沉积于含硼金属有机框架的Pt(Ⅱ)通过抑制分解来增强光催化H2O2的产生(英文)

H₂O₂作为一种重要的化工资源越来越受到关注,它不仅是环境友好的氧化剂,而且是很有应用前景的新型液体燃料.目前生产H₂O₂主要采用蒽醌法,该方法存在能耗高、副产物有毒等缺点.光催化合成H₂O₂因对环境友好而受到广泛关注,该合成反应中同时发生H₂O₂的生成和分解.目前光催化合成H₂O₂相关研究主要集中在H₂O₂的生成,而有关H₂O₂分解的研究较少.研究发现Pt作为助催化剂在提高光催化活性方面发挥着重要作用,但Pt价态对光催化活性的影响,特别是对H₂O₂的生成和分解的影响,尚未进行详细研究.本文将不同价态的Pt沉积在含硼金属有机骨架(UiO-67-B)上,详细研究了Pt(0),Pt(Ⅱ)和Pt(Ⅳ)在光催化产H₂O     

基于H2O2的自燃离子液体研究进展

基于H₂O₂的自燃离子液体是目前绿色自燃推进剂领域的一个重要研究方向。本文对H₂O₂—离子液体的自燃体系进行了综述，富B-H类和硫氰酸阴离子类离子液体能与H₂O₂直接自燃，在加入碘铜酸盐等促进剂后达到更好的点火效果；此外二氰胺根阴离子类、二甲基硼磷酸根阴离子类和醋酸根阴离子类等离子液体不能与H₂O₂直接自燃，但加入促进剂后能达到良好点火效果。进一步介绍了各类自燃离子液体的合成方法和理化性质，提出基于H₂O₂—离子液体自燃推进剂的研究重点应着眼于以下三方面：更高能量密度离子液体的设计合成、高活性促进剂的研制开发以及强化点火的内在机制。     

CeO2/γ-Al2O3复合材料制备及其光催化性能研究

以Ce(NO₃)₃·6H₂O及Al(NO₃)₃·9H₂O为原料,NH₄HCO₃为造孔剂,以沉淀法制备了具有介孔结构的CeO₂/γ-Al₂O₃光催化材料。研究了不同NH₄∶Al及Ce∶Al摩尔比等条件下制备CeO₂/γ-Al₂O₃样品的光催化性能。结果表明,所制备CeO₂/γ-Al₂O₃复合材料具有优异的光催化性能,最佳NH₄∶Al及Ce∶Al摩尔比分别为1及0.2,该条件下制备的样品BET比表面积为94.4642 m²·g^-1,孔径为5.8565 nm,对亚甲基蓝(MB)的光催化降解率可达93.59%,动力学常数k为0.0218 m...     

光催化产过氧化氢材料

过氧化氢(H₂O₂)是一种很有潜力的能量载体，且作为一种环保型氧化剂广泛运用于有机合成、饮用水处理、废水处理等工业和医疗卫生领域。随着对环境保护要求的提升，预计H₂O₂的需求量将大幅增加。传统的蒽醌法(AQ)制备H₂O₂的工艺流程繁琐和存在有机物污染环境的现象。以O₂和H₂O为原料、太阳能为能源、半导体为光催化剂的光催化生产H₂O₂是一个绿色化学过程，具有反应条件温和、操作简单可控和无二次污染等优点。近年来，光催化产H₂O₂引起了人们的广泛关注。本综述介绍了光催化产H₂O₂的机理和效率低的原因，重点论述了光催化生成H₂O₂的体系以及提高光催化产H₂O₂的策略，最后对光催化产H₂     

泡沫镍载 NiCO2O4电极的制备及其催化 H2O2电氧化的性能

本文以水热法结合热处理法原位制备了泡沫镍载 NiCo₂O₄纳米线电极,使用XRD、SEM和TEM对合成的 NiCo₂O₄纳米线进行了表征,NiCo₂O₄纳米线直径约80 nm,长度约 3 ~ 5 μm. 使用循环伏安和计时电流法测试了泡沫镍载NiCo₂O₄纳米线催化H₂O₂的电氧化性能,结果表明泡沫镍载NiCo₂O₄纳米线对H₂O₂电氧化有着优良的催化活性、稳定性和传质性能,在0.3 V电位下0.4 mol·L ^-1 H₂O₂和2 mol·L ^-1 NaOH溶液中氧化电流可达380 mA·cm ^-2.     

