转化率随吸附压力增大而增大,极限值为α_B/AK_p/（1+α_B/AK_p）。当采用扩展Langmuir等温线时,饱和吸附量Q_m的取值不影响脱附物料转化率,而Langmuir常数b_B的取值对其有影响。此外还分析了气相与吸附相物料相对比例、脱附过程逆向反应对强化效果的影响。     

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 %。     

新型介孔材料的热及水热稳定性

以柠檬酸为成孔剂, 正硅酸乙酯为硅源, 硫酸铝为铝源, 在水热条件下合成一种新型介孔硅铝材料, 并采用X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）对样品进行表征. N₂吸附 脱附结果表明, 新型介孔材料在1 173 K的高温条件下焙烧5 h以及在沸水中分别处理48,96,192,288 h后, 样品依然保持较好的介孔结构, 表明样品具有较好的热及水热稳定性.     

Ptn石墨烯体系氧还原反应的第一性原理计算

通过构建单层六方石墨烯(单空位)超晶胞结构, 用基于密度泛函理论的第一性原理研究Pt 石墨烯体系中反应前O₂的吸附(脱附)势 垒及反应过程中H₂O分子和OH的脱附势垒, 并研究Pt团簇石墨烯体系中（Pt₂石墨烯和Pt₄石墨烯）氧还原反应(ORR)的中间产物及其吸附能的变化过程, 给出ORR的最优路径.     

不同硅铝比HZSM-5担载Pd催化CH4-CO2两步梯阶转化直接合成乙醇的研究

非氢化CO₂还原是突破氢制约碳循环利用的有效手段。文章基于自主创新的梯阶转化技术,以硅铝比为18,25,38,50的HZSM-5为载体,以PdCl₂为钯源,采用等体积浸渍的方法制备了Pd-ZSM-5系列催化剂,考察了所制催化剂对CH₄-CO₂两步梯阶转化直接合成乙醇的催化性能,运用X射线衍射(XRD)、N₂-吸附脱附、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对催化剂的体相结构、比表面积和酸性质进行了分析。结果表明,采用硅铝比为38的HZSM-5制备的Pd-ZSM-5催化剂乙醇的时空收率最高,在常压、150℃的反应条件下,乙醇时空收率为4253.80 mg·mol^-1_Pd·h^-1;适当的中强和强酸量及B酸占比有利于乙醇的生成。此外,B酸位还有利于CH₄的活化和活性组分钯在载体上的分散。     

HCI加入量对介孔N掺杂TiO2材料结构及光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为前驱体,二甲基甲酰胺为N源,HCl为水解控制剂,采用聚合溶胶-凝胶法制备具有可见光响应的TiO₂介孔材料。通过X线光电子能谱（XPS）、X线衍射（XRD）、N₂等温吸附-脱附测试,考察N在TiO₂晶格中的掺杂形式以及HCl加入量对试样的结构性质和可见光催化性能的影响。结果表明:当HCl与钛酸四丁酯的摩尔比值（r）分别为2、3、4时,400℃煅烧后制备得到的材料均为单一锐钛矿晶型,晶粒尺寸控制在10.5～11.5 nm;随着r的增大,材料的比表面积、孔隙率及孔径增大,比表面积为19.6～77.8 m²/g,孔径为3.7～5.4 nm;N掺杂TiO₂材料具有良好的可见光催化活性,且对甲基橙的降解能力随着HCl加入量的增大而显著增大;当r为4时,试样对甲基橙的催化降解率最高,1 h后达到99.2%。     

NaOH浓度对水热合成TiO_2纳米管形成及光催化性能的影响

以二氧化钛P25和NaOH为原料,通过水热法制备TiO_2纳米管,考察了碱浓度对纳米管形成、晶型和形貌的影响.采用XRD、TEM、BET、XPS等对产物的组成、结构和形貌进行表征.结果表明,NaOH浓度高于10 mol/L及以上时才能将体系中的P25颗粒溶解-结晶形成钛酸钠卷曲体;水洗、酸洗和煅烧是形成锐钛矿相二氧化钛纳米管的必要步骤.当NaOH浓度为10 mol/L时,纳米管的比表面积达到213.30 m~2/g,为P25的4.2倍;金卤灯下照射24 min对20 mg/L亚甲基蓝的降解率可达100%,而P25仅为63.38%.     

含介孔结构ZSM-5沸石分子筛的制备及其催化应用

先以硅烷偶联剂3 氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为软模板剂, 用软模板法制备含介孔结构的ZSM-5沸石分子筛; 然后用Fourier变换红外光谱(FT-IR)、 X射线衍射(XRD)、 N₂吸附脱附及透射电镜(TEM)等方法对制备的样品进行表征, 考察APTES添加量对合成样品孔结构的影响; 最后用模型反应苯酚分析其酸催化性能.     

偏磷酸镁修饰钨铝复合氧化物载铂催化剂的稳定性研究

以γ-Al₂O₃作为载体的催化剂,用于含水或有水生成的催化过程时,均会发生再水合现象,从而导致催化剂结构发生变化,使催化剂产生不可逆失活。针对甘油氢解这一典型的含水和有水生成的反应,采用分步浸渍-焙烧法制备偏磷酸镁修饰的钨铝复合氧化物载铂催化剂(Pt/xMg(PO₃)₂/WO_x/Al₂O₃),考察修饰前后的WO_x/Al₂O₃(W/Al)载体的水热稳定性,并在固定床反应器上对Pt/xMg(PO₃)₂/WO_x/Al₂O₃催化剂反应活性和稳定性进行评价。使用X线衍射(XRD)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、N₂物理吸附-脱附、CO脉冲吸附等表征手段对制备的试样进行表征。实验结果表明,在经过长时间...     

Al - MCM - 41介孔分子筛对镉离子吸附性能的研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,合成Al-MCM-41介孔分子筛,通过X-ray粉末衍射、氮气吸附-脱附等温线对样品进行了表征.采用Al-MCM-41为吸附剂,乙酰丙酮为螯合剂对含有二价镉离子的溶液进行了吸附实验,结果表明:Cd2 能定量吸附在Al-MCM-41分子筛上,静态饱和吸附量约为136.86 mg/g,吸附性能符合Langmuir吸附方程特征,并且随吸附液pH值的增大,Cd2 去除率也随之增加.Al-MCM-41介孔分子筛作为吸附剂,对处理有毒金属离子的废水具有积极意义.