微波辅助离子液体中铜掺杂TiO2光催化剂的制备及微波强化光催化活性

在[Bmim] PF6离子液体中,用微波辐射干燥的方法制备了铜掺杂纳米二氧化钛光催化剂TiO2-Cu,测试催化剂对甲基橙溶液的微波（MW）、紫外（UV）、微波-紫外（MW-UV）条件下的降解率,考察了离子液体用量、铜掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、煅烧温度、煅烧时间、微波降解功率等因素对TiO2-Cu催化剂活性的影响.结果表明,掺杂物质硝酸铜与钛酸丁酯的物质的量比为n（Cu）/n（Ti）=0.025,在功率为210 W的微波条件下干燥20 min,再在高温箱式电阻炉中于500℃下煅烧2h,所制得的TiO2-Cu催化剂具有较高的光催化活性;在MW、UV和MW-UV 3种降解条件下,对甲基橙的降解率分别为3.78％,92.98％,98.39％;并且在3种降解条件下,甲基橙降解率始终是：MW-UV＞ UV＞ MW.表明在紫外光照条件下,微波辅射具有强化TiO2-Cu催化剂降解甲基橙的作用.催化剂结构分析表明,TiO2中掺入铜后制得的催化剂,具有粒径均匀,比表面积、孔容、平均孔径和半孔宽均较大等特点,这也是TiO2-Cu催化剂具有较高的光催化活性的主要原因.     

微波助离子液体中氮掺杂TiO2催化剂的制备及其微波强化光催化活性

在室温离子液体介质中,采用溶胶-凝胶法以及微波干燥的方法制备了氯掺杂的光催化剂TiO2-N。在室温条件下,以甲基橙为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,分别利用微波辐射（MW）、紫外光照（UV）和微波辐射一紫外光照（MW—UV）三种降解方式,主要考察了N掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、煅烧温度和煅烧时间等因素对TiO2-N光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量为5．6mL、N掺杂量n（N）／n（Ti）=3：1、微波干燥功率210W、微波干燥时间20min、煅烧温度600℃、煅烧时间2h的条件下所制得的TiO2-N光催化剂具有较高的光催化活性;TiO2-N光催化剂在三种降解方式下对甲基橙的降解效果为：MW—UV〉UV〉MW,这表明微波与紫外光照有较好的协同作用,即微波一紫外光照具有强化TiO2-N催化剂降解甲基橙的效果。     

微波助离子液体中锌掺杂纳米TiO2的制备及微波强化光催化氧化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（［Bmim］PF₆）离子液体介质中,采用溶胶-凝胶法和微波干燥法制备Zn掺杂的纳米TiO₂光催化剂TiO₂-Zn。室温条件下,以甲基橙为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,分别利用微波辐射（MW）、紫外光照（UV）和微波辐射联合紫外光照（MW-UV）降解方式,考察离子液体用量、Zn掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度和焙烧时间等因素对TiO₂-Zn光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量为5.6 mL、n(Zn)∶n(Ti)=0.012 5∶1、微波干燥功率210 W、微波干燥时间17.5 min、焙烧温度600 ℃和焙烧时间2 h条件下,制得的TiO_2-Zn光催化剂具有较高的光催化活性。TiO₂-Zn光催化剂在3种降解方式中对甲基橙的降解效果为：MW-UV＞UV＞MW,表明微波辐射-紫外光照具有较好的协同作用效果。     

溶胶-凝胶-微波法制备银掺杂TiO_2光催化剂及其光催化性能

用硝酸银和钛酸正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶-微波辐射干燥法合成银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag。为了提高催化剂的光催化活性和降解有机污染物的速率,用微波辅助Ti O2-Ag光催化剂降解有机污染物。通过扫描电子显微镜、红外光谱法、紫外可见光谱法和荧光光谱法对TiO_2-Ag催化剂进行测试和表征。以甲基橙为有机污染物,分别在太阳光照射和微波、紫外、紫外-微波条件下降解甲基橙以考察催化剂的光催化活性。结果表明,TiO_2-Ag光催化剂最佳制备条件为:银掺杂量n(Ag+)∶n(Ti~(4+))=0.003,离子液体用量3.0 m L,微波干燥功率210 W,微波干燥时间20 min,焙烧温度650℃,焙烧时间3 h,此条件下制备的TiO_2-Ag光催化剂在太阳光照射4 h下,紫外光照、微波辐射和紫外光照-微波辐射分别辐射55 min后,甲基橙降解率分别为98.70%、98.79%和99.05%。     

