Ag~+/g-C_3N_4光解水制氢工艺优化研究

光催化制氢是一种很有前景的产氢技术,通过优化光催化产氢工艺来提高产氢效率,具有很重要的现实意义。本研究在合成Ag~+/g-C_3N_4的基础上,以Ag~+/g-C_3N_4为催化剂来光解水制氢,并对其产氢工艺进行了优化。结果发现,当Ag~+离子掺杂量为5%,Ag~+/g-C_3N_4用量为8g/L,Na_2SO_3为牺牲剂,3%H_2PtCl_6为助催化剂的情况下,在反应体系pH值为7,反应25h,催化剂使用3~4次的条件下,光解水制氢反应的产氢量最大能达258.8μmol/g。因此,Ag~+/g-C_3N_4能有效地进行光解水制氢,具有潜在的应用前景。     

复合TiO_2纳米管材料光催化裂解水产氢研究进展

光催化裂解水是目前制取清洁能源氢气的热点研究方向。本文简述了Ti O_2纳米管及其掺杂改性技术在光催化裂解水制氢领域的发展。分析表明Ti O_2纳米管阵列的表面形貌对光催化产氢的效率方面起着非常重要的作用,采用两步或多步电化学阳极氧化制备的高度规整的Ti O_2纳米管表现出比一步阳极氧化制备的Ti O_2纳米管更高的产氢效率。非金属元素掺杂Ti O_2纳米管、能带宽度减小、染料敏化向Ti O_2纳米管导带注入激发电子,都能促使吸收光红移。掺杂金属离子能有效促使Ti O_2纳米管电子-空穴对分离。Ti O_2纳米管同窄能带的半导体复合使其吸收光红移,同时能有效地分离电子-空穴对。这些方法都能有效提高产氢效率。最后评述了将多种修饰方法有机结合起来制备催化剂是目前裂解水制氢的一个重点研究方向。     

掺铈纳米TiO2的制备及其对光催化性能的影响

为改进和提高纳米二氧化钛光催化剂的催化性能,利用硝酸铈及钛酸丁酯为主要原料,通过溶胶-凝胶法制备纳米掺铈二氧化钛光催化剂,并用TGA、XRD、BET等方法对粒子进行表征,并通过其催化降解亚甲基兰来研究其催化活性影响.结果表明：铈掺杂法制备的纳米级二氧化钛,降低了粒子半径,提高了比表面积和催化活性;在较低的浓度范围内,随着掺杂量增加,光催化活性增加,2.3%TiO2光催化活性最高.     

TiO2纳米管阵列的制备方法及应用研究

综述了二氧化钛纳米管阵列的制备方法以及其在太阳能电池、传感器、光解水制氢、光催化和环境分析方面的应用研究进。     

三维WO3/rGO复合物的制备及光解水制氢性能研究

通过水热法制备出WO₃/rGO复合物用于可见光下光解水制氢。采用XRD和SEM表征手段对复合物组成、形貌进行研究,同时进行光解水制氢性能测试并对其机理进行探讨。研究结果表明,WO₃样品呈海草状,具有丰富的空隙,可以更大程度上提升光解水制氢性能,WO₃/rGO复合物与未复合石墨烯的WO₃样品比较,其形貌没有明显变化。并且还原氧化石墨烯(rGO)的导电性在提高光感应电荷载流子分离效率中也起着关键作用。WO₃/rGO复合物产氢速率为236μmol/h,而WO₃样品的产氢速率为212μmol/h,氧化石墨与WO₃复合后样品对光解水制氢性能得到提升。增强的光解水制氢性能归因于rGO的优异电导率和WO₃/rGO复合物纳米结构的协同作用。     

不同基团有机物在二氧化钛上的光催化制氢

采用水热法、溶胶凝胶法和光沉积法在氧化锌表面制备花状二氧化钛催化剂,并利用不同结构有机物制氢。结果表明,制备的二氧化钛具有花状形貌,比表面积大且具有良好的产氢性能。通过用不同结构的醇、醛、羧酸、醚、酮、酯、烷烃及芳香族有机物等制氢发现：有机物的结构对制氢活性的影响较大,苯环结构由于其强稳定性难以被裂解而无法产生氢气。总之,分子与催化剂的氢键吸附作用和羟基对分子的植入效率是决定有机物制氢的两个重要因素,决定着产氢效率。     

