石化环保与安全

X5 2 0 0 4 0 4 5 6 1二氧化钛光催化降解甲醛反应动力学研究〔刊〕 廖东亮 ,肖新颜… (华南理工大学化学工程研究所 )∥化工环保 .-2 0 0 3,2 3(4 ) .- 191～ 194　　以钛酸丁酯为前驱体 ,应用溶胶 凝胶法制备TiO2 粉体和负载TiO2 薄膜 ,考察了不同活化温度和活化时间对TiO2光催化降解甲醛性能的影响 ,并对TiO2 薄膜光催化降解甲醛的反应动力学进行了研究。试验结果表明 ,在活化温度4 5 0℃、活化时间 5h条件下 ,所得TiO2 粉体及薄膜的光催化活性较好。不同初始浓度下甲醛光催化降解率与时间关系的动力学研究表明 ,一级反应动力学模型…     

碱金属掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂K^＋或Cs^＋的纳米TiO2催化剂。以甲基橙为目标降解物,研究了K^＋或Cs^＋的掺杂量对纳米TiO2光催化活性的影响,讨论了催化剂加入量以及催化降解时间对甲基橙降解效果的影响。结果表明,适量掺杂K^＋能够提高TiO2的光催化活性,最佳掺杂量（摩尔分数）为1％;掺杂Cs^＋只会降低TiO2的光催化活性。对浓度为20mg／L的甲基橙溶液进行催化降解,催化剂K^＋-TiO2（K^＋掺杂量1％）最佳用量为2g／L,降解时间60min,甲基橙的降解率可达98％。     

氮和镍掺杂纳米TiO2复合粉体的制备及其光催化性能

以Ti（SO4）2,NiSO4·6H2O,N,N-二甲基甲酰胺等为原料,采用水热合成法制备氮和镍掺杂的纳米TiO2复合粉体,通过XRD对其进行了表征,并以10mg／L的甲基橙溶液为底物,测定了其太阳光催化性能。结果表明,氮和镍掺杂能提高纳米TiO2的光催化性能,当氮和镍掺杂摩尔分数均为2．0％,焙烧温度为600℃,甲基橙溶液的pH值为5时,光催化性能最高,甲基橙溶液太阳光照射5h后降解率达到98．1％。     

凹凸棒负载型SO4^2-／TiO2光催化降解茜素红染料的实验研究

凹凸棒负载型SO4^2-／TiO2固体超强酸对茜素红染料进行光催化降解反应,考察了体系pH、固体超强酸加量、紫外灯照射时间、强度及染料初始浓度对光催化降解过程的影响,确定了最佳实验条件：固体超强酸催化剂加量2．0g／L,光照距离12em,茜素红溶液初始浓度60mg／L,反应时间2．5h。     

采用掺杂金属离子的TiO2光催化剂降解甲醛的工艺研究

采用溶胶凝胶法制备不同金属离子掺杂的TiO2光催化剂,以甲醛作为目标污染物,探讨了影响TiO2光催化效果的因素;研究了催化剂用量、甲醛初始浓度、pH值等影响因素对甲醛污染物降解效果的影响。结果表明,制备的Cu2+/TiO2粉体降解甲醛的效果最佳。     

改性纳米TiO2光催化降解苯酚活性的研究

在装有紫外光的光催化反应器中，用锐钛型纳米TiO2为光催化剂，进行了苯酚水溶液的光催化降解性能的研究。考察了溶液的pH值、纳米TiO2用量、镍（Ni^2＋）掺杂量、苯酚的初始质量浓度等因素对苯酚水溶液光催化降解过程的影响。结果表明，在pH值为7时，苯酚水溶液的降解率达95％以上，强酸和强碱条件均不利于苯酚的降解。当TiO2用量为50mg，UV辐照40min时，200mL质量浓度为50mg／L的苯酚水溶液的降解率为96．3％；当TiO2用量为150mg，UV辐照60min时，200mL质量浓度100mg／L的苯酚水溶液的降解率为95．8％。镍掺杂增加了TiO2的光催化活性，用质量分数为10％的二氯化镍水溶液掺杂制备的复合光催化剂，苯酚水溶液的降解率比未掺杂时增加13．6％。     

