纳米棒状α-Fe2O3的制备及其光催化性能

用均匀沉淀法制备了纳米棒状氧化铁，并用XRD和TEM等技术进行了表征。研究了其对果绿、碱性黄和亮蓝溶液的光催化降解性能，考察了光催化剂用量、光照时间及空气的存在对三种染料降解脱色率的影响。结果表明，制备的光催化剂为六方晶系的纳米棒状α-Fe₂O₃，其长轴约为（300～500） nm，短轴约为（20～40） nm。对浓度为10 mg·L^－1的果绿、碱性黄和亮蓝溶液，当催化剂用量分别为0.30 g·L^－1、0.30 g·L^－1和0.40 g·L^－1时，在通入200 mL·min^－1空气的条件下，用紫外光照射150 min，三种染料的降解脱色率可分别达到97.98%、94.89%和92.64%。     

不同金属离子掺杂TiO2薄膜的制备及光催化活性的研究

以溶胶-凝胶法制备了分别用Ag^+、Cu²⁺、Fe³⁺、La³⁺、Ce³⁺和Eu³⁺等离子掺杂的纳米TiO₂薄膜，经XRD和UV-Vis对薄膜样品进行表征并研究了其光催化活性。XRD结果证明，掺镧TiO₂薄膜与未掺杂薄膜的X射线衍射图基本一致，实验条件下主要为锐钛矿型，且掺入La^3+离子使得TiO₂薄膜的晶粒变小。UV-Vis吸收光谱说明当λ＞380 nm时，其吸光度低于0.15。薄膜光催化降解亚甲基蓝的实验表明,La³⁺或Fe^3+掺杂薄膜的光催化降解率远高于未掺杂TiO₂薄膜，而Ce^3+或Cu^2+离子掺杂薄膜与未掺杂薄膜的光催化活性相似，掺Ag⁺或Eu³⁺离子则降低了活性。当最佳掺杂量La³⁺为0.6%或Fe³⁺为1.5%时，光催化降解率分别高达92%和82%。     

复合半导体光催化降解糖蜜废水研究

以溶胶－凝胶法制备了TiO₂和TiO₂复合半导体粉末，并将之用于糖蜜废水的光催化处理。通过实验考察了催化剂用量、糖蜜废水的浓度、光催化反应时间以及复合半导体对于糖蜜废水脱色率的影响。结果表明，用复合半导体降解糖蜜废水具有理想的处理效果。催化剂最佳用量为（2.7～4.0） g·L^－1，随着反应时间的进行，糖蜜废水脱色率开始时显著增加，后渐趋于平衡。 各种复合半导体中，5%SnO₂/TiO₂光催化处理糖蜜废水的效果最佳，原水样稀释20倍后，反应120 min的脱色率可达61.75％。     

浆态光催化反应器有机模拟废水光催化氧化特性与动力学

采用循环式浆态光催化反应器对苯甲酰胺模拟废水光催化氧化特性和动力学进行了研究,系统地考察了操作条件对模拟污染物光催化降解的影响,并与搅拌式和鼓泡床式浆态光催化反应器中苯甲酰胺的降解效果进行对比.结果表明,循环式浆态光催化反应器中光催化剂的用量、污染物的初始浓度和初始pH值对模拟污染物光催化降解性能的影响存在适宜值;体系中H₂PO^-₄、Cl^-、Cu²⁺、Al³⁺对其光催化降解过程有明显的抑制作用.与传统的搅拌式和鼓泡床式浆态光催化反应器相比,循环式浆态光催化反应器中催化剂和废水的混合效果较好,光利用率高,较大程度上减少催化剂的用量和提高废水处理能力.同时,对不同催化剂的用量和污染物初始浓度下的光催化氧化反应动力学研究表明,此过程符合拟一级动力学,催化剂表面反应速率常数k₀和催化剂吸附平衡常数K_TiO2分别为0.0279 min^-1和17.99 L•g^-1.     

