孔道结构H3PW12O40/TiO2的制备及其可见光光催化降解水溶性染料的性能

 采用溶胶-凝胶方法制备了孔道结构复合材料H3PW12O40/TiO2,采用ICP-AES,UV/DRS,31P MAS NMR,TEM和N2吸附等技术对其组成和结构进行了表征. 结果表明,催化剂中活性组分H3PW12O40的基本骨架结构未发生改变,H3PW12O40的担载量为22.29%,催化剂平均粒径为40 nm,具有双孔结构,其平均微孔和介孔孔径分别为0.61和3.06 nm. 考察了催化剂可见光光催化降解6种水溶性染料的性能. 结果表明,6种染料均可不同程度地被降解和矿化. 通过对染料中性红的光催化降解实验,比较了H3PW12O40/TiO2,Degussa P-25和锐钛矿结构TiO2的可见光光催化活性,其中,H3PW12O40/TiO2活性最高,且催化剂最易分离,可循环使用.     

孔道结构H3PW12040／TiO2的制备及其可见光光催化降解水溶性染料的性能

采用溶胶一凝胶方法制备了孔道结构复合材料H3PW12040／TiO2，采用ICP-AES，UV／DRS，^31PMAS NMR，TEM和N2吸附等技术对其组成和结构进行了表征．结果表明，催化剂中活性组分H3PW12O40的基本骨架结构未发生改变，H3PW12O40的担载量为22．29％，催化剂平均粒径为40nm，具有双孔结构，其平均微孔和介孔孔径分别为0．6l和3．06nm．考察了催化剂可见光光催化降解6种水溶性染料的性能．结果表明，6种染料均可不同程度地被降解和矿化．通过对染料中性红的光催化降解实验，比较了H3PW12040／TiO2，Degussa P-25和锐钛矿结构Ti02的可见光光催化活性，其中，H3PW12040／TiO2活性最高，且催化剂最易分离，可循环使用．     

H3PW12O40／CeO2光催化脱色甲基橙溶液的研究

以CeO2为载体,用浸渍法制备了不同负载量的磷钨酸催化剂,并且考察了催化剂光催化脱色甲基橙溶液的催化性能。结果表明:磷钨酸最佳负载量为9%(质量分数);光催化剂加入量为300mg/100mL;在较低浓度下,甲基橙溶液的光催化脱色反应符合一级动力学方程;H3PW12O40/CeO2与TiO2具有相同的催化性能;催化剂再生后活性可恢复至65%。     

纳米复合材料 H6P2W18O62/TiO2(P123)微波增强光催化降解染料

采用非离子表面活性剂(C3H6O·C2H4O)x(P123)作为模板剂,通过溶胶-凝胶与程序升温溶剂热一步法在较低温度下制备了具有锐钛矿晶型结构的有序复合孔材料-H6P2W18O62/TiO2(P123)。通过FT-IR、X-射线衍射、电感耦合等离子体原子发射光谱、透射电子显微镜、N2吸附-脱附测定以及扫描电子显微镜配合X-射线能量色散谱仪等测试手段对其组成、结构、表面形貌进行了表征。结果表明,复合材料中多酸的Dawson结构未发生明显变化,与母体多酸和TiO2相比,复合材料H6P2W18O62/TiO2(P123)的BET比表面积显著增大,高达414.6m2/g,且孔径有序性大幅度提高。光催化反应实验结果显示,H6P2W18O62/TiO2(P123)在微波场作用下,催化活性显著增强,可有效降解多种染料。     

复合光催化材料H3PW122O40/Ta2O5光催化降解染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备了半导体型金属氧化物Ta2O5,并通过浸渍法与杂多酸H,PW12O40复合,获得了纳米复合光催化材料H3PW12O40/Ta2O5.通过1CP-AES、FT-lR、N2吸附、Tc等手段对其组成、结构及其表面物理化学性质进行了表征,并在可见光下考察了该复合材料对可溶性染料罗丹明B和亚甲基蓝的光催化活性.实验结果表明,该复合材料存可见光下有较好的光催化活性,其中,H3PW12O40/Ta2O5在180min内对亚甲基蓝的光催化降解转化率达到78%.     