大孔结构TiO2的氮化及光催化性质研究

笔者以氮化方式对无模板法直接合成的大孔TiO2材料进行改性,以期提高其光催化性能.采用与有机物尿素加热的方法,得到氮化的大孔 TiO2.采用XRD、SEM、TEM、FT-IR、XPS和UV-VIS方法对其进行结构和性能表征,并通过降解甲基橙溶液研究其光催化性能.结果表明,氮化比较成功,氮化后大孔结构没有破坏,晶型单一,在可见光区有较强的吸收;与纯的TiO2相比,氮化后的TiO2降解甲基橙的效率更高.     

Cu-N共掺杂改性纳米TiO2光催化剂制备及甲苯降解

以尿素、硝酸铜、钛酸四丁酯等为原料,采用溶胶-凝胶法,经Cu,N原子共掺杂制备出改性纳米TiO2光催化剂。采用 X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射仪 、傅里叶变换红外光谱仪对其进行了分析表征。以甲苯气体为研究对象,考察了制备的TiO2光催化剂对甲苯的光催化降解性能。结果表明:共掺杂改性后的纳米TiO2光催化剂,在可见光400~550 nm处呈现出较强的吸收;当光催化反应120 min时,Cu-N-TiO2光催化剂对甲苯的催化降解转化率达到了38%,较纯纳米TiO2催化剂提高了近4倍。     

纳米ZnO粉体的制备及其表面SiO_2包覆改性

以ZnSO4·7H2O和NaOH为原料,用直接沉淀法制备了纳米ZnO,并用硅酸钠水解生成的SiO2对其进行了表面包覆改性。采用IR、HRTEM、XRD、SEM、XPS手段对改性前后的ZnO进行了表征。结果表明:改性后ZnO颗粒的表面形成了Si-O-Zn键,亦即SiO2在ZnO纳米颗粒表面形成了包覆层。光催化降解甲基橙溶液表明,改性后ZnO粉体的光催化活性明显下降,进一步证明了纳米ZnO颗粒表面存在SiO2包覆层,使纳米ZnO稳定化。     

小粒径锐钛矿/金红石混相TiO2的可控合成及光催化性能研究

本文利用水热法成功合成了小粒径（~ 5 nm）锐钛矿/金红石混相TiO2,通过XRD,TEM表征研究了水热反应前的熟化温度和熟化时间对TiO2的晶相、相组成和颗粒尺寸的影响。我们发现通过简单地改变熟化温度及时间能够可控调节样品中锐钛矿与金红石的含量。更重要的是,合成的混相TiO2样品中,锐钛矿与金红石的粒径都很小。以对罗丹明B的光催化降解为目标反应,评价混相TiO2粉体的光催化活性。通过表面光电压谱的分析可以发现,TiO2样品中锐钛矿与金红石异相结的形成增强了光生电子与空穴的分离效率,从而使混相样品的光催化活性明显优于纯相锐钛矿。此外,我们发现,锐钛矿含量为83%、金红石含量17%的TiO2样品展现了最高的光催化活性。     

CeO2改性Cu/TiO2及其光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸研究

采用不同浸渍方式,用稀土氧化物CeO2对Cu/TiO2催化剂进行改性,制备了(Cu-Ce)/TiO2、Ce-Cu/TiO2和Cu-Ce/TiO2催化剂.采用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、傅里叶拉曼光谱(FT-Raman)、氢程序升温还原(H2-TPR)以及电化学等技术对制备的催化剂进行了表征.将制备的催化剂...     

