分等级球状TiO2纳米结构的合成、表征和光催化活性

以TiCl3作为钛源,添加聚丙烯酰胺(PAM)和尿素,采用水热方法合成了分等级球状TiO2纳米结构。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线粉末衍射(XRD)、Raman光谱、氮气吸附-脱附分析和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对产物的形貌、晶相组成、孔结构和紫外-可见光谱性质进行了表征。结果表明,制备的直径为400～600nm的球状TiO2纳米结构由粒径为20～40nm的纳米粒子组装而成。PAM和尿素对分等级球状TiO2纳米结构的形貌和晶相组成有着重要影响。对紫外光照射下分等级球状TiO2纳米结构在甲基橙降解中的光催化活性也进行了研究。     

球形TiO2-Al2O3的制备、结构和理化性能研究

将Ti(SO4)2溶于稀盐酸合成酸性钛溶胶,再将其与铝溶胶和六次甲基四胺溶液混合后采用油柱成型法制备了球形TiO2-Al2O3复合氧化物。通过XRD、低温氮吸附-脱附与NH3-TPD等手段对样品进行表征,结果表明600℃焙烧得到的球形TiO2-Al2O3中TiO2以无定型形式存在;随TiO2含量的增加,球形TiO2-Al2O3的比表面积、孔容和平均孔径呈增加趋势;TiO2的引入没有对球形TiO2-Al2O3的强酸和弱酸中心的强度产生影响,弱酸中心数量显著增加,强酸中心数量稍有增加;球形TiO2-Al2O3的堆密度和压碎强度随TiO2含量的增加而减小,颗粒直径基本保持不变。     

SO_4~(2-)/TiO_2、PO_4~(3-)/TiO_2、BO_3~(3-)/TiO_2系列固体酸的酸性、结构和晶相的研究

制备了ＳＯ４２－／ＴｉＯ２（Ⅰ）、ＰＯ４３－／ＴｉＯ２（Ⅱ）、ＢＯ３３－／ＴｉＯ２（Ⅲ）系列固体酸。用ＩＲ、Ｒａｍａｎ光谱对该系列固体酸进行结构表征,结果表明ＳＯ４２－与ＴｉＯ２表面的结合为螯合式双配位结构和共价硫酸盐共存,ＰＯ４３－与ＴｉＯ２表面的结合为桥式三配位结构,ＢＯ３３－与ＴｉＯ２表面的结合为单齿单配位结构和螯桥混合式三配位结构共存。用由溶液中正丁胺的吸附等温线测定固体表面酸度的方法测定了样品的酸量,结果表明酸量大小为Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ。用ＸＲＤ技术对该系列固体酸进行考察,衍射图分析提示该系列固体酸主要都为锐钛矿型晶型,但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中又各自夹杂其它不同的晶型     

气相苯在TiO2光催化剂上吸附常数和光催化反应常数测定

采用溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂以及掺杂Fe3 和Ce3 的TiO2光催化剂,进行间歇式光催化降解气相苯动力学实验,基于光催化Langmuir-Hinshelwood反应动力学模型(L-H模型),测定气相苯在3种光催化剂上的降解动力学常数和吸附平衡常数.根据光催化降解气相苯实验动力学曲线和L-H模型,估算出TiO2、Fe3 /TiO2和Ce3 /TiO2光催化剂光催化降解苯的反应速率常数k和Langmuir吸附常数K分别为0.5247g/m3·min、1.523g/m3·min、1.010g/m3·min和8.605×10-2m3/g、2.390×10-2m3/g、3.928×10-2m3/g.掺杂Fe3 和Ce3 可明显提高光催化剂光催化降解苯的反应速率常数k,其中Fe3 /TiO2,的反应速率常数k最大.     

瞬态光电导谱研究Pt的负载对TiO2光生载流子寿命的影响

采用瞬态光电导谱研究了TiO₂的光电导衰减曲线,通过计算机拟合得到光生载流子的寿命,并考察了Pt的负载量对TiO₂光生载流子有效寿命的影响.结果表明,增大Pt的负载量,可延缓光电导的衰减趋势,从而延长TiO₂光生载流子的有效寿命,有效地降低了光生载流子的复合率.     

不同pH值制备的TiO2和TiO2/SiO2催化剂结构、表面性质及光催化活性

以TiOSO₄和SiO₂溶胶为原料, 采用沉淀法用氨水调节pH值制备TiO₂和TiO₂/SiO₂催化剂. 制备的催化剂用X射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), N₂吸附(BET), 紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱, 程序升温脱附(NH₃-TPD), 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱技术分析. XRD谱图显示纯TiO₂中锐钛型和金红石相共存, 且金红石相含量随pH值升高而增加. 但是, TiO₂/SiO₂催化剂只有锐钛型. 扫描电镜发现制备的催化剂呈类球形, 颗粒间相互交叠, 粒径在10-25 nm之间. TiO₂和TiO₂/SiO₂光催化剂的比表面积随pH值升高略有增大. SiO₂的添加会增大催化剂的比表面积. 程序升温脱附实验结果说明催化剂的表面酸量随pH值升高而增加. TiO₂/SiO₂的表面酸量比相同pH值制备的TiO₂大. 红外光谱分析说明Si掺杂和高pH值有利于催化剂表面生成更多的羟基. TiO₂和TiO₂/SiO₂光催化剂的催化活性随pH值升高而明显增强. TiO₂/SiO₂的光催化活性优于TiO₂. TiO₂/SiO₂催化剂具有较好的耐久性.     

