可见光响应的Fe^3＋修饰纳米TiO2光催化降解氮氧化物研究

为了在光催化转化氮氧化物的反应中利用可见光,以Fe（NO3）·9H2O作为Fe^3＋源,采用浸渍的方法,制备了Fe^3＋修饰的纳米TiO2。经XRD分析表明,搀杂和煅烧过程没有改变TiO2的晶型。由XRD和XPS图谱可知,Fe^3＋在TiO2表面形成Ti—O—Fe键。催化剂的UV-Vis漫反射光谱显示,Fe^3＋修饰TiO2催化剂的吸收光谱发生了一定程度的红移,在可见光区有一定的吸收。Fe^3＋修饰TiO2催化在蓝光照射下对NOx有一定的转化而且在模拟自然光下NOx的转化效率也有所提高。合适的Fe^3＋修饰量对修饰过程非常重要,Fe^3＋/Ti^4＋摩尔比为0.2%并在600℃下煅烧1.0 h的催化剂在可见光下转化NOx的活性最高。     

铋碳共掺杂二氧化钛介孔光催化剂的制备及其表征

以吡啶为碳源,Bi（NO3）3·5H2O为铋源,结合溶胶-凝胶和高温陈化法制备出BiC共掺杂型TiO2光催化剂。利用紫外-可见漫反射光谱（UV—Vis）、X射线衍射（XRD）、N2吸附-脱附等温曲线（BET）对不同条件下制备出的样品进行了表征。结果表明：铋碳共掺杂TiO2催化剂具有典型的介孔结构;在可见光下对污染物靛红溶液有显著的降解效果;不同的煅烧温度及掺杂配比对催化剂光催化性能也有不同程度的影响。     

多种光源下氮掺杂TiO_2光催化降解染料废水的研究

以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂纳米TiO2粉末,以甲基橙溶液为模拟染料废水,分别在可见光、模拟太阳光和紫外光条件下,研究了氮掺杂纳米TiO2光催化降解染料废水的性能。结果表明:氮掺杂可以提高TiO2的可见光催化活性;氮含量和煅烧温度对氮掺杂TiO2光催化活性影响较大,n(N)∶n(Ti)为10%且经500℃煅烧的氮掺杂TiO2在可见光和模拟太阳光下均具有最佳的光催化活性;然而在紫外光下,氮掺杂TiO2的光催化活性低于未掺杂的TiO2样品。     

TiO_2负载四苯基卟啉钴催化CO还原NO_x研究

将四苯基卟啉钴负载于纳米TiO2上得到的催化剂催化CO还原NO.在空速为10 000 h-1,NO和CO进口浓度分别为500 mg/m3和5 000 mg/m3,O2含量为4%时取得了85%的转化率.SO2对催化剂的毒化作用不明显;H2O的竞争吸附使反应活性有所降低,但脱附H2O后可以恢复;SO2和H2O同时存在时,催化剂活性缓慢下降,但真空热处理后可以基本恢复.反应机理分析表明,NO2较NO更容易被CO还原,NO的还原产物为N2O和N2,随着温度的升高,生成N2的选择性增强;NO2的还原产物为N2.该催化剂可用于不同时含有SO2和H2O的一些烟(废)气NO催化CO还原.     

Mn-Fe-Ce/TiO2低温NH3选择性催化还原NO

采用浸渍法制备了MnO2-Fe2O3-CeO2/TiO2催化剂用于低温NH3选择性催化还原烟气中NO,考察了Mn, Fe, Ce含量及焙烧温度对NH3选择性催化还原NO的活性和抗水性能的影响. 在气体体积空速(GHSV)=24000 h-1, NH3/NO=0.8(j), 350℃煅烧和烟气含3%(j) O2的条件下,该系列催化剂的脱硝活性为MnO2-Fe2O3-CeO2/TiO2>MnO2- Fe2O3/TiO2>MnO2/TiO2,且在200℃时MnO2(10)-Fe2O3(5)-CeO2(5)/TiO2的脱硝率为95%. 对含10%(j)水蒸汽的烟气,MnO2(10)-Fe2O3(5)-CeO2(5)/TiO2的脱硝活性维持在87%;在10%(j)水蒸汽和100′10-6 SO2共存条件下,短时间内脱硝活性维持在55%.     

