锆掺杂二氧化钛基可见光催化剂的制备及其催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了不同Zr掺杂量的Zr-TiO_2催化剂,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对其进行表征,探究Zr元素的掺杂比例、催化剂制备的焙烧温度及反应物初始浓度等条件对催化剂在可见光下降解亚甲基蓝性能的影响。结果表明,制备的Zr-TiO_2催化剂粒径为纳米级,Zr-TiO_2催化剂对亚甲基蓝有明显光催化降解作用,且不同Zr与Ti掺杂比例对亚甲基蓝溶液降解效率影响显著,当Zr元素掺杂量为20%,焙烧温度为550℃时,制备的550℃-20%Zr-TiO_2催化剂对20 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液降解效果最优,降解5 h时降解率为91.8%。并且550℃-20%Zr-TiO_2催化剂在可见光下催化降解亚甲基蓝符合一级动力学模型,R~20.95,拟合直线有较好的拟合度,表明催化剂具有较强的降解能力。     

Ce3+掺杂TiO2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ce3 /TiO2光催化剂,研究了该催化剂对亚甲基蓝的光催化降解效果.结果表明掺杂量w(Ce3 )3.7%,催化剂用量0.12 g·L-1,体系pH值为10,12 mg·L-1亚甲基蓝溶液经2 h光催化降解,其降解率可达98.87%,与纯TiO2相比,Ce3 /TiO2光催化剂显示出良好的光催化活性.     

微波辅助制备B-N共掺杂TiO_2催化剂及其光催化活性

以钛酸丁酯为钛源,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备Ti O2微粒,用于亚甲基蓝染料紫外光照降解实验。对比研究了未掺杂、B掺杂、N掺杂和B-N共掺杂Ti O2的光催化活性,采用扫描电子显微镜表征催化剂微观结构,用Langmuir-Hinshelwood模型进行动力学拟合,并从电化学角度分析。结果表明,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备的B-N共掺杂Ti O2具有最佳催化活性,其表面形貌比未掺杂Ti O2更均匀,具有更高的比表面积,同时B-N共掺杂使Ti O2催化剂产生了微观的p-n结效应,表现出很好的催化活性。在B-N共掺杂Ti O2催化剂用量为2 g·L-1和亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L-1条件下,室温紫外光照4 h,亚甲基蓝降解率达91.6%。     

锆掺杂二氧化钛基可见光催化剂的制备及其催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了不同Zr掺杂量的Zr-TiO₂催化剂,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱对其进行表征,探究Zr元素的掺杂比例、催化剂制备的焙烧温度及反应物初始浓度等条件对催化剂在可见光下降解亚甲基蓝性能的影响。结果表明,制备的Zr-TiO₂催化剂粒径为纳米级,Zr-TiO₂催化剂对亚甲基蓝有明显光催化降解作用,且不同Zr与Ti掺杂比例对亚甲基蓝溶液降解效率影响显著,当Zr元素掺杂量为20%,焙烧温度为550 ℃时,制备的550℃-20%Zr-TiO₂催化剂对20 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液降解效果最优,降解5 h时降解率为91.8%。并且550 ℃-20%Zr-TiO₂催化剂在可见光下催化降解亚甲基蓝符合一级动力学模型,R²>0.95,拟合直线有较好的拟合度,表明催化剂具有较强的降解能力。     

纳米TiO2/SO42-的合成及光催化降解性能研究

研究了以工业级钛酸异丙酯为前驱体,正丙醇为溶剂,浓硫酸作催化剂和抑制剂,乙酰丙酮为稳定剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/SO42-。利用XRD、SEM、FT-IR、UV-vis、N2吸附-脱附测定BET表面积对所制备的材料进行了表征。结果表明:纳米TiO2/SO42-催化剂在可见光区的吸收较强,所制备的催化剂与未经改性的TiO2相比,吸收边从350 nm红移到430 nm左右,其红移效果显著。在紫外灯照射下进行了光催化降解亚甲基蓝溶液的催化剂性能研究,探讨了pH值、反应温度、亚甲基蓝初始质量浓度以及催化剂用量对降解率的影响。结果表明:光催化降解亚甲基蓝在中性条件下的降解率较高,碱性环境下达到最佳;最佳反应温度为35~55℃;初始浓度越大降解率越小;处理30 mL亚甲基蓝溶液所需催化剂为30 mg。     

漂浮型纳米TiO2/EP的制备及其光催化性能

以膨胀珍珠岩为载体,钛酸四丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备漂浮型纳米TiO2光催化剂,并用该光催化剂在太阳光下对亚甲基蓝进行光催化降解实验.结果表明,在450℃焙烧2h,负载3次的条件下制备的漂浮型催化剂光催化活性较好.150 mg漂浮型纳米TiO2/EP在30 mL亚甲基蓝溶液(4 mg/L)液面平铺,经120 min太阳光照射,亚甲基蓝的降解率为97.6％.XRD和SEM分析结果表明,二氧化钛为结晶良好的锐钛矿型,粒径大约为8nm.漂浮型纳米TiO2/EP有较广阔的工程应用前景.     