过渡金属修饰Fe2O3/Al2O3氧载体的Redox性能研究

采用冷冻干燥法分别制备了经Cu、Co、Mn、Ni修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体。利用化学吸附仪,通过程序升温还原(H₂-TPR)和程序升温氧化(TPO)来研究经不同过渡金属修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃与H₂和O₂的反应性能。实验发现,在Fe₂O₃/Al₂O₃中加入Cu、Co、Ni以后,氧载体与H₂的反应性都有提高,但是当在Fe₂O₃/Al₂O₃中加入Mn以后,氧载体的反应性和载氧能力反而下降。经Cu修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃与H₂的反应性最高,且具有很好的反应稳定性,适合用于化学链燃烧。     

氮化碳启发的共价有机框架光催化剂用于高效过氧化氢光合成（英文）

过氧化氢(H₂O₂)是一种绿色高效氧化剂,广泛应用于医药、食品和造纸等领域.传统制备方法为蒽醌氧化法,但该法不仅耗能高,工艺复杂,而且会产生大量废水、废气和固体废物.探索绿色温和条件下新的H₂O₂合成方法成为当前研究热点.其中,以太阳能为驱动力的光催化H₂O₂合成策略广受关注.在光催化反应过程中,半导体光催化剂扮演着至关重要的角色,它们捕获光能、产生光生电荷并引发界面的氧化还原反应.因此,开发高效半导体催化剂是实现高效光催化H₂O₂合成的关键.氮化碳(C₃N₄)是目前应用最为广泛的H₂O₂光合成催化剂.研究表明, C₃N₄中的庚嗪基团能够和活性氧中间体形稳定加成产物,有利于H₂O₂的选择性生成.然而,由于C₃N     

TiO2担载在新型载体上的光催化电极

介绍了一种将TiO₂光催化剂担载在新型载体上的光催化电极.新型载体是用炭质材料和聚四氟乙烯制备的,它具有电合成H₂O₂的功能.在电流密度为15mA/cm²时,光催化电极不仅具有高达80%的电合成H₂O₂的电流效率,而且该电极的电位处在0.02V(SCE)左右,使载体表面的TiO₂光催化剂获得了约+0.47V的阳极偏压(相对平带电势),对增加TiO₂光催化反应效率十分有益.在具有新型光催化电极的光反应体系中,水中的有机分子受到来自溶液中大量·OH自由基(H₂O₂被紫外光分解的中间产物)的均相氧化(即光化学氧化),以及来自TiO₂表面光生空穴的复相氧化(即光催化氧化).在光化学氧化和光催化氧化的联合作用下,有机分子的矿物化反应速度显著提高.     

Fe2O3/Al2O3氧载体用于甲烷化学链燃烧：负载量与制备方法的影响

以不同方法制备了系列Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体,采用XRD、H₂-TPR、CH₄-TPR、O₂-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe₂O₃负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe₂O₃负载量对氧载体活性及产物中CO₂选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60％Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO₂选择性均未见明显降低。     

水热合成Co3O4的制备参数调变及其催化分解N2O性能

以十六烷基三甲基溴化胺（CTAB）为模板剂,通过调变CTAB浓度水热合成了氧化钴前驱体,焙烧制得棒状形貌的Co₃O₄,在其表面浸渍K₂CO₃溶液制得K改性的Co₃O₄催化剂,用于N₂O分解。用X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附（BET）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和O₂程序升温脱附（O₂-TPD）等技术对催化剂进行了表征,考察了CTAB/钴及尿素/钴物质的量比等制备参数对Co₃O₄催化分解N₂O活性的影响。结果表明,CTAB浓度为0.05 mol/L、CTAB/钴离子物质的量比为1、尿素/钴离子物质的量比为4时,所制备的Co₃O₄催化剂具有较高的N₂O分解活性,而K改性可以进一步提升其催化性能。K改性的Co₃O₄在有氧有水气氛中400℃下进行N₂O分解反应,50 h后N₂O转化率仍保持在91%以上。     

超临界水热极速合成异质结构H4SiW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用超临界水热合成方式极速合成一种H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔隙度(BET)测定对所合成催化剂的结构和性质进行了考察,并以吡啶含量为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,该光催化剂为二维纳米片自组装成的三维球状结构,其中,H_4SiW_(12)O_(40)与Bi_2WO_6不是简单的固载关系而是在超临界水热条件下生成一种新的晶相,正是由于这种晶相的存在,使得H_4SiW_(12)O_(40)牢固固载在Bi_2WO_6光催化剂本体上的同时,对光生载流子进行了有效疏导,提升了H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的使用寿命和光催化活性。本研究针对光催化剂制备周期与晶形发育的矛盾,将超临界水热技术与光催化剂模板导向合成技术有机结合,在获得良好晶形异质结构H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的同时明显缩短了光催化剂的制备周期,从而降低了催化剂的制备成本,攻克了光催化剂工业化应用的主要矛盾,所制备的H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂轻质油脱氮效率达97%以上。     

