钒改性对铁基脱硝催化剂活性及抗碱性能的影响

通过引入V物种对二氧化钛负载的铁基催化剂进行改性,制备出了FeV/TiO₂催化剂,并与未改性的铁基催化剂进行比较,通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱测试(Raman)、比表面积测试(BET)、紫外-可见-近红外漫反射光谱测试(UV-Vis-NIR)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)以及氢气程序升温还原(H₂-TPR)等一系列测试对催化剂进行了表征。结果表明,引入V后的催化剂呈现出以FeVO₄为主相的状态,并存在大量的酸性位点而具有较强的表面酸性,Fe、V物种间的强相互作用大大提升了氧化还原性,因此催化剂低温活性得以显著提升且温度窗口大大拓宽。此外,催化剂的结构几乎不受碱中毒的影响,且在K中毒后仍能维持较强的表面酸性,具有良好的抗碱金属中毒性能。     

MeCeOx(Me=In,Zr)固溶催化剂制备及催化合成碳酸二甲酯研究

采用液相共沉淀法制备了MeCeO_x(Me=In,Zr)双金属氧化物固溶催化剂。借助X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H₂-TPR)、程序升温脱附(CO₂-TPD、CH₃OH-TPD)及漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)等手段对催化剂物化性质进行了分析表征。在系统考察不同金属氧化物种类和掺杂量的基础上,对比研究了不同金属氧化物掺杂改性CeO₂制得固溶催化剂的结构性质及催化行为。结果表明:不同金属氧化物掺杂改性制得的MeCeO_x(Me=In,Zr)双金属氧化物,由于形成的固溶结构增大了氧空位缺陷浓度;InCeO_x具有最大的氧空位缺陷浓度和CO₂、CH₃OH分子化学吸附量;在反应压力1.0 MPa、反应温度140 ℃,反应空速(GHSV)3 600 mL/(g·h)、V(CO₂)/V(CH₃OH)/V(N₂)=4∶1∶5条件下,InCeO_x表现出优异的催化性能,碳酸二甲酯(DMC)选择性91.3%,CH₃OH转化率8.4%,碳酸二甲酯STY(时空产率)达0.11 g_DMC·h^-1·g^-1_cat。原位红外分析进一步揭示了氧空位活化CO₂及中间体单配位甲氧基的形成是碳酸二甲酯高选择性的关键。     

制备方法对铁钛催化剂物化性能及脱硝活性的影响

采用氨水共沉淀方法合成Fe3+/Fe2+摩尔比为1:1及掺一定量Ti4+的铁钛固溶体催化剂,与机械混合研磨方法制备的铁钛催化剂相比较.探讨不同制备工艺对催化剂物化性能及催化活性的影响.借助X射线衍射(XRD)、N2吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(NH3-TPD)等手段对催化剂物理化学性质进行表征.结果表明:通过一步氨水共沉淀法及掺杂一定量Ti有利于提高催化剂的比表面积,抑制氧化物结晶及晶相转变,使得催化剂晶粒尺寸较小,提高低温催化活性;同时说明经过机械混合研磨制备的催化剂,只是氧化物晶体之间简单的机械混合,没有形成紧密的耦合作用,不能有效改善催化性能.     

还原氧化石墨烯/TiO2纳米线复合膜的制备及对Cu2+吸附性的影响

以石墨烯和自制TiO₂粉末为原料,通过两步水热法联合真空抽滤法制备还原氧化石墨烯/TiO₂纳米线(rGO/TiO₂ NWs)复合膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱对rGO/TiO₂ NWs复合膜的形貌、结构进行表征。研究结果表明,还原氧化石墨烯和TiO₂ NWs成功地复合在一起,复合材料中TiO₂ NWs分散性较好。Cu²⁺吸附实验结果表明,复合材料中TiO₂ NWs所占比例、pH值是影响Cu²⁺吸附效果的重要因素,研究复合材料对Cu²⁺的吸附效果应该在pH值为6.0的近中性环境。其中TiO₂ NWs含量为50%时,复合膜对Cu²⁺的吸附量最高,达到rGO薄膜的4倍。复合薄膜有较好的吸附稳定性,重复使用5次后,吸附率是原吸附量的91%。     

钠含量对超稳Y分子筛物化性能的综合影响

用浸渍法制备了不同钠(Na)含量的超稳Y型分子筛(USY),通过XRD-粉末衍射,IR光谱,NH3-TPD程序升温热脱附,XRF-荧光光谱仪,催化剂活性评价装置(MAT),氮气吸脱附等温线法等表征手段,全面考察了钠的含量对USY型分子筛物化性能的影响。研究表明随着钠含量的增加,分子筛晶胞参数变大,结晶保留率降低,总酸量降低,B(Bronsted)酸酸量减少,非骨架铝的羟基团簇先增多后减少,较低的钠含量对分子筛裂化活性影响不大,钠含量的变化对分子筛骨架破坏产生不同的影响。     