氮铈共掺杂TiO2降解亚甲基蓝的研究

以钛酸正四丁酯为钛的前驱体,Co(NH2)2、Ce(NO3)3·6H2O为分别为N源和Ce源,采用溶胶-凝胶法制备掺杂了Ti O2。用制备的催化剂对亚甲基蓝模拟废水进行了光催化降解实验。结果表明:亚甲基蓝起始浓度为3 mg/L,氮铈共掺杂Ti O2用量为0. 200 g/(50 m L),紫外光照时间为2. 5 h,催化剂煅烧温度为600℃时,亚甲基蓝的降解率最高,可达75. 7%。     

Fe1Co0.5Ba2.5氧化物纳米颗粒芬顿催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备的铁钴钡氧化物纳米颗粒作为非均相类芬顿催化剂,研究其催化降解亚甲基蓝,考察催化剂投加量,H2O2投加量,温度等对亚甲基蓝降解效率和降解速率的影响.结果表明,在最佳的实验条件下该氧化物颗粒与过氧化氢组成的芬顿试剂在20 min内,亚甲基蓝降解率达到95％.该反应符合一级动力学模型,55℃条件下,速率常数为0.10 min-1,反应活化能为54.1kJ/mol.     

热处理温度对核-壳型SiO2@TiO2复合纳米材料光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法在二氧化硅(SiO2)纳米微球表面负载纳米二氧化钛(TiO2),制备核-壳SiO2@TiO2复合纳米颗粒.采用X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电子显微镜(SEM-EDS)、比表面积测定(BET)等研究手段对样品的矿物组成、结构形貌进行了表征,并考察了其光催化活性.结果 表明:溶胶-凝胶法后期的热处理明显提高了核-壳SiO2@TiO2复合纳米颗粒光催化降解亚甲基蓝溶液的能力,其中,经过400℃热处理的样品催化效果最好,对质量浓度为20 mg/L的亚甲基蓝溶液90 min的降解率达到96.27％.     

钙钛矿型CaxSr1-xFeO3的光催化活性研究

首先利用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型化合物SrFeO3纳米晶及其掺杂产物粉末,然后利用差热分析找出前驱体干凝胶的灰化温度和焙烧温度分别为400、700℃,利用XRD、TEM等检测手段对催化剂晶体进行了表征。结果表明,柠檬酸溶胶-凝胶法制备的SrFeO3复合氧化物的粒径50～70 nm,属于纳米级;利用紫外-可见光分光光度计测定了SrFeO3对亚甲基蓝溶液的催化性能,发现Ca的掺杂能够明显提高催化剂的催化性能,并得到Ca掺杂5%时（摩尔分数）的催化性能最佳。     

SnWO4/g-C3N4复合光催化剂降解亚甲基蓝溶液

采用溶剂热法制备SnWO_4/g-C_3N_4复合光催化剂,在可见光降解亚甲基蓝实验中研究复合催化剂的光催化性能。考察催化剂投加量、亚甲基蓝溶液初始浓度、溶液pH值、盐效应对光催化性能的影响及SnWO_4/g-C_3N_4复合光催化剂的重复利用性。实验结果表明,在催化剂投加量1.0 g·L~(-1)、亚甲基蓝溶液初始浓度15 mg·L~(-1)和溶液pH值7.08时,在可见光条件下反应3 h,亚甲基蓝溶液脱色率达到94.2%;NaCl对光催化降解亚甲基蓝具有抑制作用,加入10 mmol·L~(-1)的NaCl溶液后亚甲基蓝的脱色率降为76.0%;复合光催化剂循环使用5次后,暗吸附后光照3 h,亚甲基蓝溶液的总脱色率仍可达到78.7%,重复利用性良好。     

Well-dispersed perovskite-type oxidation catalysts

A novel technique for the preparation of highly dispersed rare-earth perovskite LaCoO₃ catalysts was developed. Using the conventional complexation and pyrolysis methods, an etchable component, zinc oxide (ZnO), was introduced into the precursor by adding zinc nitrate during preparation. After calcination, the independent ZnO phase was extracted by an aqueous NH₄Cl solution, resulting in well-dispersed LaCoO₃ catalysts with a surface area of over 30 m²/g. DTA-reaction tests using CO oxidation as the model reaction were performed as a quick means to illustrate the higher catalytic oxidation activities of the prepared LaCoO₃ catalysts mainly due to their high surface area.     

