非金属元素掺杂CdS/S,N-TiO_2复合光催化剂的制备及性能研究

以硫脲(TU)为非金属掺杂物,TiO_2-P25为原料,经浸渍-焙烧制备出S,N-TiO_2,而后通过水热合成出CdS/S,N-TiO_2复合光催化剂。催化剂的分析结果表明,S是以S~(6+)的形式取代了TiO_2晶格中的Ti~(4+),形成了S6+的阳离子掺杂,N则形成了O-Ti-N的结构,S和N的掺杂改变了TiO_2的电子结构,使其吸收边红移约10nm,电荷分离效率提高。可见光催化分解硫化氢制氢结果表明,CdS/S,N-TiO_2催化性能明显改善,CdS/S,N-TiO_2-2/1-600-1/2-240复合催化剂的催化分解硫化氢分解产氢速率可达62.24m L/h,CdS/S,N-TiO_2-2/1-600-1/2-240复合催化剂在不同p H值溶液中的产氢性能明显优于未掺杂的C d S/TiO_2复合催化剂。     

微波法制备CdS-TiO_2NT复合催化剂及其在可见光下分解水制氢的性能

以CdCl2·2.5H2O,Na2S·9H2O和自制的TiO2纳米颗粒为原料,在微波反应器内合成了掺杂CdS的TiO2纳米管复合催化剂。通过高分辨透射电镜观察,发现采用此方法可合成形貌完好纳米管,管子内径为5~10nm,长度为150~200nm。X射线衍射表征结果显示合成的复合催化剂主要为锐钛矿型的多晶态TiO2纳米管,并且CdS的掺杂造成TiO2晶体变形,可能是CdS与TiO2之间存在相互作用和CdS部分进入TiO2晶格内部。X射线光电子能谱对该催化剂各元素电子环境进行了分析。紫外可见吸收光谱发现所制备的复合催化剂产生明显的红移现象,能吸收可见光。该催化剂在可见光下催化分解纯水制氢的催化性能结果表明,掺杂CdS(1.96%(wt))的TiO2纳米管催化剂能分解纯水产生氢气,产氢速率为12.9μmol·(h·g)-1,而纯CdS纳米颗粒、纯TiO2纳米管以及这两者物理混合的催化剂则检测不到氢气的产生。通过考察不同CdS的掺杂量,发现CdS质量分数为1.96%的CdS-TiO2NT催化剂的可见光下催化活性最好。     

氮元素掺杂CdS/TiO2复合光催化剂的制备及表征

以尿素(UA)和TiO_2-P_(25)为原料,经浸渍-焙烧制备出N-TiO_2,经水热法合成出CdS/N-TiO_2复合光催化剂。催化剂的分析表征结果表明,N进入TiO_2的晶格,占据了O的空位,由于N和O的电负性不同,使Ti周围的电子云密度变化;掺杂N后,TiO_2晶型未发生变化,电荷分离效率提高,吸收边发生红移;CdS/N-TiO_2复合光催化剂是CdS与N-TiO_2光学性质的综合表现,扩展了TiO_2的光响应范围,提高了电子-空穴的分离效率,颗粒分布均匀,有利于电荷传输,光催化活性提高,可见光催化分解硫化氢制氢速率可达10327.4μmol/(h·g),高于未掺杂改性的CdS/TiO_2。     

固溶体CdxMn1-xS光催化剂的制备及光解水制氢

为了开发具有可见光响应的高活性光解水制氢催化剂,采用水热合成法制备了CdxMn1–xS固溶体光催化剂,通过X射线衍射、紫外–可见吸收光谱测试手段对所制备催化剂进行了表征。结果表明：CdxMn1–xS固溶体具有和CdS相似的结构,即六方相纤维锌矿结构,并且CdxMn1–xS固溶体在可见光下有很强的吸收,Cd0.34Mn0.66S,Cd0.48Mn0.52S及 Cd0.68Mn0.32S的禁带宽度分别为2.17、2.25和2.32 eV。光催化分解水制氢实验表明：催化剂制氢活性由大到小的顺序排列为：Cd0.48Mn0.52S,Cd0.34Mn0.66S,Cd0.68Mn0.32S,CdS,MnS。Cd0.48Mn0.52S产氢速率可达273.3μmol/h。     