AgBr/TiO2纳米纤维的制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、无水乙醇为原料,利用静电纺丝技术制备出Ti(OC₄H₉)₄/PVP纳米纤维,经500~1 000 ℃高温煅烧制得TiO₂纳米纤维,再通过水热法将AgBr纳米颗粒负载到TiO₂纳米纤维表面。利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、差热-热重分析对AgBr/TiO₂纳米纤维进行表征分析。利用甲基橙(MO)为降解底物模拟染料废水,研究TiO₂、AgBr/TiO₂纳米纤维的光催化性能。分析结果表明,经800 ℃煅烧后的TiO₂纳米纤维,在添加量为100 mg时光催化效果较好;相同条件下,AgBr/TiO₂纳米纤维的光催化降解率高于TiO₂纳米纤维,AgBr/TiO₂纳米纤维对甲基橙的降解率为95.97%。     

MnOx/TiO2低温SCR脱硝催化材料热失活原因研究

针对锰钛选择性催化还原(SCR)脱硝催化材料运行失活问题,采用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等表征手段,以及催化活性评价装置,对比分析了使用前后SCR脱硝催化材料催化活性以及物化性质的差异,综合分析SCR催化材料的失活原因.结果表明,催化材料在200℃下运行100h后脱硝效率由98;下降到50;,催化活性降低是多种因素共同作用的结果,其中结晶度提高、活性成分分散性降低、表面酸性位点数量减少导致催化材料无法吸附足够的NH3去参与反应,是催化活性降低的主要原因;而活性成分MnOx中Mn3含量下降,品格氧所占比例增加,也在一定程度上促进了催化材料的失活.     

原位合成Bi3O4Br/Bi12O17Br2光催化剂及其对磺胺甲噁唑降解性能

Bi_xO_yBr_z光催化剂在有机药物废水处理领域有着非常广阔的潜在应用价值,但因光生电子和空穴的快速复合而表现出较低的光催化效率,进而限制了其应用范围。通过简易的水解-焙烧法原位制得一种新型的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂,并以磺胺甲噁唑(SMX)为模拟药物污染物进行了光催化性能测试,对所制催化剂进行了X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、电化学阻抗(EIS)、光致发光光谱(PL)等表征。结果表明所制备的Bi₃O₄Br/Bi₁₂O₁₇Br₂复合光催化剂具有较强的光生载流子分离率、较低的界面电荷转移电阻,进而展示出优异的光催化降解SMX性能,在模拟太阳光下照射30 min,SMX降解率达到87%,相较于纯的Bi₃O₄Br和Bi₁₂O₁₇Br₂催化剂,降解率分别提升了30%和24%。最后基于自由基捕获实验和催化剂能带结构分析了所制催化剂的降解机理。     

ZnSn(OH)6/SrSn(OH)6光催化降解甲苯的性能研究

采用简单的共沉淀法制备了新型ZnSn(OH)₆/SrSn(OH)₆复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见-漫反射吸收光谱(UV-Vis)、N₂吸附脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对样品的结构、形貌和光吸收性质进行了表征,并以甲苯为目标污染物对其光催化性能进行评价。结果表明,与纯相SrSn(OH)₆和ZnSn(OH)₆相比,复合材料ZnSn(OH)₆/SrSn(OH)₆的紫外光吸收能力显著增强,光生载流子的复合效率降低,进而增强了其光催化降解甲苯的效率。复合样品ZSH/SSH-10摩尔比为10%对甲苯的降解率达到58%,是SrSn(OH)₆单体的1.35倍。循环使用5次后,ZSH/SSH-10的降解率仍保持51%以上,说明该催化剂具有良好的循环稳定性。     

TiO2/Ni3[Ge2O5](OH)4复合材料的制备及光催化性能

以Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄为载体,氟钛酸铵为原料,采用水热辅助液相沉积法制备了纳米TiO₂/ Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄复合材料。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱分析(RM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、高分辨透射电镜(HTEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等表征手段对样品的物相组成、结构特性及微观形貌做了检测分析,并且探究了不同二氧化钛负载量对纳米TiO₂/Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄复合材料光降解亚甲基蓝能力的影响规律。结果表明,实验实现了纳米TiO₂与Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄的紧密复合与有效分散,TiO₂为锐钛矿型结构,平均粒径20 nm。该复合材料能够有效抑制光生载流子的复合,改善材料的吸附性能,提高材料的光催化效率。当复合材料中TiO₂与Ni₃[Ge₂O₅](OH)₄的摩尔比为3.1∶1时,材料对亚甲基蓝的光催化效率最高,90 min亚甲基蓝的光降解率为99.81％。     

