程序升温还原和定温吸附法研究负载钯催化剂中的金属—载体强相互作用

以不同载体的钯催化剂来研究金属——载体之间的强相互作用(SMSI)。利用程序升温还原法(TPR)和定温吸附(TRS)相结合的技术来研究这些催化剂的还原情况和对氢的吸附情况。发现钯在低于200℃时就被还原。在较高温度下氢从Pd到载体有溢流,高温氢处理也会导致SMSI和熔结现象。这些溢流、熔结和SMSI的程度决定于载体。而SMSI也抑制着Pd对氢的大量吸附。在相同还原条件下,负载Pd催化剂有下列熔结趋势:Pd/C>Pd>TiO_2>Pd/Al_2O_3>Pd/SiO_2。     

TiO_2负载小尺寸Pd及其催化性能研究

纳米TiO_2作为一种"环境友好型催化剂和催化剂载体"受到广泛的关注,期望拓展纳米TiO_2以及复合材料在环境和能源方面的应用.以纳米TiO_2作为载体,采用低压旋转蒸发自组装,再通过煅烧得到TiO_2负载小尺寸Pd的复合材料.通过粉末X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)对Pd/TiO_2的晶体结构、微观形貌和光学性质进行表征.将催化剂用于光催化降解抗生素环丙沙星,发现Pd/TiO_2能显著提高光催化活性,可能是因为负载Pd起到传输电子作用.将催化剂用于60℃条件下甲酸制取氢气,发现TiO_2没有活性,而负载型Pd催化剂能促进甲酸分解得到氢气.     

掺碳TiO_2纳米纤维负载PdRu催化剂的制备及对甲醇的电催化性能

以掺C的TiO_2纳米纤维为载体,通过化学还原法制备了一种新型直接甲醇燃料电池阳极催化剂PdRu/TiO_2-C.采用SEM、XRD和电化学分析等对其形貌、结构和电化学性能进行了表征.结果表明,Pd Ru/TiO_2-C纳米纤维催化剂对甲醇具有良好的催化活性,Pd、Ru物质的量比为1∶1时催化剂对甲醇的电催化氧化活性最高.     

改性二氧化钛对聚碳酸酯热降解行为的影响

利用二甲基硅氧烷对二氧化钛(TiO_2)进行表面改性,并且将改性TiO_2与聚碳酸酯(PC)熔融共混,研究改性二氧化钛对聚碳酸酯热降解行为的影响。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、接触角对TiO_2的改性效果进行了分析;通过平衡扭矩(Tq)、熔融指数(MFR)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重(TG)、差示扫描量热法(DSC)分析了改性TiO_2对聚碳酸酯(PC)性能的影响。结果表明,二氧化钛表面成功包覆了一层二甲基硅氧烷,改性后TiO_2的接触角由20.7°上升至133.3°,表现出良好的疏水性。未改性的TiO_2会造成PC的严重降解,对TiO_2进行表面改性后,TiO_2/PC的热降解行为得到明显改善。最后,通过Tq,MFR分析二甲基硅氧烷的用量对TiO_2/PC熔体性质的影响,表明二甲基硅氧烷的最佳用量(质量分数)为TiO_2的10%。     

TiO_2含量对低镁含锰渣的流动性和热力学性质的影响

为探究钛矿护炉和锰矿洗炉条件下TiO_2对炉渣流动性和热力学性质的影响机理,本文通过黏度实验和FactSage热力学软件计算,分析了不同TiO_2含量低镁含锰渣的黏度和熔化温度、热焓及活度等热力学性质变化。结果表明,随着TiO_2含量的增加,炉渣黏度、熔化性温度和完全熔化温度降低,炉渣的流动性和热稳定性改善。炉渣热焓和液相中的TiO_2活度随TiO_2含量的增加而增大,而热焓的增大将增加高炉的热量消耗和燃料比。在冷却结晶过程中,TiO_2含量的增加有利于增大钙长石、钙钛矿和橄榄石等物相的析出量,而黄长石和硅灰石的析出量则随TiO_2含量的增加而降低。     

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.     