Zn、S共掺杂对TiO_2纳米颗粒结构和光解甘油水溶液制氢性能的影响

以钛酸丁酯、硝酸锌和硫脲为原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同n(Zn)/n(Ti)的Zn、S共掺杂的TiO_2光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(FT-Raman)、紫外-可见漫反射(UV/vis DRS)等对催化剂的结构和光吸收性能进行了表征。结果显示,Zn和S在TiO_2纳米颗粒中均匀分布,Zn以ZnO形式存在,而S以SO2-4形式存在,共掺杂未改变TiO_2的锐钛矿结构。Zn和S共掺杂后,TiO_2纳米颗粒的晶粒变小。由于Zn的掺杂,在TiO_2禁带中产生了杂质能级,降低了纳米材料的禁带宽度,抑制了光生电子和空穴的复合,从而提高了光吸收效率。而S的掺杂,增加了催化剂表面的酸性位,有利于光催化活性的提高。掺杂了Zn、S的TiO_2光催化甘油水溶液制氢的效率远高于纯TiO_2。在氙灯照射下,3%Zn、S共掺杂催化剂的产氢速率可达到150.5μmol/(h·g)。     

镍负载TiO_2/聚乙烯亚胺/石墨烯纳米复合催化剂的制备及性能

首先采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),再以聚乙烯亚胺(PEI)修饰的氧化石墨烯为载体,并以硫酸钛和氯化镍为前驱体,利用水热法在180℃下以PEI为交联剂制得镍负载的TiO_2/PEI/石墨烯纳米复合催化剂(Ni-TiO_2/PEI/RGO)。通过紫外-可见分光光度计(UV-vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试手段对催化剂进行了表征。结果表明,Ni-TiO_2/PEI/RGO纳米复合催化剂中镍负载TiO_2纳米粒子与石墨烯能够均匀复合,并具有较小的晶粒尺寸,孔径分布主要在4~30 nm,比表面积为241.77 m2/g,镍的负载量为2.35%(质量分数),二氧化钛的负载量为17.46%(质量分数)。考察了该催化剂在Na BH4存在下对对硝基苯酚(4-NP)还原生成对氨基苯酚(4-AP)的催化活性。结果表明,使用Ni-TiO_2/PEI/RGO催化剂4-NP降解率为98%,且催化剂重复使用9次后,4-NP降解率仍能保持90%以上。     

Ni/TiO_2纳米复合光催化剂的制备及光催化还原Ni(II)

采用浸渍法制备了不同Ni含量负载的Ni/TiO_2光催化剂,通过光催化还原废水中的Ni(II)来考察催化剂的光催化活性。并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见近红外分光光度计对其进行表征,探究了Ni的不同负载量、催化剂的用量以及反应物的初始浓度等条件对催化剂在紫外光下还原Ni(II)性能的影响。研究结果表明,Ni/TiO_2催化剂对废液中的Ni(II)具有明显的光催化还原作用,而且不同Ni含量负载的Ni/TiO_2光催化剂对Ni(II)的还原效率影响显著。当Ni的负载量为1.38%,催化剂用量为1.5g/L,Ni 2+浓度为20mg/L时,催化剂对其的还原效果最佳,在反应5h时,降解率为93.7%。     

非晶态Ni-W-B合金的制备及催化硼氢化钠水解制氢

采用化学还原法合成了非晶态金属硼化物Ni-W-B合金,并用于硼氢化物水解制氢。通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDX)证明,样品Ni-W-B为非晶态的、均匀的球形颗粒,平均粒径约60~70 nm。催化活性实验证明,Ni-W-B合金对Na BH4水解制氢有较好的催化活性;W的含量对催化活性有一定影响,其W与Ni的最佳摩尔比为0.1。影响因素实验证明,Na BH4水解制氢速率与体系温度及催化剂用量呈正比。使用寿命测试证明,经过10次水解循环之后催化剂活性没有明显降低,说明Ni-W-B催化剂有较好的稳定性。     

CdS亚微米球的制备及性能研究

以Cd(NO3)2·4H2O为镉源,Na2S2O3·5H2O为硫源,采用水热合成法成功制备出CdS亚微米球。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),对得到的产物进行了表征,并利用紫外/可见(UV/Vis)分光光度计,对其光吸收性能进行了测试。结果表明,制备的亚微米球状Cd S材料在可见光波段具有较好的光吸收性能。     

CdS-K2Ti4–xPbxO9复合物的制备及其光催化制氢

采用高温固相法合成铅掺杂的K2Ti4–xPbxO9,微波辅助通过酸交换、胺柱撑、离子交换等步骤制备了硫化镉(CdS)插层的K2Ti4–xPbxO9(CdS-K2Ti4–xPbxO9)复合光催化剂。催化剂的结构利用X射线粉末衍射、紫外–可见漫反射吸收光谱和X射线光电子能谱等进行表征。考察了CdS-K2Ti4–xPbxO9在紫外光及可见光下催化制氢活性。催化剂的可见光吸收范围在Pb掺杂和CdS插层共同作用下得到了扩展,光催化活性也随之提高。催化剂在紫外光和可见光下3h产氢量分别为150.43mmol/(g cat)和2.43mmol/(g cat)。最后对光催化机理进行了分析。     