水溶性染料在PbTiO3体系中的光催化降解

以ＰｂＴｉＯ３为光催化剂，对多种水溶性染料的光催化降解反应进行了研究，结果表明：光降解脱色效率与染料溶液匠ＰＨ值、光照时间、光源种类及催化剂用量等因素有关，染料浓度为１０ｍｇ／ＬＰＨ＝６，催化剂用量为１００ｍｇ／５０ｍｌ，直接以太阳光作光源，光照１ｈ以后，脱色率达９０５以上，有机染料中硫和氮元素转化为ＳＯ４＾２－和ＮＯ３的生成率分别为８５％和６５％。     

H3PW12O40/TiO2(锐钛)的超声制备及降解染料的研究

采用超声法,在80℃下,制备了H3PW12O40/TiO2(锐钛)复合催化剂,并采用XRD、FT-IR等方法对样品进行了表征。通过染料刚果红和亚甲基蓝为模拟污染物的光催化降解实验考察了复合催化剂的光催化活性。结果表明,在太阳光下,复合光催化剂的催化活性高于单体TiO2,H3PW12O40/TiO2(锐钛)在90min内,对溶液中刚果红的去除率达99.17%,对亚甲基蓝溶液的TOC去除率达73.17%。复合催化剂在反复实验5次后,仍能保持有效的催化性能。     

H3PW12O40掺杂TiO2介孔材料的制备及光催化性能

以P123为模板剂,采用溶胶-凝胶的溶剂热合成方法制备了H3PW12O40掺杂TiO2介孔材料H3PW12O40/TiO2.利用紫外可见漫反射吸收光谱(UV-vis/DRS)、X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附和透射电子显微镜(TEM)手段对所制备的材料进行结构表征,罗丹明B(RB)为模型污染物评价其光催化性能.结果表明,所制备的介孔材料具有锐钛矿与板钛矿复合的晶型结构、大的BET比表面积和孔径均匀分布的介孔结构.光催化实验表明,H3PW12O40/TiO2可将罗丹明B完全矿化.     

光催化降解染料ZnO催化剂的性能

光催化法是20世纪70年代发展起来的新型水处理技术，即以某些半导体材料为催化剂，利用光催化法来降解环境污染物。该方法工艺简单，成本较低，在常温下能使大多数不能或难于生物降解的有毒有机物彻底氧化分解。近年来研究最多的是TiO2，由于其带隙较宽(3．2eV)，只能吸收波长λ≤387nm的紫外光，因此研制新型光催化剂仍是重要课题。     

负载型纳米TiO2光催化降解活性艳红X-3B染料

光催化氧化;负载型纳米光催化剂;负载型纳米TiO2光催化降解活性艳红X-3B染料     

Thiophene hydrodesulfurization activity of alumina supported heteropoly compounds: nickel effect

Summary Hydrotreating nickel tungsten catalysts have been prepared by impregnation of g-alumina with solutions of H₃PW₁₂O₄₀ acid and its Ni salt. It is shown that the initial heteropolyanion, its lacunar analog, nickel substituted heteropolyanion and other new formed phases are present on the surface. The thiophene conversion is related to the presence of mixed NiWS phase and to the close cooperation between WS₂ and NiS_x phases.     

Preparation and Photocatalytic Activity of Ce,H3PW12O40 co-doped TiO2 Hollow Fibers

A series of Ce, H3PW12O40 co-doped TiO2 hollow fibers photocatalysts have been prepared by sol-gel method using ammonium ceric nitrate, H3PW12O40 and tetrabutyltitanate as precursors and cotton fibers as template, followed by calcination at 500 ℃ in N2 atmosphere for 2 h. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption mea- surements, and UV-Vis spectroscopy are employed to characterize the morphology, crystal structure, surface structure, and optical absorption properties of the samples. The photo- catalytic performance of the samples has been studied by photodegradation phenol in water under UV and visible light irradiation. The results show that the TiO2 fiber materials have hollow structures, and the co-doped TiO2 hollow fibers exhibit higher photocatalytic activities for the degradation of phenol than un-doped, single-doped TiO2 hollow fibers under UV and visible light. In addition, the recyclability of co-doped TiO2 fibers is also confirmed that the TiO2 fiber retains ca. 90% of its activity after being used four times. It is shown that the co-doped TiO2 fibers can be activated by visible light and may be potentially applied to the treatment of water contaminated by organic pollutants. The synergistic effect of Ce and H3PW12O40 co-doping plays an important role in improving the photocatalytic activity.     