Fe掺杂WO_3催化剂制备及催化降解染料性能

以钨酸钠、硝酸铁为原料,采用水热法制备WO_3和铁掺杂WO_3(Fe-WO_3)固体催化剂。通过红外光谱(FT-IR)、X射线多晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)及固体紫外-可见漫反射等表征催化剂。结果表明,制备的Fe-WO_3样品粒子呈片状,厚度达到纳米级。Fe掺杂WO_3的晶体结构受焙烧温度的影响,400℃焙烧得到的四方晶型样品具有较高的催化活性。固体紫外-可见漫反射表明,与WO_3相比,Fe掺杂WO_3发生红移,增强了可见光下的催化活性。以Fe-WO_3为催化剂降解亚甲基蓝,当亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L^(-1),pH=11,催化剂用量1 g·L^(-1),质量分数30%的H_2O_2用量2.5 mL·100 mL^(-1),反应时间100 min时,亚甲基蓝降解率可达95.56%。     

Co改性活性炭吸附NO的实验研究

采用Co(NO_3)_2对活性炭进行改性,考察浸渍浓度和吸附温度等条件对活性炭吸附NO性能的影响,并对已吸附NO的0.3 mol·L~(-1)的Co(NO_3)_2改性活性炭进行再生。通过BET、SEM、吸附等温线和FT-IR表征样品的比表面积、颗粒形貌和表面官能团。结果表明,当浸渍溶液浓度为0.3 mol·L~(-1)时,吸附效果最佳,80 min时吸附效率达88.90%。活性炭的吸附效率随着温度升高而降低,用0.3 mol·L~(-1)Co(NO_3)_2改性的活性炭在200℃时的吸附效率大于90%,并可持续50 min。SEM和FT-IR表征结果表明,在Co(NO_3)_2改性的活性炭表面和孔隙生成了Co_3O_4,促进NO催化氧化为NO_2并进行吸附。加热再生后的0.3 mol·L~(-1)Co(NO_3)_2改性活性炭对NO的吸附效率在60 min内仍高于88.90%,再生效果较好,可持续再生利用。     

γ-氧化铁/山梨酸/银-二氧化钛的制备及抗菌性能

采用溶胶凝胶-水热法制备了γ-氧化铁/山梨酸/银-二氧化钛催化剂。以可见光驱动下对大肠埃希氏菌的对数去除率为评价指标,获得了催化剂的最佳制备参数：n（银）/n（钛）=0.03、n（山梨酸）/n（钛）=0.2、水热温度为160 ℃、水热时间为12 h。利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、BET法比表面积（BET）、高倍扫描电镜（FESEM）等表征方法对其结构、表面特性、光学性能和磁性性能进行分析。催化剂的物化性能优异：构成为纯锐钛矿二氧化钛、顺磁性γ-氧化铁和单质银,山梨酸以单齿方式与二氧化钛结合;外观为类球形构成的比表面积为125.726 m²/g的介孔结构;可响应200~800 nm全波段光;是饱和磁化强度为10.478 A·m²/kg的超顺磁材料。自由基淬灭试验确定活性氧（ROS）影响抗菌活性的顺序从大到小依次为·OH、O₂^·-、h⁺。自由基、游离银离子和山梨酸构成协同抗菌体系,使催化剂在可见光和黑暗条件下均具有良好的抗菌活性,对数去除率分别为5.91和2.54。     

Ce修饰Na Y分子筛负载PdO纳米晶催化剂用于苯的催化氧化反应

以CeO_2修饰多孔NaY分子筛作为载体,采用高温液相还原法制备纳米晶PdO催化剂,用于低浓度苯催化氧化反应。采用XRD、N2吸附-脱附、透射电镜-能谱(HRTEM-EDS)、H2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)和程序升温表面反应(TPSR)等对载体和催化剂进行表征。结果表明,NaY分子筛结构稳定,比表面积651 m~2·g~(-1)和孔容0. 326 cm~3·g~(-1),纳米晶PdO能够较均匀地分散在NaY载体上,颗粒尺寸约(3～5) nm。加入一定量CeO_2后,Pd O以较小的纳米晶颗粒形式分散在CeO_2周围,活性组分与助剂协同作用促进了催化剂中晶格氧的流动性,明显改善了0. 2%Pd/NaY的氧化性能。0. 2%Pd/8%Ce/NaY表现出最佳催化活性和良好稳定性,250℃可完全催化降解1000×10~(-6)的苯,并且230℃连续反应100 h,催化剂转化率稳定在86%。     

