La_2O_3／TiO_2／SO_4~(2-)纳米光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La2O3／TiO2／SO42-纳米光催化剂。采用X射线衍射和BET比表面积测试法对纳米光催化剂的晶型和比表面积进行了表征。以甲基橙溶液为光催化降解反应模型化合物,考察了纳米光催化剂的催化活性。实验结果表明,La2O3的掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大,La2O3的最佳掺杂量(相对于TiO2的摩尔分数)为1．00％,La2O3／ TiO2(x(La2O3)=1．00％)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到75．8％(光照60min);SO42-的负载也使TiO2的粒径减小, 比表面积增大,浸渍液H2SO4的浓度对纳米光催化剂的催化活性有一定的影响,H2SO4的最佳浓度为0．4 mol／L,TiO2／SO42- (c(H2SO4)=0．4 mol／L)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到83．2％(光照60 min);掺杂La2O3和负载SO42-使TiO2纳米光催化剂的催化活性显著提高,La2O3／TiO2／SO42-(x(La2O3)=1．00％,c(H2SO4)=0．4mol／L)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到91．7％(光照60min)。     

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。     

水热合成CdS/TiO_2复合光催化剂及其催化分解硫化氢制氢

以沉淀-水热法制备了系列CdS/TiO2复合光催化剂,采用紫外-可见光漫反射光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和表面光电压谱等方法对催化剂进行了表征,考察了CdS与TiO2的摩尔比和水热温度对CdS/TiO2复合光催化剂在波长大于400nm的可见光下光催化分解硫化氢制氢性能的影响。表征结果显示,该复合光催化剂表现出CdS与TiO2共有的光学性能,TiO2的吸收边向可见光区移动,扩展了光响应范围;CdS与TiO2得到很好的复合,可有效降低光生电子-空穴对的复合几率。实验结果表明,与纯CdS催化剂相比,CdS/TiO2复合光催化剂的光催化活性明显提高,CdS与TiO2摩尔比为0.5、水热温度为200℃时制得的CdS/TiO2复合光催化剂的性能最佳,产氢速率可达4.96mmol/(h.g)。     

纳米材料Al-ZnO/TiO2的制备及其光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法分别制备二氧化钛(TiO_2)和铝元素修饰氧化锌(Al-ZnO)纳米粒子,并构建复合型金属氧化物纳米材料Al-ZnO/TiO_2,对其理化性质进行表征。以偶氮染料甲基橙作为有机污染物的模型,评估制备的Al-ZnO/TiO_2粒子的光催化降解性能。研究结果表明,制备的金属氧化物纳米粒子粒径均匀,呈现颗粒状。TiO_2或分别掺入1%和5%Al-ZnO的Al-ZnO/TiO_2纳米粒子都具有光催化性能,其中,Al-ZnO(5%)/TiO_2复合金属氧化物光催化剂具有最佳的光降解有机物的性能。     

Fe2O3-CeO2光催化剂的制备及其催化性能

采用水热共沉淀法及水热浸渍法制备了Fe2O3-CeO2光催化剂,考察了工艺条件对Fe2O3-CeO2结构特征及光催化性能的影响。结果表明,经过600℃热处理,两种方法制得的样品均为立方萤石相CeO2结构,共沉淀法所得Fe2O3-CeO2没有杂相峰出现,随着Fe3+含量增加,样品结晶度增大;当Fe3+摩尔分数在5%以上时,浸渍法所得Fe2O3-CeO2样品有Fe2O3杂相峰,并且结晶度随Fe3+含量增加而降低。经过600℃热处理得到球形的Fe2O3-CeO2,浸渍法制得的样品有长大与团聚趋势。随着Fe3+含量增加,Fe2O3-CeO2对次甲基蓝的催化降解率先增大后减小,3%Fe3+掺杂量的降解率最佳,并且共沉淀法制得的Fe2O3-CeO2对次甲基蓝的催化降解效果优于浸渍法得到的Fe2O3-CeO2及纯CeO2。降解液的pH值直接影响到次甲基蓝的降解率,当pH值为10.0时,降解效果最好。随着催化剂用量增加,降解率先增大后减小,当催化剂质量浓度为100 mg/L、降解时间为100 min时,共沉淀法制备的Fe2O3-CeO2催化次甲基蓝的降解率最高达97.6%;浸渍法制备的催化剂质量浓度为50 mg/L、降解时间为100 min时,其降解率最高为93.4%;而纯CeO2的仅为75.8%。该光催化降解反应为一级动力学反应,反应速率服从多相催化动力学Langmiur-Hinshelwood(L-H)方程,共沉淀法所得Fe2O3-CeO2的最佳表观反应速率常数kapp为14.52×10-2,较浸渍法的增大23.9%,比纯CeO2样品高出71.8%。     

