Ag-Zn_3(VO_4)_2催化剂的水热合成及其可见光催化活性

以Zn(NO_3)_2·6 H_2O、Ag NO_3和Na VO_3为原料,采用水热法合成Ag-Zn_3(VO_4)_2催化剂,并通过SEM、TEM和UV-Vis DRS等对催化剂进行表征分析。以甲基橙染料废水为探针污染物,考察Ag~+与Zn~(2+)物质的量比、水热温度和水热时间对Ag-Zn_3(VO_4)_2光催化剂催化活性和表面形貌的影响。结果表明,在Ag~+与Zn~(2+)物质的量比为0.15、水热温度160℃和水热时间16 h条件下,合成的Ag-Zn_3(VO_4)_2光催化剂光催化活性最好,光照5 h后,对甲基橙染料的脱色率达99.18%,较Zn_3(VO_4)_2催化剂(合成条件为p H=10和160℃水热反应16 h)提高43.99%。采用水热合成法制备的催化剂Ag-Zn_3(VO_4)_2具有较好的可见光活性。     

Cu~(2+)掺杂ZnIn_2S_4多孔光催化剂的制备与光催化制氢性能研究

采用水热法制备出系列Cu2+掺杂的ZnIn2S4多孔光催化剂。通过XRD、SEM、UV-Vis、XPS等分析手段对催化剂进行了表征,考察了掺杂Cu2+浓度对多孔ZnIn2S4光催剂的形貌结构和可见光催化产氢性能的影响。实验结果表明,Cu2+掺杂会影响催化剂的晶体结构及其微观形貌,掺杂后的Zn In2S4光催化剂产氢活性显著提高,其中Cu2+(0.1%)-Zn In2S4光催化剂表现出最优产氢活性,产氢速率达到1967.4μmol/(h·g)。     

金属Ag负载于X状CeO_2的制备及可见光催化性能

以三氯化铈(CeCl_3)和尿素(CO(NH_2)_2)为原料,采用水热法制备X状CeO_2(X-CeO_2),利用光沉积法制备Ag负载于X-CeO_2的负载型催化剂Ag/X-CeO_2。考察了X-CeO_2的制备参数和催化剂Ag/X-CeO_2对罗丹明(RhB)的可见光催化降解性能。结果表明:在Ce~(3+)/urea摩尔比1:6、Ce~(3+)/表面活性剂(PVP)质量比1:3、反应温度160℃和反应时间60min条件下制备出长度20μm、宽度4μm的X-CeO_2。金属Ag能够改善X-CeO_2的可见光催化活性,Ag负载量8%的催化剂8-Ag/CeO_2对RhB呈现出最好的光降解活性,循环使用5次后光催化活性轻微降低。这是因为金属Ag粒子的表面等离子体共振效应和Ce~(4+)/Ce~(3+)氧化还原对的协同作用提高了光生电子的快速移除和实现光电电子一空穴对的高效分离。     

羟基石榴石Ba_3In_2(OH)_(12)的水热合成与光催化性能

以Ba(NO3)2和In(OH)3为起始物,采用水热法成功制备了羟基石榴石Ba3In2(OH)12。探讨了钡铟摩尔比(Ba/In)、氢氧化钠浓度cNaOH、水热反应温度(T)和时间(t)对Ba3In2(OH)12形成的影响,确定了适宜合成条件:n(Ba)/n(In)=2:1、cNaOH=7.0mol/L、T=200℃和t=14 h。以罗丹明B(Rh B)为降解模型,考察了Ba3In2(OH)12的光催化性能。结果表明:对于50 m L浓度为5.0 mg/L的Rh B溶液,当催化剂加入量为0.1 g时,在高压汞灯下照射180 min,Rh B的降解率可达95.6%;而在氙灯辐照同样时间,其降解率只有18.3%,说明Ba3In2(OH)12具有优异的紫外光催化活性。     