氮掺杂微孔活性炭制备及其超级电容性能

以土豆为碳源,乙二胺为氮源,氢氧化钾为活化剂制备具有微孔结构高比表面积氮掺杂活性炭。通过N_2物理吸附、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱和元素分析研究活性炭比表面积、孔结构、形貌及元素组成,并测试其电化学性能。结果表明,当碱碳质量比为5∶1时(NC600-800-5),活性炭材料比表面积最高2 440 m~2·g~(-1)、孔容最大1.07 cm~3·g~(-1)、孔径最大0.82 nm和1.80 nm。电流密度1 A·g~(-1)时比电容可达370 F·g~(-1),经3 000次循环充放电后,比电容保持率为95.2%。     

水热法制备Sr_2FeNiO_6催化剂及其催化性能研究

采用水热法制备双钙钛矿催化剂Sr_2FeNiO_6,考察不同浓度KOH溶液(4 mol·L~(-1)、6 mol·L~(-1)、8 mol·L~(-1)、10 mol·L~(-1)、12 mol·L~(-1)、14 mol·L~(-1))对催化剂性能的影响,利用X射线衍射、比表面积测定、程序升温还原和扫描电镜等对样品进行性能表征,并以催化甲烷燃烧为目标,考察催化剂催化性能。结果表明,矿化剂KOH浓度对样品性能影响较大,当浓度为10 mol·L~(-1)时,起燃温度最低,T_(10%)为430℃;浓度为8 mol·L~(-1)时,样品比表面积最大,为19.0 m~2·g~(-1),完全燃烧温度最低,T_(90%)为610℃。     

质子化氮化碳的制备及其复合材料的光催化性能

分别采用硫酸、盐酸和硝酸对尿素热解得到的体相块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4)进行质子化改性,超声剥离得到氮化碳纳米片,考察3种质子化氮化碳纳米片对亚甲基蓝染料的光催化降解性能,利用XRD、FT-IR、SEM、BET、UV-DRS、UV-VIS等对其结构、形貌、比表面积、禁带宽度进行分析。结果表明,硫酸改性后的g-C_3N_4比表面积最大(60. 9 m~2·g~(-1)),亚甲基蓝降解效果最好,降解率为46. 7%,相比于体相块状g-C_3N_4的29. 2%提高了17. 5个百分点。以硫酸质子化改性的g-C_3N_4为前驱体,采用搅拌法制备得到质子化g-C_3N_4/石墨烯复合材料,其光催化降解亚甲基蓝的降解率为81. 7%,较硫酸质子化g-C_3N_4提高了35. 0个百分点。     

Ethanol combustion over strontium- and cerium-doped LaCoO3 catalysts

Ce- or Sr-doped LaCoO₃ bulk perovskites were prepared by citric acid method as well as 10 wt.% of LaCoO₃ was deposited on alumina carrier stabilized with lanthanum. Properties of prepared materials were characterized by determination of surface area, acid-basic properties and XRD, XPS, TPDO₂, H₂-TPR measurements as well as catalytic activity and selectivity for ethanol combustion was tested. It was found that substitution of La in LaCoO₃ with either Sr or Ce has only small effect on its activity in ethanol combustion. Strontium inserted into LaCoO₃ structure increases basic character of the perovskite surface as well as selectivity to acetaldehyde (ACA). Substitution of La with cerium has no effect on the concentration of basic sites and does not affect the selectivity to ACA. Activity of LaCoO₃-based catalysts in ethanol combustion and their selectivity to ACA formation can be explained on the basis of the presence of both -oxygen species and sites with basic character on the material surface.

Acid-basic properties of supported LaCoO₃ are dominated by acidic character of the carrier. Results of XPS and H₂-TPR measurements of LaCoO₃ supported on La–Al₂O₃ suggest that perovskite remains in strong interaction with carrier and probably is partially decomposed. Deposition of perovskite on stabilized carrier significantly increases the rate of ethanol combustion.