高分散TiO_2/SBA-15的制备及光催化性能

提出了一种制备高分散TiO2/SBA-15光催化剂的新方法.以钛酸四正丁酯(TB)和羧基改性的SBA-15(COOH/SBA-15)为原料,利用COOH/SBA-15表面上高分散的羧基与TB的配合作用将TB锚定,经过溶剂热及焙烧处理制得TiO2/SBA-15光催化剂.采用粉末X射线衍射(XRD),N2吸脱附,傅里叶变换红外光谱(FT-IR),透射电镜(TEM)等对所得催化剂进行了表征.结果表明:所得TiO2/SBA-15光催化剂为高结晶度的锐钛矿晶型,TiO2均匀地分散在SBA-15表面,TiO2/SBA-15光催化剂保持较好的介孔特征结构,具有较大比表面积.以降解罗丹明B(RhB)为探针反应,考察了所得TiO2/SBA-15光催化剂的光催化性能.与后处理浸渍法制备的光催化剂相比,本文制备的TiO2/SBA-15光催化剂表现出了更加优越的光催化性能.     

Ag/N-TiO2/SBA-15光催化剂的制备及其可见光催化还原CO2

以钛酸四正丁酯(TB),羧基改性的SBA-15 (COOH/SBA-15),尿素和AgNO3为原料,利用溶剂热及焙烧处理制得Ag/N-TiO₂/SBA-15催化剂. 采用X 射线衍射(XRD),低温N2吸脱附,X 射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS),荧光(PL)光谱,电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)和元素分析(EA)等表征. 结果显示：Ag/N-TiO₂/SBA-15样品具有介孔结构,TiO₂以单一的锐钛矿晶型均匀的分散在载体表面,Ag以单质形态沉积在TiO₂表面,N则掺入到TiO₂晶格中,并以取代N(O-Ti-N)和间隙N(Ti-O-N)两种方式共存. Ag/N-TiO₂/SBA-15催化剂中单质Ag既可以捕获光生电子提高量子效率,又促进了TiO₂对可见光的吸收. N掺杂拓宽了TiO₂吸收光谱的吸收范围,并且适量的N掺杂有助于光生电荷的分离,提高了光催化效率. 以光催化还原CO₂为探针反应,考察了催化剂在可见光下的催化活性. 结果表明：Ag/N-TiO₂/SBA-15系列催化剂均表现出了可见光催化还原CO₂性能,发现当Ag的质量分数为2%,N与Ti的物质的量比为3时,催化剂光催化活性最佳,产物甲醇产量高达45.7 μmol·g^-1·h^-1.     

Pt/CeO2/SBA-15催化剂上Pt-CeO2接触界面的相互作用

通过沉积沉淀法(Deposition precipitation, DP)将CeO2纳米粒子高度分散在SBA-15分子筛上, 进一步采用浸渍法负载Pt后制备了 Pt/CeO2/SBA-DP催化剂. 紫外-可见漫反射光谱分析表明, 在Pt/CeO2/SBA-DP催化剂上可以形成更多的Pt-CeO2接触界面, 有利于从CeO2到Pt的电子转移过程. CO程序升温还原(CO-TPR)测试证实, Pt/CeO2/SBA-DP催化剂上CeO2表面氧物种具有较高的还原能力.     

Cu-Zn-Zr/SBA-15介孔催化剂的制备及CO2加氢合成甲醇的催化性能

以具有骨架结构的SBA-15介孔分子筛为载体,采用浸渍法合成了具有高比表面积、不同金属氧化物含量的Cu-Zn-Zr介孔催化剂CZZx/SBA-15(x=0.3,0.4,0.5,0.6).采用N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2吸附(CO2-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了表征.在固定床反应器上评价了其CO2加氢合成甲醇的催化性能.实验结果表明,CZZx/SBA-15催化剂具有介孔结构,负载的Cu O,Zn O和Zr O2能够很好地分散在表面,并且负载氧化物晶粒尺寸不同.催化剂的铜比表面积SCu与甲醇催化活性呈近似线性关系,其中CZZ0.4/SBA-15催化剂表现出最大甲醇选择性(54.32%),与CZZ相比,甲醇选择性增加24.85%.随着金属氧化物负载量的增大,催化剂比表面积和SCu明显减小,甲醇选择性与收率也相应减小,负载型CZZx/SBA-15催化剂表面结构对CO2加氢合成甲醇反应活性起关键作用.     