聚苯乙烯/氮化钼/硫化镉光催化剂的制备及其产氢性能研究

针对硫化镉(CdS)在水介质中光催化效率较低的问题,设计合成氮化钼(MoN)助催化剂。采用聚合法制备聚苯乙烯(PS)材料,将氮化钼/硫化镉(MoN/CdS)负载至PS表面,制备PS/MoN/CdS复合材料。通过XRD、TEM、BET和紫外可见漫反射光谱表征催化剂的理化性质,并分析催化机理。结果表明:PS/MoN/CdS复合材料的比表面积随着MoN负载量的增加,呈现先增加后减小的趋势,PS/MoN(2.5%)/CdS的SBET值达到最大为35.229 m2/g。PS/MoN(2.5%)/CdS的用量为0.15 g、pH值为5时,光催化产氢速率最高为542μmol/h,循环5次实验均达到470μmol/h以上,具有良好的稳定性。MoN与PS的界面接触较好,利于光催化反应中光载流子的传递,提高PS/MoN/CdS复合材料光催化产氢的效率。PS/MoN/CdS可以显著增加CdS的可见光吸收,且不改变CdS的固有能带结构,提供更多的反应活性位点,提高复合材料的电子和空穴的分离,增强光催化反应活性。     

WO_3掺杂对V_2O_5/TiO_2-SnO_2催化剂NH_3选择性催化还原NO_x的影响

采用共沉淀法制备TiO_2-SnO_2固溶体,浸渍法负载WO_3和V_2O_5得到一系列V_2O_5-(x%)WO_3/TiO_2-SnO_2脱硝催化剂。利用比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)、程序升温脱附(NH_3-TPD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征技术,结合脱硝性能测试,研究催化剂的表面特性、微观结构及脱硝活性。结果表明:V_2O_5-12%WO_3/TiO_2-SnO_2催化剂在250~400℃的温度窗口具有95%的NO_x转换率;随着WO_3负载量增加,催化剂比表面积有所减小;WO_3以无定形态存在于催化剂表面;催化剂表面Br?nsted酸中心强度随WO_3负载量增加逐渐增大,这是V_2O_5-(12%)WO_3/TiO_2-SnO_2催化剂具有最佳脱硝活性的主要原因。     

剥离MoS_2负载TiO_2的制备与甘油水溶液光催化制氢

MoS_2是一种新的、低成本的析氢催化剂。在聚乙烯吡烙烷酮(PVP)存在下,以钼酸钠和硫代乙酰胺为原料,水热法合成了薄层MoS_2。该MoS_2在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中超声剥离后负载于P25 TiO_2上制备了薄层MoS_2/TiO_2。通过XRD、SEM、UV-Vis漫反射光谱、Zeta电势等手段表征该光催化剂。MoS_2负载增加了TiO_2的光吸收并降低其电荷零点p H。研究MoS_2制备与剥离条件对生物质甘油为电子给体的MoS_2/TiO_2光催化制氢活性的影响。结果表明,MoS_2在DMF剥离后的制氢活性比剥离前大大提高;MoS_2最佳负载量为1.60%(wt),超声剥离MoS_2制备的MoS_2/TiO_2制氢活性是未剥离制备的4.18倍。DMF作为溶剂,超声分散效果明显比水好;PVP也促进了MoS_2的剥离,从而提高制氢活性。研究以甘油为电子给体的光催化制氢体系反应规律及机理。反应体系最佳pH与MoS_2/TiO_2的电荷零点pH一致;甘油浓度对制氢速率的影响符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,详细地讨论了反应机理。     

不同方法负载钨钒钛催化剂对催化氧化邻二氯苯的影响

钨钒钛催化剂是消除钢铁冶炼废气中的二噁英最好的催化剂,为了降低工业生产成本,并获得良好的催化效果,将实验室筛选出的钨钒钛催化剂负载到不同载体上,研究催化剂负载量及不同负载方法对降解邻二氯苯催化效率的影响。采用溶胶-凝胶-浸渍法和直接浸渍法在堇青石蜂窝陶瓷上负载V_2O_5/WO_3/TiO_2催化剂,用X射线衍射、扫描电镜和X射线能量色散谱对制备的催化剂进行表征,结果表明,直接浸渍法在堇青石蜂窝陶瓷上负载的V_2O_5/WO_3/TiO_2催化剂含量比溶胶-凝胶-浸渍法负载的含量高,粒度较小,表面光滑无缝隙,活性成分V和W分散较好,催化活性高,在(250～350)℃邻二氯苯去除率大于95%,直接浸渍法负载的催化剂与堇青石的最佳质量比为1:100。     

