新型复合电极及其光催化反应的研究

介绍了具有合成H2O2和光催化性能的双功能新型复合电极,双功能复合电极是将TiO2/C光催化剂负载在具有合成H2O2性能的新型载体上形成的,实现了光化学氧化与光催化氧化在同一电极／溶液界面上的联合作用,实验结果表明,空气电极工作电流密度对偶氮染料分子活性艳红（K－2BP）的氧化降解速度有影响,i＝15mA/cm^2,速度达到最大。实验发现偶氮染料分子在复合电极表面的吸附量与反应速度密切相关。文中讨论了复合电极的作用原理及其稳定性、偶氮染料分子的氧化降解过程。     

固态原位电还原TiO_2制取Ti的阳极和电极过程

运用循环伏安法对固态原位电还原TiO2制取Ti的阳极过程进行了研究,并分析了整个电极反应过程.研究发现,固态原位电还原TiO2制取Ti的阳极过程是一步二电子氧化反应,并且可逆,产物不熔,在石墨阳极下生成CO2气体,阳极电极反应:C+2O2--4e=CO2.固态原位电还原TiO2制取Ti的总电极反应为:2TiO2+C=2TiO+CO2,2TiO+C=2Ti+CO2,2CaO+C=2Ca+CO2.阴极生成的Ca可以继续对TiO2进行热还原反应,固态原位电还原TiO2制取Ti是TiO2的直接二步电还原与Ca热还原TiO2共同作用的结果.     

TiO2/H2O2光催化体系降解亚甲基蓝的动力学研究

采用TiO2/H2O2催化体系对亚甲基蓝的光催化降解性能进行了动力学研究,结果表明:TiO2和H2O2的光催化反应符合动力学一级反应规律;TiO2的多相催化反应有诱导期,反应速度较慢;H2O2的均相催化没有诱导期,反应速度较快;TiO2和H2O2的复合催化可同时利用不同波段的光,能提高光的利用率,加快HO自由基的生成及其在水中的传递,加快了有机物的降解过程,提高降解速度.     

流化床中光电联合降解苯酚的研究

采用光电催化反应器对水中苯酚进行降解实验,通过观察不同光催化载体、阳极和阴极对光电催化反应的影响,结果表明:活性炭是光催化剂的良好载体.TiO/C光催化剂活性稳定,Ti/SnO2 Sb2O3/PbO2:和气体扩散电极对光催化有良好的促进作用,并且光电联合降解明显优于光催化、电催化过程.     

光催化过程中氧及过氧化氢对氧化钛的效应

由TiO2、TiO2/H2O2、H2O2以及在水溶液中通入空气等光催化条件组成几种不同的光催化体系,在254nm、2.4mw/cm2紫外条件下,光催化降解甲基橙染料,研究光催化过程中氧与过氧化氢对氧化钛光催化的协同作用,实验结果表明氧化钛光催化降解甲基橙染料时,在0.1%的氧化钛水溶液中添加0.02%的过氧化氢,能够提高甲基橙的光催化降解速率6倍以上;通入5L/min的空气,由于氧分子与氧化钛表面电子的作用,减少了光催化过程中的电子与空穴的复合几率,增加了活性羟基自由基的生成,也能够提高光催化速率3倍以上.     

离子液体中钯电极上氧分子电化学还原反应初探:水的影响

本文通过循环伏安法分别研究了在酸性水溶液与离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)中钯电极上的氧还原反应(ORR),并探究了离子液体中质子供体(水)的引入对氧电还原反应的影响.结果表明,与酸性水溶液中钯电极上氧还原反应的4电子途径不同,在质子惰性的[Bmim]BF4离子液体中钯电极上的氧还原是通过1电子途径进行,还原生成离子液体中能稳定存在的O2●-,且该反应有较好的可逆性.而在离子液体中引入少量水后,氧还原反应逐渐向不可逆的2电子途径转化,生成过氧化物.     