TiO2纳米管阵列覆盖Si薄膜光催化还原CO2性能的研究

本工作采用CVD法在阳极氧化TiO2纳米管阵列膜表面沉积一层非晶Si膜,通过退火后得到晶化了的Si膜/TiO2纳米管阵列的复合结构,并初步就其光催化还原CO2制备碳氢化合物的活性进行研究。拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)等微结构表征结果表明所制备的TiO2纳米管阵列的厚度为270 nm左右,管直径约为70 nm,管壁厚度约为16 nm。覆盖的Si膜已晶化,其厚度约为300 nm。通过高效液相色谱(HPLC)及总有机碳(TOC)来检测光催化还原液相产物中的甲酸及总有机碳含量,发现负载Si膜后的TiO2纳米管阵列光催化性能有所提高,在装有400cut滤光片氙灯照射2 h下TOC含量从21.2 mg.L-1增长到29.5 mg.L-1,表明Si与TiO2的复合可有效的提高光催化还原CO2的活性,这可能与该异质结结构可增加对光的吸收并且可降低光生空穴-电子对复合有关。光催化循环实验表明所制得的催化剂在循环5次后仍可保持91.6%的催化活性。     

蜂窝状CuO和Fe2O3纳米管协同光电还原CO2

采用阳极氧化法在Fe上原位生长直立有序的Fe2O3纳米管阵列,脉冲电沉积法将蜂窝状CuO组装到Fe2O3NTs上,得到CuO HCs/Fe2O3NTs催化剂.结果表明:Fe2O3NTs呈"火山状"规则生长,蜂窝状CuO均匀分布在Fe2O3NTs表面.修饰后,材料的能隙由原来的2.03 eV窄化为1.84 eV.同时发现该催化剂具有优良的光催化还原性能和电催化还原性能,光电催化还原CO2的主要生成产物为甲醇,甲醇在6 h时含量峰值为3.77 mmol/L.该研究对光电催化还原CO2有一定的指导和借鉴意义.     

CuxCe1-xO2-x/SBA-15/堇青石整体式催化剂及其CO催化氧化性能

以堇青石蜂窝陶瓷为载体,CuxCe1-xO2-x/SBA-15为催化活性组分,制备了一系列10%~60%Cu0.5Ce0.5O1.5/SBA-15/堇青石和50%CuxCe1-xO2-x/SBA-15/堇青石(x=0~1)整体式催化剂,采用低温氮吸附-脱附、XRD、XPS和H2-TPR对催化剂进行了表征,在微型固定床反应器中评价了催化剂的CO催化氧化活性。结果表明:整体式催化剂仍然保持SBA-15的介孔结构,催化剂中除了堇青石的物相外,还有CuO和CeO2物相,催化剂表面的Cu以Cu2+和Cu+两种状态存在,Ce以Ce4+状态存在,催化剂表面的氧化还原性能与Cu0.5Ce0.5O1.5的含量和Cu、Ce的比例有一定的关系,50%Cu0.5Ce0.5O1.5/SBA-15/堇青石催化剂具有最好催化活性,CO可以在140℃完全转化。     

TiO2上原子分散的Fe位点促进光催化CO2还原:增强的催化活性、DFT计算和机制洞察(英文)

光催化CO₂高效、环保地转化为高附加值化工产品(CH₄, CO, CH₃OH等),能够有效降低环境污染并且促进资源利用.商用P25(TiO₂)因其具有无毒、化学稳定性和强氧化还原电位而被广泛研究.然而, TiO₂的带隙高达3.0 e V,只有在紫外光激发下才能产生光生载流子,这极大地限制了其在光催化领域的应用.单原子催化剂(SACs)具有金属原子利用率高、选择性高和活性高等优点,可用于精细化工合成、氧还原和污染物降解等催化领域.由于单个原子具有极高的表面自由能,因此如何稳定地保持原子分散,避免原子团聚成为SACs制备和反应过程中的一大挑战.本文通过简单的负压封装后热解方法实现了Fe在TiO₂表面的原子级分散负载,所制备的Fe SA/TiO₂催化剂展现出高效的光催化CO₂还原性能,并且利用多种表征手段及理论计算研究了TiO₂表面Fe位点促进CO₂高效转化的反应机制.扫描透...     

