磁载纳米TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用肼((NH2)2*H2O)还原硝酸铁(Fe(NO3)3)法制备纳米级磁基体(Fe3O4), 以聚乙二醇对其表面进行改性, 通过溶胶-凝胶法制得TiO2/Fe3O4磁载纳米TiO2光催化剂, 并用于光催化降解橙黄-II, 对其活性进行评价. 结果表明 TiO2/Fe3O4光催化剂的降解率在第一次使用时与纯TiO2相近, 三次循环使用后, 仍能保持较高的催化活性. 催化剂的最佳用量为4 g/L, 在酸性和碱性环境中均能保持很好的催化活性.     

乙酰丙酮金属配合物表面改性纳米二氧化钛

以乙酰丙酮稀土和乙酰丙酮铁配合物通过吸附法对纳米TiO2进行表面改性,以光催化降解甲基橙为探针反应,在紫外光照条件下考察了改性条件对纳米TiO2催化活性的影响,包括金属元素种类、配合物含量、吸附温度、溶剂用量、吸附时间等.研究表明,乙酰丙酮铁改性纳米TiO2最有效.当w[Fe(acac)3/TiO2]为0.25%,吸附温度为60℃,溶剂用量为乙醇/TiO2等于29 mL/g,吸附1.5 h时,改性后的纳米TiO2催化活性比改性前有了很大的提高.即使在普通白炽灯光照条件下,改性催化剂仍显示出很高的光催化活性,明显优于非改性的纯TiO2.改性纳米TiO2经过IR、XRD、UV-Vis、荧光、SEM-EDS和高倍光学显微镜等分析表征.     

Fe3+掺杂TiO2光催化降解聚乙烯薄膜的研究

以快速溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2光催化剂,并用Fe3 对其掺杂改性,在室温条件下,用于固相光催化降解聚乙烯(PE)包装薄膜的研究.对催化剂和薄膜进行了X衍射分析(XRD)、傅立叶红外光谱分析(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)形貌观察.结果表明,60W紫外光辐射240h后,PE失重为8.43%,锐钛矿型纳米TiO2光催化剂使PE失重30.66%;用Fe3 掺杂后,0.5?2O3/TiO2、1.0?2O3/TiO2和2.0?2O3/TiO2分别使PE失重35.91%、20.72%和13.30%.光催化剂加速了PE的失重,碳链的断裂和光氧化腐蚀,在薄膜表面形成大量的坑洞,降解产物中的小分子量的石蜡含量明显增高.Fe3 掺杂有一个最佳量,0.5?2O3/TiO2光催化降解PE的活性最高.     

磷改性TiO2-Al2O3复合载体在超深度加氢脱硫中的应用

 研究了磷改性对纳米TiO2-Al2O3复合载体负载CoMo催化剂的结构和性质的影响,并以4,6-二甲基二苯并噻吩为探针考察了CoMo/P-TiO2-Al2O3催化剂的超深度加氢脱硫性能. 结果表明,在复合载体中加入适量的磷酸盐能够减弱载体组分Al2O3同Co和Mo金属活性组分之间的强相互作用,使硫化后的催化剂中生成具有更高催化活性的多层MoS2簇结构. 而过量磷酸盐的加入则会降低载体的比表面积,使催化剂中出现晶态的CoMoO4,导致催化剂活性降低.     

磁载WO3－TiO2／SiO2／Fe3O4复合光催化剂的制备及其光催化活性

 用溶胶－凝胶法在表面包覆了SiO2的磁基体Fe3O4上负载TiO2,从而得到了易于磁性固液分离的磁载WO3－TiO2／SiO2／Fe3O4复合光催化剂,并通过IR,XRD,SEM和XPS等测试手段对催化剂进行了表征．研究了磁载WO3－TiO2／SiO2／Fe3O4复合光催化剂对亚甲基蓝溶液脱色的性能,并考察了WO3掺杂量对样品催化活性的影响．结果表明,n（WO3）／n（TiO2）＝0．001时,磁载WO3－TiO2／SiO2／Fe3O4复合光催化剂的催化活性最高,循环使用3次时脱色率仍保持在98％．     

Fe3+-TiO2/SiO2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe3+的TiO2光催化剂(Fe3+-TiO2/SiO2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究.结果表明,Fe3+-TiO2/SiO2比TiO2纳米粉有更好的催化活性,Fe3+的最佳掺入量为0.03％.罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理.根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO2在SIO2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因.     