TiO_2/ZnO复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

将均匀沉淀法制得的碱式碳酸锌前驱体与TiO2溶胶复合,制备TiO2/ZnO复合光催化剂,将其用于光降解实验。利用扫描电镜、氮气等温吸附-脱附和激光粒度仪对试样进行表征。结果表明:TiO2复合量对产品表观形貌、氮气吸附脱附行为和粒度分布有较大影响,10%(TiO2)/ZnO试样形貌均匀,比表面积为79.37m2/g,粒度分布较窄,分散性较好;其光催化活性明显优于纯的纳米ZnO,光降解90min后,亚甲基兰的降解率达到96.6%,经过10次循环使用后保持高催化活性。     

用于油田污水处理的纳米TiO2光催化剂的初步研究

采用正交设计实验方法,以亚甲基蓝在20 mg/L水溶液中的光降解率为性能指标,研究了TiO2凝胶的制备方法,确定正钛酸四乙酯、乙醇、水、醋酸的最佳配比为53032.将按此工艺制备的TiO2凝胶陈化几天后承载于钛板上,在不同温度下煅烧,由煅烧物的X射线衍射图谱得知,锐钛相纳米晶粒随煅烧温度升高(250～600℃)而增大,光降解率则在煅烧温度为550℃时达到最高,超过80%,550℃为最佳煅烧温度.将3 g催化剂载于10 × 10(cn)钛板上,置于盛有3 L彩南油田污水的光解槽中,紫外灯装于水面以上10 cm处,光照30 min后,污水中溶解氧(0.015 mg/L)减少66.7%,硫化物(8 mg/L)减少50%,SRB菌(2.5×104个/mL)和TGB菌(6.0×103个/mL)减少99.9%和99.6%,悬浮物(28 mg/L)减少82.1%,含油量(86.5 mg/L)减少88.7%,腐蚀率(1.145 mm/a)则增加74.7%.图3表2参9.     

纳米Pd/TiO_2加氢催化剂的制备及其催化性能研究

以沉淀法制备纳米Pd/TiO2催化剂,并采用XRD、TEM检测分析手段对Pd/TiO2催化剂进行了表征,以乙炔选择催化加氢制备乙烯为反应模型考察了制备方法、反应温度、钯含量对催化剂性能的影响。实验结果表明,用沉淀法制备的催化剂,经过500℃焙烧,TiO2呈锐钛型,平均粒径为16nm,乙炔的转化率达到100%,乙烯选择性最高达到86%左右,稳定性好。比浸渍法制备的催化剂的选择性提高了约43%。     

CoO/TiO2光催化剂的制备及制氢反应性能研究

利用低温热分解法制备了CoO/TiO2光催化剂.在用XRD和XPS等技术表征的基础上重点考察了Co在TiO2表面的化学状态和催化剂的光催化性能,以及不同Co负载量对光催化放氢速率的影响.研究表明,Co是以CoO分散于TiO2表面,CoO的负载对TiO2晶体结构和组成没有明显影响,适量CoO的负载对TiO2光催化放氢速率有较大的提高(10倍以上).CoO负载量对光催化放氢速率的影响很大,最佳负载量(质量分数)为0.4%～0.8%,产氢速率由原来的0.023 ml/h提高到0.264 ml/h以上.     

超临界流体干燥法制备纳米TiO_2

以廉价的无机盐为原料,采用液相化学法结合超临界流体干燥法制备纳米TiO2,并采用TEM、XRD等手段对其物性进行表征,考察水溶胶pH、表面活性剂、陈化时间、钛盐浓度、氨水浓度对纳米TiO2粒径、形貌、收率的影响。同时还发现超临界流体干燥法可实现干燥、晶化一步完成。与普通干燥法相比,超临界流体干燥法制备的TiO2纳米粒子具有粒径分布均匀、粒径大小可控、纯度高、热稳定性好等优点。     

新生MnO2对二甲酚橙和亚甲基蓝的处理

研究了新生MnO2对二甲酚橙和亚甲基蓝的脱色效果,考察了影响脱色效果的主要因素.实验结果表明,新生MnO2对二甲 酚橙的脱色效果较好;当二甲酚橙质量浓度为40 mg/L,溶液pH值为5,常温下震荡30 min,新生MnO2的加量为50 mg时,对二甲酚橙的去除率可达95%.新生MnO 2对亚甲基蓝的脱色效果差,最佳条件下的去除率仅为76%.     