高铝粉煤灰负载锰基催化剂的催化氧化NO性能研究

氮氧化物催化氧化是烟气脱硝技术的一个重要发展方向。本工作以具有球形镂空结构的预处理后高铝粉煤灰为载体,以硝酸锰为活性组分源,采用溶胶凝胶法制备锰基NO氧化催化剂,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、N2物理吸附、H2程序升温还原分析仪(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析测试手段对催化剂的NO催化氧化性能进行深入研究。结果表明,载体粒径、锰负载量、硝酸锰凝胶煅烧温度以及NO催化氧化温度对催化剂催化活性均有较大影响。当载体粒径在100~200目(150~75 μm)、锰负载量为8wt%、硝酸锰凝胶煅烧温度为500℃、NO催化氧化温度290℃时,NO催化氧化效果最好,氧化率达到77.8%。SEM结果显示,溶胶凝胶法制备的氧化锰粒子在100~200 nm,且相对均匀负载在载体上。N2-物理吸附表明,催化剂的孔结构主要为介孔,并呈现H3型回滞环。锰基催化剂上化学吸附氧Oβ的占比和Mn4+浓度随着锰负载量的增加先增大后减小,此趋势与NO催化性能变化趋势一致,表明Oβ和Mn4+是影响NO催化氧化效果的决定因素。     

sp2碳共价有机框架可见光催化水分子氧化

为开发出具有强π-π共轭效应、优异可见光转化性能及高光催化析氧反应（OER）活性的共价有机框架（COFs）材料， 以具有较大共轭结构的N,N’-对乙腈苯-3,4,9,10-萘二酰亚胺和1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯为单体，通过溶剂热方法合成了sp2碳连接构筑的六方孔状的NP-COF，并通过结构、形貌、光电性能表征表明了NP-COF是一种吸光性能良好、具有一定的载流子产生和迁移能力优势的半导体型催化剂，能够在可见光诱导下高效地催化水分子氧化反应的进行，在7.4 mg Co(NO3)2?6H2O作为助催化剂的条件下平均产氧速率达344 μmol/(g·h)。     

N,Al共掺杂TiO_2纳米材料的制备及其可见光降解葛根素

采用固相反应法合成了Al掺杂TiO2(Al-TiO2)及N与Al共掺杂TiO2(N-Al-TiO2)纳米材料,采用XRD、SEM、UV-Vis DRS、XPS、Raman以及N2吸附-脱附等手段对材料进行了物相结构表征。同时考察了可见光辐照下催化剂对葛根素降解性能。N-Al-TiO2纳米材料的微观形貌为短棒形;氮以阴离子(N3-)形式取代氧进入TiO2晶格,形成N—Ti键,Al3+以同晶取代方式占据TiO2晶格中Ti的位置;其表面N、Al、Ti及O的原子百分比组成(%)分别为7.8、3.6、32.7和55.9;并对葛根素显示出很高的可见光降解活性,2 h对葛根素的降解率达92.7%。3种材料对葛根素的吸附容量与其对葛根素的可见光降解能力一致,依次为N-Al-TiO2>纯TiO2>Al-TiO。     

