H3PW12O40-TiO2/膨润土光催化降解甲基橙的催化性能

通过溶胶凝胶制得H3PW12O40Ti(OH)4凝胶,并柱撑于膨润土层间制备了复合光催化剂H3PW12O40TiO2/膨润土。由XRD、SEM、EDS对制备的复合光催化剂进行表征测试表明,固载的H3PW12O40TiO2使膨润土层状结构发生明显变化,柱撑体H3PW12O40TiO2呈弥散状态,且TiO2为锐钛结构,催化剂为颗粒粒径大小不一、分布松散的复合材料。对甲基橙的H3PW12O40TiO2/膨润土光催化降解应用表明,掺杂的杂多酸使所制备的复合催化剂光催化活性得到了极大提高,在光催化体系下有较广的pH适应范围,且制备的催化剂具有良好的催化稳定性。在表征分析及应用实验的基础上,提出了H3PW12O40TiO2/膨润土的强化催化作用原理。     

Ti-Mg-Al复合氧化物催化材料的制备及其加氢脱硫性能

采用pH值摆动法、并流沉淀法制备了Al2O3、TiO2-Al2O3二元复合物、TiO2-MgO-Al2O3和MgO-TiO2-Al2O3三元复合物,并对以其为载体的催化剂进行了催化裂化重汽油加氢脱硫反应性能评价。结果表明,在所制备的TiO2-Al2O3二元复合载体中,TiO2分散在Al2O3表面上,且随其含量的增加TiO2逐渐在Al2O3表面上富集;与TiO2-Al2O3二元复合载体相比,三元复合载体的总孔容和平均孔径减小,但是总酸量增加。相比较而言,TiO2-MgO-Al2O3三元复合载体基催化剂对催化裂化重汽油的脱硫率优于TiO2-Al2O3二元复合载体基催化剂,脱硫率在90%以上,且前者的烯烃饱和率也较低,表明该催化剂具有良好的加氢脱硫选择性。     

空间站冷凝废水处理催化剂的制备及性能研究

制备用于处理空间站中冷凝废水的固体催化剂,常温常压下催化氧化以乙醇为主要成分的冷凝水生成有机酸,使之可以通过后续处理达到回用水的要求。研究了催化剂制备过程中的多种因素对Pt/Al2O3和Pt/C催化剂性能的影响。结果表明,采用乙二醇还原法制备的催化剂具有氧化乙醇生成乙酸的能力;当活性组分Pt的理论负载量为1 Wt%时,催化剂催化效果最好,在Pt的基础上添加B、Ce有助于Pt/Al2O3催化剂对乙醇的氧化;催化剂初期对于乙醇的氧化率在90%以上,3h后稳定在80%左右。采用水洗对催化剂进行再生可达到其初期性能。     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂PtCo/ZrO_2-RGO的制备及性能研究

实验采用Hummers法合成氧化石墨(GO),浸渍还原法一步还原氧化石墨和贵金属盐及金属氧化物,制备了纳米ZrO_2掺杂石墨烯负载PtCo(PtCo/ZrO_2-RGO)催化剂,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对其进行表征,运用循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)研究纳米PtCo/ZrO_2-RGO对甲醇电催化氧化活性和稳定性,正向阳极峰电流密度(If)与反向阳极峰电流密度(Ib)的比值可反应甲醇的氧化率以及中间含碳物质的中毒耐受性,PtCoRGO和PtCo/ZrO_2-RGO的If/Ib值分别为2.67和3.20。在1 000次循环之后PtCo/ZrO_2-RGO的I_n/I_0值仍是91%,高于PtCo-RGO的I_n/I_0的值88%。     

Co~(2+)/TiO_2纳米复合薄膜的制备及亲水性研究

采用液相法制备了一系列Co2+掺杂TiO2纳米复合薄膜,利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、可见光透过光谱等手段对复合薄膜进行了表征,运用接触角测量仪考察了各薄膜的亲水性能。结果表明,Co2+的掺杂大幅度提高了TiO2薄膜的亲水性,当掺杂Co2+的质量分数为1.5%时,薄膜与水的接触角几乎为0°。     