液体中铈掺杂TiO2光催化剂的制备及微波强化光催化活性

室温下,在离子液体［Bmim］PF₆中,采用溶胶-凝胶法及微波辐射干法制备了铈掺杂纳米TiO₂光催化剂TiO₂-Ce,并测试了TiO₂-Ce对甲基橙溶液的微波、紫外和微波-紫外条件下的降解率。着重考察了离子液体用量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度、焙烧时间和铈掺杂量等因素对TiO2-Ce催化活性的影响。结果表明,离子液体用量5.6 mL,掺杂硝酸铈与钛酸丁酯物质的量比n(Ce)∶n(Ti)=0.075,功率210 W的微波条件下干燥20 min,高温箱式电阻炉550 ℃焙烧2.0 h,制得的TiO₂-Ce催化剂具有较高的光催化活性。在微波、紫外和微波-紫外降解条件下,TiO₂-Ce对甲基橙降解率分别为4.78%、93.82%和99.12%。表明在紫外光照条件下,微波辅射具有强化TiO₂-Ce催化剂降解甲基橙的作用。同时用XRD、IR、BET和SEM对TiO₂-Ce催化剂结构进行表征,结构分析表明,TiO₂中掺入铈后制得的催化剂具有粒径均匀以及半孔宽(2.485 2 nm)、孔容(0.314 5 mL·g^-1)、平均孔径(6.627 nm)和比表面积（94.934 m²·g^-1）均较大等特点,这也是TiO₂-Ce催化剂拥有较高的光催化活性的主要原因。     

离子液体中微波辅助制备镧掺杂纳米TiO_2光催化剂

以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体为反应介质,采用微波辐射干燥方法,制备了镧掺杂的纳米TiO2光催化剂。并用甲基橙为模拟污染物,高压汞灯为光源,考察了镧掺杂量、微波加热火力、微波干燥时间、煅烧温度等因素对镧掺杂TiO2光催化活性的影响。结果表明,当镧掺杂量(摩尔分数)为0.3%时,在微波加热火力为30,干燥时间为20 min,再在高温炉中于700℃下煅烧2 h后,所制得的La3+/TiO2催化剂主要以锐钛矿相二氧化钛存在,其粒径约为14.5 nm,其对甲基橙的降解率最高。     

微波助离子液体中硫-钕共掺杂TiO2催化剂的制备及其微波强化光催化活性

在离子液体介质中,采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱物,用微波干燥法合成S和Nd共掺杂纳米TiO₂光催化剂TiO₂-S-Nd。分别采用IR、XRD、BET和SEM对催化剂结构进行测试与表征,以甲基橙为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,恒温（25 ℃）下分别利用微波辐射、紫外光照及微波辐射+紫外光照3种降解条件,着重考察Nd掺杂量和S掺杂量对TiO₂-S-Nd光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量5.6 mL、n(Nd)∶n(Ti)=0.015和n(S)∶n(Ti)=2时,经功率为350 W的微波加热干燥处理20 min的半成品催化剂,再在700 ℃高温炉焙烧2 h,制得TiO₂-S-Nd催化剂,具有较高的光催化降解活性。且在3种降解条件下,TiO₂-S-Nd对甲基橙降解率分别为12.11%、88.91%和100%,表明微波与紫外光照有较好的协同作用,即微波-紫外光照具有强化S和Nd共掺杂TiO₂-S-Nd催化剂降解甲基橙的效果,并且所制得的共掺杂TiO₂-S-Nd催化剂的光催化活性均高于单一S 或Nd掺杂TiO₂的光催化活性,说明S和Nd共掺杂也具有协同作用。     