改性金属N-TiO_2催化剂在可见光下水解产氢的研究

利用溶胶-凝胶法制备TiO_2,并进行非金属掺杂和金属掺杂制改性,利用红外分析(FT-IR)和BET对制备复合材料进行催化剂活性表征。考察催化剂用量、煅烧温度、金属掺杂质量分数和牺牲剂对N-TiO_2在可见光下对水和醇产氢速率的影响。实验结果表明:在过渡金属中,掺杂Sn-N-TiO_2对水和醇产氢催化效果最好。在反应体系中在Sn-N-TiO_2以及牺牲剂的作用下,以煅烧温度为400℃,添加催化剂量为0.5 g,金属掺杂为0.5%时,产氢速率最好为68.18μmol/(m~3·min·gcat)。     

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。     

醇类在Pt-TiO2纳米管上的光催化制氢

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)、水热法和光沉积法制备了铂(Pt)负载量为0.5%的二氧化钛纳米管催化剂(TNT),并利用甲醇等醇类制氢。结果表明,所制备的催化剂具有良好的管状形貌;甲醇(CH₃OH)和水在同等数量级上共同吸附在催化剂表面9 h后制氢效率最高,核磁共振氢谱(¹H NMR)分析表明甲醇裂解制氢过程在催化剂表面进行,因氢键束缚产生的过渡产物无法脱附直至形成CO₂;醇类碳链长度、支链数目、羟基数目以及苯环基团等都对醇类制氢有着不同的影响,制氢过程中醇分子与催化剂的吸附作用强弱和醇分子被羟基植入的难易程度是制氢效果差异的主要原因。     

Mo掺杂的Ni-B非晶态合金的制备及催化硼氢化钠水解制氢

采用化学还原法制备了非晶态Mo-Ni-B催化剂,并用于硼氢化钠水解制氢。通过XRD、SEM、EDX测试证明,Mo-Ni-B为非晶态、均匀的小球状纳米颗粒,平均粒径约30-40nm。硼氢化钠水解制氢性能表明,Mo掺杂后Ni-B的催化活性有所改善,当Mo与Ni的物质的量比为0.04时,该催化剂表现出最好的催化活性。影响因素实验证明,Mo-Ni-B催化Na BH4水解制氢,其产氢速率与体系温度及催化剂用量呈正比,但受硼氢化钠浓度的影响不大。     

负载有CuO的La_2Ti_2O_7的光催化还原水制氢性能研究

通过浸渍法制备了负载有CuO的La2Ti2O7(CuO/La2Ti2O7),并对其紫外光催化还原水制氢性能进行了研究。结果表明,当以甲醇作为牺牲剂时,在紫外光照射下CuO/La2Ti2O7是一个高活性的光解水制氢催化剂。CuO的负载量为5%(mol/mol)时,产氢速率可达54.7μmol/(h.g)。在光催化过程中,CuO所起的作用是促进电荷的分离并成为产氢的活性位点。实验结果还表明在CuO/La2Ti2O7催化体系中,CuO是一个良好的助催化剂,完全有可能替代Ag、Pt等常用的贵金属助催化剂。这一研究结果为La2Ti2O7系催化剂在光解水制氢领域的实际应用提供了更为广阔的前景。     

CoB催化剂在硼氢化钠-乙醇体系中制氢的应用

采用化学还原法制备了非晶态合金CoB催化剂,研究其在NaBH_4-乙醇复合体系中的催化活性。考察了基于乙醇量(硼氢化钠浓度)、NaOH质量浓度、反应体系温度、醇水体系对CoB催化NaBH_4制氢的影响。结果表明,硼氢化钠产氢速率随着乙醇量(硼氢化钠浓度)的增加呈现出先加快后减缓的变化;NaBH_4产氢速率随碱质量浓度的增加呈现出先增加后减小的变化,且最优碱浓度大约为5%;NaBH_4制氢速率随反应温度增加而快速增加,反应动力学计算显示该体系的表观反应活化能Ea为56.45 kJ/mol;在相同条件下,CoB催化硼氢化钠醇解制氢的产氢速率快于催化硼氢化钠水解制氢的产氢速率。     

CoB催化剂在硼氢化钠-乙醇体系中制氢的应用

采用化学还原法制备了非晶态合金CoB催化剂,研究其在NaBH_4-乙醇复合体系中的催化活性。考察了基于乙醇量(硼氢化钠浓度)、NaOH质量浓度、反应体系温度、醇水体系对CoB催化NaBH_4制氢的影响。结果表明,硼氢化钠产氢速率随着乙醇量(硼氢化钠浓度)的增加呈现出先加快后减缓的变化;NaBH_4产氢速率随碱质量浓度的增加呈现出先增加后减小的变化,且最优碱浓度大约为5%;NaBH_4制氢速率随反应温度增加而快速增加,反应动力学计算显示该体系的表观反应活化能Ea为56.45 kJ/mol;在相同条件下,CoB催化硼氢化钠醇解制氢的产氢速率快于催化硼氢化钠水解制氢的产氢速率。     