甲烷在Cr改性Pd/Al2O3催化剂上的催化燃烧性能

研究了Cr改性Pd/Al2O3催化剂上低浓度甲烷的催化燃烧反应,考察了载体Cr Al的制备方法和活性组分Pd的负载方法对催化剂催化活性的影响以及添加Ce对催化剂高温稳定性的影响。采用X射线衍射、程序升温还原等表征手段分析了催化剂结构和氧化还原性。结果表明,与采用沉淀法制备的载体P-Cr Al相比,采用浸渍法制备的载体I-Cr Al具有较高的比表面积和反应活性;用Na BH3对Pd负载过程进行还原处理能明显提高催化剂活性,其原因是还原过程加强了催化剂上Pd与载体Cr Al之间的作用,通过H2-TPR证明了其还原能力得到了增加;添加Ce缓解了Al2O3高温条件下的烧结,增强了催化剂的高温稳定性。     

碳元素掺杂CdS/TiO2复合光催化剂的制备及表征

以柠檬酸(CA)和TiO_2-P25为原料,经浸渍-焙烧制备出C-TiO_2,再经水热法合成出Cd S/C-TiO_2复合光催化剂。催化剂的分析表征结果表明,C取代了TiO_2晶格中的Ti原子,形成了Ti-O-C的结构;掺杂C后,晶型未发生变化,电荷分离效率提高,TiO_2的吸收边发生红移。可见光催化分解硫化氢制氢结果表明,Cd S/C-TiO_2催化性能明显改善,产氢速率可达10291.7μmol/(h·g),高于未掺杂改性的Cd S/TiO_2。     

BiOBr/石墨烯/TiO_2纳米管阵列薄膜的制备及光电化学性能研究

通过水热处理TiO_2纳米管阵列和氧化石墨烯制备石墨烯/TiO_2纳米管薄膜材料,并进一步连续离子沉积BiOBr来制备BiOBr/石墨烯/TiO_2纳米管阵列薄膜材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等测试手段对所得样品的物相组成、表面形貌及元素形态和光吸收性能等进行表征。结果表明,TiO_2纳米管的表面成功负载了石墨烯和BiOBr纳米片。紫外-可见漫反射吸收光谱表明,BiOBr和石墨烯共同修饰的TiO_2纳米管的吸收带边发生明显红移,其可见光吸收性能明显提高。光电电化学性能测试表明,BiOBr和石墨烯的共同修饰有效提高了TiO_2纳米管的光电流、光电压和光电转换效率。     

负载型纳米CdS制备及催化分解水制氢的研究进展

硫化镉(CdS)是一种研究广泛的光催化剂,禁带能为2.4 eV,可以吸收波长小于520 nm的紫外和可见光,吸收波长范围宽,作为光催化剂具有较大的优势.纯CdS的光催化效率较低,在水溶液中易发生光腐蚀,致使催化寿命缩短,限制了CdS的应用.利用载体比表面积大,易于离子交换且有利于电子传递等优点,将纳米CdS制备成负载型催化剂,可以有效地提高CdS的光催化效率与稳定性,成为CdS改性的一种有效手段.本文综述了以SiO2、Al2O3、MgO、分子筛、高分子材料、层状化合物及钙钛矿型复合氧化物等为载体,制备负载型纳米CdS光催化剂的方法及其在光催化分解水制氢中的应用.     

陶瓷负载TiO_2光催化降解印染废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了陶瓷负载TiO_2光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)对其进行表征,研究了催化剂对活性艳蓝降解率的影响。结果表明:在一定催化剂用量范围内,活性艳蓝的降解率随着催化剂用量的增加而升高,达到一定值后,降解率变化不再明显;当活性艳蓝的质量浓度为40 mg/L、p H为6时,采用负载配比为1∶8的光催化剂,且其质量浓度为2 g/L时,降解率可达98.5%。     

CdS／ZnO复合光催化剂催化分解硫化氢制氢研究

采用溶胶-凝胶-沉淀的方法,制备出CdS／ZnO复合光催化剂,并通过XRD和UV—Vis漫反射光谱对催化剂进行了表征。考察了ZnO制备过程中胶溶剂种类、CdS物质的量百分含量（X）和焙烧温度（T）对CdS／ZnO复合光催化剂的性质与光催化分解硫化氢制氢性能的影响。实验结果表明：CdS／ZnO复合催化剂中,ZnO和CdS为六方晶系,UV—Vis吸收边有不同程度的红移。当以氨水为胶溶剂,T为400℃,x为50时,制备出的CdS／ZnO复合催化剂,其光催化分解硫化氢制氢速率最大,可达35mmol／g·h。