SnO2的表面酸性及其催化臭氧氧化活性的研究

以SnO2催化臭氧化降解高浓度糖蜜酒精废水为探针反应,研究SnO2催化臭氧氧化降解糖蜜酒精废水的活性,并采用吸附吡啶的红外光谱研究SnO2及金属氧化物改性的SnO2催化剂表面的酸性.催化剂吸附吡啶的红外光谱表明:吡啶分子在SnO2表面吸附时,形成六元环振动峰1 449 cm-1,说明SnO2表面存在Lewis酸中心.掺入第二组分对SnO2进行酸性调变后,酸类型和酸中心发生了变化.CuO-SnO2催化剂表面仅存在L酸,NiO-SnO2,Fe2O3-SnO2及CoO-SnO2等的表面不仅存在L酸,还存在不同强度的B酸,且Fe2O3-SnO2与CoO-SnO2存在与SnO2不同的第二类L酸.水的存在使得NiO-SnO2,Fe2O3-SnO2及CoO-SnO2催化剂表面的L酸减弱,B酸强度增强;而CuO-SnO2表面出现了弱的B酸.将催化剂的酸类型与催化臭氧氧化活性进行关联,发现B酸的存在是造成催化剂活性降低的一个原因.     

TiO2-Al2O3复合氧化物负载NiMo加氢脱硫催化剂的研究

采用溶胶凝胶技术，从Al2O3载体的表面改性出发，制备了TiO2-Al2O3复合载体。采用此改性载体制备了NiMo／TiO2-Al2O3催化剂；用中压固定床微反装置考察了载体改性对制备的催化剂的噻吩加氢脱硫(HDS)活性的影响．用透射电镜、NH3-TPD及吡啶红外光谱法对改性载体和催化剂进行了表征．结果表明，经钛溶胶改性的载体制备的催化剂与原有载体制备的催化剂相比，催化剂活性提高了20％．改性载体表面负载的钛溶胶以纳米尺寸的TiO2微粒形态存在．     

改性二氧化钛负载贵金属Ru催化剂催化降解苯胺溶液

苯胺类废水污染物具有结构复杂、浓度高、不易生物降解、生物毒性大等特点,传统的苯胺降解措施存在着许多弊端,很难达到排放标准.催化湿法氧化技术(CWAO)主要针对降解高浓度难降解的有机废水,表现出降解效率高、反应时间短、对生物毒性物质的废水降解效果良好等优点,越来越受到人们的重视.但催化剂在使用过程中,需要在高温高压下进行,且有机物降解产生了有机酸,使得催化剂的活性组分流失和载体的物理化学性质发生变化,导致其催化活性下降.因此,需要开发出一种降解活性高,性能稳定的催化剂成为此技术在工业中广泛应用的关键.本文采用溶胶凝胶法对二氧化钛进行改性,制备了Ti0.9Zr0.1O2和Ti0.9Ce0.1O2载体,采用过量浸渍法将三氯化钌负载到载体表面制备了2%Ru/Ti0.9Zr0.1O2和2%Ru/Ti0.9Ce0.1O2催化剂.在高温高压反应条件下,以苯胺为催化湿法氧化污染物,对不同催化剂湿法降解苯胺进行比较研究,系统地探究了催化降解的反应温度和反应压力对苯胺降解的影响.此外,利用HPLC-MS鉴定出催化降解产生的中间产物,确定了催化降解的反应路径图.在改性的催化剂中,2%Ru/Ti0.9Zr0.1O2催化剂表现出最高的催化降解活性和稳定性.在初始苯胺浓度4 g/L,催化剂浓度4 g/L,反应温度180℃,O2压力1.5 MPa下,反应时间5 h后,苯胺完全转化,COD转化率达88.3%.并且催化剂进行三次循环试验后,苯胺转化率仍接近100%.X射线衍射和N2物理吸附结果表明,Ce,Zr掺杂到TiO2晶格中形成了共溶体,其晶格尺寸更小,比表面积和孔体积更大.负载贵金属后,并未出现其他晶相,说明贵金属均匀分散在载体表面.透射电镜结果表明,贵金属负载在改性TiO2上表现出较好的分散性和较小的颗粒尺寸,为催化降解苯胺提供更多的催化活性位点,而Ru/TiO2催化剂表面,贵金属发生团聚现象且颗粒尺寸大.X射线光电子能谱结果表明,Ce,Zr的掺杂使得TiO2表面活性氧和四价Ru的含量增加,更多的表面活性氧成为催化降解苯胺的直接原因.H2程序升温还原结果表明,在300?400oC处还原峰对应于催化剂载体晶格氧的还原,改性后,其还原峰增至2倍,即使在贫氧环境下,改性催化剂可以及时从载体中释放晶格氧,为催化降解苯胺提供更多的活性氧.     