制备方法对CuO-CeO2/ZrO2催化CO氧化性能的影响

以ZrO2为载体、采用不同的浸渍次序制备了3种CuO-CeO2/ZrO2催化剂并在不同的温度(500,650和800℃)下进行焙烧,利用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR和CO-TPR)及CO程序升温脱附(CO-TPD)技术对所制备的催化剂进行了表征,并采用色谱流动法考察了其催化CO低温氧化反应性能。结果表明,当焙烧温度为650℃时,3种催化剂的CO催化氧化活性均最佳,且三者的催化活性大小顺序为:CuO/CeO2/ZrO2>CuO-CeO2/ZrO2>CeO2/CuO/ZrO2。结合催化剂的表征和活性测试结果,我们认为高分散的CuO是CO的吸附中心,有利于CO的低温氧化反应,而大颗粒的CuO几乎对CO没有吸附作用,不利于CO的低温氧化反应。在3种催化剂中,CuO/CeO2/ZrO2催化剂具有最佳的低温还原特性和最大的CO2脱附峰面积,相应地具有最佳的催化氧化活性。     

局部表面等离子体共振可调的MoO3-x-TiO2纳米复合物用于提高可见光下光催化还原CO2的性能

利用太阳能光催化还原CO2和H2O到燃料和化学品是一条极具吸引力但又充满挑战性的转化途径.迄今为止,只有非常有限的光催化剂已经被报道可以在可见光照射下光催化还原CO2.局部表面等离子体共振(LSPR)现象可以被用作一种有效的开发可见光催化剂的策略.贵金属Au,Ag,Pt等的LSPR现象已经被较为广泛的研究,并应用于光催化、光热、气敏等多种领域.而低价态金属自掺杂的金属氧化物,如MoO3-x和WO3-x,也被证明具有LSPR现象,可用于开发更加廉价的可见光催化剂.本文通过简单的溶剂热法成功合成了低价态Mo自掺杂的MoO3-x纳米片催化剂,并在合成过程中原位加入TiO2纳米颗粒(TiO2-NP)和TiO2纳米棒(TiO2-NT),构建了MoO3-x-TiO2纳米复合物.电镜表征显示,MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物中,MoO3-x纳米片和TiO2纳米管的结合更为紧密.UV-vis光谱显示,TiO2的复合不仅可以增强MoO3-x可见区的吸收强度,同时吸收峰的位置也发生了蓝移.XPS表征显示,TiO2复合后,MoO3-x中Mo5+的比例明显增加,从而提高了MoO3-x中自由电子的浓度,进而增强了LSPR现象和LSPR吸光能力,且TiO2纳米管相对TiO2纳米颗粒具有更好的促进效果.MoO3-x纳米片具有在可见光照射下光催化还原CO2的性能,CO的生成速率为2.8μmol g-1 h-1.复合TiO2纳米颗粒后,MoO3-x-TiO2-NP纳米复合物上,CO的生成速率提高到6.8μmol g-1 h-1.当复合TiO2纳米管时,光催化性能显著提高,在MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物上,CO的生成速率可达12μmol g-1 h-1,约为MoO3-x纳米片的四倍,此外还可观测到CH4的生成.当我们将反应气氛由CO2替换成N2后,CO和CH4的生成量几乎为零,证明CO和CH4的生成主要来自CO2的光催化还原.此外,我们还考察了MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物光催化还原CO2的催化性能稳定性,以12 h反应时间为一个循环,经3个循环反应后,催化剂的活性基本保持不变,证明该催化剂具有较好的稳定性.综上,我们通过MoO3-x纳米片和TiO2复合的策略,增强了MoO3-x纳米片的LSPR效应,提升了催化剂对可见光的吸收能力,进而提高了MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物光催化还原CO2的性能.MoO3-x-TiO2-NT纳米复合物是一种具有发展潜力的光催化还原CO2的可见光催化剂,且该纳米复合物调变LSPR效应的策略还有望用于增强其他LSPR光催化材料的光催化性能.     

Syntheses of 2-hydroperoxy-and 2-hydroxy-2H-imidazoles

Oxidation of fully substituted imidazoles 1 by singlet oxygen gives in good yield fully substituted 2-hydroperoxy-2H-imidazoles 2 . Reduction of 2 by triphenylphosphine leads to 2-hydroxy-2H-irnidazoles 3 . Limitations of the methods are reported.     