Multilayer SiO2 and TiO2 coatings on glasses by the sol-gel process

Glass films of pure SiO₂ and TiO₂ have been prepared on sodalime silica flat slide glasses by the sol-gel process using the dip-coating technique from TEOS and Ti(OC₃H₇)₄ solutions. The various parameters such as chemicals concentrations, viscosity, type of catalyst, withdrawal speed and temperature of densification leading to the obtention of good and adherent coatings with definite film thicknesses are reported. The same technique has been used for the depositon of layers of colored films SiO₂---M_xO_y (M = Co, Mn, Nd and Cr). Brilliant yellow coatings have been obtained with TiO₂---CeO₂.     

射频等离子制备石墨烯负载Co3O4催化剂及其析氧性能研究

氢能的引入能有效提升配电网的供电可靠性,而电解水制氢是实现低碳转型的关键技术,开发高效的电解水催化剂势在必行。过渡金属氧化物储量大、催化活性高,是具有广阔应用前景的析氧反应催化剂。本文通过射频等离子体处理制备石墨烯上负载Co₃O₄析氧催化剂,XRD、Raman和XPS测试结果显示,二维结构石墨烯的引入加速表面电子迁移,增大了反应面积。等离子体处理促进了纳米粒子在石墨烯上的负载,利用等离子体刻蚀作用在催化剂表面制造出大量碳结构缺陷和氧空位结构,改善了活性位点分布,有效调控Co₃O₄电子结构,提高析氧催化活性。电化学测试表明,本文中合成的Co₃O₄@rGO在电流密度为50 mA·cm^-2时的过电位为410 mV,动力学反应速率较快,表现出优于商业IrO₂的析氧催化活性。     

F-127作为模板剂合成微孔-介孔SAPO-11分子筛及其在长链烷烃异构化中的应用

在常规水热法合成SAPO-11的基础上,添加适量F-127作为软模板构造介孔结构,成功合成出了SAPO-11分子筛微介复合体.考察了F-127添加量对分子筛内部的孔道结构的影响,并通过XRD、N2吸附-脱附曲线、SEM和Py-FTIR等途径对催化剂进行表征.以正十二烷为原料,对负载Pt金属的SAPO-11分子筛进行临氢异构化反应性能评价.结果表明:添加F-127的分子筛内部出现了明显的介孔结构,并且随着F-127添加量的增加,分子筛的介孔孔容呈先增大后减小的趋势;异构化反应结果表明催化剂活性位的数量与分子筛介孔孔容有关;随着温度的升高,异构烷烃转化率升高,异构烃收率下降.催化剂的异构化转化率伴随着F-127的添加量的增加而降低,F-127添加量在一定范围内的增加可使异构烃收率得到提高.在F-127添加量为10;时,异构烃收率达到最高为57.62;.     

Low-temperature fabrication and photocatalytic activity of clustered TiO2 particles formed on glass fibers

Clustered anatase phase TiO₂ particles were uniformly formed on the surface of glass fibers by a liquid phase deposition (LPD) method at 60 °C using TiF₄ and H₃BO₃ as the precursors. The clustered TiO₂ particles deposited on the glass fibers and as a photocatalyst these particles not only have a larger surface area than TiO₂ thin films, but also can avoid the disadvantages of using TiO₂ powders encountered in air purification or water treatment. The photocatalytic activity of the sample was evaluated by the photocatalytic oxidation of nitrogen monoxide (NO) in the gaseous phase. The deposition conditions and chemical composition of the clustered TiO₂ particles were discussed. It was found that the clustered TiO₂ particles that formed on the glass fibers obviously showed photocatalytic activity without high-temperature calcination. A formation mechanism was proposed to account for the formation of TiO₂ clustered morphology on the glass fibers.     

