新型储氧材料Ce0.6Tb0.1Zr0.3O2在三效催化剂中的应用研究

采用共沉淀技术制备出了Ce0.6Tb0.1Zr0.3O2固溶体,并对其进行了比表面积测试和XRD表征.将其用于全钯三效催化剂的制备,对三效催化剂的性能进行了评价.结果表明Ce0.6Tb0.1Zr0.3O2和Ce0.6Zr0.4O2的结构相似,物相均一性好,稳定性高,且具有较大的比表面积.含Ce0.6Tb0.1Zr0.3O2的三效催化剂具有较高的催化活性和较宽的空燃比窗口,HC、CO和NO的起燃温度分别为177℃、173℃和176℃,适于作为新一代三效催化剂的储氧材料.     

TiO2/Nd2Zr2O7复合物的合成及催化性能

通过溶胶-凝胶法成功合成了TiO2/Nd2Zr2O7复合氧化物.采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜对材料进行了表征,并对其比表面积进行了测试.结果表明:TiO2均匀地包覆在了Nd2Zr2O7颗粒的表面,其包覆量为50.36％(质量分数);TiO2/Nd2Zr2O7复合物的BET比表面积为25.62 m2/g,比Nd2Zr2O7纳米晶的表面积3.48 m2/g大得多.通过降解甲基橙评价产物的光催化活性,证实TiO2/Nd2Zr2O7复合物具有好的光催化活性.通过Nd2Zr2O7,TiO2和TiO2/Nd2Zr2O7在20 min内降解甲基橙的降解量分别为20.1％,70.7％和88.2％.     

Zr4+掺杂TiO2光催化剂的制备与表征

以ZrCl4及TiOSO4为前驱物,用尿素热分解共沉淀法制备了Zr4+掺杂TiO2光催化剂Zr/TiO2,并用XRD, TEM, BET, FT-IR等表征了其物相及光催化性能. 结果表明,Zr4+掺杂使TiO2纳米晶粒细化(粒径14~17 nm),比表面积增大,同时有效抑制了TiO2从锐钛矿到金红石的晶型转变;Zr4+掺杂使TiO2表面的羟基数量增加,改善了对苯酚的吸附性能;Zr4+掺杂提高了TiO2的光催化活性,以4%Zr/TiO2作光催化剂,反应100 min后对苯酚的降解率达100%,TOC去除率超过80%.     

ZrO_2–Al_2O_3复合气凝胶的制备与表征

以锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料,采用丙酮-苯胺原位生成水法结合乙醇超临界干燥技术制备了Zr O2-Al2O3复合气凝胶。利用扫描电子显微镜、氮气吸附-脱附比表面积与孔径分析仪和X射线衍射仪等对气凝胶的微观形貌、结构进行表征。结果表明:制得的Zr O2-Al2O3复合气凝胶比表面积为558 m2/g;1 000℃热处理后,比表面积仍高达129 m2/g,晶粒尺寸在7~14 nm之间;晶相从无定型态变为四方相氧化锆。通过纯Zr O2气凝胶与Zr O2-Al2O3复合气凝胶的对比发现,掺杂氧化铝可有效抑制氧化锆高温热处理过程中的晶体生长和晶相转变,提高耐温性能。     

铁铈共掺杂TiO2纳米复合体的制备及光催化性能

采用微乳法制备了纯TiO2纳米粉体、Fe掺杂TiO2(Fe-TiO2)、Ce掺杂TiO2(Ce-TiO2)和Ce、Fe共掺杂TiO2(Fe/Ce-TiO2)纳米复合体。通过X射线衍射、扫描电镜和紫外漫反射光谱等对样品的结构和形态进行表征。以甲基橙溶液为标准模拟降解物,对Fe/Ce-TiO2、Fe-TiO2、Ce-TiO2和纯TiO2光催化降解性能进行评价。结果表明:Fe、Ce掺杂后TiO2的光催化性能明显提高,原因是Fe、Ce掺杂不仅能抑制TiO2晶粒生长,提高TiO2的热稳定性和比表面积,而且能够拓展TiO2的吸收波长范围至可见光区,降低了光生载流子的复合几率。共掺杂对TiO2光催性能的提高具有双重效应,使Fe/Ce-TiO2光催化活性明显高于Fe-TiO2的和Ce-TiO2的。500℃制备的Fe/Ce-TiO2对甲基橙降解效果最佳,归功于热处理温度对晶型和晶粒尺寸的影响。     