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e~-/h~+复合,使光生e~-/h~+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。     

[Bmim]PF_6离子液体中微波辅助制备纳米TiO_2光催化剂及其光催化活性

以钛酸丁酯为前驱物,在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体([Bmim]PF6)、水、无水乙醇所组成的混合溶剂中,用微波辐射加热制备了纳米TiO2光催化剂,并用XRD对其结构进行了表征。以甲基橙为模拟污染物,高压汞灯为光源,考察了离子液体用量、微波功率、微波加热温度、微波加热时间等因素对TiO2光催化活性的影响。结果表明:在[Bmim]PF6介质中用微波辐射加热制得的纳米TiO2催化剂,不需要经过高温煅烧就具有较高的光催化活性,其对甲基橙的降解率在3 h就可达到99.3%,活性明显优于传统加热条件下制得的纳米TiO2催化剂。     

离子液体介质中微波辅助制备锌掺杂纳米TiO2及光催化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体中,用微波干燥法制备了锌掺杂的纳米TiO2-Zn光催化荆;以甲基橙为模拟污染物,紫外灯为光源,考察了离子液体[Bmim]PF6加入量、锌掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度和焙烧时间等因素对TiO1-Zn光催化活性的影响.结果表明,在离子液体加入量...     

Low-temperature microwave and THz dielectric response in novel microwave ceramics

Low-temperature dielectric properties of BaZn_1/3Nb_2/3O₃-based ceramics, CeO₂-based ceramics and Ruddlesden–Popper Sr_n+1Ti_nO_3n+1 (n = 1–4) ceramics has been studied in microwave, THz and infrared frequency range down to 10 K. Extrinsic dielectric losses originating probably from diffusion of charged defects are observed in two families of compounds by a minimum in the temperature dependence of microwave quality Q. The rise of microwave permittivity and dielectric losses at low temperatures in Sr_n+1Ti_nO_3n+1 (n = 2–4) ceramics was explained by softening of an optical polar mode in SrTiO₃, which is in the Sr_n+1Ti_nO_3n+1 (n = 3, 4) ceramics contained as a second phase.     

微波化学反应器中微波辐射器的一体化设计与优化

讨论了一种用于微波化学反应器中的微波辐射器的一体化设计与优化方法。辐射器在工作过程中温度变化剧烈,由此产生的热应力可能造成辐射器破裂,导致反应器不能正常工作,甚至出现爆炸。为避免出现上述现象,基于有限元方法,首先根据电磁场边界条件,对辐射器的传输特性进行分析,初步优化其结构参数,保证辐射器的反射系数尽可能小,以减小微波能量在传输过程中的损耗,然后采用多物理场耦合分析方法,对辐射器进行优化设计,降低了辐射器工作过程中产生的热应力,并避免了在结构突变以及衔接部位产生过大的热应力,改善了辐射器的结构稳定性。     

煤催化微波热解技术及其碳基吸波催化剂研究进展

微波技术与煤热解技术结合而成的煤微波热解技术可高效地治理传统煤热解技术中环境污染高和资源利用效率低的难题,为低变质煤的清洁高效利用和分级提质利用提供了新的思路。煤催化微波热解技术能有效改善热解升温特性和产物分布,从而受到较多学者的关注。本文从低变质煤催化微波热解技术发展历程着手,概述了国内外煤催化微波热解研究技术进展,通过加入Fe、Co、Ni和Cu等金属化合物或焦炭、活性炭等碳材料作为吸波剂,能显著增强煤对微波的吸收能力,提高热解升温速率、产物收率及产物质量,而有些金属化合物在微波热解反应中不仅起到吸波作用,还具有催化作用。碳基吸波催化剂作为一种性能优越的煤微波热解催化剂,具有优越的电磁和吸波性能、较好的催化性能和高经济性等优点,本文在煤催化微波热解技术研究现状的基础上,对碳基吸波催化剂进行了较为详细地分析,概述了碳基吸波催化剂的碳基体和催化活性组分的研究进展,对比了3种常见碳基吸波催化剂制备方法的优劣势。最后,总结了碳基吸波催化剂在研发过程中存在的难题,并展望了低变质煤催化微波热解技术的应用前景。     