还原-氧化预处理对Co_3O_4催化分解N_2O性能的影响

采用液相沉淀法制备了Co_3O_4催化剂,并对其进行还原-氧化预处理制得Co_3O_4-RO。通过XRD、N_2-physisorption、Raman、H_2-TPR、XPS和O_2-TPD等技术对催化剂进行表征,在连续流动微反应装置上考察了催化剂催化分解N_2O性能。结果表明,经过还原-氧化预处理,与Co_3O_4催化剂相比,Co_3O_4-RO结晶度变差,晶粒粒径减小,尤其是尖晶石结构重构过程削弱了Co-O键,增强了催化剂表面的氧物种脱附能力,降低了催化分解N_2O反应的活化能,因而显著提高了催化剂的催化活性。同时,Co_3O_4-RO对原料气中的O_22%(体积分数)和H_2O 2. 3%(体积分数)表现出较强的耐受性。     

Factors influencing decomposition of H2O2 over supported Pd catalyst in aqueous medium

Since H₂O₂ decomposition can result in selectivity/yield loss in the direct H₂O₂ synthesis process from H₂ and O₂ over supported Pd catalysts, it is important to have an enhanced understanding about the factors affecting the H₂O₂ decomposition reaction. Herein, detailed studies have been undertaken to investigate the influence of different factors, such as (a) nature and concentration of acid in reaction medium, (b) nature and concentration of halide in presence and absence of acid in reaction medium, (c) pretreatment procedures and (d) catalyst modification by incorporation of different halides, on the H₂O₂ decomposition reaction over a 5% Pd/C catalyst in aqueous medium at 25 °C. This study has shown that the H₂O₂ decomposition activity is profoundly influenced by all the above factors. The effectiveness of the acids in suppressing the H₂O₂ decomposition activity decreased in the following order: hydroiodic acid > hydrobromic acid > hydrochloric acid  acetic acid > phosphoric acid > sulfuric acid > perchloric acid. The ability of the acid to decrease the H₂O₂ decomposition activity was found to very strongly depend on the nature of its associated anion. Halides, such as iodide, bromide and chloride were particularly effective in suppressing the H₂O₂ decomposition activity. Oxidation pretreatment of the catalyst was found to strongly suppress its H₂O₂ decomposition activity, while a reduction treatment was found to promote its activity. A gradual decrease in the H₂O₂ decomposition activity of the catalyst was observed with each successive usage due to in situ sub-surface oxidation of Pd by H₂O₂. Halide incorporation either via the reaction medium or prior catalyst modification had a similar qualitative effect on the H₂O₂ decomposition activity.     

H2O2-based epoxidation of bridged cyclic alkenes with [P{Ti(O2)}2W10O38] in monophasic systems: active site and kinetics

The H₂O₂-based epoxidation of bridged cyclic alkenes in a monophasic system containing low concentrations (<2 mM) of [Bu₄ⁿN]₄[Pr₂ⁱNH₃]₂H[P{Ti(O₂)}₂W₁₀O₃₈]·H₂O (1) (with two η²-peroxotitanium sites in the anion) has been studied in search of the catalytically active species involved. ³¹P NMR spectra of 1, measured under a variety of conditions, revealed that the active species was not hydroperoxotitanium complex [P{Ti(OOH)}₂W₁₀O₃₈]⁷⁻or [P{Ti(OOH)}Ti(O₂)W₁₀O₃₈]⁷⁻. The reaction pathways for the alkene epoxidation are discussed to understand the kinetics (especially the initial [H₂O₂] dependence). It was concluded that the net catalytic reaction for the epoxidation occurred through the two-electron oxidation at the hydroperoxotitanium site in the catalyst.     

