CoPc/TiO_2催化剂的制备及其光催化还原CO_2的研究

以钴酞菁(CoPc)为活性组分,TiO2为载体,采用浸渍法进行负载,制备CoPc/TiO2催化剂。用正交实验得到的最佳催化剂制备条件为:CoPc负载量为TiO2的1.0%,焙烧温度600℃,浸渍时间12 h,溶剂为甲苯。将此催化剂用于CO2还原,在可见光照下,即可将CO2还原为HCOOH、CO、CH4等,其中HCOOH为主产物,产量最高可达450.64μmol/g。另外,实验中还发现了光照下产生电子转移,CoPc变为CoPc.+,而CO2在TiO2表面获得电子被还原。     

CoPc/TiO2催化剂的制备及其光催化还原CO2的研究

以钴酞菁(CoPc)为活性组分,TiO2为载体,采用浸渍法进行负载,制备CoPu/TiO2催化剂.用正交实验得到的最佳催化剂制备条件为CoPc负载量为TiO2的1.0%,焙烧温度600℃,浸渍时间12 h,溶剂为甲苯.将此催化剂用于CO2还原,在可见光照下,即可将CO2还原为HCOOH、CO、CH4等,其中HCOOH为主产物,产量最高可达450.64μmol/g.另外,实验中还发现了光照下产生电子转移,CoPc变为CoPc·+,而CO2在TiO2表面获得电子被还原.     

原位合成CoPc/TiO_2光催化剂及其光催化还原CO_2的研究

采用原位化学合成的新方法,在TiO2凝胶基质合成过程中以邻苯二腈为原料,通过其四聚反应将钴酞菁(CoPc)在TiO2表面原位合成,得到均匀掺杂的CoPc/TiO2光催化剂。将其用于可见光下还原CO2反应,以CO2还原效率为考察指标,用正交实验对此光催化剂的制备条件进行了优化,得出催化剂的最佳制备条件是:CoPc的负载量为TiO2的3%,焙烧温度为200℃,pH=1,搅拌时间为12 h。用此CoPc/TiO2光催化剂在可见光照射下,水溶液中即可光还原CO2为甲醇、甲醛、甲酸等产物,在光照反应10 h后总产量最高可达2903.83μmol/g催化剂。另外,采用紫外可见漫反射光谱证实了CoPc在TiO2表面的成功掺杂。     

改性TiO_2纳米粒子用于可见光催化反应

采用原位溶胶-凝胶法合成氧化钛,同时对大环配合物进行改性,得到粒径为10.89 nm的纳米级钴酞菁改性氧化钛（CoPc/TiO2）光催化剂,用于可见光下、水溶液中CO2的还原反应,可得HCHO、CH3OH、HCOOH等产物。结果表明,由于金属酞菁的存在导致TiO2粒径减小,相转变温度降低,CoPc以单体形式均匀分散于TiO2凝胶基质中,其二聚及多聚倾向大大减弱。钴酞菁固载的催化剂给电子能力较强,极大地提高了光还原效率。光反应的最佳条件为：在0.1 mol/L的NaOH溶液中,0.15 g CoPc/TiO2催化剂,三乙胺和三乙醇胺作为电子供体催化效果较好,在可见光照反应10 h后,还原产物中总有机碳最高可达2 965.3μmol/g-cat。在还原过程中CO2主要以HCO3-的形式被还原而非碳酸根离子,而且HCO3-的浓度在0.2 mol/L时还原产物量最大。     

改进溶胶-凝胶法制备CoPc/TiO2及其光催化还原CO2反应的研究

以Ti(OC4H9)4为原料,采用改进溶胶-凝胶工艺将不同掺杂浓度的钴酞菁(CoPc)植入二氧化钛凝胶基质,制备了均匀掺杂的纳米级复合光催化剂CoPc/TiO2,以期拓宽TiO2的光响应范围.以CoPc/TiO2为光催化剂,在可见光照及NaOH水溶液中可将CO2成功还原为HCOOH、CH3OH、HCHO等产物,当光照50h时,还原总产物可达406.65 μmol/g,其中主产物HCOOH量可达355.82 μmol/g.     

原位合成法制备TiO_2负载酞菁钴催化剂用于CO_2光催化还原反应

以钛酸正丁酯为原料采用原位化学合成的新方法,以二价钴离子为模板剂在TiO_2凝胶基质合成的同时,通过邻苯二腈的四聚反应将酞菁钴(CoPc)在TiO_2表面原位合成,得到均匀掺杂的CoPc/TiO_2光催化剂,用紫外-可见漫反射光谱、傅立叶变换-红外光谱等证实了CoPc的成功负载,并将其用于可见光下、水溶液中CO_2的还原反应,通过比较还原反应的效率,确定此光催化剂的最佳制备条件为:CoPc在TiO_2表面的摩尔负载量为3%,焙烧温度为200℃,溶胶搅拌时间为20 h,钛酸丁酯与邻苯二腈及钴离子同时加入溶胶体系中,采用此法制备的催化剂中CoPc酞菁环上的电子密度增加,有利于作为敏化剂的激发态CoPc向半导体TiO_2的导带注入电子,而且CoPc被均匀分散于TiO_2凝胶基质中,其上的"笼效应"有效避免了CoPc的迁移,使其二聚及多聚倾向大大减弱,此光催化剂用于CO_2光还原,在可见光照射下,水溶液中即可光还原CO_2为甲醇、甲醛、甲酸等产物,在光照反应10 h后总产量最高可达2903.83μmol/ g-catal。     

