偏硼酸锶/碳酸锶复合催化剂光催化还原CO2生成CH4的研究

采用溶胶-凝胶法制备出SrB₂O₄和SrCO₃复合催化剂(SrB₂O₄/SrCO₃). 紫外光催化还原CO₂生成CH₄的实验证明, SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂的光催化活性已超过SrB₂O₄和TiO₂(P25)催化剂. 利用X 射线电子衍射(XRD)谱、透射电子显微镜(TEM)和等温氮气吸附-脱附分析确定了催化剂的晶相结构、粒子尺寸和比表面积.利用紫外-可见(UV-Vis)漫反射吸收光谱、X射线光电子能谱(XPS)的价带谱和荧光光谱(PL)确定了催化剂的能带结构, 结果表明: SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂异质结构有利于光生载流子的分离, 从而抑制了光生电子和光生空穴的复合, 提高了光生电子和光生空穴在固液界面参加光催化反应的利用率. 因此, SrB₂O₄/SrCO₃复合催化剂的紫外光催化活性得到了有效的提高.     

钙钛矿材料光催化还原CO2综述

利用半导体材料光催化还原CO2合成可燃物是目前解决能源危机和缓解温室效应的理想途径.本文对几种钙钛矿型材料,包括纯无机卤化物钙钛矿材料、金属有机钙钛矿材料、氧化物型钙钛矿材料和复合型钙钛矿材料在光催化还原CO2领域的应用进行了简单的归纳与总结.     

TiO2光催化还原CO2

光催化还原CO₂技术在CO₂的治理与利用方面有着潜在的应用价值和良好的开发前景。该文简要综述了近年来用于光催化还原CO₂反应的TiO₂光催化剂材料,包括纯TiO₂催化剂、负载型TiO₂催化剂、金属改性TiO₂催化剂、半导体复合TiO₂催化剂和有机光敏化TiO₂催化剂等,并介绍了各类催化剂光催化还原CO₂的反应性能。     

负载金属助催化剂MgAl-LDO/TiO2的光催化还原CO2性能

通过原位光沉积将不同贵金属Cu、Ag、Au、Pt、Rh、Pd和Cu-Pt、Cu-Pd、Pt-Pd、Au-Ag作为助催化剂负载在MgAl层状双金属氧化物(MgAl-LDO)/TiO_2催化剂表面,研究了助催化剂种类对MgAl-LDO/TiO_2的光催化还原CO_2性能的影响.结果表明:沉积Cu、Ag、Au、Rh和Ag-Au时,还原反应倾向于生成CO,而沉积Pt、Pd、Cu-Pt、Cu-Pd和Pt-Pd时,反应倾向于生成CH_4.在所选择的助催化剂体系中,Au是最佳的单一金属助催化剂,Cu-Pt则是最佳的双金属助催化剂体系.     

CuOx/TiO2光催化水蒸气还原CO2

以商品TiO2-P25为原料,通过浸渍法负载一定量过渡金属Cu,得到一系列不同含量的CuOx/TiO2光催化剂。利用X射线衍射（XRD）,X－射线光电子能谱（XPS）,BET,高分辨率透射镜（HRTEM）,X射线荧光光谱（XRF）和光致发光光谱（PL）等方法对催化剂进行了详细表征,在自建的光催化反应器中评价了气态水光催化还原CO2反应的活性和CH4收率。结果表明负载CuOx后的TiO2纳米材料光催化性能显著提高,其中1%CuOx/TiO2样品紫外光照72 h后,CH4生成量达到了24.86 µmol•gTi-1。同时,CuOx负载量、反应温度、反应时间等因素对CH4收率均有显著影响。     

CO2 和C2 H4 光催化合成丙烯酸的Cu/ZnO-TiO2 催化剂

The metallic Cu modified n-p coupled semiconductor Cu/ZnO-TiO2 was prepared by the sol gel method, and its surface structure, absorptivity of ultraviolet light, chemisorption properties and photocatalytic behaviors were investigated by techniques of X-ray diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), BET surface area (BET), Infrared absorption spectra (IR), UV-visible diffused reflectance spectra (UV-vis) and photo stimulated surface catalytic reaction. The results show that the main crystal structure of the catalyst is anatase TiO2 with the particle size about 10 nm. The Zn-O-Ti bond is formed and the absorption intensity in the wavelength region of 250～400 nm is enhanced through the coupling of ZnO and TiO2, while the absorption region is expanded to visible light with the UV absorbance limit shifting to the shorter wavelength region after Cu supported on the coupled semiconductor ZnO-TiO2. The adsorption states of reactants are important factors influencing the results of photocatalytic reaction, while the bridge adsorption state of CO2 formed on Cu and Lewis acid sites Ti4+ and undissociated of C2H4 formed on Cu and Lewis base sites bridge-O are the effective intermediates to synthesize the crylic acid with the selectivity over 87% under the temperature of 100℃.     