富含光诱导氧空位Bi12O17Br2的制备及其高效光催化固氮性能

采用一步水热法制备了Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂,其平均微片尺寸为1.2μm,比表面积约为29 m²·g^-1。Bi₁₂O₁₇Br₂的禁带宽度为2.42 eV,能够响应可见光。值得注意的是,在光照条件下Bi₁₂O₁₇Br₂表面能够产生氧空位;光诱导氧空位不仅能促进氮气在催化剂表面的吸附,而且对吸附的氮气分子的活化起到至关重要的作用。实验结果表明在可见光照射下,Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂上的氨生成速率为337.6μmol·g^-1·h^-1。在可见光的驱动下,Bi₁₂O₁₇Br₂光催化剂能够实现氮气与水反应生成氨的过程。     

Photocatalytic conversion of NOx on AgCl/Al2O3 catalyst

The rate of NO conversion under UV illumination was evaluated over Ag/Al₂O₃ and AgCl/Al₂O₃ catalysts at room temperature. The AgCl/Al₂O₃ catalyst is highly active for the conversion of NO_x. The conversion is enhanced in the presence of O₂ and further enhanced when oxygen coexists with hydrocarbons. Diffuse reflectance spectra of AgCl/Al₂O₃ and Ag/Al₂O₃ show an absorption band at 250 nm, and a weak and broad band at 230 nm, respectively. The high photocatalytic NO_x conversion is achieved over the AgCl/Al₂O₃ catalyst. The conversion level of NO_x is maintained above 60% over 5 h in the presence of O₂ and hydrocarbons under UV-irradiation. The absorption band at 250 nm is ascribed to the band gap energy of crystallized AgCl particles on Al₂O₃. These results suggest that high photocatalytic NO_x conversion proceeds on crystallized AgCl particles formed on Al₂O₃.     

TiO2/Bi2O3纳米复合体的制备及可见光催化产氢性能

首先采用相分离的水解-溶剂热法制备了Bi₂O₃纳米粒子,然后利用简单的湿化学法在Bi₂O₃表面负载不同比例的TiO₂纳米颗粒,进而得到TiO₂/Bi₂O₃纳米复合体。通过气氛调控的表面光电压谱(SPS)等测试表明,表面负载适量的TiO₂后能够提高Bi₂O₃光生电荷分离。可见光催化产氢和降解污染物测试结果进一步证明,表面负载适量的TiO₂后可显著提高其可见光催化活性,其中Ti/Bi摩尔比为7%时具有最高的光催化活性。这主要归因于TiO₂具有较为合适的导带能级位置,可以接收Bi₂O₃在可见光激发下所产生的高能级电子,从而抑制光生电子-空穴对复合,并且维持了高能级电子较高的还原能力。     

Synthesis of Holey Graphitic Carbon Nitride with Highly Enhanced Photocatalytic Reduction Activity via Melamine-cyanuric Acid Precursor Route

In this work, holey graphitic carbon nitride(HCN) was prepared by one-step thermal polymerization of hydrothermal product of melamine and then loaded with Ni/MoO₂(NiMo) cocatalyst obtained by NaBH₄ reduction process. The obtained material was used for photocatalytic production of H₂ from water reduction and H₂O₂ production from O₂ reduction. The best photocatalyst(1% NiMo/HCN) exhibited a H₂ evolution rate of 8.08 μmol/h while no H₂ was detected over 1% NiMo-modifed bulk g-C₃N₄(BCN) under visible light illumination. Moreover, this rate is 1.7 times higher than that of 1% Pt-modified HCN. The 1% NiMo/HCN catalyst also exhibited the highest H₂O₂ production activity with a value of 6.13 μmol/h. Such enhancement was ascribed to the efficient charge carrier separation and migration, which were promoted by the large specific surface area and pore volume of HCN and the synergy between MoO₂ and Ni. The proposed method to obtain HCN is expected to open up new ways in development of highly-active HCN-based photocatalysts for photocatalytic reduction reactions.     

LiMn_2O_4/TiO_2催化剂上甲烷氧化偶联反应性能的研究

采用固相反应法制备了具有尖晶石结构的LiMn_2O_4/TiO_2系列催化剂,探讨了TiO_2、Li/TiO_2、Mn/TiO_2、LiMn_2O_4及LiMn_2O_4/TiO_2等不同组成催化剂的甲烷氧化偶联反应性能,采用XRD、XPS、CO_2-TPD和H_2-TPR等表征方法对该系列催化剂进行了分析。结果表明,具有尖晶石结构的LiMn_2O_4化合物具有较高的甲烷氧化偶联催化活性,在775℃、0.1MPa、7200mL/(h·g),CH_4∶O_2(体积比)为2.5的条件下,甲烷转化率可达25.8%,C2选择性可达43.2%。TiO_2的存在不仅进一步提高了甲烷转化率和C2选择性,还有效抑制了甲烷完全氧化形成CO_2的过程。负载8%LiMn_2O_4的LiMn_2O_4/TiO_2催化剂性能达到最优,此时甲烷转化率达到31.6%,C2选择性为52.4%,CO_2选择性降低到26.3%。考察了不同焙烧温度对催化剂活性的影响,850℃为LiMn_2O_4/TiO_2催化剂的最佳焙烧温度。