Photocycloaddition of 2-Cyanocycloalk-2-Enones to 2, 3-Dimethylbut-2-Ene

Irradiation of 5,5-dimethyl-6-oxocyclohex- l-ene- l-carbonitrile ( 1 ) in the presence of 2,3-dimethylbut-2-ene afforded 3,3,4,4,7,7-hexamethyl-3,4,4a,5,6,7-hexahydroindeno[1,7-c,d]-],2-oxazole (3) in nearly quantitative yield. In contrast, 4,4-dimethyl-5-oxo-cyclopent-l-ene-l-carbonitrile ( 2 ) under the same conditions reacted not to a tricyclic isoxazole but to a 2:1 mixture of 3,3,6,6,7,7-hexamethyl-2-oxo-bicyclo[3.2.0]heptane-l-carbonitrile ( 4 ) and trans-3,3-dimethyl-2-oxo-5-(2,3-dimethylbut-3-en-2-yl)cyclopentane-l-carbonitrile ( 5 ), respectively.     

Thermal decomposition of Me3SnO2PCl2, Me2Sn(O2PCl2)2 and Ph3SnO2PCl2

TG and DTA studies on Me₃SnO₂PCl₂, Me₂Sn(O₂PCl₂)₂ and Ph₃SnO₂PCl₂ were carried out under dynamic argon atmosphere. The results show that the decomposition proceeds in different stages leading to the formation of Sn₃(PO₄)₂ as a stable product. This compound was characterized by IR spectroscopy. Decomposition schemes involving reductive elimination reactions were proposed.     

Crystal Structures of [Bu2Sn(O2PPh2)2], [Ph2Sn(O2PPh2)2], and [PhClSn(O2PPh2)OMe]2. Raman Spectra of [Ph2Sn(O2PPh2)2] and [PhClSn(O2PPh2)OMe]2

[(n‐Bu)₂Sn(O₂PPh₂)₂] ( 1 ), and [Ph₂Sn(O₂PPh₂)₂] ( 2 ) have been synthesized by the reactions of R₂SnCl₂ (R=n‐Bu, Ph) with HO₂PPh₂ in Methanol. From the reaction of Ph₂SnCl₂ with diphenylphosphinic acid a third product [PhClSn(O₂PPh₂)OMe]₂ ( 3 ) could be isolated. X‐ray diffraction studies show 1 to crystallize in the monoclinic space group P2₁/c with a = 1303.7(1) pm, b = 2286.9(2) pm, c = 1063.1(1) pm, β = 94.383(6)°, and Z = 4. 2 crystallizes triclinic in the space group , the cell parameters being a = 1293.2(2) pm, b = 1478.5(4) pm, c = 1507.2(3) pm, α = 98.86(3)°, β = 109.63(2)°, γ = 114.88(2)°, and Z = 2. Both compounds form arrays of eight‐membered rings (SnOPO)₂ linked at the tin atoms to form chains of infinite length. The dimer 3 consists of a like ring, in which the tin atoms are bridged by methoxo groups. It crystallizes triclinic in space group with a = 946.4(1) pm, b = 963.7(1) pm, c = 1174.2(1) pm, α = 82.495(6)°, β = 66.451(6)°, γ = 74.922(6)°, and Z = 1 for the dimer. The Raman spectra of 2 and 3 are given and discussed.     

Electrochemical study of (NEt4)2Cl2FeS2MoS2 and (NEt4)2Cl2FeS2MoS2FeCl2

Summary The ability of [MoS₄]^2–, anions to be used as ligands for transition metal ions has been widely demonstrated, especially with Fe²⁺. The present study has been restricted to linear complexes such as (NEt₄)₂ [Cl₂FeS₂MoS₂] and (NEt₄)₂[Cl₂FeS₂MoS₂FeCl₂]. Their electrochemical properties are described: upon electrochemical reduction, these compounds yield MoS₂, as a black precipitate, and an iron complex in solution, assumed to be [SFeCl₂]^2–. The electrochemical reduction goes through two electron transfers, coupled with the breakdown of the molecular skeleton: a DISPl and an ECE mechanism. Depending on the solvent, the following equilibrium may be observed: [Cl₄Fe₂MoS₄]^2–[Cl₂FeMoS₄]^2–+FeCl₂. The equilibrium constant, K_D, was evaluated by differential pulse polarography. K_D is tightly related to the donor number of the solvent.     

Homopolymerization of 2-alkyl- and 2-aryl-2-oxazolines

2-Aryl- and 2-alkyl-2-oxazolines have been polymerized to poly-(N-aroyl)aziridines and poly(N-acyl)aziridines, respectively, in the presence of boron trifluoride. The polymers obtained were glassy, light yellow resins with molecular weights ranging from 3500 to 7500 (35–50 oxazoline units per chain). The polymerization rates have been determined for several of these monomers. A polymerization mechanism is proposed.