Au纳米粒子大小对Au/TiO_2薄膜光催化活性的影响

用混合-超声分散方法制备了3种负载不同粒径Au纳米粒子的T iO2薄膜。利用透射电镜测定Au纳米粒子的粒径,用紫外-可见光谱和测量光电流方法对Au/T iO2薄膜进行表征,以亚甲基蓝降解反应评价Au/T iO2薄膜的光催化活性,讨论Au纳米粒子的大小对Au/T iO2薄膜光催化活性的影响。实验结果表明,与纯的T iO2薄膜相比,负载不同粒径Au纳米粒子的T iO2薄膜的光电流和光催化活性均有不同程度的提高。负载平均粒径约8nm的Au粒子的T iO2薄膜电极具有最大的光电流(光电流为38μA,是纯T iO2薄膜电极的2.2倍)和最高的光催化活性(3h后对亚甲基蓝的降解率达到92%,是纯T iO2薄膜的1.5倍)。     

Cu、Sm共掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

对比研究了用溶胶-凝胶法和溶胶-乳化-燃烧法与等体积浸渍法结合制备的Cu、Sm共掺杂TiO2催化剂,并用X射线衍射、紫外可见吸收光谱、拉曼分析等技术表征了催化剂的形貌、结构及吸光性能,样品的表征与光催化活性测试结果表明,Cu和Sm离子的引入使TiO2样品的吸收带边发生不同程度的红移,使可见光吸收强度增大,协同效应提高了对目的反应的催化活性,Cu掺杂Sm3+/TiO2样品的最佳掺杂量为w=1.5%～2%之间。     

TiO2改性双介孔二氧化硅光催化氧化二苯并噻吩脱硫研究

以双介孔二氧化硅(BMMS)为载体,酞酸丁酯为钛源,制备了TiO2/BMMS催化剂。利用XRD、N2吸附脱附、FTIR、UV-vis、SEM、EDS和TEM的表征方法对其进行表征。 结果表明,所制备的TiO2为无定形结构,TiO2/BMMS催化剂具有有序的双介孔结构,并且在BMMS和TiO2之间存在着化学作用。与纯TiO2相比,TO2/BMMS具有更低的禁带宽度值,因此其光催化性能更好。在紫外光的照射下, 建立了由TiO2/BMMS作为催化剂,H2O2作为氧化剂和甲醇作为溶剂,一步完成光催化氧化脱硫(PODS)体系。TiO2/BMMS催化剂对DBT的脱除率可以达到99.2％,具有比单介孔TiO2/SBA-15更好的光催化性能。并且TiO2/BMMS催化剂经过8次重复使用后,脱硫率依然接近90％,表现出了良好的稳定性。     

C-TiO_2的制备及其对三氯乙酸的光催化降解

通过缓慢氧化T iC合成了C掺杂的锐钛矿型T iO2(C-T iO2)催化剂,并采用BET液氮吸附、X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见吸收光谱对C-T iO2催化剂的比表面积、物相、粒径和吸收波长阀值等结构性质进行了表征。以难降解的三氯乙酸为催化降解对象,测定了C-T iO2催化剂在可见光照射下的催化活性。实验结果表明,相对于锐钛矿型T iO2,C-T iO2的吸收边带发生了约36nm的红移,它在可见光照射下有催化活性,主要是因为C取代O后,C的p轨道与O的2p轨道杂化,使其禁带隙变窄;制备条件和反应溶液的pH影响C-TiO2催化剂的活性,在350℃焙烧8h制备的C-TiO2催化剂,当反应溶液的pH为9时,催化活性最高。     

溶胶-凝胶法制备氮掺杂TiO_2的制备条件优化

以二乙醇胺为氮源,乙酸为抑制剂,乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂TiO_2。以苯酚为污染物,在模拟太阳光(氙灯)下,考察了氮掺杂TiO_2制备过程中水用量、乙酸用量、乙醇用量、二乙醇胺用量、陈化温度、煅烧温度和煅烧时间7个因素对氮掺杂TiO_2光催化活性的影响,并采用正交实验优化了氮掺杂TiO_2的制备条件。实验结果表明,煅烧温度对氮掺杂TiO_2的光催化活性具有非常显著的影响;最优的制备条件为:n(钛酸四丁酯):n(水):n(乙酸):n(乙醇):n(二乙醇胺)=1:462:17 3:3:0.4(n(钛酸四丁酯)=0.015 mol),陈化温度为45℃,煅烧温度为400℃,煅烧时间为4 h。在此条件下制备的氮掺杂TiO_2对苯酚光催化反应3 h,其降解率达到75.13%,是未掺杂氮TiO_2的1.7倍。     