CuOx/TiO2光催化水蒸气还原CO2反应研究

以商品TiO2-P25为原料,通过浸渍法负载一定量过渡金属Cu,得到一系列不同含量的CuOx/TiO2光催化剂.利用X射线衍射(XRD),X-射线光电子能谱(XPS),BET,高分辨率透射镜(HRTEM),X射线荧光光谱(XRF)和光致发光光谱(PL)等方法对催化剂进行了详细表征,在自建的光催化反应器中评价了气态水光催化还原CO2反应的活性和CH4收率.结果表明负载CuOx后的TiO2纳米材料光催化性能显著提高,其中1%CuOx/TiO2样品紫外光照72 h后,CH4生成量达到了24.86μmol.gTi-1.同时,CuOx负载量、反应温度、反应时间等因素对CH4收率均有显著影响.     

氧空位增强光催化还原CO2性能方面的研究进展

利用太阳能和半导体光催化剂,将CO₂光催化还原转变成碳氢燃料,是缓解温室效应、全球变暖、环境污染和能源危机等一系列问题的理想途径。 本文对氧空位增强的光催化还原CO₂反应机理进行归纳,并分别针对还原产物为C1和C2组分的光催化体系进行概括总结。 作为CO₂光催化还原过程的第一步,CO₂捕获光催化剂导带上的电子生成CO2·-是反应的速控步骤。 氧空位的引入及其带来的金属配位不饱和点,利于CO₂捕获电子生成CO2·-,进而促进CO₂光催化还原过程。 最后,提出当前氧空位增强光催化还原CO₂过程仍然存在的问题,且对发展前景进行展望。     

纳米ZrO2的合成对负载Ni催化剂的CH4/CO2重整反应的影响

采用共沉淀法、醇热合成法和干法分别合成了纳米ZrO2（ZrO2 CP、ZrO2 ET和ZrO2 S）,用XRD、 BET、SEM等对其结构和表面性质进行表征,以CH4/CO2重整为探针反应研究了不同方法合成的纳米ZrO2负载Ni催化剂的催化性能,并与载体的物化性质进行了关联。实验结果表明,以干法合成的纳米介孔ZrO2 S具有较大的比表面积（133m2/g）和较好的孔径分布(4.9nm),Ni/ZrO2 S催化剂在CH4/CO2重整反应中表现出较好的催化性能。     

Zr掺杂对PdO/Ce1-xPdxO2-δ催化剂CO和CH4催化氧化的影响

采用溶液燃烧法制备出PdO/PdO/Ce_1-xPd_xO_2-δ （PdO/CP）和PdO/Ce1-x-yPdxZryO₂-δ （PdO/CPZ）催化剂,通过硝酸处理去除催化剂表面的PdO物种得到对应的PdO/Ce_1-xPd_xO_2-δ （CP）和Ce1-x-yPdxZryO₂-δ （CPZ）催化剂。考究四种催化剂（PdO/CP、PdO/CPZ、CP、CPZ）对CO和CH₄的氧化活性,并计算得出表面PdO和Pdⁿ⁺物种的转化频率（TOF）。结果表明Zr的添加对PdO催化剂上CO和CH₄的催化氧化活性具有不同的影响。Zr的添加对PdO/CPZ和CPZ催化剂的CO催化活性具有明显的促进作用,前者归因于PdO/CPZ催化剂表面生成了更小颗粒的PdO粒子,后者归因于CPZ催化剂中含有更多的氧空位。对于CH₄的催化氧化,Pdⁿ⁺物种起到关键的作用。由于Zr的掺杂导致CeO₂的晶格中Pd物种的含量减少,致使PdO/CPZ催化剂和CPZ催化剂对CH₄氧化活性的降低。     

CO2在Na2Cr2O7溶液中的平衡溶解度模型

为研究重铬酸钠(Na₂Cr₂O₇)对CO₂溶解的影响, 本文在带有搅拌的气液相高压平衡釜内, 采用静态法测定了温度在313.2-333.2 K, 压力在0.1-1.9 MPa 范围内, 重铬酸钠浓度分别为0、0.361、0.650、0.901 mol·kg^-1 时, CO₂ 在Na₂Cr₂O₇溶液中的溶解度. 结果表明: (1) Na₂Cr₂O₇对CO₂ 的溶解有盐析效应; (2) CO₂ 在Na₂Cr₂O₇溶液中的溶解符合亨利定律, 并且CO₂溶解度是温度和Na₂Cr₂O₇浓度的函数, 且用改进的Setschenow方程和Peng-Robinson-Pitzer (PR-Pitzer)方程拟合了在此温度、压力及重铬酸钠浓度范围内的实验数据, 拟合效果较好, 并且其平均相对误差分别为4.24%和3.32%.     