Ag/Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2催化剂中Ag的负载量对碳烟燃烧活性的影响

开发低温下高催化活性的柴油机碳烟颗粒燃烧催化剂是当前环境催化领域的热点问题。利用共沉淀的方法制备了用于碳烟催化燃烧反应的Ag/Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2催化剂。活性评价结果表明,相对于Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2催化剂,Ag的引入可显著降低碳烟催化燃烧温度。而且,Ag的负载量存在一个最佳值。以XRD、in-situ XRD、BET、TPR等表征手段探究了该系列催化剂结构性质及其变化产生的影响。结果表明,Ag与Ce物种间的相互作用可显著降低催化剂(特别是CeO_2表面氧)的还原温度。该相互作用使Ag/Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_2催化剂在一定温度下(200℃)就表现出Ag~+的性质。这些性质与该催化剂具有较高的碳烟氧化活性相关。而且,该催化剂也表现出良好的稳定性。     

可见光响应型BiOCl/AgCl光催化剂的合成及其光催化活性

以氯化铋和硝酸银为主要原料,采用水解法制备了可见光响应型的高效复合催化剂BiOCl/AgCl.利用X射线仪、扫描电镜等手段对样品进行表征,并以罗丹明B(RhB)为目标污染物,250 W卤素灯为可见光光源测试其光催化性能,研究了初始Bi3+/Ag+物质的量比、溶液pH值等对BiOCl/AgCl光催化活性的影响,并以EDTA,NBT andTBA作为抑制剂对光催化过程中产生的活性物种进行了检测.结果表明,以Bi3+/Ag+初始物质的量比为100:1合成的样品具有最佳的光催化活性,在RhB的浓度为20 mg/L、pH =4.6、光照30 min条件下,RhB的脱色率、COD和TOC去除率分别为98％、73％和48％.活性物种的检测表明光催化过程产生的主要活性物种为超氧阴离子,而非空穴和·OH自由基.     

Zn杂化NaA分子筛的合成及其抗菌性能

以硅溶胶、偏铝酸钠、硝酸锌为原料,采用单模微波合成法制备Zn杂化NaA分子筛。对制备的Zn杂化NaA分子筛样品进行了表征;以Zn杂化NaA分子筛为载体制备载银分子筛,研究其抗菌性能。结果表明:Zn同晶取代了部分Al进入分子筛骨架得到Zn杂化NaA分子筛;其载银量为(43.26±0.48)%,对大肠杆菌的最小抑菌浓度(MIC)为7.92×10–6,具有良好的缓释性和抗变色性。Zn杂化载银分子筛的抗菌方式是分子筛负载Ag+的溶出接触式杀菌和Ag+催化产生·OH氧化还原杀菌的共同作用。     

CO2对CuO/ZnO/Al2O3催化剂前体老化及催化性能的影响

采用并流共沉淀法制备CuO/ZnO/Al2O3甲醇合成催化剂前体,在通入CO2条件下老化,采用XRD、FT-IR、DTG、H2-TPR、XPS等表征手段对制备的前体及焙烧后的催化剂进行表征,研究不同CO2通入量对前体晶相转变、微观结构及其焙烧后催化性能的影响。研究结果表明,老化阶段通入CO2后,沉淀母液的pH值趋于7,产生CO32?离子,进而影响Zn2+的沉淀,促进Cu2+进入Zn5(CO3)2(OH)6晶格中取代Zn2+形成绿铜锌矿(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6物相,有助于增强焙烧后催化剂的Cu-Zn之间协同作用,增加活性组分Cu分散度。CO2通入量为40 mL/min时,制备的催化剂在浆态床合成甲醇过程中表现出良好的催化活性和稳定性,甲醇时空收率（STY）达到301.78 g/(kg?h),失活率仅为0.15%/d,与未通入CO2辅助老化制备的催化剂相比,时空收率提高了9.72%,平均失活率降低了33.33%。     

溶胶-凝胶法制备纳米Ag~+/ZnO及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了一系列掺杂Ag+的纳米Zn O复合粒子。用XRD、TEM、IR、UV-vis等手段对其进行了表征和测定,并测定了其对罗丹明B水溶性染料降解的光催化活性。结果表明:所有催化剂具有六方晶系结构,平均粒径为23nm左右,且颗粒均匀。Ag+的掺杂提高了Zn O的光催化活性,其中Ag+的掺杂量为1.00%时光催化活性最高,使Zn O的光催化效率提高了近20%。     

