POMs/TiO2复合催化剂光催化降解染料废水的研究

采用溶胶-凝胶方法表面修饰TiO2制备了几种POMs/TiO2复合光催化剂,考察了催化剂在紫外光照射下对模拟染料废水(茜素红溶液)的光催化降解行为.结果表明:POMs/TiO2复合催化剂较纯TiO2光催化降解茜素红活性明显提高,其中复合催化剂Cr3OSiW12/TiO2光催化降解模拟染料废水(茜素红溶液)效果最佳.反应最佳条件:催化剂为Cr3OSiW12/TiO2,多酸质量分数为0.5%,催化剂用量为15 mg,茜素红溶液浓度为0.1mmol/L.茜素红降解质量分数可达74.6%.     

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。     

多孔Fe-N-C催化剂的制备及其电催化氧还原反应的研究

非贵金属电催化剂有望成为新一代氧还原反应催化剂。文章报道了使用双氧水刻蚀氧化石墨烯,继而负载氯化血红素来合成多孔Fe-N-C催化剂,以实现有效的四电子氧还原反应。催化剂不仅含有许多Fe、N掺杂活性位点,而且其多孔结构极大地减小了电阻,并有利于物质的传输。测试了在0.1 mol·L~(-1) KOH溶液中对氧还原反应的催化活性,其起始电位、半波电位和极限电流密度分别达到0.92 V,0.81 V,和5.71 mA·cm~(-2),接近甚至优于商业Pt/C(0.98 V,0.85 V和5.34 mA·cm~(-2))。而且在测试15 000 s后,Fe-N-HGO电流密度仅下降了8%,同样条件下Pt/C的电流密度却下降了约30%。说明Fe-N-HGO的稳定性更优越。     

微波-二元醇技术制备Au/TiO2及其光催化消除臭氧

以TiO2为载体,利用微波加热HAuCl4的乙二醇溶液,制得了负载型的Au/TiO2催化剂,采用透射电子显微镜(TEM)、漫反射光谱(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等现代表征技术对Au/TiO2催化剂进行了表征,并考察了其光催化分解臭氧的性能.结果表明,微波辅助制备的Au/TiO2催化剂具有较高的光催化消除臭氧活性.     

α-MnO2对ZnO和TiO2光催化降解萘酚蓝黑活性的影响

以萘酚蓝黑为模型污染物,采用光催化降解动力学实验研究了α-MnO2颗粒物对亚微米级商品TiO2(C),ZnO(C)和自制纳米级TiO2(N),ZnO(N)光催化活性的影响,并通过紫外-可见漫反射光谱和荧光光致发光光谱对光催化剂进行了表征.结果表明,α-MnO2能导致2种TiO2严重失活,而对2种ZnO的光催化活性影响很小.     

氮掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化活性的研究

以钛酸四丁酯为原料,尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO2光催化剂.研究了溶胶液的pH,溶胶液的温度,N掺杂量以及焙烧温度对TiO2光催化剂催化活性的影响,并用XRD、UV-Vis、XPS等手段对催化剂性能进行了表征,考察了催化剂在可见光和紫外光下的催化活性.结果表明最佳的制备条件为:饱和尿素溶液的加入量为4 mL、溶胶液的pH为2.5、溶胶液的反应温度为40℃、焙烧温度为500℃.制得的N/TiO2催化剂为锐钛矿相、平均粒径为18.5 nm.该催化剂在钨灯可见光照射5 h后对亚甲基蓝溶液的去除率为41.8%,比同样条件下用纯TiO2高11.9倍.     

TiO2纳米管负载V2O5催化剂的制备、表征及其在3-甲基吡啶氨氧化反应中的应用

采用10 mol/L NaOH溶液对商品化TiO2进行碱处理制备TiO2纳米管,通过X射线粉末衍射、N2吸脱附、扫描电镜等手段表征了碱处理温度和时间对TiO2纳米管结构和形貌的影响.研究发现:120～150 ℃碱处理生成TiO2纳米管,180 ℃则为纳米棒;400 ℃焙烧后纳米管的BET比表面积大于100 m2/g,而纳米棒的比表面积小于50 m2/g.以TiO2纳米管为载体,采用浸渍法制备V2O5负载的催化剂,拉曼(Raman)光谱、程序升温还原(H2-TPR)分析等表明钒氧物种在TiO2纳米管表面呈高度分散状态.3-甲基吡啶氨氧化反应结果表明,以120 ℃制备的TiO2纳米管为载体负载V2O5催化剂的催化选择性最高.     