新型多结纳米光催化剂的制备及在光解水制氢中的性能研究

目的在纳米光催化制氢反应中,传统单p-n 结催化剂受限于禁带宽度,仅能吸收太阳光谱特定区域的光子,对太阳能的利用效率不高。为提高催化剂对太阳能的利用效率,研究制备了一种高活性的光解纯水催化剂。 方法受多结太阳能电池的启发,采用简单的浸渍法,将禁带宽度不同的半导体材料p-n结按照禁带宽度由低向高的叠加连接,制得一种新型多结纳米光催化剂,并用XRD、XPS、TEM技术对催化剂的结构进行表征。 结果多结纳米光催化剂进行光解纯水制氢反应3 h后,产氢量为15.53 μmol,是传统单p-n结催化剂的93倍。 结论该结果为合成更稳定的多结纳米光催化剂,实现高效的太阳能转换提供了新的方向和思路。      

用复合固体超强酸SO4^2-／TiO2-Fe2O3催化剂光降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法制备SO4^2-／TiO2-Fe2O3光催化降解催化剂,研究工艺条件对甲基橙水溶液脱色率的影响,确定催化剂的最佳再生方法。结果表明：在催化剂用量为2g／L,溶液的pH值为6,初始质量浓度为10mg／L,光距为12cm,光照反应时间为2h的最佳条件下,甲基橙的脱色率可大于96．8％;催化剂的最佳再生方法是先用浓度为0．5mol／L的硫酸浸渍2d,后在500℃下焙烧2h。     

超(近)临界水的研究和应用现状

综述了超临界水的性质及其应用,重点介绍了超临界水解(包括聚合物降解和生物质水解)、超临界水氧化、烷烃和芳烃的超临界水部分氧化以及超临界水气化制氢(包括葡萄糖、甲醇、生物质、烃类和煤的超临界水气化制氢)的国内外研究和应用现状;并介绍了近临界水作为反应物和溶剂在有机合成和萃取分离中的应用;同时对超(近)临界水应用技术的发展趋势和动向做了展望。     

钴氮共掺杂TiO_2的制备及其光催化活性

以钛酸四丁酯为原料,采用沉淀-浸渍法制备了N和Co共掺杂纳米光催化剂Co/N/TiO_2。采用紫外-可见漫反射、X射线衍射和透射电子显微镜等技术对催化剂的吸光性能、结晶形态和粒径进行了表征。以活性艳蓝X-BR溶液为光降解模型,评价了Co/N/TiO_2的可见光催化活性,并与AEROXIDE TiO_2 P25的性能进行了对比。实验结果表明,在n(Co):n(N):n(Ti)=0.16:0.2:1、煅烧温度400℃、煅烧时间2.5 h的最优条件下制备的Co/N/TiO_2为单一的锐钛矿相,平均粒径为11.1 nm,比表面积为140.77 m~2/g;且Co/N/TiO_2的吸收边红移现象显著,吸收可见光的性能强,具有良好的可见光催化活性,在纯粹可见光(波长大于400 nm)下对活性艳蓝X-BR溶液的降解率达到87.50%。     

金属与CeO_2、TiO_2相互作用的研究

用浸渍法制备了一系列以CeO2 、TiO2 为载体的催化剂 ,在载体上分别引入Ca和Pt、Ni并且对这些催化剂进行了XPS、XRD、TPR表征。考察了Pt、Ni对Ca/CeO2 、Ca/TiO2 体系还原性能的影响。结果表明 ,Pt、Ni的加入能使表面Ca/Ce ,Ca/Ti原子比显著增加 ,Ca与载体之间存在强相互作用 ,而且Pt、Ni的加入能够增强这种相互作用     

Cr-Ce/TiO_2低温催化还原NO性能研究

用浸渍法制备了Cr-Ce/TiO2催化剂,考察了焙烧温度、活性组分配比和负载量对催化剂低温NH3选择性催化还原NO活性的影响,并对催化剂进行了XRD和BET表征,得到了催化剂的最佳制备条件;探讨了H2O和SO2对Cr-Ce/TiO2催化剂活性的影响,通过FTIR表征分析了催化剂的中毒机理。实验结果表明,n(Cr)∶n(Ce)=2.0、Cr2O3和CeO2负载量(质量分数)为30%、350℃焙烧的Cr-Ce/TiO2催化剂具有良好的分散性,在气态空速10 000h-1、气体体积组成为NO0.080%,O26.000%,NH30.088%的条件下,反应温度为180℃时NO转化率高达99.6%。体积分数10%的H2O对该催化剂的活性影响很小;反应气中存在体积分数0.03%SO2的情况下,催化剂被毒化,表面生成(NH4)2SO4、NH4HSO4、金属硫酸盐和亚硫酸盐,致使催化活性降低。该催化剂有望应用于基本不含SO2的燃气锅炉烟气和不含SO2的硝酸尾气等NOx工业废气的低温脱硝。