二氧化钛纳米管制备及其光催化降解有机物应用研究进展

介绍了近年国内外二氧化钛纳米管的几种制备方法,有水热合成法、模板法和阳极氧化法,叙述了二氧化钛纳米管光催化氧化技术在有机污染物降解方面的研究进展。认为今后的研究和发展方向为:优化二氧化钛纳米管光催化反应光谱可利用的范围,提高二氧化钛纳米管的催化活性,探索二氧化钛纳米管光催化氧化降解有机污染物中的优化条件,加强专门针对降解有机污染物的二氧化钛纳米管的研究,进一步的研究反应机理,加强对二氧化钛纳米管在各个领域应用的探索,并转化为实际工程应用。     

纳米管阵列光催化剂研究进展

TiO₂纳米管阵列以其优异的性能成为很有发展前景的新型纳米结构材料。综述了目前制备TiO₂纳米管阵列的3种方法,即模板合成法、水热合成法和阳极氧化法。阐述了提高TiO₂纳米管阵列的光催化活性常采用的改性方法,包括贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属掺杂和半导体复合以及TiO₂纳米管阵列在染料敏化太阳能电池、光解水制氢、光催化降解有机污染物和气敏传感材料等领域的应用研究进展,提出通过改进制备工艺和改性方法制备高性能的TiO₂纳米管阵列光催化剂是未来主要的研究方向。     

不同活性组分催化剂对煤油水重整制氢性能的影响

采用等体积分步浸渍法以γ-Al_2O_3为载体制备不同活性组分的催化剂,并在固定床管式反应器中研究了煤油水重整制氢性能受不同活性组分催化剂的影响。采用XRD、SEM及BET表征手段对PtLaLiCe/γ-Al_2O_3和NiLaLiCe/γ-Al_2O_3催化剂进行表征。结果表明,对于煤油水重整制氢过程,以Pt为活性组分制备的催化剂催化性能更优,氢产率可高达34.42 mol/mol煤油。     

介孔TiO2的制备及染料敏化光催化制氢性能研究

文章利用CTAB为模板剂,以水热法制备介孔TiO2。并用虎红（Rose bengal）进行染料敏化制备了具有可见光活性的光催化剂,分别运甩UV-Vis、XRD、FT-IR和BET等手段对催化剂进行了表征,通过光解水制氢为反应模型考察了所制备催化剂的光催化活性。结果表明：用该方法合成的介孔TiO2具有较高的比表面和催化活性,活性顺序为：介孔TiO2〉P25〉溶胶凝胶捌备的TiO2（500℃煅烧）。     

有机废水氧化催化剂氧化铁-二氧化锰-二氧化钛／γ-氧化铝的研究

以γ-氧化铝为载体,采用多次浸渍煅烧法制备了氧化铁-二氧化锰-二氧化钛/γ-氧化铝非均相催化剂,利用BET,XRD和XRF等对催化剂的表面结构性质进行了研究.以甲基橙水溶液模拟偶氮类废水,考察了催化剂在低温常压条件下催化湿式氧化甲基橙的催化活性.结果表明:在低温(60 ℃)常压条件下,当氧化铁-二氧化锰-二氧化钛/γ-氧化铝催化剂的投加量为20 g/L、曝气量为200 mL/L、反应时间为1.5 h时,模拟废水的COD去除率可达85%以上,表明该催化剂在催化湿式氧化工艺中有较高的催化活性.     

Ni-Li/γ-Al2O3催化剂对丙三醇水重整制氢工艺条件优化

采用过量浸渍法,以γ-Al_2O_3为载体,Ni为活性组分,Li为助剂,制备Ni-Li/γ-Al_2O_3催化剂。考察了催化剂床层温度、水醇比、丙三醇液空速及夹带气流量对丙三醇水重整制氢工艺条件的影响,并对催化剂进行了BET、XRD及SEM表征手段。结果表明,当反应温度600℃、液空速0.36 h~(-1)、水醇比56时,氢产率可达5.066 mol/mol,说明Ni-Li/γ-Al_2O_3催化剂适用于丙三醇重整制氢工艺。     

钴掺杂二氧化钛光催化剂制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了纯二氧化钛和不同钴掺杂量的二氧化钛复合纳米粒子。并用XRD、UV-Vis对样品组织结构进行了表征。以甲基橙（OM）的光催化降解为探针反应,评价了可见光催化活性,研究了不同热处理温度、不同钴掺杂量对二氧化钛光催化性能的影响。确定了最佳钴掺杂量和热处理温度分别为1%（物质的量分数）和600  ℃。在此条件下,钴的掺杂对二氧化钛的相变有很大的抑制作用,并使其光谱响应范围向可见光区拓展。与未掺杂的二氧化钛相比较,经钴掺杂的二氧化钛具有更高的催化性能。