纳米ZnO脱硫剂表面结构与室温脱除H2S性能的研究

采用均匀沉淀法制备纳米ZnO，经260 ℃，360 ℃，460 ℃和550 ℃焙烧制备的纳米ZnO均具有六方纤锌矿结构，平均粒径分别为14.3 nm，21.2 nm，24.1 nm和35.3 nm。通过TEM、TPR、XRD和XPS等技术对脱硫剂进行了表征。结果表明，纳米ZnO提高了对H₂S的室温去除率，室温脱除H₂S的活性时间是分析纯ZnO的近40倍；其脱硫性能随粒径增大，氧空位减少而下降，脱硫后高结合能的硫物种增多，硫取代晶格氧的趋势增大。说明粒径大小和氧空位是纳米ZnO室温脱硫的主要影响因素。纳米ZnO(14.3 nm)可直接将H₂S选择氧化为单质硫，尾气中未见SO₂产生。     

在一维ZnO表面可控构建Co3Mn1纳米晶及其催化CO氧化性能

利用热分解法制备了结构明确的负载型纳米晶催化剂。在纳米晶成核和生长过程中加入一维ZnO纳米棒作为晶种,调控不同组分的纳米晶在 ZnO纳米棒表面均匀生长,从而获得了结构明确的 MnO/ZnO、Co₃O₄/ZnO、Co₃Mn₁/ZnO催化剂。透射电子显微镜(TEM)与 X 射线粉末衍射(XRD)结果显示,不同组分纳米颗粒都均匀分散在 ZnO 纳米棒表面。相对于 MnO/ZnO 和Co₃O₄/ZnO催化剂,Co₃Mn₁/ZnO催化剂在CO氧化反应中具有最佳的催化性能。在200 L·g_cat^-1·h^-1的气时空速下,Co₃Mn₁/ZnO催化剂起活温度为 50 ℃,其 T100(CO 转化率达到 100% 时的温度)为 200 ℃;利用 X 射线光电子能谱(XPS)对不同催化剂进行了分析,结果显示,Co₃Mn₁/ZnO催化剂的氧空位比MnO/ZnO催化剂提高了30%以上,从而使其具有较高的CO氧化催化性能。更为重要的是,Co₃Mn₁/ZnO复合纳米晶催化剂的活化能(39.4 kJ·mol^-1)远低于其它负载型纳米晶催化剂。     

制备条件对CdWO4纳米棒的光致发光性能的影响

以Na₂WO₄和CdCl₂为主要原料，在130 ℃水热制备了CdWO₄纳米棒，并用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、粉末X射线衍射(XRD)和能谱元素分析(EDS)对产物进行了表征。结果表明，产物为长约100 nm，直径10～30 nm的CdWO₄纳米棒。研究了不同反应条件下制备的CdWO₄纳米棒的光致发光性能。     

自组装合成纳米复合TiO2-ZnO介孔材料及其光催化性能

以TiCl₄, ZnSO₄•7H₂O为原料, 尿素为沉淀剂, 利用可溶性淀粉大分子链的空间位阻效应和高分子网络的阻隔作用, 以纳米级碳黑为模板, 采用微波加热、均相沉淀法合成出了一系列纳米TiO₂-ZnO复合介孔材料. XRD分析证明反应前驱体为非晶态, 500 ℃以上转变为锐钛矿结构的TiO₂和ZnTiO₃, 当Ti∶Zn＝1(摩尔比)时, 产物全部为ZnTiO₃ (TiO₂•ZnO). TEM形貌观察结合N₂吸附表明, 基本粒子为球形, 粒径15～20 nm. 最可几孔径8～10 nm. EDS分析证明产品中Ti∶Zn的分析测定值与实际的投料值基本一致, 并且掺杂均匀性好. 光吸收及光催化实验发现Zn含量为50%时, 光催化效果最好, 在日光照射90 min后, 此TiO₂-ZnO复合材料对藏蓝染料溶液降解率可达到100%, 其光催化反应符合一级动力学方程.     

表面活性剂辅助合成CdWO4纳米棒和纳米线

以Na₂WO₄•2H₂O和CdCl₂ 为主要原料, 分别在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂中, 在180 ℃反应16 h, 水热制备了CdWO₄纳米棒和纳米线. 利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对产物进行了表征, 并对其在室温下的发光特性进行了测定. 实验结果表明: 产物均为具有单斜结构的单相CdWO₄. 其中CdWO₄纳米棒具有单晶属性, 平均粒径约为63 nm, 长度近1 µm; 而CdWO₄纳米线具有多晶特性, 平均粒径约为12 nm, 长度达十几微米. 当激发波长为253 nm时均有460 nm强的发射峰, 其中CdWO₄单晶纳米棒的发光强度大于CdWO₄多晶纳米线. 分别对CdWO₄纳米棒和纳米线形成的可能机理进行了初步分析.     