AgBr/Zn_3(OH)_2V_2O_7·2H_2O可见光催化降解亚甲基蓝溶液

采用水热和沉淀两步合成法制备AgBr/Zn_3(OH)_2V_2O_7·2H_2O催化剂,研究其在可见光下降解亚甲基蓝溶液的性能,并考察催化剂用量、亚甲基蓝溶液初始浓度、p H值以及盐浓度对光催化性能的影响,评价AgBr/Zn_3(OH)_2V_2O_7·2H_2O催化剂的重复使用性能。结果表明,在前驱液pH为10、120℃水热10 h、Ag与Br物质的量比为0. 20条件下制备的复合催化剂在可见光下反应120 min后,1. 0 g·L~(-1)的催化剂对10 mg·L~(-1)的亚甲基蓝溶液脱色率达到85. 2%。NaCl对亚甲基蓝的降解起抑制作用,Na_2SO_4对亚甲基蓝的降解起促进作用。催化剂重复使用4次后,光照120 min后的亚甲基蓝溶液脱色率可达66. 4%。催化剂对不同初始浓度亚甲基蓝溶液的光催化降解符合一级动力学模型。     

MgO、CaO助剂对CO2加氢制备甲醇CuO-ZnO-Al2O3催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了MgO、CaO改性CuO-ZnO-Al2O3催化剂,通过XRD、N2物理吸附-脱附、TG-DTG、H2-TPR、CO2-TPD等表征手段,探讨助剂MgO、CaO添加对催化剂前体物相组成及催化剂微观结构的影响,考察了CO2加氢制备甲醇反应中MgO、CaO改性CuO-ZnO-Al2O3催化剂的性能。结果表明,CaO改性催化剂前体中形成的锌孔雀石相(Cu,Zn)2CO3(OH)2、绿铜锌矿相(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6,促进了催化剂中Cu-Zn协同活性位数量增加,同时助剂CaO的添加降低了催化剂中CuO和ZnO的晶粒度,增大了催化剂比表面积,改善了铜组分的表面分散度,有利于催化剂活性提高;MgO改性催化剂前体生成了绿铜锌矿相(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6,但没有锌孔雀石相(Cu,Zn)2CO3(OH)2生成,焙烧后催化剂中Cu-Zn协同作用较弱,此外MgO改性后催化剂比表面积减小,催化反应活性降低。MgO、CaO作为碱性助剂,调变了催化剂表面的碱强度和碱中心浓度,CaO改性催化剂的表面碱强度大于MgO改性催化剂,与CaO、MgO的碱性强度顺序一致,即CaO>MgO。     

ZnSn(OH)_6/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能的研究

采用水热法制备出Zn Sn(OH)6/石墨烯复合光催化材料,利用XRD、FT-IR、UV-vis DRS和BET对样品的结构和形貌进行了表征。以亚甲基蓝为模拟污染物考察了复合材料的光催化性能。结果表明,当石墨烯质量分数为3%时,Zn Sn(OH)6/石墨烯复合材料的光催化性能最优,紫外照射100 min后,对亚甲基蓝降解率达到98.1%,比纯Zn Sn(OH)6光催化活性提高了1.74倍。经过5次循环使用后依然有96.4%的降解率。Zn Sn(OH)6/石墨烯复合光催化材料对工业染料分散黄、活性红和酸性蓝也有很好的降解活性,说明Zn Sn(OH)6/石墨烯复合材料具有很好的普适性。     