TiO2/柚子皮生物质活性炭复合材料的制备和吸附光降解性研究

本文以自制柚子皮生物质活性炭为原料,采用凝胶-溶胶法合成TiO2/柚子皮生物质活性炭复合材料(TiO2/BAC)。对复合材料进行SEM、FTIR、XRD等表征,并研究该复合材料对中性红、亚甲基蓝染料及甲醛的吸附降解性能。结果表明,在复合材料中柚子皮生物质活性炭的添加量为7 g、预吸附时间为2 h时,对染料具有最佳的吸附降解效果,复合材料在循环使用5次后对染料的吸附降解率仍达到了80 %以上。当活性炭的添加量为6 g、复合材料的添加量为2 g时,复合材料对甲醛的吸附降解达到最大,可达61%。表明该复合材料对中性红、亚甲基蓝染料及甲醛具有良好的吸附降解效果,有望用于废水染料的去除和家居甲醛净化。     

MCM负载TiO2/Pd复合催化剂的制备、表征和性能

研究了用分子筛MCM多孔材料作载体,制备负载型MCM-TiO2和MCM-TiO2/Pd催化剂。用X-衍射(XRD)对样品进行了表征,在带CCD的T-64000型色散光谱仪上得到了样品的拉曼光谱。比较了样品对对甲基苯酚的光催化降解性能,并探讨了不同温度焙烧样品对对甲基苯酚光降解率的影响。     

TiO2和ZnO表面CO光催化氧化活性研究

在TiO2和ZnO表面CO光催化氧化研究中发现,365 nm紫外光照下TiO2表面无活性,而ZnO表面却有明显的CO光催化氧化活性.研究表明,主要是由于紫外光照下,ZnO光分解而TiO2没有光分解,从而在表面产生不同吸附形态的氧所致.而且,ZnO表面CO光催化氧化反应活性可在27 h内保持稳定,暗示气相光催化反应中,ZnO不会因为光腐蚀而使其催化活性降低.     

焙烧温度对TiO2-ZrO2复合氧化物性质及其对十八醇脱水制十八烯反应性能的影响

通过在ZrO_2中掺杂TiO_2,并在350-500℃下焙烧,制备了系列TiO_2-ZrO_2复合氧化物催化剂,将其应用于十八醇脱水制十八烯反应。随焙烧温度的升高,催化剂表面的Lewis酸性位量逐渐增加,450℃焙烧的催化剂Lewis酸性位量最多,焙烧温度继续升高则Lewis酸性位量降低;催化剂中未发现Br?nsted酸性位。焙烧温度≤400℃的TiO_2-ZrO_2复合氧化物形成Ti-O-Zr键,呈无定形态;焙烧温度400℃的TiO_2-ZrO_2复合氧化物呈单斜相和四方相ZrO_2晶型。晶相结构和酸性位量综合影响催化剂的十八醇脱水性能,具有单斜相和四方相ZrO_2晶型的催化剂上酸性位活性很低,具有无定形相的催化剂上酸性位活性显著增加,400℃焙烧的催化剂1-十八烯收率最高。     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体.采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂.BET结果显示,将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积.TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能.XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化.特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时,Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

不同晶型和粒径的二氧化钛微粉对金属离子的吸附行为

考察了在流动注射的微柱分离富集体系中不同晶型和粒径的TiO2微粉对Cu2 , Cr3 , Mn2 , Ni2 , La3 , Eu3 , Ga3 , Mo(Ⅵ)和W(Ⅵ) 等金属离子的吸附pH条件及动态吸附容量, 并进行了比较; 初步探讨了TiO2微粉的吸附机制. 结果表明, 当TiO2的粒径大小相近时, 晶型对吸附容量的影响不可忽略; 当晶型相同时, 粒径的大小则起着重要的作用.     

TiO2的低温制备及其对有毒有机污染物的降解

溶胶水热法制备了TiO₂粉末,用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)和透射电镜(TEM)对TiO₂进行了初步表征,结果显示:纳米TiO₂主要为锐钛矿相(含板钛矿相(121)),比表面积为106.2 m²/g.在紫外光(λ≤387 nm)照射条件下,以有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)的紫外光(λ≤387 nm)光催化降解试验为探针反应,低温(50℃)下制备的TiO₂粉末具有较高光催化活性,对RhB和2,4-DCP有较好的降解效果.通过分析紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,发现TiO₂/UV体系能使RhB和2,4-DCP发生有效的降解,反应5 h后RhB和7 h后2,4-DCP的矿化率分别达到81.2%和86.8%.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)、N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和苯甲酸荧光光度法分别测定了在降解过程中H₂O₂和羟基自由基(.OH)的变化,表明TiO₂光催化机理涉及到.OH历程.     

