Ni/M_xO_y/CeO_2-ZrO_2(M=Cu,Ba,Al)复合催化剂的制备及其甲烷部分氧化性能

首先采用柠檬酸络法制备了系列Mx Oy/CeO2-ZrO2(M=Cu,Ba和Al)固溶体载体,然后浸渍活性组分Ni,制得系列Ni/Mx Oy/CeO2-ZrO2复合催化剂。考察了掺杂助剂元素(Cu,Ba和Al)对CeO2-ZrO2固溶体结构和负载Ni催化剂的甲烷部分氧化生成合成气催化性能的影响。采用氮气物理吸附,X射线粉末衍射(XRD),氢-程序升温还原(H2-TPR),扫描电子显微镜(SEM),氨-程序升温脱附(NH3-TPD)和热重(TG)等技术对反应前后催化剂的理化性质进行表征。甲烷部分催化氧化表明,催化剂的活性顺序为Ni/Al2O3/CeO2-ZrO2Ni/BaO/CeO2-ZrO2Ni/CeO2-ZrO2Ni/CuO/CeO2-ZrO2。催化剂表征结果表明,掺杂助剂元素后复合载体的主要结构仍然为CeO2-ZrO2固溶体;掺杂的助剂Ba和Al能和CeO2-ZrO2固溶体产生较强的相互作用,生成Mx Oy/CeO2-ZrO2三元复合固溶体载体,并使复合载体的比表面积增大,其中掺杂Al的效果最为明显,能使CeO2-ZrO2固溶体载体颗粒细化,表面结构更丰富,从而有利于活性组分Ni的分散;虽然掺杂Al使载体的表面酸性略有增强,但是Ni/Al2O3/CeO2-ZrO2复合催化剂仍表现了最高的活性和良好的稳定性。掺杂助剂Cu后,Cu与活性组分Ni之间的"氢溢流"效应增强了催化剂中Ni的还原性,生成的Cu0与Ni0之间产生的相互作用导致CuNi合金的生成,减少了Ni0活性中心的数目,导致该催化剂对甲烷部分氧化的活性下降。     

Pd纳米粒子对BiOBr的光吸收和光催化性能的影响

首先合成高结晶度的BiOBr纳米片,然后利用光化学气相沉积（PCVD）法将不同含量的Pd纳米粒子沉积在BiOBr纳米片上．运用N,一物理吸附．脱附、x射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、x射线光电子能谱（xIX3）、光致发光（PL）谱、紫外可见漫反射吸收光谱（uV-VisDRS）技术对合成的Pd／BiOBr进行了表征．考察了Pd含量对BiOBr光吸收性能和紫外光（A=254am）、可见光下对染料酸性橙Ⅱ的光催化降解性能的影响．结果表明,沉积Pd对样品的比表面积影响不大,Pd纳米粒子能在一定程度上增强催化剂对可见光的吸收能力,并显著抑制光生电子和空穴的复合．紫外光下,当Pd的质量分数为0．5％时,BiOBr催化降解染料的活性提高到1．6倍,而在可见光下含4％的Pd能使BiOBr表现出最高的催化活性,为纯BiOBr的1．5倍．     

肖特基型光催化剂研究进展

贵金属与半导体复合形成的催化剂具备肖特基结结构,该结构具有整流特性和较低的界面电压,可以调控光生电子的产生和流向,使电子和空穴更有效地分离,提升光催化性能.综述了近年来肖特基半导体光催化剂的研究进展,分析了晶面沉积、形貌结构、表面等离子体效应及共掺杂等因素对该类催化剂性能的影响,从降解污染物、制氢、二氧化碳还原等方面阐述了这类催化剂在环境控制领域的实际应用,并提出了势垒高度、产物控制及催化剂循环利用等潜在的研究方向.肖特基型光催化剂独特的性质将使其成为新的研究热点,得到更深入的研究和应用.     

肖特基型光催化剂研究进展

贵金属与半导体复合形成的催化剂具备肖特基结结构,该结构具有整流特性和较低的界面电压,可以调控光生电子的产生和流向,使电子和空穴更有效地分离,提升光催化性能。综述了近年来肖特基半导体光催化剂的研究进展,分析了晶面沉积、形貌结构、表面等离子体效应及共掺杂等因素对该类催化剂性能的影响,从降解污染物、制氢、二氧化碳还原等方面阐述了这类催化剂在环境控制领域的实际应用,并提出了势垒高度、产物控制及催化剂循环利用等潜在的研究方向。肖特基型光催化剂独特的性质将使其成为新的研究热点,得到更深入的研究和应用。     