CuO-SiO2气凝胶@TiO2纳米纤维无牺牲剂光催化还原CO2

采用溶胶-凝胶法制备CuO-SiO2复合气凝胶,通过在气凝胶孔道内填充TiCl4,然后将其气相水解,得到了在CuO-SiO2气凝胶表面生长了高结晶度的TiO2纳米纤维(CuO-SiO2@TiO2),纤维直径～16 nm.通过XPS、UPS、UV-Vis DRS、荧光光谱(PL)等表征了材料的结构及光电性能.结果表明,制备的CuO-SiO2@TiO2对可见光有明显吸收,且荧光强度较商用TiO2(P25)大幅降低,光生电子-空穴对更加稳定.再在纳米纤维上负载CuO,所得CuO-SiO2@TiO2/CuO在可见光区的荧光强度进一步增强.以300 W氙灯为光源,分别以CuO-SiO2@TiO2及CuO-SiO2@TiO2/CuO为催化剂,无牺牲剂条件下光催化还原CO2,4 h后甲醇产率分别为1304.0及1589.0μmol/g-cat,转换频率(TOF)分别为0.038及0.046 h–1.循环实验表明,纳米纤维具有较好的光催化稳定性,经过4次光催化循环实验后,CuO-SiO2@TiO2/CuO的保留率～94％,甲醇产率可达1472.0μmol/g-cat,TOF为0.042 h–1.     

球磨制备C/CoPc复合材料电催化CO2还原反应

电催化CO_2还原(CO_2RR)可以将大气中的CO_2有效转化为CO或碳氢化合物等一系列增值化学品,可有效缓解温室效应导致的环境问题。酞菁钴(CoPc)因其优异的二氧化碳还原产物选择性,近年来被广泛应用于电催化CO_2RR反应中,然而,CoPc自身的不良导电影响了其催化活性。为此,选用CoPc及简单易得的乙炔炭黑(C)通过简便球磨法制备得到乙炔炭黑包裹的CoPc催化剂(CoPc/C),将其置于DMF中进行搅拌处理来制备CoPc/C_s。在0.1 mol/L KHCO_3中,CoPc/C_s表现出最好的电催化CO_2还原性能,其过电位低至190 mV,在-0.6～-0.9 V vs RHE的宽电势下CO的法拉第效率高于90%,为简便制备高性能酞菁类催化剂提供了一种新思路。     

CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化还原CO2性能研究

采用沉淀-水热法制备了CdS/C-TiO2系列复合光催化剂,通过XRD、UV-Vis、FESEM、XPS等分析手段对催化剂晶体结构、形貌及光电性能进行了表征,考察了柠檬酸(CA)/TiO2质量比R对CdS/C-TiO2复合光催化剂光催化性能的影响。实验结果表明,碳掺杂影响催化剂的晶体结构及其微观形貌,掺杂后光催化活性显著提高。在紫外光照射下进行光催化还原CO2反应,当CA/TiO2质量比R=3/1时,催化活性最高,还原产物HCOOH和HCHO总收率达到533μmol/(g.h)。     

固体超强酸S_2O_8~(2-)/TiO_2-ZrO_2催化合成柠檬酸三丁酯

以固体超强酸S2O82-/TiO2 ZrO2为催化剂合成了柠檬酸三丁酯,考察了催化剂制备条件对催化活性的影响,以及酸醇摩尔比、反应时间、催化剂用量诸因素对酯化率的影响。实验表明:S2O82-/TiO2 ZrO2具有良好的催化活性。在0.5mol/L(NH4)2S2O8溶液中浸渍TiO2 ZrO2,过滤后于500℃下焙烧3h,得到的催化剂活性最高;当酸醇摩尔比为1∶4,反应时间为3h,催化剂用量为反应物总量的1.5%时,酯化率可达98.5%以上。     

甲酸光催化降解过程中的过氧化氢生成机制

考察了在3种紫外光源（黑光灯、杀菌灯、臭氧灯）的照射下,分别以TiO₂ 与 Pd/TiO₂为催化剂,甲酸降解过程中过氧化氢的生成机制.研究发现,在黑光灯/催化剂条件下,可在纯水中生成过氧化氢,但当催化剂缺失时几乎不能生成.在黑光灯或杀菌灯照射下,甲酸溶液在有催化剂存在时可被稳定分解,但当催化剂不存在时则分解非常缓慢.对各种光源而言,Pd/TiO₂比TiO₂催化降解甲酸的效果好.对光源条件的比较发现,甲酸分解速度与过氧化氢生成速度依次为臭氧灯>杀菌灯>黑光灯.结果表明,甲酸光催化分解初速度与过氧化氢生成的初速度呈正比,过氧化氢生成是光催化降解有机物的关键因素.     