微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳的气化特性

以稻壳为研究对象,采用碳化硅、残炭为微波吸收剂,运用新型微波辅助催化气化技术以及微波吸附剂辅助加热技术,研究微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化特性,通过气相色谱等手段对裂解气体进行分析。结果表明,微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳产物以气体为主,最高达53%,热解气体产物主要成分为H₂、CO₂、CO、CH₄,占到纯热解气总量的97%以上,氢气体积分数最高,均高于38%。稻壳与残炭添加量质量比为1:1时,氢气体积分数可达48.12%,合成气(H₂+CO)含量大于60%。研究结果证明了微波吸收剂辅助吸波快速热解稻壳气化制备富氢燃气的可行性。     

Low temperature fired CaF2-based microwave dielectric ceramics with enhanced microwave properties

Low-temperature-fired microwave ceramics are key to realizing the integration and miniaturization of microwave devices. In this study, a facile wet chemical method was applied to synthesize homogenous nano-sized CaF₂ powders for simultaneously achieving low-temperature sintering and superior microwave dielectric properties. Pure CaF₂ ceramics sintered at 950 °C for 6 h with good microwave dielectric properties (ε_r = 6.22, Q×f = 36,655 GHz, and τ_f = ?102 ppm/°C) was achieved. The microwave dielectric properties of the CaF₂ ceramics were further improved by introducing LiF as a sintering aid. The sintering temperature of CaF₂-based ceramics was effectively lowered from 950 °C to 750 °C with 10 wt% LiF doping, and excellent microwave dielectric properties (ε_r = 6.37, Q×f = 65,455 GHz, and τ_f = ?71 ppm/°C) were obtained.     

微波化学反应器介质耦合窗应力计算分析与设计

微波能量耦合窗口是微波化学反应器的关键部件,它应该尽可能小地反射微波能量以避免烧毁功率源,同时密闭反应腔体以分隔反应物与微波装置。根据多物理场耦合模型,利用有限元方法对耦合窗进行了结构应力计算和设计,分析了微波加热过程中介质耦合窗的受热和热应力特点,得到了对工业应用具有参考价值的结果。提出可以通过设计适宜的介质垫片来降低窗体应力,提高可靠性。     

微波的研究与测量

本文利用微波分光仪验证了微波的反射定律,并测量了微波的波长,研究发现当入射角较小时,反射角与入射角基本相等,满足微波反射定律。而当入射角增大时,反射角和入射角出现差距,入射角越大,差距也越大。最后测得微波的波长为31.68mm。     

Lignin liquefaction under microwave heating

Organosolv lignin from olive tree pruning was subjected to liquefaction under microwave heating and modifying the experimental conditions (time, temperature, and concentration of catalyst) according to an experimental design. The organosolv lignin and obtained polyols were characterized using attenuated‐total reflection infrared spectroscopy (ATR‐IR), thermogravimetric analysis (TGA), gel permeation chromatography, and another parameter such as the hydroxyl number (I_OH). The ATR‐IR and the TGA results showed that the solvents (polyethylene glycol #400 and glycerol) reacted with the lignin being present in the final product. The optimal polyol showed a liquefaction yield of 99.07% that was obtained in 5 min of reaction at 155°C with 1% of sulphuric acid. The liquefaction product showed a hydroxyl number of 811.8 mg KOH/g, suitable to be used as a precursor in polyurethane foam synthesis. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 130: 3292–3298, 2013     

微波热解技术研究进展

综述了国内外关于微波热解技术应用的研究进展,探讨了生物质、污泥、矿物燃料等通过微波加热制取高附加值化学品的方法及其机理,并且微波热解存在非热效应,是一条值得探索的资源有效利用的高效热解方法。