可磁分离的氮掺杂二氧化钛光催化剂的制备及光催化性能

将氮掺杂二氧化钛和通过液相催化相转化制备的磁性载体混合、煅烧制备了一种可磁分离的光催化剂TiO2-xNx/SiO2/NiFe2O4(TSN), 这种光催化剂显示出了典型的铁磁性和可见光活性(λ>400 nm). 对该光催化剂的XRD谱图和透射电镜照片进行分析. 结果表明, SiO2/NiFe2O4(SN)纳米粒子黏附在TiO2-xNx聚集体的表面形成了TSN复合光催化剂. 利用光催化降解甲基橙的效果来评价这种光催化剂的活性. 结果表明, 在NiFe2O4和TiO2-xNx之间包覆一层无定形的SiO2, 可以显著地提高催化剂的脱色效果.     

磁性纳米TiO_2/SiO_2/NiFe_2O_4的制备及其催化性能

采用溶胶凝胶法制备了核壳结构磁性纳米TiO2/SiO2/NiFe2O4催化剂.利用XRD、TEM、VSM等手段对样品的粒径、晶体结构、磁性和光催化性能进行了研究.结果表明:SiO2/NiFe2O4的加入抑制了TiO2纳米粒子的生长,使晶粒尺寸减小,促进了锐钛矿相向金红石相的转变,催化剂的回收率和光催化性能均得到提高.光催化实验结果表明,当SiO2/NiFe2O4的负载量为15%时,焙烧温度为500℃时对亚甲基兰的脱色率最高.     

SiO2负载的TiO2光催化剂可见光催化降解染料污染物

 采用酸催化溶胶-凝胶法制备了SiO2负载的TiO2光催化剂,考察了制备条件对负载型TiO2光催化剂的晶相、结构、比表面积和可见光催化活性的影响. 结果表明,采用SiO2为载体时,TiO2以纳米颗粒的形态分散在载体表面,负载型TiO2/SiO2催化剂的比表面积大、等电点低而且热稳定性能良好. 偶氮染料酸性橙7的可见光催化降解实验结果表明,染料污染物在催化剂表面的吸附是影响催化剂可见光催化活性的重要因素. 与试剂TiO2样品相比,负载型TiO2/SiO2光催化剂具有更好的光催化活性和沉降性能.     

以工业粉煤灰为原料制备 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂及其催化性能

2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)作为杀虫剂、除草剂和烯烃基芳香族化合物阻聚剂而被广泛地应用于工农业生产中.在 DNBP生产和使用过程中,会产生大量难以降解的有机废水,从而对人类和生态环境造成极大危害.因此,开展含 DNBP废水的处理技术和方法研究具有重要的现实意义. TiO2半导体材料由于具有良好的光化学特性和电化学行为,近几十年来一直是光催化领域的研究热点.在能量等于或大于 TiO2的带隙能级的辐照光照射下, TiO2可以产生光生电子/空穴对(e-/h+).光生电子和空穴分别与 TiO2表面被吸附的 H2O和 O2分子反应,生成具有强氧化性的活性羟基自由基(?OH),对硝基酚类有机污染物具有较强的降解能力. TiO2光催化反应属于非均相反应,反应在催化剂的表面进行,催化剂对污染物的吸附是影响其催化降解性能的重要因素.但是,传统 TiO2光催化剂存在比表面积小,对有机污染物吸附能力差,光生电子与空穴易于复合等缺陷,限制了 TiO2光催化技术的进一步发展和在水处理领域中的大规模应用.我们基于气凝胶具有多孔性、大比表面积和高孔隙率的特点,以富含硅、铝的工业废弃物粉煤灰为反应原料,首先利用碱熔法和常压干燥技术制备出 SiO2-Al2O3气凝胶.在此基础上,以钛酸四丁酯(TBOT)为反应前体, SiO2-Al2O3气凝胶为载体,利用酸催化溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂.利用 X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附(BET)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析测试技术对所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂结构进行了表征.结果显示,在 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂中,粒径尺寸为10~30 nm的锐钛矿型 TiO2纳米颗粒均匀分散在 SiO2-Al2O3气凝胶载体上. TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂呈现典型介孔材料的 IV型等温线. SiO2-Al2O3气凝胶的加入极大提高了 TiO2光催化剂的比表面积和对有机污染物的吸附性能,但是对 TiO2光波吸收范围影响不大.在制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂基础上,进一步对其在可见光条件下的光催化性能进行了研究.以500 W的 Xe灯光源模拟自然太阳光, DNBP为探针污染物分子,系统考察了可见光照射条件下溶液 pH值、光催化剂用量、光反应时间、DNBP溶液初始浓度不同因素对 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂催化活性的影响.结果表明, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP有机污染物的吸附率和光降解率明显高于纯 TiO2样品.在 DNBP溶液初始浓度为0.167 mmol/L, pH =4.86,催化剂用量6 g/L,光照时间5 h的条件下, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率几乎高达100%.根据 Langmuir-Hinshelwood方程,在低浓度下光催化降解反应符合一级反应动力学.所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂具有良好的稳定性和重复利用性能.重复利用5次后, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率仍高达90%以上.利用紫外-可见分光光度计、气相-质谱联用仪对 DNBP降解中间产物进行了分析,探讨了 DNBP的光催化降解机理.     