碳纳米管改性铁酸铋光催化还原CO_2合成甲醇

以溶胶-凝胶法制备了BiFeO3和BiFeO3/单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)复合粉末。并分别用X射线衍射、紫外和可见光谱及气相色谱分析表征了催化剂的结构、可见光响应性能及催化活性,讨论了碳纳米管改性对催化剂可见光响应性及光催化活性的影响。结果表明:BiFeO3和BiFeO3/SWCNTs均具有较好的可见光响应性及催化活性,碳纳米管的加入不仅可以明显强化铁酸铋的紫外及可见光响应性能,同时可以使BiFeO3光催化还原CO2合成甲醇的性能增加1倍,单位质量BiFeO3/SWCNTs光催化还原CO2合成甲醇的累积产率最高可以在4～6h达到1000μmol/g。     

新型CdS/TiO_2纳米复合材料的制备及其可见光催化性能研究

采用浸渍法和水热法相结合制备了新型的CdS/TiO_2纳米复合材料,并采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、UV-Vis吸收光谱(UV- VIS)、电子自旋共振谱(ESR)等对样品进行了表征,XRD、TEM表明所制备的新型CdS/TiO_2粒径小、分散均匀,TiO_2以锐钛矿型存在,CdS以高分散的立方相和六方相存在,对比直接法制备的CdS/TiO_2,新型的CdS/TiO_2对活性艳红X-3B具有明显提高的可见光催化活性;大量的束缚单电子氧空位及电子之间强相互作用是新型CdS/TiO_2可见光催化活性提高的主要原因.     

TiO_2/CPF纳米复合催化材料的制备

利用聚合-热转化两步法,以TiCl4作催化剂和Ti源,由糠醇单体聚合制备出了具有共轭结构的高分子(CPF)和TiO2的纳米复合催化材料(TiO2/CPF);用TEM、XRD、FT-IR和UV-Vis等技术对其进行了表征,以亚甲基蓝(MB)为目标污染物研究了该材料在自然光条件下的催化性能。结果表明,由该方法可以得到纳米级TiO2/CPF复合材料,其中TiO2的结构为锐钛矿型,CPF具有大的共轭结构,且与TiO2之间存在强相互作用。CPF与TiO2的复合将TiO2的光谱响应拓展到了整个紫外-可见区,极大地改善了TiO2在自然光条件下的催化性能。在自然光条件下,该复合材料,能够在5 min将MB溶液完全脱色,COD去除率达93.9%;重复利用6次对MB溶液的脱色率依然在95%以上,而纯TiO2在紫外光照射3 h时COD去除率仅为54.4%。     

Mn/MgO催化剂上乙腈和甲醇选择性合成丙烯腈的研究

采用浸渍法制备了Mn/MgO催化剂,考察了催化剂的活性组分含量及反应温度等因素对乙腈和甲醇选择性合成丙烯腈的影响,并对催化剂进行了XRD和CO2-TPD表征。结果表明,随着Mn的加入,催化剂的性能有很大提高,当m(Mn)∶m(MgO)=5∶100时,乙腈转化率达到最高;420℃反应时,催化剂具有较好的反应性能,乙腈转化率为40 5%,丙烯腈选择性达86 3%。CO2-TPD研究发现,Mn/MgO催化剂表面强碱中心数目越多,越有利于乙腈和甲醇选择性合成丙烯腈反应。     

固体超强酸S_2O_8~(2-)/TiO_2-SiO_2催化合成柠檬酸三丁酯

研究了用S2O82-浸渍钛硅复合氧化物,制得固体超强酸S2O82-/TiO2 SiO2。用柠檬酸与丁醇的酯化反应来考察制备催化剂的各因素对反应的影响,当反应时间为6h,以及制备催化剂的n(Ti)∶n(Si)为1∶1,(NH4)2S2O8溶液的浓度为0.3mol/L,浸渍时间为8h,焙烧温度为400℃及焙烧时间为5h等情况下制得的催化剂具有很高的催化活性。在合适的条件下,用于催化柠檬酸和正丁醇的酯化反应,可得无色透明的酯化产物柠檬酸三丁酯,酯化率较高,且催化剂可重复使用。     

负载型TiO_2复合材料对甲基橙的吸附行为及光催化降解动力学

以4A沸石和天然蛭石为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/4A沸石和TiO2/天然蛭石光催化复合材料,研究了复合材料对偶氮染料甲基橙的暗态吸附规律和光降解性能。结果表明:复合材料对甲基橙的吸附规律都较好地符合Langmu ir和Freund lich吸附等温模型;在紫外光辐照30 m in条件下,TiO2/4A沸石和TiO2/天然蛭石光催化材料对6.11×10-5mol/L的甲基橙水溶液的脱色率分别达到78.5%和84.6%,比同种方法制备的纯TiO2(68%)高,而且对甲基橙光催化反应可用一级反应动力学方程进行描述。