MoP/TiO_2-SiO_2-Al_2O_3催化剂的制备及其加氢脱氮性能研究

采用原位溶胶-凝胶法制备不同TiO_2含量的MoP/TiO_2-SiO_2-Al_2O_3催化剂。在反应温度300～400℃、反应压力3 MPa的条件下,以含喹啉的正十二烷溶液为模型化合物,在连续固定床反应器上,对所制备的催化剂进行加氢脱氮活性评价,考察不同TiO_2含量和助剂对催化剂加氢脱氮性能的影响。结果表明,TiO_2含量对载体比表面积、孔径和孔体积有较大影响,当n(Ti):n(Al):n(Si)为1:4:1时,催化剂的加氢脱氮效果最好;助剂Co的加入对催化剂加氢脱氮活性的促进作用比较明显,助剂Co的质量分数为2%时,制备的催化剂在最佳条件下可全部脱除模型化合物中的喹啉。     

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。     

Zr和S共掺杂TiO_2光催化剂的制备及性能

用固相浸渍法制备了Zr和S共掺杂TiO2(Zr-S-TiO2)光催化剂,用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和紫外-可见光漫反射等手段对Zr-S-TiO2光催化剂进行了表征。以可见光光解水制氢为探针反应,考察了Zr-S-TiO2光催化剂的活性。实验结果表明,Zr和S共掺杂提高了TiO2对可见光(波长大于420nm)的吸收,减小了TiO2的平均粒径,使TiO2晶格畸变应力增大,促进了光生电子-空穴对的分离,从而提高了TiO2催化可见光光解水制氢反应的活性。当n(S)∶n(Ti)=6∶1、煅烧温度500℃、Zr掺杂量(质量分数)为0.75%时,Zr-S-TiO2光催化剂制氢的活性最高。     

用微波干燥法制备纳米级TiO2进行光催化降解甲基橙的研究

利用溶胶-凝胶法制备了TiO_2凝胶,采用微波对凝胶进行干燥,然后煅烧制备出纳米级TiO_2光催化剂,经XRD测定表明其为锐钛矿型TiO_2,平均粒径为12.3nm。以甲基橙为模拟污染物进行光催化降解,表明该方法制备的TiO_2的光催化活性比烘箱法TiO_2略高,并可重复使用。     

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。     

水热法制备纳米Mn(Ⅱ)/TiO_2粉体及其日光催化活性的研究

采用水热法,在温和的条件下制备了具有较高光催化活性的Mn(Ⅱ)/TiO2光催化剂,采用X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射手段对其进行了表征。在太阳光照射下,以罗丹明B溶液的降解为模型反应,研究了光催化剂的催化活性。研究结果表明,TiO2晶型为单一的锐钛矿相,光响应波长由纯TiO2的380nm拓宽到400nm以上,达到可见光区范围,新型改性的Mn(Ⅱ)/TiO光催化剂的日光催化活性比较高。     

酚醛树脂基介孔碳材料负载Cu-Zn催化合成碳酸二甲酯的研究

以新制备的酚醛树脂为炭前驱体,加入不同Cu/Zn比例的硝酸铜-硫酸锌溶液混合,煅烧制备了酚醛树脂基介孔碳材料负载Cu-Zn催化剂,用XRD、XPS、N2吸附/脱附等手段对其进行了表征,并在固定床反应器中考察了其催化二氧化碳和甲醇气相直接合成碳酸二甲酯的性能。结果表明:n(Cu)/n(Zn)=2的Cu-Zn/PF催化剂具有最好的催化性能,其比表面积达459m2·g-1,平均孔径3.44nm,催化剂活性组分均匀地分散在载体上且与载体有明显的强相互作用;该催化剂在反应温度为320℃,反应压力为3.2MPa时,甲醇转化率达98.11%,碳酸二甲酯选择性为95.05%,并有较好的稳定性。     

表面改性TiO_2的制备及其光催化降解机理

采用改进的水解法,以四氯化钛为前驱物,通过改变水解过程中引入的氢氧化钠的度,制备了一系列不同表面性质的TiO_2催化剂。利用X射线衍射(XRD),漫反射紫外-可见光吸收谱(UV-Vis DRS),荧光光谱(PL)和光电流作用谱等技术对其进行了系统的表征。以对氯苯酚(4-CP)的降解实验,分别考察了TiO_2催化剂在紫外和可见光区的光催化活性,NaOH浓度为10mol/L时,得到的TiO_2催化剂光催化活性最高。结果表明,不同浓度的NaOH的引入,TiO_2晶体粒径会有不同,适当的NaOH,会使TiO_2比表面积增大,并会在TiO_2表面形成了一种独特的化学物种,有效促进了光生载流子的分离,从而大幅提高了催化剂的光催化活性。     