双帽Keggin型杂多阴离子[H4As3Mo12O40]-和Keggin型杂多酸H3PM12O40 (M＝Mo, W)质子化的DFT研究

选用B3LYP方法在LanL2MB水平下, 对双帽α-Keggin型杂多阴离子[H₄As₃Mo₁₂O₄₀]^-的电子结构和质子的定位进行了密度泛函理论(DFT)研究. 结果表明, 双帽的形成大大影响了杂多阴离子[As₃Mo₁₂O₄₀]^5－的电子结构和性质, NBO分析显示参与成帽的三桥氧上的电子密度比双桥氧上的要大, 简单地从电荷密度来看, 质子将首先在三桥氧上定域成键, 但通过比较质子定域在几种桥氧上质子化稳定化能的大小, 发现[H₄As₃Mo₁₂O₄₀]^-中的四个质子将在八个双桥氧中的其中四个氧原子上定位, 而不是如文献中报道的在四个三桥氧上定域成键. 对杂多酸H₃PM₁₂O₄₀ (M＝Mo, W)中质子的定位也进行了理论计算并与文献进行了比较, 结果显示, H₃PMo₁₂O₄₀中质子是定位在双桥氧上; 而H₃PW₁₂O₄₀中质子将优先在双桥氧上定位, 但也可在端氧上定位; 这一结果与文献报道的相一致.     

三维有序大孔H3PW12O40-SiO2功能材料的制备、表征及催化性能研究

以杂多酸 H₃PW₁₂O₄₀ (PW₁₂)与正硅酸乙酯(TEOS)混合溶胶, 采用胶晶模板法结合煅烧去除模板工艺, 成功地制备了PW₁₂/SiO₂物质的量比在1/10～1/40之间的三维有序大孔(3DOM) PW₁₂-SiO₂催化剂. 经SEM, N₂吸附, XRD和FTIR等研究表明, PW₁₂含量较低的样品, 大孔结构三维规整性十分好. 在410 ℃氧化分解胶晶的条件下, PW₁₂基本保持一级Keggin结构. PW₁₂在样品中以分子簇或微晶存在, 其大小随含量增加而增大. PW₁₂高含量时, 其含氧键的FTIR振动与纯PW₁₂的基本一致, 但低含量时含氧键振动有一定偏移, 显示PW₁₂/SiO₂相互作用较显著. 样品酸性随杂多酸含量增加而增加, 但PW₁₂/SiO₂物质的量比超过1/30时酸性便减小, 呈火山型曲线变化规律. 对1-十二烯烷基化反应的催化活性随PW₁₂/SiO₂物质的量比的变化与酸性变化有相同的规律. 但所有样品的催化反应活性均远高于纯PW₁₂, 并且有良好的重复使用性能, 使用4次后仍保持新鲜催化剂活性的78%.     

Catalytic Oxidation of Dimethyl Ether to Dimethoxymethane over Cs Modified HaPW12O40/SiO2 Catalysts

The attractive utilization route for one-step catalytic oxidation of dimethyl ether to dimethoxymethane was successfully carried out over the H3PW12O40（40%）/SiO2 catalyst, modified by Cs, K, Ni, and V. The Cs modification of H3PW12O40（40%）/SiO2 gave the most promising result of 20% dimethyl ether conversion and 34.8% dimethoxymethane selectivity. Dimethoxymethane could be synthe- sized via methoxy groups decomposed from dimethyl ether through the synergistic effect between the acid sites and the redox sites of Cs modified H3PW12O40（40%）/SiO2.     

微波液相法一步合成H3PW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用微波液相法一步合成了固载型H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆光催化剂. 通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、 场发射扫描电子显微镜(SEM)、 表面积及孔隙度(BET)测定、 氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、 吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)和X射线衍射(XRD)对所合成催化剂的结构和性质进行了考察, 并以吡啶浓度为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价. 结果表明, 与传统浸渍固载法相比, 微波液相一步法不仅能高效合成H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆光催化剂, 且所合成的催化剂能被低能量的光激发. 固载H₃PW₁₂O₄₀不但能提高Bi₂WO₆纳米颗粒的表面酸量, 还能通过改变Bi₂WO₆前驱液的酸强度来调控催化剂形貌. 在H₃PW₁₂O₄₀固载量为15%(质量分数), 微波功率为800 W, 反应时间为90 min条件下得到的H₃PW₁₂O₄₀/Bi₂WO₆的光催化脱氮活性最高, 在催化剂与模拟油质量比为1/300, 500 W氙灯光照60 min的最佳光催化反应条件下, 模拟油脱氮率达到92.63%.     