合成C_(22)-环脂肪三酸酯的ZnCl_2/凹凸棒石催化剂的制备与表征

以凹凸棒石(ATP)为载体,采用等体积浸渍法制备了负载Zn Cl2的凹凸棒石催化剂(Zn Cl2/ATP),并以脂肪酸甲酯(FAME)与马来酸二丁酯合成C22-环脂肪三酸酯的Diels-Alder反应评价其催化性能。研究了载体酸化浓度、酸化时间、Zn Cl2负载量、焙烧活化温度及制备方法等催化剂制备条件对催化活性的影响;考察了催化剂的重复利用性能。利用BET、XRD、TG-DSC、FT-IR、SEM等手段对催化剂的结构形貌进行了表征。结果表明Zn Cl2/ATP催化剂的适宜制备条件为:ATP载体经1.0 mol?L-1的盐酸酸化4 h,Zn Cl2负载量为1.0 mmol?g-1,焙烧活化温度为350℃。使用此条件下制备的催化剂,原料转化率可达98.9%,C22-环脂肪三酸酯产率可达84.6%。XRD、TG-DSC、FT-IR分析结果表明,负载的Zn Cl2与载体表面的羟基之间发生了化学键合,可能形成了O-Zn-Cl新的Lewis酸活性位,增加了催化剂表面总酸度,从而提高了催化剂的活性。     

可见光催化剂Ag/AgBr/(BiO)_2CO_3的制备、表征与催化性能

采用沉积沉淀法制备了一系列不同Ag/AgBr负载量的复合光催化剂Ag/AgBr/(BiO)_2CO_3,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见吸收光谱等表征手段对催化剂的晶体结构、形貌、组分、光吸收行为和能带结构等进行了系统分析并考察了该催化剂可见光下降解罗丹明B的性能。结果表明,该复合光催化剂相对于(BiO)_2CO_3在可见光下降解罗丹明B的活性有显著提高,Ag/AgBr的最适宜负载量为5.0%。活性提高的原因是复合光催化剂中3种组分间的协同作用提高了光生载流子的分离效率。     

可见光条件下Hg掺杂ZnS光催化降解有毒有机污染物

用Hg Cl2与Zn(Ac O)2和Na2S共沉淀法制备Hg掺杂Zn S(HgXZn1-XS),研究在可见光激发下(λ>420 nm)HgXZn1-XS对以罗丹明B(Rh B)及2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的光催化降解特性。结果表明,HgXZn1-XS(n(Hg)/n(Zn+Hg))为7%(简称C0.07)时,光催化活性最好,在可见光(λ>420 nm)条件下能很好的降解Rh B和2,4-DCP,反应30 h后,Rh B的矿化率和2,4-DCP的降解率分别为39.5%和54.6%。光催化降解Rh B,Hg掺杂Zn S光催化剂具有良好的稳定性,Hg不分解,催化剂重复使用5次后光催化活性几乎没有损失。同时采用辣根过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法跟踪分析测定Rh B降解过程中H2O2和羟基自由基(·OH)的变化量,表明Rh B降解机理涉及·OH历程。     

可见光条件下Hg掺杂ZnS光催化降解有毒有机污染物

用Hg Cl2与Zn(Ac O)2和Na2S共沉淀法制备Hg掺杂Zn S(HgXZn1-XS),研究在可见光激发下(λ420 nm)HgXZn1-XS对以罗丹明B(Rh B)及2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的光催化降解特性。结果表明,HgXZn1-XS(n(Hg)/n(Zn+Hg))为7%(简称C0.07)时,光催化活性最好,在可见光(λ420 nm)条件下能很好的降解Rh B和2,4-DCP,反应30 h后,Rh B的矿化率和2,4-DCP的降解率分别为39.5%和54.6%。光催化降解Rh B,Hg掺杂Zn S光催化剂具有良好的稳定性,Hg不分解,催化剂重复使用5次后光催化活性几乎没有损失。同时采用辣根过氧化物酶催化反应吸光光度法和苯甲酸荧光分析法跟踪分析测定Rh B降解过程中H2O2和羟基自由基(·OH)的变化量,表明Rh B降解机理涉及·OH历程。     