铁改性聚丙烯腈纤维光催化剂的制备及其对活性红MS的降解

用偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维与三氯化铁反应,在室温条件下制备了聚丙烯腈铁(Fe-PAN)配合物,并采用SEM, XRD和FT-IR等方法对其进行了表征. 然后将其作为非均相光催化剂用于偶氮染料活性红MS的氧化降解反应,分别考察了催化剂用量、催化剂中铁离子含量(CFe-PAN)、pH值等因素对脱色率的影响,并应用紫外-可见光谱法对染料的氧化降解反应进行了分析. 结果表明,改性PAN纤维中偕胺肟基团与铁离子发生了配位反应,增加PAN纤维中偕胺肟数或溶液中铁离子浓度能制备高铁离子含量的Fe-PAN催化剂. 催化剂用量及铁离子含量增加都会促进活性红MS的降解反应. Fe-PAN催化剂在pH≤6.0的溶液中具有较高的催化活性,而在碱性介质中活性有所降低. 在Fe-PAN催化剂存在下活性红MS的降解反应属于假一级动力学反应,催化剂用量和铁离子含量增加有利于提高活性红MS的降解反应速率常数.     

Fe3+掺杂介孔TiO2催化降解甲基橙

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵醇溶液所形成的柱状胶束为模板剂,钛酸四丁酯为原料,经水解沉淀、晶化、沉降、抽滤、干燥及焙烧工艺制备出了介孔TiO₂固体催化剂。通过离子掺杂方法,用Fe(NO₃)₃溶液对介孔TiO₂掺杂,经搅拌、煮沸、晶化、蒸发、干燥及焙烧工艺,制备出了不同物质的量比的Fe³⁺/TiO₂催化剂。以甲基橙模拟染料废水,考察pH、催化剂用量、过氧化氢用量、催化剂Fe³⁺/TiO₂物质的量比和光照时间等因素对催化剂的催化性能的影响。结果表明,适量掺有Fe³⁺的催化剂Fe³⁺/TiO₂有利于太阳光催化甲基橙的效果,当甲基橙浓度为10 mg·L^-1、Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5、催化剂用量为0.8 g·L^-1、过氧化氢为0.55 mol·L^-1、 pH=3并且太阳光直接照射20 min,脱色率达到96%。根据Languir-Hinshelwood动力学方程,近似推导出不同物质的量比Fe³⁺/TiO₂催化剂光催化降解甲基橙的动力学方程,并得出Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5时的Fe³⁺/TiO₂催化剂,有最大宏观速率常数值,K₀为0.162 35 min^-1。     

UV/Fe3+/H2O2体系降解活性艳橙X-GN废水的动力学研究

在自制的光催化反应器中，采用UV/Fe³⁺/H₂O₂体系光解活性艳橙X-GN模拟废水，考察了X- GN、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度、初始pH值及温度对光解过程的影响。结果表明，在8 W低压汞灯(λ＝254 nm)照射下，UV/Fe³⁺/H₂O₂能够有效地降解结构稳定的X-GN，在pH=3.0、温度50 ℃、时间120 min、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度分别为2.5×10^－5 mol·L^－1和1.5×10^－4 mol·L^－1时，含200 mg·L^－1X GN模拟废水的色度去除率和TOC去除率分别达到100%和90.15%。在此基础上得到了该催化氧化反应的一级动力学模型，求得X-GN氧化和TOC降解动力学模型的表观活化能分别为867 kJ·mol^－1和25.38 kJ·mol^－1。同时依据离子色谱 (IC)、GC/MS对X-GN降解中间产物和最终产物的进行了鉴定，证实有导致X-GN氧化和TOC降解不同步的中间产物存在。     

Fe3+和Ce3+掺杂对TiO2光催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维上涂层TiO₂光催化剂,并掺杂Fe³⁺和Ce³⁺修饰TiO₂光催化剂,进行了间歇式光催化降解气相苯实验,结果表明掺杂Fe³⁺和Ce³⁺均可以提高TiO₂光催化剂的活性,其中0.2% Fe³⁺/TiO₂光催化剂活性最好.借助XRD、SEM和XPS等表征手段来分析修饰前后的催化剂表面的物理化学性质变化,研究表面性质的变化对于光催化性能的影响.表征结果显示载体玻璃纤维表面均匀分布了粒径为40～60 nm的锐钛型TiO₂微粒,0.2%Fe³⁺和Ce³⁺掺杂后催化剂表面Ti³⁺浓度增大,表面羟基浓度减小.催化剂表面的Ti³⁺会与被吸附氧气反应形成Ti⁴⁺并同时产生活性组分O^-₂,氧化剂O^-₂在光催化降解苯反应过程中起着重要作用.     