CeO_2-ZrO_2-La_2O_3-Pr_2O_3储氧材料制备及其负载单Pd三效催化剂性能

采用共沉淀法制备了质量分数4%La2O3和质量分数6%Pr2O3共改性的不同Ce与Zr质量比(分别为2∶7、4∶5和8∶1)的Ce O2-Zr O2-La2O3-Pr2O3储氧材料,利用BET、XRD、H2-TPR和OSC等对其织构、结构性能和氧化还原性能进行表征,并对负载Pd的三效催化剂进行模拟汽车尾气活性测试。BET结果表明,新鲜储氧材料的比表面积随着Ce含量增加逐渐增大,Ce与Zr质量比8∶1的储氧材料C8Z1具有最大比表面积109.6 m2·g-1;1 000℃空气气氛处理4 h的老化储氧材料的比表面积变化趋势与新鲜储氧材料相反,随着Ce含量增加,比表面积逐渐降低,Ce与Zr质量比为2∶7的C2Z7a具有最大比表面积55.1 m2·g-1;XRD结果表明,高Ce含量材料的抗高温结构稳定性较中低Ce含量的材料差;H2-TPR和储氧量测试表明,老化前后Ce与Zr质量比4∶5的储氧材料C4Z5均具有最佳的还原能力和最大储氧量;模拟汽车尾气测试表明,高Ce含量的Pd/C8Z1三效催化剂对CO、NO和HC具有最低的起燃温度,50%起燃温度(T50)分别为238.8℃、265.9℃和268.4℃。     

日光灯光响应混晶纳米TiO2的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了Ce、Fe和Co共掺杂的混晶纳米TiO2粉末并进行了XRD表征。以普通日光灯为光源,考察了掺杂量、焙烧温度及焙烧时间、催化剂加入量对其光催化降解亚甲基蓝性能的影响。结果表明:掺杂样品中金红石相的含量大幅提高,光催化活性也优于纯TiO2。其中,组成为Ce0.0625Fe0.025Co0.002/TiO2的样品在500℃焙烧2h效果最佳。该催化剂加入量为0.4 g/L时,亚甲基蓝2h的降解率可达95.6%。     

TiO2-ZrO2复合氧化物的制备与表征

采用共沉淀法制备了TiO2-ZrO2复合氧化物和单一的TiO2、ZrO2粉体,不同温度下煅烧后得到样品.用N2吸附、X-射线衍射仪、热重-差示扫描量热法对样品进行了表征.考察了单一组分与复合氧化物结构性能的差别以及煅烧温度对复合氧化物性能的影响.结果表明:550 ℃煅烧2 h后,单一TiO2、ZrO2分别是结晶良好的锐钛矿和单斜相(含少量四方相),而TiO2-ZrO2复合氧化物依然是无定型结构且具有较大的比表面积(190.15 m2/g).600 ℃煅烧后TiO2-ZrO2复合氧化物中出现了ZrTiO4晶型.随煅烧温度的升高,复合氧化物的比表面积出现了明显的下降(190.15～19.16 m2/g).DSC-TG曲线给出了TiO2、ZrO2以及TiO2-ZrO2的相转变温度,分别为440.2 ℃、445.7 ℃、713.5 ℃.     

煅烧对TiO2柱撑粘土光催化性能的影响

以TiCl4水解产物为柱化剂制备TiO2柱撑粘土,改变煅烧温度和保温时间并对所得样品进行XRD,N2吸附分析,通过苯酚废水的COD实验研究样品的光催化性能.结果表明,TiO2柱撑粘土的光催化性主要受比表面积和TiO2柱体的结晶程度影响.500℃下煅烧2h的TiO2柱撑粘土表现出最好的光催化活性.     