复合TiO2光催化氧化含黑索今废水的试验研究

利用TiO2光催化氧化技术(UV/TiO2)、复合H2O2的TiO2光催化氧化技术(UV/TiO2/H2O2)、复合Fenton的TiO2光催化氧化技术(UV/TiO2/Fenton),在循环式浆态床反应器中于低压汞灯模式下对黑索今生产混合废水样品的COD降解及脱色过程进行了对比研究. 结果表明:脱色及COD的去除效率依次为UV/TiO2/Fenton＞UV/TiO2/H2O2＞UV/TiO2. 废水的初始浓度对以上技术的处理效果有很大影响,当反应系统的入水COD值低于2 g/L时,在180 min内其COD值都可达标,色度去除也可在90 min内达标.     

石墨填充磷化铁复合碳电极性能研究

以磷化铁和石墨为导电材料制备复合型碳电极,研究了石墨和磷化铁填充量对复合电极的电阻和循环伏安性能的影响,分别在浓度均为1mmol.L-1的K4[Fe(CN)6]溶液和对苯二酚溶液中循环伏安扫描.结果表明:复合电极电阻随着磷化铁含量的增加而增大,(1)在K4[Fe(CN)6]溶液中,当磷化铁含量为5%时,电极表面的氧化还原峰的对称性和可逆性较好,其氧化峰电流与扫描速度的ν1/2成线性关系,其线性方程为Ipa/(μA)=7.701ν1/2-1.295(r2=0.973),表明复合碳电极表面的氧化还原过程受扩散过程控制;(2)在对苯二酚溶液中,复合电极对对苯二酚具有良好的电催化活性,在对苯二酚的浓度为5×10-6～25×10-6 mol.L-1范围内,线性回归方程为Ipa/(μA)=18.60+1.90C(μmol.L-1),r2=0.994,检出限为9.76×10-7 mol.L-1.连续8次测定对苯二酚在复合碳电极上的重现性良好.     

C3N4/ZnO/Fe2O3复合光催化剂的制备及性能

以二氰二胺、巴比妥酸、Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O为原料,用水作溶剂,采用焙烧的方法合成了C3N4/ZnO/Fe2O3复合光催化剂;通过光致发光光谱对其进行了表征.用对苯二甲酸作为探针分子,结合荧光技术研究了C3N4/ZnO/Fe2O3复合光催化剂表面的羟基自由基形成.以甲基橙为光催化反应的模型化合物,评价了C3N4/ZnO/Fe2O3复合光催化剂的紫外光催化活性.结果表明:C3N4与ZnO/Fe2O3质量比率对C3N4/ZnO/Fe2O3复合光催化剂的光催化活性有重要的影响;当C3N4,ZnO和Fe2O3质量比率为10∶1.2∶12.9时所制得的C3N4/ZnO/Fe2O3复合催化剂的紫外光催化活性最好.羟基自由基生成速率的变化趋势与C3N4/ZnO/Fe2O3复合催化剂的光催化活性的变化趋势相吻合.C3N4/ZnO/Fe2O3复合光催化剂的光致发光光谱强度与它的光催化活性之间也有良好的对应关系.     

二氧化钌/活性炭复合电极的制备及性能

为研制低成本、高比容超级电容器的关键复合电极材料,采用涂覆热分解法,以RuCl3·2H2O为前躯体,制备二氧化钌/活性炭复合电极材料.借助扫描电镜、附着力测试、循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗谱等检测手段,观察复合薄膜电极材料的表面形貌,分析不同涂覆量的二氧化钌/活性炭复合薄膜电极的性能.研究结果表明:二氧化钌/活性炭复合电极材料具有良好的电化学稳定性,涂覆热分解最佳涂覆数为4次,复合薄膜的比表面积为321.4 m2/g,附着力为11.4 MPa;在H2s04溶液浓度为0.5 mol/L、扫描速率20 mV/s条件下,复合电极材料的比电容为422 F/g,内阻为0.33 Ω;经300次充放电后,电容量持续为98.8%.     