MoS2/TiO2光催化降解甲基红

利用硫化钠与钼酸钠为原料,通过盐酸酸化,在TiO2上沉积MoS2纳米片。利用甲基红为降解对象,研究合成的片状纳米MoS2/TiO2复合物的光催化性能。结果显示该复合物具有优良的光催化降解甲基红的性能;催化剂用量、甲基红初始浓度与初始pH等条件对甲基红降解存在明显影响。该催化剂在重复使用3次时,甲基红2 h的脱色率接近65%,表明催化剂具有较好的重复使用性能。     

过渡金属离子掺杂纳米TiO2的相变与光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Mo⁶⁺、Cr³⁺、Fe³⁺的改性纳米TiO₂光催化剂，并分别在550℃和580℃下对其进行了热处理，考察了热处理温度对掺杂纳米TiO₂相变和光催化活性的影响.通过光催化降解染料罗丹明B实验，对在不同热处理温度下Mo⁶⁺、Cr³⁺、Fe³⁺改性以及不同Mo⁶⁺掺杂量的TiO₂光催化活性进行了评价，发现掺杂离子对TiO₂光催化活性的影响与其对TiO₂相转变的作用是一致的，即抑制相转变的同时也提高了光催化活性.实验结果也进一步表明，Mo⁶⁺掺杂量为0.05％（摩尔分数）时的TiO₂具有最佳光催化活性.     

SO42－/ZrO2/SBA-15催化丙烯和乙酸合成乙酸异丙酯的研究

水热合成了介孔材料SBA-15，并以其为载体负载固体超强酸SO₄^2－/ZrO₂，得到催化剂 SO₄^2－/ZrO₂/SBA-15，通过XRD对其进行表征。在固定床反应器中，以丙烯和乙酸为原料，研究该催化剂催化合成乙酸异丙酯的活性。对反应条件进行系统地考察，得出最佳反应条件：反应温度140 ℃,反应压力1.2 MPa,空速1 h^－1,n(C₃H₆)∶n(CH₃COOH)=3∶1。在此条件下乙酸异丙酯的产率最高可达79.6％。     

一步法合成乙酸松油酯的TiO2/SO42－沸石分子筛催化剂的研究

制备了以松节油和乙酸为原料一步法合成乙酸松油酯的TiO₂/SO₄^2－沸石分子筛催化剂。采用正交试验对催化剂的制备条件进行优化。结果表明,焙烧时间4 h,焙烧温度550 ℃,浸渍酸浓度1.0 mol·L^－1,浸渍时间20 min,制得的催化剂具有较强的催化活性,转化率为96.3％。     

新型固体超强酸SO42－/ZrO2/MCM-41催化合成二芳基乙烷的研究

用水热合成法合成了一种新型的复合型固体超强酸SO₄^2－/ZrO₂/MCM-41催化剂，并通过IR和XRD方法进行了表征。在固定床反应器中，以苯乙烯和二甲苯为原料，对该催化剂催化合成二芳基乙烷的反应进行了研究，确定最佳反应条件：苯乙烯与二甲苯混合进料物质的量比为1∶4，反应温度75 ℃，空速1 h^－1。在此条件下，苯乙烯单程转化率可达93.5%，二芳基乙烷的选择性为78.9%。表明该催化剂是替代液体酸合成二芳基乙烷的理想固体酸催化剂。     

SO42－/SiO2-ZrO2固体超强酸催化乳酸乙酯的合成研究

采用溶胶-凝胶法制得SiO₂-ZrO₂基质材料，然后通过浸渍法制备SO₄^2－/SiO₂-ZrO₂固体超强酸。对SO₄^2－/SiO₂-ZrO₂固体超强酸催化乳酸乙酯的合成反应进行了研究。适宜的反应条件为：稀硫酸浸泡16 h，反应温度80 ℃，反应时间4 h，催化剂用量为每摩尔乳酸1.5 g。反应酯化率达92.7％。     