多壁碳纳米管/钨酸铋复合光催化剂降解环丙沙星

采用水热合成法制备的多壁碳纳米管/钨酸铋复合光催化剂(MWCNTs/Bi2WO6),通过光催化氧化处理环丙沙星(CIP)废水,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析(BET)等技术对MWCNTs/Bi_2WO_6复合光催化剂进行表征。结果表明,该复合催化剂中Bi_2WO_6属于斜方晶型,颗粒均匀且与MWCNTs紧密交织。多壁碳纳米管的引入使该复合催化剂的光催化性能和吸附性能都明显优于纯Bi_2WO_6。当MWCNTs掺杂量为6%时,复合催化剂的光催化活性最高。在催化剂用量为0. 5 g/L、CIP初始浓度为20 mg/L、pH值为6. 8、光催化处理180min的条件下,对CIP的去除率可达91. 5%。经过4次重复循环使用,对CIP的去除率仍能达到80%以上。光催化活性的增强,可归因于MWCNTs的掺杂有效抑制了光生电子-空穴对复合。     

改性CuO/γ-Al_2O_3催化剂的表征及催化活性研究

采用浸渍焙烧法制备了掺杂有CeO2的CuO/γ-Al2O3催化剂,以提高催化剂的催化活性并解决传统催化剂机械强度差的问题。利用扫描电镜（SEM）观察、比表面积（BET）测定、X射线衍射（XRD）分析、X射线能谱（XPS）分析等手段对催化剂的表面形态、物相结构等特征进行了表征。在微波诱导氧化工艺中,考察了CeO2的掺杂对CuO/γ-Al2O3催化活性和稳定性的影响。结果表明,CeO2的掺杂使活性组分CuO在载体表面分散得更均匀,增加了催化剂的有效活性点位和储氧能力,提高了其催化活性和稳定性;在相同条件下,与CuO/γ-Al2O3相比,CeO2的掺杂使得CuO-CeO2/γ-Al2O3对甲基橙的脱色率提高了30%左右。     

负载型纳米TiO_2光催化降解酸性红B的研究

为解决传统纳米TiO2光催化氧化工艺催化剂不易分离和载体的比表面积较小、悬浮性差的问题,将纳米TiO2负载在聚丙烯多面球上制备了负载型TiO2光催化剂.利用XRD和氮气吸附法表征了该催化剂的结构特性,并采用其降解酸性红B,考察了初始浓度、曝气量、pH值、H2O2投加量、自由基清除剂及多面球的比表面积等对降解效果的影响.结果表明,偶联剂法制备的TiO2薄膜晶相单一(锐钛矿型),晶体粒度较小,比表面积较大;脱色率会随着酸性红B溶液初始浓度的升高和自由基清除剂(乙醇)的加入而下降,提高溶解氧浓度、增加聚丙烯多面球的比表面积以及酸性条件(pH=3.26时效果最佳)都有利于提高脱色率;投加H2O2也能提高脱色率,但当投加量增至0.5 mg/L后效果不再明显;酸性红B的光催化降解遵循一级反应动力学方程.     

超亲水性TiO_2复合薄膜的制备及特性研究

采用直流式反应磁控溅射法制备Ta/N双掺TiO2薄膜,射频式磁控溅射法制备SiO2预镀层。掺杂薄膜均在室温下制备,在空气中进行退火处理,并对掺杂薄膜的表面形貌、吸光特性以及亲水性能进行表征,得到了一种在可见光范围内具有超亲水性的TiO2复合薄膜。     

Zr改性CeO_2/TiO_2催化剂选择性催化还原烟气脱硝性能

采用Zr对CeO_2/TiO_2催化剂进行改性,考察Zr掺杂对CeO_2/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原NO性能的影响,利用静态N_2物理吸附、X射线衍射(XRD)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)对其脱硝机制进行分析。结果表明,Zr掺杂能够拓宽CeO_2/TiO_2催化剂的温度窗口,提高其脱硝活性和抗H_2O/SO_2性能。Zr掺杂能够增大CeO_2/TiO_2催化剂的比表面积和总孔容,抑制载体锐钛矿TiO_2发生晶相转变,显著提高催化剂的表面酸性,增加催化剂表面Ce~(3+)和化学吸附氧的原子浓度,使得催化剂表面NH_3吸附能力加强,氧化还原能力提高,有助于促进SCR反应的进行。     