水热法制备高老化比表面积铈锆复合氧化物及其性质表征

以碳酸铈,碳酸锆作为原料,柠檬酸,硝酸作为添加剂,通过水热法制备出前驱物后,将其在600°C下煅烧得到铈锆复合氧化物Ce0.75Zr0.25O2和Ce0.4Zr0.6O2。将上述制备的复合氧化物经过980°C老化后即得到高老化比表面积铈锆复合氧化物,其比表面积为17.6 m2/g和19.0 m2/g。并对其性质进行了表征。     

TiO_2光催化降解亚硝酸钠的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2光催化剂,以紫外光照射下的光催化降解亚硝酸钠为模型反应,以盐酸萘乙二胺显色法测定样品的吸光度,进而得出亚硝酸钠的转化率,并采用BET、XRD和IR对催化剂进行了表征。结果表明,500℃焙烧的TiO2催化剂比表面积为42.5 m2/g,平均孔径为5.8 nm,热稳定性好。400℃焙烧2 h的TiO2尚存在一定量的无定形相TiO2,500℃焙烧的TiO2完全转变为锐钛矿型TiO2,700℃时完全转化为金红石相。本实验最佳的反应条件为：TiO2（500℃,2 h）催化剂0.2 g,100 mL 0.125μg/mL亚硝酸钠溶液中,紫外光降解150 min,亚硝酸钠的降解率为100%;添加适量浓度的H2O2溶液,可促进亚硝酸钠溶液的转化。     

模板剂—水热法合成纳米ZnFe2O4-TiO2光催化剂

研究了以多孔陶粒浮球为载体,采用模板剂-水热法制备了纳米ZnFe2O4/TiO2复合光催化剂膜。主要研究了ZnFe2O4的掺杂对TiO2晶相结构、烧结温度、吸光性能及其光催化活性的影响和模板剂PEO20PPO70PEO20即P123的添加对ZnFe2O4/TiO2复合光催化剂膜性能的影响。采用XRD、UV-Vis吸光光谱、SEM和EDS等对ZnFe2O4/TiO2复合光催化剂膜的性能进行了表征。研究结果表明,适量掺杂ZnFe2O4,可以使TiO2成为催化活性较好的锐钛矿相;适量的添加模板剂P123可以提高TiO2的比表面积,P123与TiO2的摩尔比为0.02∶1时催化效果最好,这时ZnFe2O4-TiO2光催化剂对甲基橙脱色率在40min时可以达到80%以上。     

TiO2光催化降解亚硝酸钠的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2光催化剂,以紫外光照射下的光催化降解亚硝酸钠为模型反应,以盐酸萘乙二胺显色法测定样品的吸光度,进而得出亚硝酸钠的转化率,并采用BET、XRD和IR对催化剂进行了表征。结果表明,500℃焙烧的TiO2催化剂比表面积为42.5 m2/g,平均孔径为5.8 nm,热稳定性好。400℃焙烧2 h的TiO2尚存在一定量的无定形相TiO2,500℃焙烧的TiO2完全转变为锐钛矿型TiO2,700℃时完全转化为金红石相。本实验最佳的反应条件为:TiO2(500℃,2 h)催化剂0.2 g,100 mL 0.125μg/mL亚硝酸钠溶液中,紫外光降解150 min,亚硝酸钠的降解率为100%;添加适量浓度的H2O2溶液,可促进亚硝酸钠溶液的转化。     

模板剂-水热法合成纳米ZnFe2O4-TiO2光催化剂

研究了以多孔陶粒浮球为载体，采用模板剂-水热法制备了纳米ZnFe2O4／TiO2复合光催化剂膜。主要研究了ZnFe2O4的掺杂对TiO2晶相结构、烧结温度、吸光性能及其光催化活性的影响和模板剂PEO20PPO70PEO20即P123的添加对ZnFe2O4／TiO2复合光催化剂膜性能的影响。采用XRD、UV—Vis吸光光谱、SEM和EDS等对ZnFe2O4／TiO2复合光催化剂膜的性能进行了表征。研究结果表明，适量掺杂ZnFe2O4，可以使TiO2成为催化活性较好的锐钛矿相；适量的添加模板剂P123可以提高TiO2的比表面积，P123与TiO2的摩尔比为0．02：1时催化效果最好，这时ZnFe2O4/TiO2光催化剂对甲基橙脱色率在40min时可以达剑80％以上。     