通过热处理调控光催化剂性质的研究进展

热处理是纳米材料制备过程中重要且常用的调控手段。例如,碳纳米管的拉伸强度和导电性可以通过高温热处理得到增强,金属硫族化合物半导体的光吸收带边和比表面积的调控也可以通过热处理实现。光催化剂的形貌、光吸收带边、粒径大小、活性位点和热稳定性是影响光催化性能的重要因素,而这些因素均可通过热处理进行调控,因此热处理成为光催化剂制备过程中不可缺少的过程。然而,由于热处理过程操控简单,研究人员最初仅将其用于细化晶粒,提高光催化剂的结晶度,并未过多地关注其调控功能。但过高的热处理温度会导致光催化剂的烧结长大,而过低的温度则不能达到细化晶粒的效果。因此,寻找合适的热处理温度成为热处理调控最初的研究重点。但近年来的研究发现,对光催化剂进行热处理,除了可以使其晶粒细化、颗粒均匀分布、掺杂元素均匀扩散,还可以调控光催化剂的形貌、相变行为、氧空位和催化活性位点的数量,从而促进其光催化性能的提升。因此,研究重点逐渐向热处理气氛以及对元素掺杂的相转变抑制调控机理扩展。目前,热处理温度的调控研究主要集中在不同锻烧温度对光催化剂孔结构、膜结构、核壳结构等形貌的调控,以及对光催化剂异质结相变形成的影响;锻烧气氛的调控研究主要集中在惰性气氛和氧化还原气氛对光催化剂氧空位和活性位点的调控;掺杂元素的热处理调控研究则集中在掺杂元素对热处理过程中相变抑制以及热处理对元素掺杂扩散的调控。尽管热处理对光催化剂的调控研究已取得了丰硕的成果,但热处理在光催化剂性能调控方面的研究仍未得到充分重视。因此,本文阐述了热处理温度对催化剂形貌、相变行为的影响,分析了氧化气氛、还原气氛和惰性气氛对催化剂氧空位和催化活性位点的影响,以及热处理的元素掺杂调控对催化剂热稳定性和光催化活性的影响,以期为热处理调控光催化剂的深入研究提供参考。分析认为,热处理是光催化剂性能调控的重要手段,精确的短流程低温调控手段、多元的调控因素和受热自转变异质结促进机理等方面的研究应成为热处理调控的重点。     

载体组成对载钴催化剂的甲烷催化部分氧化反应的影响

首先制备了一系列的单元(Ce O2,Ti O2,Zr O2)、双元(Ce-Ti,Ti-Zr)和三元(Ce-Ti-Zr)载体,然后通过浸渍法在载体表面负载Co,考察了载体组成和焙烧温度对该催化剂的甲烷部分氧化(POM)催化性能的影响。利用N2物理吸附、X射线粉末衍射、H2-程序升温还原、扫描电子显微镜和热重分析等手段对反应前后催化剂的物理化学性质进行了表征。实验结果表明,载Co催化剂的催化性能按三元>双元>单元的顺序依次降低。700℃焙烧制备的Co/Ce-Ti-Zr-700三元载体催化剂表现出最高的CH4转化率和H2、CO的选择性,同时该催化剂具有较高的稳定性。在Ce-Ti-Zr三元载体催化剂中,Ce O2-Ti O2-Zr O2之间产生了较强的相互作用,从而抑制了非活性相Co Ti O3的生成,产生了更多的活性中心;同时这种载体之间的作用可以防止催化剂在反应过程中发生相变生成Co Zr2和Zr C之类的物质。     

Zr–Al共掺对ZnO光催化剂结构和催化性能的影响

利用水热处理结合焙烧的方法分别制备了Zr、Al掺杂及Zr–Al共掺的ZnO光催化剂。研究了制备的光催化剂样品的相结构和光谱性能;以紫外光(λ=254nm)为光源,酸性橙Ⅱ为降解对象,进行光催化活性测试;考察了Zr、Al掺杂对ZnO光催化剂反应活性的影响。研究表明,制备的产物均为六方晶系纤锌矿结构的ZnO;Zr、Al掺杂及Zr–Al共掺的ZnO样品的光催化活性相对于纯ZnO均有较大程度的提高,而且Zr–Al共掺的ZnO的光催化性能明显优于单一掺杂的。Zr–Al共掺可以明显改善ZnO表面状态,使ZnO具有更丰富的表面羟基,同时可以抑制光生电子–空穴对的复合,从而有利于光催化活性和稳定性的提高。     

水热法合成Ag_2CO_3/ZnO异质结复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法合成了一系列不同Ag2CO3含量的新型Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂,运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征,并以紫外光(254 nm)为光源,评价了催化剂光催化降解甲基橙的活性,考察了不同Ag2CO3复合量、不同水热温度对ZnO复合光催化剂反应活性的影响.结果表明,当Ag2CO3含量为2%、水热温度为140℃,复合光催化剂具有最大的光催化活性,降解率达到86.31%.Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂具有更高的光催化活性主要原因是复合光催化剂对紫外光有很强的吸收能力,适量Ag2CO3能提高光生电子-空穴对的分离效率,并改善催化剂的物理性能.