H4SiW12O40/TiO2/SiO2复合光催化剂的制备及性能研究

溶胶-凝胶法制备了TiO2/S iO2光催化剂,利用所得TiO2/S iO2光催化剂为基体,浸渍烧结法制备了H4S iW12O40/TiO2/S iO2表面负载修饰型复合光催化剂。TG-DSC、XRD、SEM、BET对催化剂的物化结构进行了表征,分析了TiO2和H4S iW12O40催化活性组分在S iO2载体表面上的键联机理。光催化性能测试是以低浓度酸性品红染料的水溶液为降解目标物,试验结果表明H4S iW12O40的负载修饰可以改进TiO2/S iO2光催化剂的催化活性,酸性品红的降解效率最高可以增加45%。     

Surface Modification of a Magnetic SiO2 Support and Immobilization of a Nano-TiO2 Photocatalyst on It

This study presented an effective method to modify the surface chemical reactivity of a SiO₂/Fe₃O₄ support. The unmodified SiO₂/Fe₃O₄ support was prepared by the hydrolysis and condensation of tetraethoxysilane on the surface of hydrophilic Fe₃O₄ nanoparticles. These were then modified by a heat treatment in an ethanol/water solution under reflux. The resulting samples were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, and transmission/scanning electron microscopy. The immobilization of a TiO₂ nanocatalyst on both unmodified and modified supports was performed to investigate the effects of the modification of the magnetic silica support on the loading of a TiO₂ nanocatalyst and the photocatalytic activity. The loading of TiO₂ and the photocatalytic activity were both improved.     

金属氧化物(Fe2O3, CuO,NiO)改性对TiO2纳米管阵列光电催化活性的增强效应

采用阳极氧化法和阴极电沉积法制备了Fe2O3,CuO和NiO纳米粒子改性的高度有序的TiO2纳米管(TiO2-NT)阵列.运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱等手段对Fe2O3/TiO2-NT、CuO/TiO2-NT和NiO/TiO2-NT复合电极进行表征.以苯酚为模拟污染物,考察复合电极的光电性能.结果表明,金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)纳米粒子成功沉积在TiO2-NTs的管口、内壁和管底.金属氧化物改性复合电极的光电催化活性比未改性的TiO2-NTs提高了2倍以上.Fe2O3/TiO2-NTs在可见光区显示出最高的吸收强度.以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极处理苯酚废水,光照120min后苯酚去除率达到96%,而未改性的TiO2-NTs的苯酚去除率只有41%.此外,Fe2O3/TiO2-NTs在生成低毒中间产物方面表现出良好的性能.较高的复合电极光电催化活性主要是由于TiO2纳米管和过渡金属氧化物纳米粒子间构筑的高界面面积异质纳米结构,有效地促进了电子转移,抑制了光生电子-空穴对的复合.     

多核超顺磁性Ni0.5Zn0.5Fe2O4/SiO2催化载体的制备与表征

采用化学共沉淀法与溶胶-凝胶法相结合, 在制备过程中改变磁性纳米粒子和TEOS的引入方式, 成功地制备了多核超顺磁性Ni0.5Zn0.5Fe2O4/SiO2催化剂载体. 采用透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附、X射线衍射(XRD)及物理性质综合测试系统(PPMS)对样品进行了表征, 利用永磁铁对载体的分离效果进行了验证. 研究结果表明, 改进制备方法后, 制备的载体比表面积明显增大, 这有利于催化剂在载体上的分散与固载; 样品的饱和磁化强度明显增加, 表明样品具有很好的磁响应能力, 有利于催化剂的分离, 同时, 载体的超顺磁特性也有利于液相催化体系中催化剂的分散.     

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.     