含钴羟基锆柱撑MoS_2复合材料的制备及催化性能

采用单分子层剥离-重堆积技术,将聚合羟基锆离子([Zr4(OH)16-n(H2O)8+n]n+)和Co2+加到MoS2单分子层悬浮液中,制得了羟基锆和含钴羟基锆柱撑MoS2复合材料Zr-MoS2和Co/Zr-MoS2(简称柱撑材料),考察了Co2+对柱撑材料的形成及其催化活性的影响。研究结果表明,Zr-MoS2中[Zr4(OH)16-n(H2O)8+n]n+以双层错开方式排列于MoS2层间域中;Co2+的引入使柱撑材料的层间客体离子种类及取向趋于多样化,X射线衍射峰逐渐呈弥散状,层间距由Zr-MoS2的1.612nm减小至1.101nm,平均晶粒粒径减小,比表面积增大。硝基苯催化加氢结果表明,柱撑材料的催化活性是MoS2的2～4倍,其中Co/Zr-MoS2的催化活性高于Zr-MoS2,这与经柱撑后具有活性的MoS2板层的表层边沿比例提高有关。     

CTAB作模板剂制备CH4/CO2重整催化剂Ce-Zr-Co-Ox及其催化性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,用共沉淀-水热法制备了CH4/CO2重整制取合成气催化剂Ce-Zr-Co-O x复合氧化物,并用XRD、SEM和H2-TPR对其进行了表征,同时考察了Ce、Zr、Co元素含量,催化反应温度,CTAB添加量以及空速对反应的影响。结果表明,增加Co含量可提高Ce-Zr-Co-O x的催化活性,当n(Ce)∶n(Zr)∶n(Co)为3∶3∶5时,其催化活性较好,但容易烧结,而在制备过程中适当添加CTAB模板剂可改善催化剂的抗烧结性能,提高其稳定性,当n(CTAB)/n(Ce+Zr+Co)为1时,催化剂活性及稳定性较好。     

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。     

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)。     

Au-NiO/TiO_2催化剂催化甲醇自热重整制氢

采用沉积-沉淀法制备了甲醇自热重整制氢Au-N iO/T iO2催化剂,并用X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线能谱对Au-N iO/T iO2催化剂进行了表征。表征结果显示,N iO可以改善载体T iO2粒子的分散度,使Au颗粒的粒径减小,Au颗粒的粒径主要分布在2~3nm;Au的负载量(质量分数)为1.63%左右。同时考察了反应温度和n(O2)∶n(CH3OH)对Au-N iO/T iO2催化剂催化甲醇自热重整制氢反应活性的影响。实验结果表明,当汽化温度为90℃、反应温度为200℃、n(O2)∶n(CH3OH)为0.30时,Au-N iO/T iO2催化剂的活性最佳,甲醇转化率和CO2选择性较高,CO含量较低。     

ZnO/mpg-C3N4复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用简单溶剂热法成功合成了具有高可见光催化活性的ZnO/mpg-C₃N₄复合光催化剂。利用XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis等手段对样品的结构、形貌及光学性能进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)作为目标污染物,对ZnO/mpg-C₃N₄进行了光催化降解评价实验。结果表明,采用溶剂热法合成的ZnO/mpg-C₃N₄复合光催化剂中,ZnO颗粒较均匀地分散在mpg-C₃N₄上,与纯ZnO及mpg-C₃N₄相比,可见光催化活性明显提高。当mpg-C₃N₄质量分数为80%时,ZnO/mpg-C₃N₄复合光催化剂的光催化活性最高,为纯mpg-C₃N₄的2.3倍。     

Cu~(2+)/TiO_2-SiO_2催化剂的制备及其光催化降解气相间二甲苯的性能

以钛酸丁酯、正硅酸乙酯和硝酸铜为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了Cu2+/T iO2-S iO2催化剂,分别用X射线衍射、BET比表面积测试、透射电子显微镜、紫外-可见光谱和傅里叶变换红外光谱对其进行了表征;以间二甲苯为代表物,评价了Cu2+/T iO2-S iO2催化剂对气相挥发性有机物的光催化降解活性,并讨论了复合S iO2和掺杂Cu2+的Cu2+/T iO2-S iO2催化剂对光催化降解间二甲苯活性的影响。实验结果表明,在500℃煅烧后的Cu2+/T iO2-S iO2催化剂呈锐钛矿结构,粒子分布均匀,平均粒径为9nm,比表面积为285m2/g;掺杂Cu2+促进了Cu2+/T iO2-S iO2催化剂对可见光的吸收,显著提高了光量子效率。用Cu2+/T iO2-S iO2催化剂光催化降解质量浓度100m g/L的气相间二甲苯,反应240m in后,间二甲苯的降解率达96.4%。     

超声辅助沉淀法制备催化剂Ag_3VO_4及其光催化性能

以Na_3VO_4·12H_2O和AgNO_3为原料,采用超声辅助沉淀法制备了新型可见光催化剂Ag_3VO_4,并用XRD,TEM,UV-Vis等测试手段表征了试样的结构和性能。以金属卤灯(波长大于400 nm)为光源,研究了Ag_3VO_4光催化剂对甲基橙的可见光催化降解性能。表征结果显示,产物为单斜晶相的Ag_3VO_4纯物质,平均粒径60 nm,禁带宽度2.14 eV。光催化实验结果表明,甲基橙的光催化降解反应为拟一级动力学反应;当Ag_3VO_4用量为1.0 g时,对初始浓度为10 mg/L的甲基橙溶液具有最高的光催化活性,3 h时甲基橙的降解率达到99.48%。