具有分级多孔结构和光催化性质的核-壳纳米球(HP-Fe2O3@TiO2)

通过溶剂热和溶胶-凝胶涂层法, 设计并制备了具有分级多孔结构和光催化性质的核-壳纳米球(HP-Fe₂O₃@TiO₂). 透射电子显微镜(TEM)照片证明所得HP-Fe₂O₃@TiO₂样品具备分级多孔结构, 这是因为HP-Fe₂O₃@TiO₂的内核-Fe₂O₃具有大孔空隙, 同时外壳-TiO₂具有介孔空隙. 此外, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及氮气吸附-脱附曲线深入研究了HP-Fe₂O₃@TiO₂的结构及其性质. 分别在可见及紫外光照下, 研究了样品在H₂O₂体系下的光催化降解亚甲基蓝(MB)的性质. 所观察到的HP-Fe₂O₃@TiO₂纳米球的光催化性能, 可归因于核-壳结构的协同作用, 这进一步表明, TiO₂外壳对α-Fe₂O₃的光催化活性有重要影响作用. 在可见光照射下, HP-Fe₂O₃@TiO₂ (1 mL Ti(OC₄H₉)₄ (TBT))具有较优异的光催化活性. 同时, HP-Fe₂O₃@TiO₂ (4mL TBT)具备优异的单分散形貌, 并在紫外光照射下, 表现出最优的光催化活性.     

Bi2MoO6/BiVO4异质结的水热合成和可见光催化活性

采用一步水热法制备Bi₂MoO₆/BiVO₄复合光催化剂. 利用X 射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对其晶体结构和微观结构进行了表征. 结果表明, Bi₂MoO₆纳米粒子沉积在BiVO₄纳米片表面从而形成异质结结构. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明所制备的Bi₂MoO₆/BiVO₄异质结较纯相Bi₂MoO₆和BiVO₄对可见光吸收更强. 由于形成异质结结构及其光吸收性能使Bi₂MoO₆/BiVO₄ 光催化活性有较大提高. 可见光下(λ>420 nm)光催化降解罗丹明B (RhB)实验结果表明,Bi₂MoO₆/BiVO₄光催化活性较纯相Bi₂MoO₆和BiVO₄高. Bi₂MoO₆/BiVO₄样品光催化性能提高的原因是Bi₂MoO₆和BiVO₄形成异质结, 从而有效抑制光生电子-空穴对的复合, 增大了可见光吸收范围及比表面积.     

Ge4+、Sn4+掺杂尖晶石LiMn2O4的合成与电化学表征

使用Ge⁴⁺、Sn⁴⁺作为掺杂离子, 通过高温固相法制备四价阳离子掺杂改性的尖晶石LiMn₂O₄材料. X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明, Ge⁴⁺离子取代尖晶石中Mn⁴⁺离子形成了LiMn_2-xGe_xO₄ (x=0.02,0.04, 0.06)固溶体; 而Sn⁴⁺离子则以SnO₂的形式存在于尖晶石LiMn₂O₄的颗粒表面. Ge⁴⁺离子掺入到尖晶石LiMn₂O₄材料中, 抑制了锂离子在尖晶石中的有序化排列, 提高了尖晶石LiMn₂O₄的结构稳定性; 而在尖晶石颗粒表面的SnO₂可以减少电解液中酸的含量, 抑制酸对LiMn₂O₄活性材料的侵蚀. 恒电流充放电测试表明, 两种离子改性后材料的容量保持率均有较大幅度的提升, 有利于促进尖晶石型LiMn₂O₄锂离子电池正极材料的商业化生产.     

光催化CO2转化为碳氢燃料体系的综述

传统化石能源燃烧产生CO₂引起的地球变暖和能源短缺已经成为一个严重的全球性问题. 利用太阳光和光催化材料将CO₂还原为碳氢燃料, 不仅可以减少空气中CO₂浓度, 降低温室效应的影响, 还可以提供碳氢燃料, 缓解能源短缺问题, 因此日益受到各国科学家的高度关注. 本文综述了光催化还原CO₂为碳氢燃料的研究进展, 介绍了光催化还原CO₂的反应机理, 并对现阶段报道的光催化还原CO₂材料体系进行了整理和分类, 包括TiO₂光催化材料, ABO₃型钙钛矿光催化材料, 尖晶石型光催化材料, 掺杂型光催化材料, 复合光催化材料, V、W、Ge、Ga基光催化材料及石墨烯基光催化材料. 评述了各种材料体系的特点及光催化性能的一些影响因素. 最后对光催化还原CO₂的研究前景进行了展望.     