铂含量对微乳液法负载铂固体超强酸的特性及异构化性能的影响

采用反相微乳液法负载Pt制备出一系列Pt含量不同的Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3(Pt-SZA)固体超强酸催化剂,采用FT-IR、BET、TPR、TG-DTA、XRD和TEM等手段对催化剂进行表征,并考察Pt含量对正戊烷异构化催化活性的影响。结果表明,微乳液法制备的Pt-SZA-0.1催化剂中Pt粒子的粒径为4.5 nm,且其粒径分布较为均一,适量Pt的加入可以增加SZA催化剂的酸强度,提高催化剂的比表面积和热稳定性,降低还原温度;在反应温度230℃、反应压力2.0 MPa、氢烃摩尔比4∶1、质量空速1.0 h-1时Pt-SZA-0.1催化剂的异戊烷产率可达60.8%,选择性为95.2%。     

石墨烯负载铂催化剂对肉桂醛选择性加氢性能影响

用沉积-沉淀-水合肼还原法制备氧化石墨烯(GO)、石墨(graphite)、酸化石墨(graphite-H)负载的Pt催化剂,研究了它们对肉桂醛选择性加氢生成肉桂醇反应的催化性能,并对该催化剂进行多晶X射线衍射、透射电镜、拉曼光谱、N2吸附和X射线光电子能谱表征。结果表明:3种制备的催化剂中,负载Pt后氧化石墨烯被水合肼还原生成还原氧化石墨烯(RGO),具有最高的比表面积,表面Pt的含量较低,所得Pt颗粒的粒径最小,具有最高的肉桂醛转化率;RGO含有较多的酸性含氧基团C—OH及COOH,有利于肉桂醛的CO吸附,因此Pt/RGO具有最高的肉桂醇选择性。此外,还考察了Pt/RGO催化性能与温度、氢气压强、反应时间的关系。实验表明,最佳反应温度为85℃,时间为3h,H2压力为2.0 MPa。     

磷钨酸/二氧化钛纳米材料的合成及光催化性活性测试

运用溶胶凝胶法制备了磷钨酸(HPW)掺杂的二氧化钛(Ti O2)复合纳米光催化剂,利用SEM对样品进行表征,观察纳米材料的微观形貌结构。并利用亚甲基蓝溶液的光催化降解实验评估催化剂的光催化活性。实验结果表明,HPW的掺杂减小了Ti O2纳米颗粒的粒径,有利于增大其比表面积,同时明显提高了Ti O2的光催化活性。     

基于TiO_2/石墨烯的光催化材料降解腐殖酸

针对水热法制备的氮掺杂TiO_2/还原氧化石墨烯纳米颗粒(NTG)分离回收性及稳定性差的问题,采用电化学法制备了氮掺杂TiO_2纳米管/还原氧化石墨烯复合膜(ENTG),并通过场发射扫描电镜(FESEM)等表征其特性。结果表明,ENTG中纳米管阵列的管径约为167 nm、管长约为6μm,TiO_2晶型为锐钛矿相,氮以间隙掺杂形式进入TiO_2晶格。不同光催化剂(TiO_2纳米管TNT、氮掺杂TiO_2纳米管N/TNT、NTG、ENTG)对腐殖酸(HA)的去除效果表明,当HA浓度较低时,4种光催化剂去除HA的过程均符合准一级动力学模型;无论在紫外光区还是可见光区,ENTG的光催化性能均优于其他3种催化剂,且在可见光区去除HA的效果更好。另外,光催化重复试验结果表明,ENTG分离回收方便且催化稳定性较好,在饮用水处理领域具有较大的应用潜能。     

CdS/TiO2改性混凝土光催化性能研究

利用高能球磨法将纳米TiO2和CdS进行复合,制备能够响应可见光的纳米复合光催化剂CdS/TiO2。采用掺入法将复合CdS/TiO2等量替换水泥制备光催化混凝土试块,本实验研究了不同掺量(0、2%、5%、8%)对混凝土的光催化性能的影响。通过降解甲基橙的实验发现,在紫外光下,同掺量的纯TiO2混凝土与复合CdS/TiO2混凝土的催化性能相差不大;在可见光下,CdS/TiO2改性混凝土与纯TiO2混凝土相比,催化性能有所提高,5%掺量的CdS/TiO2(400r/min)混凝土光催化效果最佳,催化效率最高达到纯TiO2混凝土的1.4倍。     