不同载体负载的钴基费-托合成催化剂的还原过程研究

研究了不同载体(SiO2、Al2O3、TiO2)负载的钴基费-托合成催化剂在氢气气氛下的还原行为.采用原位X-射线衍射(in-situ XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)技术对催化剂的还原过程进行原位表征,考察了催化剂中活性相Co3O4在还原过程中的物相变化和不同载体对Co3O4还原过程的影响.结果表明:不同载体负载的钴基费-托合成催化剂的还原均分为2步进行,2步还原过程为:Co3O4 H2→3CoO H2O和3CoO 3H2→3Co0 3H2O.不同载体负载的钴基费-托合成催化剂在氢气气氛下的还原性大小顺序为:Co/SiO2>Co/TiO2>Co/Al2O3.     

Pt 电极上 CO2水解析氢反应的研究

利用循环伏安法,研究了CO2-H2O 体系在 Pt 电极上的析氢反应,与单纯析氢反应相比,还原峰电位发生负偏移,还原峰电位为-0.5,V.并通过计算,得出在 pH=4附近 CO2扩散系数D =3.02×10-10,m2/s,H+扩散系数CO 2 D =+H 4.93×10-9,m2/s,电极表面的反应层厚度D k cμ=/(0 b-及 H+的浓度分布函数) c c++ΗΗ[-=10 H+HCO exp{-x k c 0 b HCO-/D +H}].33为电流法测定 CO2气体浓度的方法提供了基础参考数据     

MgFe_2O_4/TiO_2催化剂光催化还原CO_2的实验研究

CO2的化工利用是节能减排的方法之一。光催化还原CO2合成有用的化工产品,具有绿色化工的特点。采用溶胶-凝胶法制备MgFe2O4/TiO2催化剂,通过XRD、IR、UV-Vis、SPS、SEM、NH3-TPD和BET等表征手段,对催化剂的结构和光化学性质进行分析,对所制备的MgFe2O4/TiO2光电性质、微观结构以及光催化CO2合成甲酸的性能进行研究。结果表明:复合后的MgFe2O4晶型未发生改变,复合的光敏化作用使MgFe2O4吸收边蓝移,提高光生载流子分离效率,增大脱附峰面积和比表面积。在模拟日光灯照射下,MgFe2O4/TiO2光催化还原CO2的性能高于未复合的MgFe2O4催化剂。     

氧气扩散电极在光电催化降解水中苯酚的应用

采用乙炔炭黑为载体用乙二醇还原氯铂酸制备了Pt/C电极催化剂,利用XRD技术对Pt/C催化剂的晶型结构进行了表征.用制备好的Pt/C催化剂与石墨、活性炭材料混合热压法制成氧气扩散电极,在双电极体系中光电催化降解苯酚.探讨了氧气扩散电极的烧结温度、催化剂负载量对光电催化降解效果的影响,并考察了溶液初始pH值对降解过程的影响.结果表明:Pt催化剂以纳米微粒分布于炭黑表面;氧气扩散电极在400 ℃N2气氛中处理后苯酚的矿化效果好;在V=50 mL,C0=50 mg/L,pH=6,E=2 V,λ=365 nm,光强I=9.2mW·cm-2的实验条件下,氧气扩散电极中Pt含量为3.6%时,经3.0 h的光电催化降解反应,溶液中苯酚的降解接近100%,矿化率达到70.2%;酸性条件更有利于降解反应的发生.     

有机物/TiO2电荷转移复合物的形成及其在可见光下的催化活性

以TiO2（Degussa P25）为光催化剂,可见光为激发光源,分别对甲醇/TiO2、甲醛/TiO2、甲酸/TiO2体系中光催化还原Cr6+的情况进行了研究. 结果表明,有机醇和羧酸能与TiO2形成电荷转移复合物. 这种复合物能够吸收400 nm以上的可见光,并通过LMCT（ligand-to-metal charge transfer）机制引发光催化还原反应. 不同的有机物/TiO2体系中,Cr6+的光催化还原反应表现出极大的差异,这种差别与有机物的结构密切相关. 当体系中不存在有机物时,可见光下TiO2几乎不能将Cr6+还原;当加入甲酸,经光照80 min后,Cr6+的还原率即可达100%;而在甲醛/TiO2和甲醇/TiO2体系中,光照6 h后,Cr6+的还原率分别可达93.63%和22.69%. 体系的pH对Cr6+的光催化还原反应有显著影响. 有机物/TiO2体系中,光催化还原Cr6+的反应符合一级动力学规律.     