TiO2／UV／O2和TiO2／UV／N2体系降解水中对氯硝基苯

以商用TiO2P25为催化剂,分别在TiO2/UV/O2和TiO2/UV/N2两种体系下进行降解对氯硝基苯(pCNB)试验.采用ESR对两种体系下光催化反应形成的.OH进行测定,利用LC-MS对两种体系下反应形成的中间产物进行了定性和定量分析,最后对pCNB降解过程中氯和硝基的存在形式进行了研究.结果表明:TiO2/UV/O2体系的催化降解效果要明显优于TiO2/UV/N2体系;两种反应体系都有.OH产生,并且TiO2/UV/O2体系产生的.OH的量多于TiO2/UV/N2体系产生的.OH的量;TiO2/UV/O2体系形成的中间产物的种类要多于TiO2/UV/N2体系形成的,苯环上的氢、氯、硝基均可被.OH取代形成对硝基酚(pNP)、5-氯-2-硝基酚(5-C-2-PN)等酚类物质;两种体系下均有Cl-和NO2-存在,其中Cl-生成势与pCNB的去除势一致,只有TiO2/UV/O2体系中存在NO3-.     

微波助离子液体中氮掺杂TiO2催化剂的制备及其微波强化光催化活性

在室温离子液体介质中,采用溶胶-凝胶法以及微波干燥的方法制备了氯掺杂的光催化剂TiO2-N。在室温条件下,以甲基橙为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,分别利用微波辐射（MW）、紫外光照（UV）和微波辐射一紫外光照（MW—UV）三种降解方式,主要考察了N掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、煅烧温度和煅烧时间等因素对TiO2-N光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量为5．6mL、N掺杂量n（N）／n（Ti）=3：1、微波干燥功率210W、微波干燥时间20min、煅烧温度600℃、煅烧时间2h的条件下所制得的TiO2-N光催化剂具有较高的光催化活性;TiO2-N光催化剂在三种降解方式下对甲基橙的降解效果为：MW—UV〉UV〉MW,这表明微波与紫外光照有较好的协同作用,即微波一紫外光照具有强化TiO2-N催化剂降解甲基橙的效果。     

Photocatalytic oxidation of NO x over visible-light-responsive nitrogen-doped TiO2

In order to utilize visible-light in photocatalytic conversion of NO _x , nitrogen atoms were doped in commercially available photocatalytic TiO₂ powders by impregnating method. The crystal structures of TiO₂ were not changed after calcination process. Analysis by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) indicated that N atoms were incorporated in the bulk phase of TiO₂ as N-Ti-O linkages. A significant shift of the absorption edge to a lower energy and a higher absorption in the visible-light region were observed. These N-doped TiO₂ powders exhibited photocatalytic activity of the oxidation of NO _x under visible-light irradiation. The sample mixed with 20 wt% ammonium carbonate and calcined in 600 °C showed best photocatalytic activity and its activity can be restored by rinsing with water after long-term operation.     

非金属掺杂的第二代二氧化钛光催化剂研究进展

寻求廉价、环境友好并具有可见光光催化活性的第二代光催化剂将是光催化发展进一步走向实用化的关键。氮掺杂的TIO2是新发现的具有可见光光催化活性的复合光催化剂,非金属掺杂可以使复合物的复合禁带宽度小于TIO2的禁带宽度,从而使TIO2的吸收边向可见光移动。对TIO2的氮、碳、硫、卤素掺杂国内外研究现状进行了系统评述,分析了提高TIO2可见光活性的原因,指出非金属元素特别是氮元素的阴离子掺杂是在不降低紫外光催化活性的基础上实现可见光响应的较好方法。     

掺钒二氧化钛的可见光催化性能研究

制备高活性可见光响应型掺钒TiO2光催化剂,以荧光灯为光源,光催化降解亚甲基蓝为模型反应,对可见光下TiO2的催化活性进行评价。研究了掺钒TiO2制备方法、掺钒量及氧化剂对光催化氧化的影响。结果表明,溶胶-凝胶法制备的TiO2催化活性较高,且工序简单,钒离子掺杂均匀;掺钒能使TiO2具有可见光响应,最佳掺钒量为1%;外加氧化剂H2O2能提高掺钒TiO2催化活性。     