Li~+-TiO_2复合纳米光催化剂制备及其光催化降解海产品深加工废水的研究

对Ti O2纳米光催化材料进行掺杂改性,利用溶胶-凝胶法制备出掺杂锂的Li+-Ti O2复合纳米光催化剂,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)等测试技术对所制备的光催化剂形态结构和特性加以表征,用大连市黑石礁海域的海水配制成模拟海产品深加工废水,研究了Li+-Ti O2复合纳米光催化剂光催化降解海产品深加工废水的能力及影响其降解能力的因素,并确定了Li+-Ti O2光催化剂光催化降解海产品深加工废水的优化试验条件。结果表明:Li+-Ti O2复合纳米光催化剂光催化降解海产品深加工废水效率高,锂掺杂量、催化剂用量、p H、氨氮初始浓度、COD初始浓度和过氧化氢(H2O2)用量6个因素影响光催化降解的能力,在优化试验条件下,即锂掺杂量为5%,氨氮初始浓度为80 mg/L,COD初始浓度为300 mg/L,Li+-Ti O2用量为0.9 g/L,H2O2用量为5%,反应时间为2 h,p H值为8时,海产品深加工废水中氨氮和COD的光催化氧化降解率分别达到81.50%和78.67%。     

Fe~(3+)/N-TiO_2填料日光催化处理微污染源水

采用溶胶凝胶法制备了铁、氮共掺杂二氧化钛(Fe3+/N-TiO2)粉末,通过浸渍涂膜法将其负载到聚丙烯(PP)生物填料上,并考察了日光激发改性TiO2对微污染源水的处理效果.结果表明,铁、氮的掺杂大大提高了TiO2对太阳光的利用效率,当流量为0.12 m3/h时,负载型Fe3+/N-TiO3填料对CODMn和NH+4-N的去除率分别达到59%和75%.采用扫描电镜观察运行前后填料的表面状况,发现Fe3+/N-TiO2膜的保持程度较好,运行3个月后未发生明显脱落;膜表面生长了类似微生物的物质,可以推测在PP填料表面微生物与二氧化钛形成了功能分区,可以同时进行光化学氧化和生物降解作用.     

粉煤灰成型吸附剂负载TiO2光催化剂的性能研究

以粉煤灰成型吸附剂为载体,采用液相沉淀法制备粉煤灰成型吸附剂负载TiO2光催化剂,并对其光催化性能进行研究.结果表明,在有可见光照射的条件下,当吸附剂的投加量为8 g/L、催化剂的焙烧时间为2 h、溶胶的pH值为9时,粉煤灰成型吸附剂负载TiO2光催化荆对亚甲基蓝(MB)的催化效率最高.     

污水处理中MB光催化降解研究

水污染是人类面临的重要环境问题,光催化是缓解该问题的有效措施之一,因此研究适用于水污染的光催化剂是关键问题。本研究利用水热法制备了氧化锌(ZnO)纳米棒薄膜,探究了不同比例Zn2+前驱体对薄膜生长情况的影响。然后在薄膜上利用溶胶凝胶法淀积了一层二氧化钛(TiO2),得到ZnO/TiO2复合薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜对纯氧化锌薄膜及淀积二氧化钛后的复合薄膜的结构和形貌进行表征,利用紫外可见光谱仪检测Zn O/TiO2复合薄膜光催化降解有机物的效果。本研究解决了单一光催化剂的电子-空穴对复合率高、污水中光催化剂难以回收的难题,设计的催化剂具有绿色无污染、易于制备、催化效率高的特点。     

钴改性硅矿石/臭氧催化氧化环丙沙星的性能

采用浸渍法制备Co_3O_4/硅矿石复合催化剂(CoSO),并对制备条件进行了优化。通过EDS、XRD、BET等方法对催化剂进行表征,同时比较了单独臭氧氧化、硅矿石吸附、CoSO吸附、SO/臭氧催化氧化和CoSO/臭氧催化氧化体系对环丙沙星(CIP)的降解能力。结果表明,Co_3O_4可成功负载于天然硅矿石表面,当浸渍液(硝酸钴)浓度为0. 5 mol/L、焙烧时间为5 h、焙烧温度为500℃时,制备的CoSO复合催化剂活性最高。采用CoSO/臭氧催化氧化CIP,30 min后对CIP的去除率为91. 5%,比单独臭氧氧化及SO/臭氧催化氧化分别提高了49%和25%。另外,单独臭氧氧化、SO/臭氧催化氧化和CoSO/臭氧催化氧化体系对CIP的降解过程符合拟一级反应动力学,并且CoSO/臭氧催化氧化体系对CIP的降解动力学常数为0. 082 min~(-1),分别为单独臭氧氧化和SO/臭氧催化氧化的4. 8和2. 4倍。