TiO2光催化剂在污水处理领域中应用

分析了TiO2光催化技术研究现状,探讨了光催化反应机制,并讨论了影响TiO2光催化反应活性的主要因素：（1）贵金属沉积可以提高催化剂表面光生载流子的分离效率,有利于生成更多的.OH;（2）金属离子掺入TiO2晶格中可能引起晶格位置缺陷或改变结晶度,抑制了电子与空穴的复合,延长载流子的寿命,从而使光催化的性能得以改善;（3）半导体复合可以提高系统的电荷分离效果,扩大对光谱的吸收范围;（4）晶粒尺寸小,光生电子和空穴从TiO2体内扩散到表面的时间短,它们在TiO2体内的复合几率减小,光催化活性高.     

负载型复合半导体光助催化二氧化碳和甲醇直接合成碳酸二甲酯

合成和表征了一种铜掺杂(Ni,Mo,O)负载于TiO2/SiO2(TSO)载体上的复合半导体材料,并用于由甲醇和直接光催化合成碳酸二甲酯(DMC).紫外可见光漫反射及测试结果表明:p-n型复合半导体催化剂可以增强对紫外光的吸收及扩展光响应范围,进而提高光催化性能.其中.w=1%Cu-(Ni,Mo,O)/TSO催化体系具有显著的反应活性和DMC选择性.     

钛基TiO_2纳米管光电极制备及性能研究

采用阳极氧化法在不同电解液中制备TiO2纳米管光电极,通过SEM、UV-VIS-DRS、XRD表征TiO2纳米管阵列,考察氧化时间、煅烧温度、电解液组成对TiO2纳米管形貌和尺寸的影响。结果表明:TiO2纳米管的形成需要一定的氧化时间,其光吸收性能随着氧化时间的增加而提高。在NH4F+H2SO4电解液中制备的TiO2纳米管管径在100~110 nm之间,对紫外-可见光的吸收高于在NH4F+H2C2O4、HF+H2SO4和HF三种电解液体系中氧化的纳米管。相同条件下,对在NH4F+H2SO4电解液中制备的TiO2纳米管光电极进行亚甲基蓝溶液的光电催化实验,降解30 m in脱色率达到80%,其催化效果是单纯光催化的1.3倍。     

C_3N_4/ZnO/Fe_2O_3复合光催化剂的制备及性能（英文）

以二氰二胺、巴比妥酸、Fe(NO3)3·9H2O和Zn(NO3)2·6H2O为原料,用水作溶剂,采用焙烧的方法合成了C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂;通过光致发光光谱对其进行了表征。用对苯二甲酸作为探针分子,结合荧光技术研究了C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂表面的羟基自由基形成。以甲基橙为光催化反应的模型化合物,评价了C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂的紫外光催化活性。结果表明:C3N4与Zn O/Fe2O3质量比率对C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂的光催化活性有重要的影响;当C3N4,Zn O和Fe2O3质量比率为10∶1.2∶12.9时所制得的C3N4/Zn O/Fe2O3复合催化剂的紫外光催化活性最好。羟基自由基生成速率的变化趋势与C3N4/Zn O/Fe2O3复合催化剂的光催化活性的变化趋势相吻合。C3N4/Zn O/Fe2O3复合光催化剂的光致发光光谱强度与它的光催化活性之间也有良好的对应关系。     

ITO/M3d-TiO2/CdS纳米结构多孔膜电极的光电化学

利用水热法制备了几种过渡金属离子(Zn2+、Co2+、Cu2+)掺杂的TiO2复合纳米粒子(表示为M3d-TiO2),测定了M3d-TiO2纳米结构多孔膜电极和用CdS敏化各掺杂电极的光电流作用谱和光电流-电势曲线.实验结果表明,在所研究的M3d-TiO2电极中,只有Zn2+-TiO2电极的光电流大于未掺杂的TiO2纳米结构多孔膜电极.用CdS敏化各掺杂电极,避免了电子损失,大大提高了光电转换效率,讨论了敏化电极的光电转换机理.