连续在线原位ATR-FTIR技术测定介孔CuAl2O4对黄药的吸附

以丁胺和正十二醇为混合模板剂, 采用共沉淀法制备了介孔纳米CuAl₂O₄. 用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、N₂吸附-脱附对产物的结构进行了表征. 采用连续在线原位衰减全反射傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱技术研究了水溶液中丁基和辛基黄药在介孔CuAl₂O₄表面的吸附. 随着吸附时间的延长,1200 和1040 cm^-1两处黄药特征峰的高度逐渐增加, 根据1200 cm^-1处C-O-C伸缩振动峰的变化来评价黄药在CuAl₂O₄表面的吸附动力学过程. 结果表明, 介孔纳米CuAl₂O₄对黄药有很强的吸附能力, 在100 min 的时间内, CuAl₂O₄样品对丁基和辛基黄药的吸附量分别达到了236 和300 mg·g^-1, 且属于化学吸附. 对实验数据进行理论模拟, 发现吸附过程更接近于拟二级吸附动力学方程.     

静电纺丝法制备的钴酸镍微米带的磁性以及电化学性能

通过直接退火静电纺丝前驱样品以及调节升温速率最终得到了钴酸镍(NiCo₂O₄)微米带. 通过X射线衍射、扫描电镜、振动样品磁强计以及电化学工作站等分析手段对钴酸镍微米带的晶体结构、形貌、磁学性能以及电化学性能进行了研究. 结果显示, 以1℃·min^-1的升温速率得到的NiCo₂O₄微米带属于立方尖晶石结构, 高温处理后仍能保持一维结构. 室温磁化结果显示制备的NiCo₂O₄微米带具有超顺磁性, 在10 kOe时磁化强度为6.35 emu·g^-1. 此外, 电化学测试结果显示, NiCo₂O₄微米带的电容特性是典型的赝电容, 并且比电容随着放电电流密度的增加而减小.     

乙二胺改性轻金属铝-金属有机骨架材料用于CO2/CH4分离

胺类分子在CO₂的捕获中可以起到选择性提升的作用,本文选择小尺寸的乙二胺分子对具有不饱和金属位点的轻金属铝基金属有机骨架（Al-MOFs）材料MIL-100Al进行改性,利用XRD、N₂吸附和FT-IR等对改性材料的结构进行表征,测试了不同浓度的乙二胺改性的MIL-100Al对CO₂和CH₄吸附性能。结果表明,与原始的MIL-100Al材料相比,改性后的材料对CO₂吸附量有明显提高,CH₄的吸附量却降低,从而进一步提高了材料的CO₂/CH₄吸附选择性,提升了吸附分离的效果。     

乙二胺改性轻金属铝-金属有机骨架材料用于CO_2/CH_4分离

胺类分子在CO_2的捕获中可以起到选择性提升的作用,本文选择小尺寸的乙二胺分子对具有不饱和金属位点的轻金属铝基金属有机骨架(Al-MOFs)材料MIL-100Al进行改性,利用XRD、N2吸附和FT-IR等对改性材料的结构进行表征,测试了不同浓度的乙二胺改性的MIL-100Al对CO_2和CH4吸附性能。结果表明,与原始的MIL-100Al材料相比,改性后的材料对CO_2吸附量有明显提高,CH4的吸附量却降低,从而进一步提高了材料的CO_2/CH4吸附选择性,提升了吸附分离的效果。     

不同形貌Bi4Ti3O12粒子的可控合成及光催化性能

研究了用一步水热法制备的不同形貌的钛酸铋(Bi₄Ti₃O₁₂, BIT)粒子的光学和可见光催化性能, 并对其晶体结构和微观结构用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段进行了表征. XRD结果表明, 所制备的BIT 样品为层状钙钛矿结构. FESEM结果表明, 通过控制水热过程的反应参数可以得到不同形貌的纳米粒子. 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表明BIT 样品的带隙能约为2.88-2.93 eV. 利用可见光(λ>420 nm)照射下的甲基橙(MO)降解实验评价了BIT 样品的光催化性能. 结果表明, BIT 的光催化活性比掺氮TiO₂ (N-TiO₂)高得多. 研究了形貌对BIT 光催化性能的影响. 所制备的BIT纳米带光催化效率最高, 经可见光照射360 min, 甲基橙溶液的降解率可达到95.0%.