表面活性剂辅助合成CdWO4纳米棒和纳米线

以Na₂WO₄•2H₂O和CdCl₂ 为主要原料, 分别在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂中, 在180 ℃反应16 h, 水热制备了CdWO₄纳米棒和纳米线. 利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等手段对产物进行了表征, 并对其在室温下的发光特性进行了测定. 实验结果表明: 产物均为具有单斜结构的单相CdWO₄. 其中CdWO₄纳米棒具有单晶属性, 平均粒径约为63 nm, 长度近1 µm; 而CdWO₄纳米线具有多晶特性, 平均粒径约为12 nm, 长度达十几微米. 当激发波长为253 nm时均有460 nm强的发射峰, 其中CdWO₄单晶纳米棒的发光强度大于CdWO₄多晶纳米线. 分别对CdWO₄纳米棒和纳米线形成的可能机理进行了初步分析.     

自组装合成纳米复合TiO2-ZnO介孔材料及其光催化性能

以TiCl₄, ZnSO₄•7H₂O为原料, 尿素为沉淀剂, 利用可溶性淀粉大分子链的空间位阻效应和高分子网络的阻隔作用, 以纳米级碳黑为模板, 采用微波加热、均相沉淀法合成出了一系列纳米TiO₂-ZnO复合介孔材料. XRD分析证明反应前驱体为非晶态, 500 ℃以上转变为锐钛矿结构的TiO₂和ZnTiO₃, 当Ti∶Zn＝1(摩尔比)时, 产物全部为ZnTiO₃ (TiO₂•ZnO). TEM形貌观察结合N₂吸附表明, 基本粒子为球形, 粒径15～20 nm. 最可几孔径8～10 nm. EDS分析证明产品中Ti∶Zn的分析测定值与实际的投料值基本一致, 并且掺杂均匀性好. 光吸收及光催化实验发现Zn含量为50%时, 光催化效果最好, 在日光照射90 min后, 此TiO₂-ZnO复合材料对藏蓝染料溶液降解率可达到100%, 其光催化反应符合一级动力学方程.     

Co3O4纳米立方体的可控合成及其CO氧化反应性能

在乙醇和三乙胺的混合溶液中,采用溶剂热法制备了尺寸为10 nm的Co₃O₄立方体. 考察了钴盐前驱体和溶解氧对Co₃O₄纳米立方体结构的影响规律,通过对合成过程中不同阶段产物的结构分析和表征,提出了Co₃O₄纳米立方体的形成机制是溶解再结晶的过程. 将所制备的Co₃O₄纳米立方体在200 ℃焙烧处理后,尺寸和形貌均可保持稳定,但400 ℃焙烧后,变为球形纳米粒子. 这种主要暴露{100}晶面的Co₃O₄纳米立方体催化CO氧化反应的活性低于纳米粒子({111}晶面),验证了四氧化三钴纳米材料在CO氧化反应中的晶面效应.     

自组装α-Fe2O3亚微米球的制备及其光催化性质

在乙二醇体系中, 通过简单的二步方法成功合成了α-Fe₂O₃亚微米球。第一步,以Fe(NO)₃和C₆H₁₂N₄为主要反应物160 ℃溶剂热反应8h制备出前驱体;第二步,煅烧前驱体成功合成了斜方相的α-Fe₂O₃产物。利用X射线粉末衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),红外吸收光谱(FTIR),能谱分析(EDS)和热重分析(TGA)等手段对产物进行了表征。在300 W紫外灯(主波长为365 nm)照射下降解一定浓度的甲基橙溶液,研究不同光催化剂对甲基橙溶液降解效果。由于制备产物的形貌和粒径影响其比表面积和对反应物的吸附能力以及带隙能,使得制备产物具有良好的光催化性能。结果表明,α-Fe₂O₃亚微米球在紫外光照射条件下对甲基橙溶液有光降解作用。     

等离子体修饰磁载TiO2光催化剂性能研究

以化学共沉法制备的CoFe₂O₄纳米粒子为磁核,采用TiCl₄水解包覆技术制备磁载二氧化钛纳米复合粒子CoFe₂O₄ /TiO_x(TCF),利用低温等离子体技术修饰TCF制备了CoFe₂O₄/TiO₂(PTCF)纳米复合光催化剂。运用VSM(振动样品磁强计)技术对样品磁性能进行研究,结果表明：等离子体修饰后的复合材料仍具有较高的饱和磁化强度,可在外加磁场作用下实现催化剂在水中的分离与回收;样品的XRD、TEM和UV-Vis分析测试结果表明：等离子体修饰后的复合材料有锐钛矿型TiO₂存在;TEM谱图显示磁核CoFe₂O₄的平均粒径约为20 nm,TCF复合粒子的粒径约为30~40 nm,TiO₂包覆层的厚度为10~20 nm。与纯TiO₂相比PTCF样品对光的吸收拓展到整个紫外-可见区,扩大了光谱响应范围;对甲基橙溶液降解的光催化活性评价研究表明：TCF复合粒子等离子体修饰后的PTCF纳米复合光催剂的光催化活性明显提高。