稀土固体超强酸SO42－/TiO2/Ce4+催化剂的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制备了稀土固体超强酸催化剂SO₄^2－/TiO₂/Ce⁴⁺，用于催化苯甲醛与乙二醇的缩合反应。考察了硫酸的浓度、Ce(SO₄)₂的浓度和焙烧温度等因素对催化性能的影响；采用IR、DSC、XRD和Hammett指示剂法对其性能进行研究。结果表明，催化剂SO₄^2－/TiO₂/Ce⁴⁺是合成苯甲醛乙二醇缩醛的良好催化剂，在硫酸浓度1 mol·L^－1、Ce(SO₄)₂的浓度012 mol·L^－1和焙烧温度550 ℃的制备条件下,产率可达88.2％。催化剂晶体结构为锐钛矿型。     

烟气脱硫活性炭纤维毡催化剂的研究

将活性炭纤维毡用浸渍法进行处理,实验确定的浸渍条件为：浸渍混合液中含NH₄VO₃ 质量分数为197%, CsNO₃质量分数为068%,浸渍液温度70 ℃,1 250 mL浸渍液浸渍活性炭纤维（ACF） 20 g,每次浸渍时间6 h,重复浸渍3次。随后在N₂保护下于250 ℃焙烧50 min,冷却至室温得到ACF催化剂。在实验室模拟试验装置上对ACF催化剂的烟气脱硫反应特性进行测试。实验结果表明,对烟气脱硫的反应活性次序为：KI-ACF＞V₂O₅-Cs₂O-ACF＞空白-ACF。并且在烟气中含 SO₂0.225 mol·m^－3,空速为2 400 h^－1,反应温度348 K,测取实验数据,回归得到烟气在V₂O₅-Cs₂O-ACF上脱除硫的反应动力学方程:dc_SO2/dt=0.072exp(－7.843×10³/RT)c_SO2^1.025·c_O2^0.579。     

固体超强酸催化合成季戊四醇双缩环己酮的研究

以环己酮和季戊四醇为原料，在SO₄^2－/M_xO_y 型固体超强酸催化作用下合成季戊四醇双缩环己酮；考察反应温度、催化剂用量、反应时间和反应物配比对缩酮化反应收率的影响。结果表明，反应温度为190 ℃、催化剂用量为反应物总质量的6%、季戊四醇与环己酮的物质的量比为1∶3和反应时间为3 h时，季戊四醇双缩环己酮的收率达93.5%。     

固体超强酸SO42－/TiO2催化合成氯乙酸异丙酯

研究了以氯乙酸和异丙醇为原料、锐钛晶型纳米TiO₂粉体制备的固体超强酸SO₄^2－/TiO₂为催化剂合成氯乙酸异丙酯。考察了催化剂的用量、反应物物质的量比、反应时间和催化剂的重复使用等因素对收率的影响。实验结果表明，最适宜条件为：氯乙酸用量0.2 mol，催化剂用量1.50 g，n(氯乙酸)∶n(异丙醇)＝1∶1.5，反应时间3 h，酯收率达96.3%。     

纳米SO42-/SnO2固体超强酸催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

报道了以SnCl₄·5H₂O为原料和十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用模板法合成纳米SO₄^2-/SnO₂固体超强酸催化剂。用XRD和TG-DTA进行了表征，以环己酮和1,2-丙二醇的缩合反应为探针反应，探讨了SO₄^2-/SnO₂固体超强酸的催化活性，较系统地研究了焙烧温度、反应时间、酮醇物质的量比、带水剂的用量和催化剂的用量等对反应的影响以及催化剂的稳定性。结果表明，SO₄^2-/SnO₂固体超强酸催化剂具有纳米大小，在环己酮1,2-丙二醇缩酮的合成具有良好的催化活性和稳定性。在最佳条件下，缩酮的产率可达97.2%，纯度（质量分数）为99.2%。     

酸化膨润土催化合成草酸二丁酯

以酸化膨润土(SO₄^2-/Bentonite)固体酸为催化剂,草酸和正丁醇为原料,合成草酸二丁酯。考察焙烧温度对催化剂活性的影响。结果表明,焙烧温度500 ℃时催化剂活性较好。考察反应温度、原料配比、催化剂用量和反应时间等因素对酯化反应的影响,通过正交实验得到最佳酯化反应工艺条件：n(正丁醇)∶n(草酸)=3.5∶1,w(SO₄^2-/Bentonite)＝1.5%,反应温度130 ℃,反应时间3 h。最佳酯化反应条件下,草酸的转化率达到95.8%。催化剂重复使用6次后,草酸转化率达到93.6%。