SiW12、CsPbI3协同提高TiO2纳米管光电转换效率的研究

为克服TiO₂纳米管在光电转换时电子-空穴复合率高和吸收光谱范围窄的缺陷,利用多酸H₄SiW₁₂O₄₀(SiW₁₂)和CsPbI₃量子点对其协同修饰,采用电沉积法将SiW₁₂沉积在TiO₂纳米管上,制备了SiW₁₂/TiO₂纳米管复合薄膜;使用高温热注射法合成出CsPbI₃量子点,再通过化学浴沉积法沉积CsPbI₃量子点到复合薄膜上,得到SiW₁₂/CsPbI₃/TiO₂纳米管复合薄膜,探究SiW₁₂沉积时间、CsPbI₃沉积次数对TiO₂纳米管光电性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、红外分光光度计(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对薄膜进行表征,使用电化学工作站测试薄膜的光电化学性能。结果表明:TiO₂纳米管沉积多酸SiW₁₂和CsPbI₃量子点后,光吸收范围扩大、电荷转移电阻降低,光电转换效率得到显著提升,最高达到0.52%。说明SiW₁₂和CsPbI₃的协同作用很好地抑制了TiO₂纳米管电子-空穴的复合,并拓宽了吸收光谱范围,提高了TiO₂纳米管的光电转换效率。     

Surface modification of a TiO2 film electrode prepared by the sol-gel method and its effect on photoelectrochemical behavior

The surface of a TiO₂ film electrode, about 1 μm thick, prepared by the sol-gel method, was modified by being additionally coated with about 0.1 μm thick TiO₂---SiO₂, TiO₂---ZrO₂ or TiO₂---Al₂O₃ films. The effect of the additional coating on the photoelectrochemical properties of a TiO₂ film electrode was investigated in detail. On addition of the second additive to TiO₂, the flat band potential was shifted toward negative potential for SiO₂ and positive potential for ZrO₂ and Al₂O₃, which is attributed to the change in the point of zero zeta potential (pzzp), not in the electron affinity (EA). However, enhancement in photocurrent was not observed for all the cases.     

Influence of the mixed alkali effect on the chemical durability of Na2O---TiO2---SiO2 glasses

The influence of the mixed alkali effect on the chemical durability of Na₂O---TiO₂---SiO₂ glasses during substitution of K₂O for Na₂O in 21Na₂O---26TiO₂---53SiO₂ glasses was investigated. The best chemical durability was found at K₂O/Na₂O = 2.5 where the minimum was close to K⁺ ions of larger size. It was shown that the water corrosion process of the system was predominantly controlled by both the mobility and the exchange function of K⁺ ions resulting in the generation of a titanium-rich and silicon-rich layer at the surface. The mixed alkali effect can therefore be applied to lower the rate of water corrosion and increase chemical durability so that optical glasses with higher chemical durability can be obtained.     

CrO2 (1 0 0) and TiO2 (1 0 0) film heteroepitaxy on a BaF2 (1 1 1)/Si (1 0 0) substrate

Multi-domained heteroepitaxial rutile-phase TiO₂ (1 0 0)-oriented films were grown on Si (1 0 0) substrates by using a 30-nm-thick BaF₂ (1 1 1) buffer layer at the TiO₂–Si interface. The 50 nm TiO₂ films were grown by electron cyclotron resonance oxygen plasma-assisted electron beam evaporation of a titanium source, and the growth temperature was varied from 300 to 600 °C. At an optimal temperature of 500 °C, X-ray diffraction measurements show that rutile phase TiO₂ films are produced. Pole figure analysis indicates that the TiO₂ layer follows the symmetry of the BaF₂ surface mesh, and consists of six (1 0 0)-oriented domains separated by 30° in-plane rotations about the TiO₂ [1 0 0] axis. The in-plane alignment between the TiO₂ and BaF₂ films is oriented as [0 0 1] TiO₂ || BaF₂ or [0 0 1] TiO₂ || BaF₂ . Rocking curve and STM analyses suggest that the TiO₂ films are more finely grained than the BaF₂ film. STM imaging also reveals that the TiO₂ surface has morphological features consistent with the BaF₂ surface mesh symmetry. One of the optimally grown TiO₂ (1 0 0) films was used to template a CrO₂ (1 0 0) film which was grown via chemical vapor deposition. Point contact Andreev reflection measurements indicate that the CrO₂ film was approximately 70% spin polarized.     

一维TiO2纳米管光催化降解气相苯的动力学研究

采用水热法制备出一维TiO₂纳米管,并将其应用于光催化降解气相苯。探讨了TiO₂用量、TiO₂面积、苯的初始浓度等因素对光催化性能的影响,并研究其降解动力学规律。结果表明,催化剂用量为0.5 g,面积为180 cm²,苯的初始浓度为480 mg/m³时,苯的去除率最高可达66%。并且随着催化剂用量和面积的增加,气相苯的降解率均随之升高,但其影响却逐渐减弱。而气相苯的初始浓度对光催化降解率的影响较大,且其过程符合拟一级动力学规律,可用L-H模型描述,并确定其反应方程为r=0.003 8C_t/(1+0.587C_t)。