Study on Chemisorption, Catalytic Behavior, and Stability of Supported Au Catalyst for the Propylene Epoxidation Reaction

The supported Au/TiO2 and Au/TiO2-SiO2 catalysts were prepared by deposition precipitation method. The TPD study reveals that propylene oxide competes with propylene to be adsorbed on the same adsorptive center-Tin site on the surface of the catalyst and that the adsorbing capacity of the catalyst for propylene oxide is larger than that for propylene. Catalytic behavior for propylene epoxidation with H2 and O2 was tested in a micro-reactor. Under typical conditions, the selectivity for propylene oxide is over 87%. The TG curves show that PO successive oxidation cause carbon deposition on the active center and deactivation of the Au catalysts. Because the amounts of Tin site decrease significantly, and consequently the separation between Tin sites increases, the Au/TiO2-SiO2 catalyst is more stable than Au/TiO2.     

吸附剂负载TiO2光催化研究进展

TiO2光催化在废水处理、空气净化等环保领域展示出诱人前景.纳米TiO2光催化剂的负载化是实现其产业化的关键步骤之一.多孔吸附剂与纳米TiO2复合可提供对污染物的高浓度吸附环境,提高TiO2分散度,解决催化剂分离难题,是光催化领域的研究热点之一.本文对近年来国内外多孔吸附剂与纳米TiO2复合的发展情况进行了综述,着重介绍了负载型TiO2光催化剂的固定化方法、多孔吸附剂类型以及负载对光催化活性的影响机理.     

复合方式对MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜光电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同复合方式的系列多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes.MWCNTs)/TiO2纳米复合薄膜电极.通过SEM表征了薄膜的表而形貌,并测定了MWCNTs引人前后对TiO2晶型结构和光吸收性能的影响以及不同复合方式的纳米复合薄膜的光电化学特性.结果表明,MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜表面形成无序多孔的形貌,其光谱吸收边可拓展到可见光区;MWCNTs底层分布的纳米复合薄膜比纯TiO2表现出更好的光电活性,而MWCNTs在表层分布及均匀分布的纳米复合薄膜的光电活性相对较差.依据载流子分离原理探讨了不同复合方式对纳米复合薄膜光电性能的影响,底层分布MWCNTs的纳米复合薄膜由于MWCNTs有效地收集传递电子并阻止载流子的复合从而提高了光电化学活性.     

多孔TiO2的合成条件对其光催化性能的影响

利用微波辅助水热法,以十八胺作为软模板合成了多孔TiO2;对多孔的TiO2进行XRD、N2吸附脱咐等温曲线、比表面积的表征.研究了超声波的能量、温度、硝酸的浓度对多孔结构形成的影响;并以甲苯为目标污染物,考察了合成的多孔TiO2在紫外光下的光催化活性.结果表明,多孔TiO2的光催化活性要比无孔道结构的TiO2的光催化活性高.     

二氧化钛包裹碘单质(I2/TiO2)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.     

耐晒大红BBN与表面活性剂双组分光催化降解

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和难溶有机颜料耐晒大红BBN(简称BBN)为双组分降解底物, 以TiO2为光催化剂, 研究双组分底物的光催化降解的快慢及规律, 双组分降解的相互影响, 初步建立双组分和催化剂之间的作用模型. 结果表明, pH值及底物的浓度对双组分体系的降解都有显著影响, 碱性条件更适合体系的降解, 在中性(pH=6.8)环境中两种底物的降解效果明显高于单组分的降解. 在碱性条件下(pH=9.2), 加入BBN使CTAB的降解速率略有下降. CTAB的浓度对BBN褪色速率影响较大, 当CTAB 的浓度为1 cmc 时, BBN和CTAB的降解速率都达到最快. BBN在TiO2表面吸附性强, 且被优先降解.     

超声协同TiO_2光催化脱除燃料油中有机硫的研究

采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2光催化剂,引入超声作用,以空气中的氧气为氧化剂,正辛烷为模拟油品对燃料油中硫化物的脱除进行了研究。考察了光照强度、催化剂用量、反应时间、二苯并噻吩(DBT)初始浓度、超声功率等因素对TiO2光催化二苯并噻吩溶液降解效率的影响。结果表明,引入超声后DBT的降解率提高了10%左右,并在TiO2用量为2 g/L,通气量为800 mL/min,光照距离20 cm,DBT初始浓度为600 mg/L,反应时间为150 min,超声功率为500 W的条件下,DBT降解率达到了72.6%。