HPW改性Hβ分子筛催化甲苯和叔丁醇烷基化反应的性能

PTBT是一种十分重要的有机材料,但传统制备工艺存在能耗较高,工艺复杂,环境污染严重等诸多问题.为解决上述问题,人们提出甲苯和叔丁醇直接一步合成PTBT来代替传统的合成工艺.甲苯和叔丁醇原料来源丰富,用酸性分子筛等催化剂催化甲苯和叔丁醇烷基化反应合成PTBT不但能节约成本,简化分离和提纯工艺,还能防止环境污染和设备腐蚀.但催化剂的活性低、稳定性差制约了该反应的工业化进程.甲苯和叔丁醇侧链烷基化反应历程复杂,需要催化剂的酸性和孔道结构的协同作用,因此设计催化活性高、选择性好、稳定性强的催化剂是一项十分具有挑战的研究课题.我们采用浸渍法成功制备了H3PW12O40改性Hβ分子筛催化剂(HPW/Hβ),并采用XRD,SEM,TEM,ICP,FT-IR,BET,NH3-TPD和Py-IR等手段对分子筛催化剂样品进行了表征,并以甲苯和叔丁醇烷基化反应为探针反应,研究了HPW/Hβ分子筛催化剂的催化性能.由SEM分析可知,HPW/Hβ分子筛催化剂的形貌与Hβ并无明显差异,形状规整,粒度均匀,晶体形貌较好,表明HPW的引入对Hβ颗粒结构无明显影响.由XRD分析可知,与未改性Hβ分子筛相比,HPW/Hβ样品的出峰位置和峰形基本保持一致,表明HPW在Hβ表面呈均匀分散状态,但负载HPW后Hβ结晶度略有下降.由TEM分析可知,负载HPW后的Hβ分子筛依然保持规整的三维立方孔道结构,且孔径均一,表明负载HPW后的Hβ分子筛的骨架结构没有被破坏,黑色阴影部分或者斑点即为夹心型杂多酸阴离子在分子筛Hβ上的固载位.由FT-IR分析可知,HPW和Hβ之间存在键合作用,部分HPW已成功分散到Hβ骨架表面上.由BET分析可知,和Hβ原粉相比较,HPW/Hβ的比表面积、孔容、孔径均有所下降,BET比表面积从492.5下降到379.6 m2/g,而孔径从3.90下降至3.17 nm.这是因为HPW对分子筛孔道具有修饰作用,使分子筛的孔径有所降低.由NH3-TPD和Py-IR酸性表征可知,负载HPW能有效增加Hβ沸石分子筛的酸量,尤其是B酸量.未改性Hβ的B酸含量为84.23μmol/g,而HPW/Hβ的B酸含量为142.97μmol/g,增加了69.74%.由酸性表征可知,Hβ的总酸量小,B酸含量低,因而催化活性弱,甲苯转化率仅为54.0%.另外,Hβ分子筛的12元环直通道的孔道开口尺寸为0.66 nm×0.67 nm,PTBT(动力学直径0.58 nm)和MTBT(动力学直径0.65 nm)都能够从其孔道中扩散出来,因而分子筛孔道的择形作用对产物的选择性作用较小,PTBT的选择性(69.6%)较低.负载HPW能有效增加Hβ分子筛的总酸量,尤其是B酸量,而B酸量增加,有利于反应中正碳离子生成,因而增加催化活性.另外,HPW改性还能提高PTBT的选择性,这是因为HPW对分子筛孔道具有修饰作用,使分子筛的孔径有所降低.而适量减小的孔径使得分子筛的择形作用大大增加,体积较小的PTBT能从孔道中扩散出来,而体积较大的MTBT,由于空间位阻的作用,很难从其中扩散出来,从而增加了对位选择性.通过对HPW/Hβ催化甲苯和叔丁醇烷基化反应工艺条件进行考察,确定了适宜的反应条件:环己烷60 mL,催化剂1.0g,n(叔丁醇)/n(甲苯)=3/1,反应温度180℃,反应时间4 h.此条件下甲苯转化率为73.1%,PTBT的选择性为80.8%.