活性炭负载N掺杂TiO_2光催化剂的制备及其可见光催化活性研究

以尿素为N源、以钛酸四丁酯和乙醇为原料,采用溶胶凝胶法制备N掺杂TiO2,并用浸渍法将TiO2负载于粒状活性炭上,通过烧结制成N-TiO2/AC光催化剂.并利用TG-DTA、XRD、BET对催化剂的结构、尺寸等特征进行分析和表征,同时考察了亚甲基蓝溶液初始浓度、催化剂用量、亚甲基蓝溶液pH值、催化剂负载次数对N-TiO2/AC光催化剂在可见光下降解亚甲基蓝的影响.其结果表明负载于活性炭上的N-TiO2平均粒径约为9.3 nm,晶型为锐钛矿型,其比表面积为746.9 m2/g.最佳条件下在亚甲基蓝溶液初始浓度为100 mg/L、制备催化剂用量为0.4 g,亚甲基蓝溶液pH值为1.0时,经100 W钨灯5 h照射后,亚甲基蓝的去除率为91.43%,相同条件下比N-TiO2和纯TiO2催化剂活性分别提高了2.580倍和65.31倍.     

高分散负载Pd催化剂上CO氧化性能

制备高分散的负载型催化剂是充分利用在自然界中储量极为有限的贵金属资源的重要手段.采用不同方法制备一系列负载Pd催化剂,考察了不同载体负载Pd催化剂的CO氧化性能.发现以乙酰丙酮钯为前驱体制得的Pd/TiO2催化剂活性远高于Pd/SiO2和Pd/Al2O3催化剂的活性,在室温下就表现出较好的CO氧化活性,且在无气相O2条件下CO可以与Pd/TiO2催化剂表面的氧物种(晶格氧)反应生成一定量的CO2.分散度测试、CO吸附的原位红外光谱和程序升温还原的结果表明Pd/TiO2催化剂上Pd物种以高分散Pd0形式存在,并与载体之间存在强相互作用,这可能是Pd/TiO2催化剂具有低温活性的主要原因.     

g-C_3N_4纳米棒/TiO_2/Ni/CNTs复合物的制备及其光催化性能

通过简单的快速加热回流本体氮化碳制备了缺陷较少的g-C3N4纳米棒;然后采用缓慢水解法在g-C3N4纳米棒表面负载掺杂镍的TiO2前驱体,经热处理制得g-C3N4纳米棒/TiO2/NiO纳米复合光催化剂;最后以TiO2中的Ni为催化剂,采用化学气相沉积法原位生长CNTs,制备g-C3N4纳米棒/TiO2/Ni/CNTs纳米复合光催化剂。通过XRD、TG、TEM、FT-IR、UV-Vis等测试方法对催化剂进行表征,考察了样品在紫外光和可见光下对亚甲基蓝(MB)的光催化降解活性。结果表明:g-C3N4纳米棒/TiO2/Ni/CNT纳米复合物在紫外和可见光下对亚甲基蓝的降解率分别为87%和68%,光催化活性较g-C3N4/TiO2/NiO有明显提高。     

掺杂改性TiO_2/AC与TiO_2/ACF的制备及其对气相甲苯的降解性能

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Fe、N离子共掺杂的、以活性炭(AC)和活性炭纤维(ACF)为载体的TiO2/AC和TiO2/ACF光催化剂.采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见光分光光度计等对催化剂样品进行了表征.选取甲苯为模型化合物进行光催化降解实验,研究了催化剂制备过程中离子掺杂量、抑制剂种类、焙烧温度、载体种类以及循环使用次数对催化剂活性的影响.结果表明:TiO2在ACF上的分散效果好于在AC上;TiO2以颗粒状镶嵌在AC孔隙内、以膜状包覆在ACF表面,所制备的光催化剂均以锐钛矿相存在;Fe、N离子共掺杂实现了催化剂的可见光响应;以冰醋酸为抑制剂、N和Fe离子掺杂量均为8%(摩尔分数)、500℃下焙烧2 h时,所得的TiO2/ACF光催化剂对气相甲苯的降解活性最高,循环使用效果最好.     

新型负载络合配体BDPPEDAEPA-TiO2/ZrO2及其钯催化剂的制备和表征

在TiO2或ZrO2粉末存在下用N,N双二苯膦甲基乙二胺N乙基膦酸BDPPEDAEPA,NAH2PO4与ZrOCl2反应,制得了包膜在TiO2或ZrO2表面的(N,N双二苯膦甲基乙二胺N乙基膦酸磷酸氢)锆负载络合配体ZBDP PEDAEPA/TiO2Ⅱa和ZBDPPEDAEPA/ZrO2Ⅱb及其相应的钯催化剂ZBDPPEDAEPA Pd/TiO2Ⅲa,ZBDPPE DAEPA Pd/ZrO2Ⅲb.用IR,TG DSC,XPS和粒径分析进行了表征.Ⅱa的表面属于混合磷酸双金属盐固载型配体,包膜前后钛白粉TiO2与配体Ⅱa的平均粒径增加约0.1μm,平均包膜厚度约为50nm.这可能就是相应的钯催化剂活性高的主要原因.     