TiO_2、Al_2O_3基燃烧催化剂的固态化学研究

研究了TiO_2烧结及相变过程的动力学、机理及载体TiO_2经Al2O_3改性后的热稳定性。考察了以纯TiO_2和改性TiO_2为载体所制催化剂的耐热性。结果表明,Tio_2的烧结为体积扩散过程,锐钛型TiO_2变为金红石型的核化-生长过程中,成核和生长的活化能分别为71kJ/mol和227kJ/mol,其中生长过程为晶界扩散。用共沉淀法在TiO_2中掺杂Al_2O_3能明显提高Tio_2的热稳定性。Cu-Mn-Ce-O/TiO_2催化剂在700℃高温处理时,催化活性反而升高,这可能与TiO_2的相变过程有关。     

TiO_2水助晶的热分析(英文)

本文提出了一种硅油密封检测水助二氧化钛(TiO_2)结晶的热分析方法.采用溶胶-凝胶法制备了非晶态的TiO_2,经TEM检测其平均粒径约为200 nm,X射线衍射分析表明TiO_2由非晶态向锐钛矿型的转变.热重(TG)和差热(DSC)分析表明,TiO_2有明显的热行为,其能够在低温水浸润环境下实现非晶态向锐钛矿型的转变.同时,硅油作为覆盖层减少了水分的挥发,提高了TiO_2在结晶过程中DSC的测量精度.较高的浸润温度和较长的浸润时间能够降低TiO_2的结晶温度,该研究提供了一种优化低温水浸润环境下合成锐钛矿型TiO_2的方法.     

N掺杂对TiO_2负载Cu基催化剂甲醛乙炔化性能的影响

以TiO_2及N掺杂的TiO_2为载体、CuCl_2·2H_2O为铜源、NaOH为沉淀剂,采用沉积沉淀法制备了Cu含量(质量分数,下同)为30%的CuO/TiO_2及CuO/N-TiO_2催化剂。结合N_2物理吸附、XRD、XPS、H_2-TPR、CO-IR等表征,研究了N掺杂对TiO_2负载CuO催化剂结构及甲醛乙炔化性能的影响。结果表明,经N掺杂的TiO_2呈现出较多的Ti ~(3+)物种及氧空位,增加了CuO与载体间的相互作用,有利于CuO物种的分散。在炔化反应过程中,CuO原位转变为高分散的Cu~+活性中心,催化剂表现出高的催化活性与使用稳定性。     

绿色合成银修饰TiO_2中空球及其可见光催化性能

采用绿色非模板法一步溶剂热合成高结晶度的介尺度TiO_2中空球;将介孔结构、光利用和传质过程有机结合,以提高锐钛型TiO_2的光催化性能,并通过时间分辨研究其生长机理,以罗丹明-B等染料为探针分子研究催化剂的光催化性能,TiO_2表面负载Ag以改善TiO_2光吸收性能。结果表明:实验合成TiO_2中空球,形成过程遵循Ostwald机理;TiO_2表面负载Ag增强可见光吸收,提高光生电子和空穴的分离效率,Ag修饰TiO_2中空球可见光催化效率是未修饰样品的17倍。     

钕离子掺杂对TiO_2相组成和光催化活性的影响

用溶胶-凝胶法制备掺杂钕离子的TiO_2纳米粒子,并研究钕离子掺杂对TiO_2相结构和光催化活性的影响。结果表明:掺杂钕离子能抑制锐钛矿相向金红石相转变,并能抑制TiO_2晶粒长大;掺杂钕离子能提高TiO_2的光催化活性,掺杂量为0.069％时,光催化活性最高。     

从理工科视角探索系统生物学

系统生物学是在系统水平上研究生物系统,即通过研究因生物系统组成单元之间的相互作用所组成的网络来揭示生命系统的复杂行为和功能。本文扼要介绍近期内笔者在系统生物学领域研究所取得的一些进展。强调从理工科的视角出发,首先在分子水平上结合数据与方法论的整合性观点构建生物网络,然后用相互作用、动态行为等整体论观点来研究该网络,达到探索在不同层面上理解和诠释复杂生命现象的目的。     

纳米TiO2:C薄膜涂层的构建及对大肠杆菌的抗菌性能研究

 利用溶胶-凝胶法在纯钛片表面沉积纳米TiO₂:C薄膜涂层,采用X射线光电子能谱分析纳米TiO₂:C薄膜的化学成分。根据qbt2591-2003国家工业标准测试纳米TiO₂:C薄膜对大肠杆菌的抗菌性能,同时通过透射电子显微镜观察细菌被杀灭的超微结构变化过程,分析其抗菌机理。结果表明,在TiO₂:C薄膜中C进入锐钛矿型TiO₂晶格内并取代Ti或O的位置从而形成O-Ti-C键合,进而抑制TiO₂相变。试样对大肠杆菌20 min可见光催化抗菌率均达到90%以上,具有良好的抗菌效果。其杀灭细菌的超微结构变化表明其主要作用于细菌的细胞壁,引起胞壁穿孔,细胞胀大,细胞内容物外溢,直至细菌完全解体。     