氟、硼共掺杂对纳米TiO_2能带结构与可见光光催化性能的影响

以钛酸四丁酯、氟化铵、硼酸为原料,采取改进的溶胶-凝胶法制备了氟、硼共掺杂的纳米二氧化钛粉体.XRD结果显示氟、硼共掺杂不仅可以抑制晶粒生长,还可以阻止锐钛矿相向金红石相的转变.当氟、硼物质的量比为5∶ 20时,其表现出更好的可见光响应.XPS 结果表明:氟和硼分别和钛形成了F-Ti键和B-Ti键,它们的形成可提高价带中光生空穴的氧化能力和拉窄二氧化钛的带隙,从而提高了其可见光照射下的光催化活性.可见光照射下降解4-氯苯酚,结果表明:经600 ℃煅烧2 h的样品,氟、硼物质的量比为5∶ 20,其降解率分别是单掺杂和纯二氧化钛的1.5到3倍.总有机碳(TOC)分析结果表明4-氯苯酚在可见光照射下被光催化剂有效地矿化.     

S–N Co-Doped TiO2 Photocatalysts with Visible-Light Activity Prepared by Sol–Gel Method

S–N co-doped anatase nanosized TiO₂ photocatalyst was successfully prepared by simple sol–gel method. The samples were characterized by XRD, XPS, UV–Vis. From the results of UV–Vis, a red shift of the absorption edge was brought out owing to the S and N codoping. XPS and UV–Vis studies revealed that N and S were in situ codoped in the lattice of TiO₂ and the absorbance in visible light region decreased with the calcination temperature increased. The photocatalytic activity was evaluated by the photocatalytic oxidation of penicillin solution under visible light irradiation. The results show that visible-light induced photocatalytic activities of the as-prepared TiO₂ powders were improved by S–N copoing. The high activity of S–N co-doped TiO₂ can be related to the results of the synergetic effects of strong absorption in the UV–Vis region, red shift in adsorption edge.     

处理温度对锐钛型TiO2光催化活性的影响及利用可见光降解甲基紫

高温处理锐钛型TiO2可以使其转晶以改变晶型比例,因此加热温度和加热时间是影响TiO2光催化活性的主要因素.本研究中,以该方法得到了可利用可见光的TiO2催化剂,并进行了可见光降解甲基紫的研究.结果表明,在TiO2和可见光共同作用下,甲基紫的光降解效果明显优于单独使用锐钛型、金红石型和按照转晶的比率混合的锐钛型和金红石型TiO2.5.0小时的照射其降解率即可达到94.2%以上.而相同条件下,采用锐钛型、金红石型和按照转晶的比率混合的锐钛型和金红石型TiO2降解率分别只有55.82%、51.20%和40.47%.     

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.     

Ce掺杂TiO_2纳米粒子的制备及其光催化活性研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯的和掺杂铈的TiO2纳米粒子,并利用XRD和UV-VIS对其进行表征,且在紫外光下,以甲基橙的光催化降解为模型反应,考察了TiO2纳米粒子的光催化活性和不同Ce掺杂量对光催化活性的影响。结果表明,Ce的掺杂抑制了锐钛矿晶粒的生长,并使TiO2纳米粒子的光谱响应范围拓展到可见光区,掺杂Ce的摩尔分数为0.05%时,TiO2纳米粒子具有最佳的光催化活性。     

低温固相反应合成Bi2WO6粉体及其可见光光催化性能

以Bi(NO3)3?5H2O和Na2WO4?2H2O为原料,采用固相法直接合成Bi2WO6粉体,研究了反应温度和保温时间对产物物相、形貌及可见光光催化性能的影响. 结果表明,350℃下保温2 h所得粉体含少量Bi2O3和Na2W4O13杂质,但光催化性能最好,可见光照射90 min对0.01 mmol/L RhB溶液的降解率达95%,且经5次循环后光催化活性和化学稳定性良好.