溶剂热浸渍法制备高稳定性Zn(OAc)2/SiO2催化剂及其催化合成苯氨基甲酸甲酯

Zn(OAc)₂对由碳酸二甲酯（DMC）和苯胺合成苯氨基甲酸甲酯（MPC）的反应具有优异的催化性能,但存在易失活、不能重复使用的缺点。为此,以DMC为溶剂,利用溶剂热浸渍法制备Zn(OAc)₂/SiO₂催化剂,并对其催化性能进行了研究。利用XRD、FTIR和TG-DTA等方法对其进行了表征,结果表明,Zn(OAc)₂/SiO₂催化剂表面存在Zn(OAc)₂和ZnO,且其在SiO₂表面分散较好;优化了Zn(OAc)₂/SiO₂催化剂的反应条件,当反应温度为190℃、反应时间为5h、苯胺与DMC的摩尔比为1∶20、催化剂与苯胺质量比为0.2时,苯胺的转化率为97.2%,MPC的选择性为89.4%。和等体积浸渍法制备的催化剂相比,溶剂热浸渍法制备的Zn(OAc)₂/SiO₂催化剂具有较好的稳定性,重复使用7次,苯胺的转化率下降至79.1%,MPC的选择性下降至79.2%。Zn(OAc)₂/SiO₂活性下降的原因是由于ZnO的生成,并对其进行了再生,再生后的催化剂活性与新鲜催化剂接近。     

复合可见光催化剂Ag/TiO_2的制备及优化应用

复合可见光催化剂具有高效的可见光催化活性、化学性能稳定、应用价值高等优点,在污水处理和光催化杀菌方面都有很广泛的应用。本课题研究了Ag复合TiO_2可见光催化剂的制备及其催化降解甲基橙的活性和对大肠杆菌的杀菌性能的研究。结果表明:在可见光照射条件下(λ400 nm)复合材料对甲基橙的降解效率在120 min可达到96%,对大肠杆菌的杀菌效率60 min可达到99.75%,具有很高的应用价值。     

介孔Ag/AgCl/CeO2的制备及其photo-CWPO体系的催化性能

以六水合硝酸铈、硝酸银和嵌段共聚物F127为原料,采用微波辅助软模板法、沉积-沉淀法和光还原法制备了有序介孔Ag/AgCl/CeO_2催化剂。通过XRD、SEM、EDS、TEM、N2吸附-脱附和UV-vis DRS对该催化剂的形貌、结构及化学组成进行了表征与测试。建立了光-催化湿式过氧化反应体系(photo-CWPO),考察了Ag/AgCl/CeO_2在可见光照射下对丙烯腈废水的催化湿式过氧化(CWPO)降解性能。结果表明:制备的Ag/AgCl/CeO_2具有有序的介孔结构,Ag和Ag Cl在CeO_2表面形成,最佳Ag负载量为2 mmol时获得样品的比表面积为317.5 m2/g,在可见光区有较强的吸收,禁带宽度2.9 eV。微波辅助快速制备的Ag/AgCl/CeO_2催化剂在photo-CWPO体系比单独CWPO体系具有更高的催化性能。Ag负载量、催化剂及H2O_2投加量、pH可影响化学需氧量(COD)的去除率。当丙烯腈废水COD质量浓度为500 mg/L,催化剂用量为200 mg,H2O_2(质量分数30%)投加量为8 mL,反应60 min时,COD去除率可达90%。     

二氧化钛包裹碘单质(I_2/TiO_2)制备及其光催化降解苯酚

采用水热法,以Ti(SO4)2为钛源,KIO3为掺碘剂制备了具有高可见光活性,高稳定性的二氧化钛包裹碘单质(I2/TiO2)光催化剂.利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线晶体粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等表征手段对样品进行表征.结果表明,I2/TiO2中除含有锐钛矿相二氧化钛外、还含有碘单质和碘酸;I2/TiO2粒径大小为45 nm左右;在波长384 nm至700 nm范围内,该催化剂有强烈的吸收.探讨了该催化剂的形成过程和可见光催化机理.以苯酚降解反应为探针,测定了I2/TiO2光催化活性.结果显示:在全谱光源照射下I2/TiO2活性略高于P25,在可见光范围内其活性是P25的3倍多.确定了降解苯酚的最佳条件:全谱光源照射,投加量为0.5 g/L,苯酚浓度大于10 mg/L,溶液pH为3.2.I2/TiO2重复使用4次后,催化活性没有明显下降.