金属离子掺杂TiO2纳米晶簇室温光透射谱

报道了金属离子掺杂TiO₂纳米晶簇室温光透射谱实验测量结果。金属掺杂使TiO₂纳米晶簇室温光透射值明显减小。而且,金属掺杂引起TiO₂纳米晶簇室温光透射值变化谱线是非线性变化曲线。在变化曲线上存在位置不等的极大值。     

微波辐射制备的TiO2/NaY膜结构及光催化活性研究

采用微波辐射加热方法制备出负载型TiO2/NaY光催化剂,采用X-射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(IR)与紫外可见漫反射谱(UV-vis DRS)对催化剂结构进行了表征,以苯酚光催化降解与矿化对催化剂活性进行评价.结果表明,微波辐射加热方法促进了表面TiOx物种与载体NaY间的相互作用,TiO2在载体表面难以形成晶相结构,同时也导致了NaY分子筛结构的坍塌,因而催化剂对水体中苯酚的光催化降解与矿化活性较低.     

Pt掺杂锐钛矿型TiO2电子结构和光学性质第一性原理研究

为了研究Pt掺杂对锐钛矿型TiO2电子结构和光学性质的影响,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对未掺杂和Pt掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质做第一性原理计算。得到了掺杂前后的品格结构常数、结合能电子态密度分布、能带结构、介电函数虚部、光吸收系数等性质,定性地分析了掺杂前后能带结构和光学性质的变化。研究结果表明,Pt掺杂锐钛矿型TiO2带隙中能产生新的能带,而且能带位置明显下移,掺杂后不但能使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,表现出较高的光催化活性,理论与实验基本吻合。     

TiO2薄膜结构特征初探

主要研究了半导体材料TiO2的部分特征,光谱吸收率与TiO2膜厚度成正比,TiO2膜在烧结前呈水合物团块状结构,表面粗糙度大, 空气中烧结后呈等粒或椭圆粒状镶嵌结构, 表面粗糙度比未烧的小,在抽真空加氮气烧结后成等粒状结构,表面较光滑,在空气中烧结的TiO2膜放至光敏染料中泡1 h后呈等粒状结构,表面较光滑.从TiO2光电池器件输出电功率来看,TiO2膜在空气中烧至450 ℃时的电输出的功率比在氮气中烧至530 ℃的高,印刷TiO2膜的丝网目数为500目时,电输出功率较佳.     

低气压等离子喷涂TiO_2涂层的电学性能研究

本文利用改变低气压等离子喷涂(LPPS)TiO_2时工艺参数的方法,发现了TiO_2涂层还具有优良的电学性能。得出涂层的电导率与喷涂过程中TiO_2的氧分解量成比例增加,但涂层中的Ti_2O_3含量对电导率影响较大。涂层的光电流-电位特性依赖于涂层结构,当金红石形TiO_2涂层中含有适量的Ti_3O_5和Magneli相时,表现出最佳光电流-电位特性,并与光强度成正比例关系,若涂层全部由金红石形TiO_2或Ti_2O_3,Ti_3O_5和Magneli组成时,光电流-电位特性消失。     

Morphological structure and physicochemical properties of nanotube TiO2

Morphological structure and physicochemical properties of nanotube TiO2 were investigated. It was found that the TiO2 nanotube consisted of 2-5 monolayers of TiO2 molecules, and its inner diameter was between 4.2 and 5.9 nm. The nanotube TiO2 powder had high specific surface area and pore volume (379 m2/g and 1.431 cm3/g respectively) and its decolorization activity for Reactive Brilliant Red X-3B was 2 times higher than that of raw TiO2 (p-25). This new type of TiO2 was hopeful for application in photocatalysis and composite nanomaterial.     

2种晶型纳米二氧化钛材料对A549细胞的毒性效应

利用LDH活性检测的分子生物学手段结合TEM技术研究金红石型和锐钛矿型纳米TiO2材料对人肺腺癌细胞(A549)的作用及可能的机制.LDH活性检测发现:与对照组相比,金红石型300μg/mL浓度组对细胞膜的损伤最大.TEM显示,在细胞内或周围发现一些纳米TiO2颗粒,但2种晶型纳米TiO2的存在形式有所不同,并且金红石型实验组中,板层体数量明显增多,部分纳米颗粒缠绕于板层体中.这说明,2种晶型纳米TiO2材料对细胞的细胞膜及其它细胞器造成了一定的影响,且纳米TiO2材料的晶体构象不同,引起的毒性效应存在着显著差异.