ZrO2-TiO2复合粉末的纳米结构及发光性质

采用溶胶-凝胶方法制备了ZrO2-TiO2纳米复合粉末,通过对干凝胶粉的DTA/TG热分析以及粉末样品的X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)结构表征发现,随着ZrO2含量的增强,550℃热处理的粉末样品晶粒尺寸由14nm左右减小为2～4nm,主晶相由锐钛矿相转化为ZrTiO4相;并且在650℃较低温度下即可获得ZrTiO4纳米晶.粉末的发光性质研究表明,与纯TiO2相比,引入Zr4+的复合粉末其发射光谱发生了8nm的红移;其中0.4ZrO2-O.6TiO2样品发光强度最大,约为纯TiO2粉末的2.4倍.     

CeO_2-TiO_2复合光催化剂的制备及日光催化研究

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CeO2 TiO2复合光催化剂,在太阳光照射下以罗丹明B的光降解为模型反应研究了其光催化活性。结果表明,适量Ce的掺杂能有效提高TiO2的日光催化活性。用FT IR、TG DTA和XRD等进行了性能表征。     

V2O5-WO3/TiO2-SiO2制备及其选择性催化还原脱硝活性

以硫酸氧钛和硅溶胶为原料,通过共沉淀法制备得到高比表面积的TiO2-SiO2复合氧化物(Ti/Si=1:1atom),并以此复合氧化物为载体用浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2-SiO2脱硝催化剂,考察了催化剂脱硝性能。结果表明,TiO2-SiO2复合氧化物载体出现较多的隧道孔,提高了载体的比表面积,同时Ti元素更易分布在复合氧化物的表面。相比较于纯TiO2,以复合氧化物为载体的V2O5-WO3催化剂表现出更好的活性温度窗口,催化剂表面酸性更强,催化剂对NH3的吸附性能更好,在低的NH3/NO摩尔比情况下(0.8～1.0mol?mol?1),仍然具有较好的脱硝活性,反应温度280～350℃时,脱硝率可达到98%。     

酚醛树脂辅助合成SiO2/TiO2介孔复合微球及其光催化

利用Stber法合成的纳米SiO2为前体,在酚醛树脂和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助下制备SiO2/TiO2介孔复合微球,并利用XRD、SEM、EDS、BET、BJH以及FTIR对材料的晶型、形貌以及结构进行了表征,以罗丹明B为目标降解物评价样品的光催化性能。结果表明,SiO2/TiO2介孔复合微球是由TiO2和SiO2组成,直径约300 nm,TiO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2表面,界面之间存在Si—O—Ti键;SiO2/TiO2介孔复合微球的比表面积为92.3 m2/g,较P25提高了约3倍。光催化评价表明,SiO2/TiO2介孔复合微球对罗丹明B的降解率达98%,较P25光催化降解率有明显提高。     

几种类型纳米TiO2的制备及光催化活性研究

通过水解-沉淀法制备出一系列I和Fe掺杂纳米TiO2粉体。掺杂TiO2的物理性质通过XRD、UV-vis漫反射表征,光催化活性通过对MB的光催化降解来表征。讨论了不同掺杂元素对TiO2的晶型、晶粒尺寸、光响应程度及光催化活性的影响。结果表明掺杂可以减小晶粒尺寸,增加TiO2的紫外光和可见光响应程度和提高TiO2光催化活性。     

Ag2O2/TiO2复合材料制备及其催化杀菌性能

采用液相沉淀法制备Ag2O2/TiO2复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行表征,分析复合颗粒的形态结构及包覆情况,检测了样品的杀菌和催化性能。结果表明:球形的Ag2O2颗粒均匀分散在二氧化钛表面。Ag2O2的引入显著提高了二氧化钛的杀菌性能。无需紫外灯照射,样品对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌有较强的抑制作用;以甲基橙为目标污染物,在20W紫外灯照射和灯距15cm的测试条件下,质量比1:2复合的Ag2O2/TiO2的材料有更好的光催化活性。