1（TiO2）n（n=1～3）催化水解异氰酸的反应机制

采用B3LYP方法对N、H、C、O使用6-311++G(d,p)基组,对Ti使用LANL2DZ赝势基组,研究计算1(TiO2)n(n=1～3)催化水解HNCO的微观反应机制。研究HNCO和H2O在1(TiO2)n上的不同进攻方式。为了考察催化剂对反应的影响,研究了在没有催化剂作用下的HNCO+H2O的微观反应机制。结果表明:无催化剂条件下反应的发生需要克服活化能158.20 kJ/mol。1(TiO2)n对反应有着良好的催化效果,显著降低了反应的活化能垒,使反应能够在温和的条件下进行。H2O优先进攻催化剂的方式是能量上有利的过程,与实验结果吻合。     

碱性膜燃料电池阴极Co-N-C催化剂层的性能优化

近年来,阴离子交换膜性能的提升使碱性膜燃料电池(AMFC)的研究成为热点.与质子交换膜燃料电池(PEMFC)相比,其主要特点之一就是可以使用非贵金属催化剂替代商业Pt/C,从而避免非贵金属在酸性中的不稳定性.膜电极是燃料电池的核心部件,制约燃料电池的性能.催化层作为膜电极的主要部件,由催化剂和离聚物组成.离聚物质量分数...     

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.     

CuO/TiO2和CuO-ZrO2/TiO2催化剂对NO+CO反应性能的影响

以TiO2为载体，采用浸渍法制备了不同负载量的CuO／TiO2和CuO-ZrO2/TiO2催化剂，并在色谱—微反装置上考察了催化剂对NO CO反应性能，并通过TPR、XRD和NO-TPD技术对上述催化剂进行了表征．结果表明催化剂经500℃ H2气氛中还原1h与空气氛中处理的相比，活性有明显的改善，CuO／TiO2(6％)对NO完全转化的T99%＝325℃，而CuO-ZrO2/TiO2(6％，10％)对NO完全转化的T99%＝300℃；TPR结果表明CuO／TiO2在TPR过程中出现4个还原峰，而CuO／TiO2只有2个还原峰，说明ZrO2的引入使CuO在TiO2上的还原物种发生了变化；空气氛处理的CuO／TiO2催化剂XRD检测到的是CuO的特征衍射峰，而H2气氛处理是金属Cu的特征衍射峰；NO-TPD结果表明两种气氛处理的催化剂，NO吸附在其上的热脱附产物中质谱能检测到4种物种(NO，N2O，N2和O2)，低温脱附物种为吸附在弱位上的NO，高温脱附物种则是吸附在强位上的NO；CuO／TiO2上引入ZrO2后NO的脱附峰温明显降低，这表明NO在CuO-ZrO2/TiO2表面的分解活性大于No在CuO／TiO2表面的分解活性;NO CO反应低温时形成中间产物N2O，高温时产生N2;NO-TPD脱附峰温与两种气氛处理的催化剂活性有很好的对应关系，且NO在催化剂表面的解离是NO CO反应的速控步骤．     

氨解对溶胶-凝胶法合成Ti(C,N)纳米粉末的影响

以TiO(OH）2溶胶和炭黑为原料,经氨解溶液－凝胶工艺和碳热还原法合成了粒径为50－200nm的分散性能良好的Ti（C,N）粉末,该粉末是由一个富C和一个富N的两个Ti（C,N）分相组成的,氨解可破坏凝胶中TiO2的网络结构,导致凝胶粒子细化及反应活性提高,也是使Ti(C,N)出现分相的主要原因。     

从钛酸盐制备介孔锐钛/金红石型双晶TiO2及其光催化性能

以二钛酸钾(K2Ti2O5)经离子交换得到的二钛酸(H2Ti2O5.xH2O)为原料,与NH4Cl-HCl溶液在150℃进行水热反应,制备出介孔锐钛/金红石型双晶TiO2。通过X线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、低温N2吸附-脱附以及紫外拉曼等对试样进行表征,并考察TiO2光催化剂降解甲基橙的活性及其稳定性。结果表明:金红石质量分数为22.6%时的介孔双晶TiO2的活性最高,是商业纳米TiO2(A91)的2.6倍,并与商用TiO2催化剂P25的活性相当。此外,介孔双晶TiO2经10次循环使用后,活性为新鲜催化剂的92%,其具备的微米尺寸形貌更容易回收再利用,具有潜在的工业应用价值。     

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.     

TiO_2/氧化石墨烯复合材料的合成及光催化性能研究

以自制氧化石墨、钛酸丁酯为主要原料,用溶胶-凝胶法制备了TiO2/氧化石墨烯(TiO2/GO)复合材料,采用TEM、XRD对其进行表征。以活性艳红X-3B溶液为模拟废水,研究了该复合材料的光催化降解性能,考察了氧化石墨烯含量、染料初始浓度、催化剂用量等因素对其光催化降解率的影响。结果表明:氧化石墨烯片层上均匀负载着锐钛矿型的TiO2球形颗粒,粒径在10 nm左右;当TiO2/GO复合材料中加入的GO含量为100 mg时光催化活性最好,比相同条件下纯TiO2和TiO2与氧化石墨物理混合物的光催化活性有明显提高;相同条件下,降解率随溶液初始浓度的升高而降低,催化剂用量存在最佳值,100 mg/L的活性艳红X-3B溶液,催化剂用量的最佳值为0.8 g/L,反应60 min后其降解率可达96%。