甲烷氧化偶联:Mn2O3-Na2WO4/SiO2催化剂的金属氧化物MOx(M=Ti,Mg,Ga,Zr)改性及掺杂效应研究

甲烷 (页岩气、天然气、可燃冰和煤层气的主要成分) 是地球上储量巨大的优质能源和高品味的碳氢资源, 我国也拥有储量居全球前列的页岩气、可燃冰和煤层气. 虽然甲烷经由合成气可以间接转化为乙烯等产品, 但工艺流程长以及合成气造气高温、高能耗和高物耗也是不争的事实, 这在一定程度上降低了间接合成路线的竞争优势. 特别是, 甲烷的间接转化需要将本应部分保留于产品的 C-H 键全部打断生成合成气, 然后再在催化剂作用下重组得到烃类产品, 故而并不完美.因此, 甲烷的直接转化一直是科学家孜孜以求的理想路径, 甲烷氧化偶联制乙烯 (OCM 反应) 也再一次引起关注.目前, Mn2O3-Na2WO4/SiO2是最富有应用前景的催化剂, 但其适宜反应温度仍高达 800 ℃ 以上, 极大地制约了其工业化应用. 为提高其低温催化性能, 本文采用金属氧化物 MOx(TiO2, MgO, Ga2O3或 ZrO2) 对 Mn2O3-Na2WO4/SiO2催化剂进行了掺杂改性, 利用扫描电子显微镜、N2吸附-脱附等温曲线、X 射线衍射、拉曼光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱等手段对改性后的催化剂进行了系统表征. 结果表明, TiO2掺杂的 Mn2O3-Na2WO4/SiO2催化剂在 700 ℃(催化剂床层温度)下, CH4转化率可达 23%, 同时 C2-C3烃类选择性约为 73%, 且能够稳定运行 300 h 无失活迹象; MnTiO3的形成对提高OCM 反应的低温活性和选择性至关重要, 本质在于低温 (≤ 700 ℃) 化学循环"MnTiO3?Mn2O3"的形成替代了未改性催化剂的高温 (＞ 800 ℃) 化学循环"MnWO4?Mn2O3". 对于 MgO 改性的 Mn2O3-Na2WO4/SiO2催化剂, 其催化性能与未改性催化剂相当, 反应过程中 Mn2O3与 MgO 生成了新物相 Mg2MnO4; 虽然也形成了新的 MnWO4?Mg2MnO4氧化还原循环, 但是该循环与 MnWO4?Mn2O3循环类似, 需在高温下才可高效进行. 对于 Ga2O3或 ZrO2改性的催化剂, 其催化性能低于未改性催化剂, 原因在于反应过程中 Ga2O3或 ZrO2的引入促进了 MnWO4物相的生成并对其有稳定作用, 反应后的催化剂无论是体相还是表面都只能检测到 MnWO4, 推测认为α-方石英、Na2WO4和 Mn2O3的缺失是导致 Ga2O3或 ZrO2改性催化剂性能下降的主要原因.     

Effects of carrier and Mn loading on supported manganese oxide catalysts for catalytic combustion of methane

Supported manganese oxide catalysts were prepared by incipient wetness impregnation method for methane catalytic combustion, and effects of the support （Al2O3, SiO2 and TiO2） and Mn loading were investigated. These catalysts were characterized with N2 adsorption, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and temperature-programmed reduction techniques. Methane conversion varied in a large range depending on supports or Mn loading. Al2O3 supported 15% Mn catalyst exhibited better activity toward methane catalytic oxidation. The manganese state and oxygen species played an important role in the catalytic performance,     

S掺杂S-TiO_2/SiO_2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,硫脲为硫源,采用液相水解-沉淀法制备了S掺杂的TiO2/SiO2(S-TiO2/SiO2)催化剂,并以苯酚为模型物,考察了催化剂在可见光区、紫外光区和太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命和分离性能.采用X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、透射电镜及N2吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,S以+6价形式进入TiO2体相并置换晶格中的Ti4+,适量S掺杂的S-TiO2/SiO2在紫外光区、可见光区和太阳光下均表现出较高的光催化活性.SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固.S掺杂在TiO2表面生成Ti-O-S键,形成新的能级结构,使光催化剂在450～550nm产生吸收,诱发TiO2可见光催化活性;同时提高了TiO2表面羟基数量.SiO2的加入可减小TiO2颗粒的平均尺寸,增大催化剂的比表面积,改善催化剂的分离性能,提高催化剂的使用寿命.     

The adsorption and reaction of a titanate coupling reagent on the surfaces of different nanoparticles in supercritical CO2

The adsorption and reaction in supercritical CO2 of the titanate coupling reagent NDZ-201 on the surfaces of seven metal oxide particles, SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2 (anatase), TiO2 (rutile), Fe2O3, and Fe3O4, was investigated. FTIR and TG analysis indicated that the adsorption and reaction were different on different particle surfaces. On SiO2 and Al2O3 particles, there was a chemical reaction of the titanate coupling reagent on the surfaces. On the surfaces of ZrO2 and TiO2 (anatase) particles, there were two kinds of adsorption, weak and strong adsorption. On the surfaces of TiO2 (rutile), Fe2O3, and Fe3O4 particles, there was only weak adsorption. The acidity or basicity of the OH groups on the particle surface was the key factor that determined if a surface reaction occurred. When the OH groups were acidic, the titanate coupling reagent reacted with these, but otherwise, there was no reaction. The surface density of OH groups on the original particles and the amount of titanate coupling reagent adsorbed and reacted were estimated from TG analysis. The reactivity of the surface OH groups of Al2O3 particles was higher than that of the SiO2 particles.     

Synthesis and Characterization of Magnetic TiO2/SiO2/NiFe2O4 Composite Photocatalysts

Magnetic TiO2/SiO2/NiFe2O4 composite photocatalytic particles with high crystalline TiO2 shell were synthesized via a mild solution route.The prepared composite particles were characterized with X-ray diffraction(XRD),transmission electron microscopy(TEM),high resolution transmission electron microscopy(HRTEM),scanning electron microscopy(SEM),ultraviolet-visible(UV-Vis) spectroscopy and vibrating sample magnetometer(VSM).The results show that the obtained TiO2/SiO2/NiFe2O4 composite particles were composed...