原生纳米颗粒添加组分流态化研究

以原生纳米级SiO2和TiO2为原料，采用添加较大的颗粒来改善粉体结构特性，进而改善粉体的流化质量，考察在添加不同粒径、不同质量比的玻璃珠颗粒情况下，纳米级颗粒SiO2和TiO2的流化性能。实验表明，当添加粒径小于0．192mm的玻璃珠时，SiO2和TiO2流化质量有明显改善；且当玻璃珠的添加量大于10：1时，其沟流现象很小，流化质量较好。在本实验中，采用床层压降曲线来表征其流化性能。     

Controllable Synthesis of Mixed-Phase TiO_2 with Small Anatase and Rutile Particle and Its Enhanced Photocatalytic Activity

Mixed-phase TiO_2 photocatalysts with small particle size of anatase and rutile(~5 nm) have been successfully synthesized using hydrothermal method. The effects of curing temperature and curing time before the hydrothermal treatment on the crystalline phase, the phase composition, and the particle size of TiO_2 were investigated by the X-ray diffraction spectroscopy(XRD) and the transmission electron microscopy(TEM), respectively. It was found that the anatase and rutile phase contents in the TiO_2 particles were successfully controlled by simply adjusting the curing temperature and the curing time. More importantly, the particle size of both anatase and rutile is small in the mixed-phase TiO_2 particles. The photocatalytic activity of TiO_2 was evaluated by the degradation of Rhodamine B(Rh B) in aqueous solution. The Ti O2 with phase junction formed by anatase and rutile exhibited higher separation rate between the photo-induced electrons and holes, which was confirmed by the surface photovoltage(SPV) spectra, and at the same time exhibited the higher photocatalytic degradation on Rh B than pure anatase-phase TiO_2. Moreover, it was found that TiO_2 with 83% of anatase and 17% of rutile showed a highest photocatalytic activity among the mixed-phase TiO_2 samples.     

Ni/TiO_2-Al_2O_3裂解汽油一段选择加氢催化剂的研究

分别以Al_2O_3和TiO_2-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备了Ni负载量相同的裂解汽油一段选择加氢催化剂Ni/Al_2O_3和Ni/TiO_2-Al_2O_3;采用X射线衍射、低温N_2物理吸附、压汞法和氢程序升温还原等方法对载体和催化剂进行了表征,并对催化剂的活性和选择性进行了评价。表征结果显示,TiO_2-Al_2O_3载体中TiO_2的晶相为β-TiO_2,Al_2O_3为无定形相;Ni/TiO_2-Al_2O_3催化剂中15～110 nm的孔体积占总孔体积的近70%,而Ni/Al_2O_3催化剂中15～110 nm的孔体积占总孔体积的近50%;Ni/TiO_2-Al_2O_3催化剂的还原温度低于Ni/Al_2O_3催化剂。催化剂的评价结果表明,在反应温度65℃、反应压力2.8 MPa、液态空速4 h~(-1)、H_2与裂解汽油体积比为500:1的条件下,Ni/TiO_2-Al_2O_3催化剂的加氢活性和选择性高于Ni/Al_2O_3催化剂。     

钴氮共掺杂TiO_2的制备及其光催化活性

以钛酸四丁酯为原料,采用沉淀-浸渍法制备了N和Co共掺杂纳米光催化剂Co/N/TiO_2。采用紫外-可见漫反射、X射线衍射和透射电子显微镜等技术对催化剂的吸光性能、结晶形态和粒径进行了表征。以活性艳蓝X-BR溶液为光降解模型,评价了Co/N/TiO_2的可见光催化活性,并与AEROXIDE TiO_2 P25的性能进行了对比。实验结果表明,在n(Co):n(N):n(Ti)=0.16:0.2:1、煅烧温度400℃、煅烧时间2.5 h的最优条件下制备的Co/N/TiO_2为单一的锐钛矿相,平均粒径为11.1 nm,比表面积为140.77 m~2/g;且Co/N/TiO_2的吸收边红移现象显著,吸收可见光的性能强,具有良好的可见光催化活性,在纯粹可见光(波长大于400 nm)下对活性艳蓝X-BR溶液的降解率达到87.50%。