液相沉积法制备可磁分离复合光催化剂纳米球及其催化性能

采用反胶束和液相沉积法制备了一种可磁分离的复合光催化剂纳米球TiO2@SiO2@NiFe2O4,并运用X射线衍射和透射电镜对样品进行了表征.结果表明,NiFe2O4纳米粒子被包裹在SiO2内形成磁性SiO2@NiFe2O4纳米球载体,纳米TiO2粒子沉积于其表面,形成TiO2光催化壳层.光降解实验结果表明,当沉积液中硼酸与六氟钛酸铵的摩尔比为4,焙烧温度为300C时,制备的纳米球催化剂表现出最佳的光催化活性.     

Mg-Al 类水滑石/二氧化钛异质复合纳米晶光催化氧化苯的性能

 采用过饱和沉淀法合成 n(Mg)/n(Al) = 2 的 Mg-Al 类水滑石化合物 (Mg-Al-HT), 再用水热法将它与钛胶复合, 制得 Mg-Al-HT/TiO2 异质复合光催化剂. 采用 X 射线粉末衍射、透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、低温 N2 吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱和热重等技术对催化剂结构、成分和性质进行了表征. 结果表明, 在波长 365 nm 的紫外光照射降解苯的反应中, Mg-Al-HT/TiO2 异质复合光催化剂表现出优于单一的 TiO2 或 Mg-Al-HT 催化剂的光催化活性, 且稳定性更高; 同时讨论了该复合催化剂性能优异的原因. 另外, 运用电子顺磁共振技术检测到体系中存在羟基自由基等活性物种, 并据此提出了 Mg-Al-HT/TiO2 异质复合纳米晶催化剂光催化降解苯的反应机理.     

BiVO4/TiO2复合光催化剂的制备及可见光降解腐殖酸

首先以P123为模板剂利用溶胶-凝胶法制备TiO2载体,然后采用沉淀法制得介孔BiVO4/TiO2复合光催化剂.采用X射线衍射仪、漫反射吸收光谱仪、比表面分析仪对所制得的光催化剂进行了表征.结果表明,催化剂样品中的TiO2主要以锐钛矿型存在,BiVO4为四方相和单斜相共存的混晶,与单纯的BiVO4、TiO2光催化剂相比,BiVO4/TiO2复合光催化剂具有更高的可见光吸收性能、较好的比表面积和均一的介孔结构.腐殖酸的可见光降解试验表明,随着腐殖酸初始浓度的增大,其光降解率逐渐降低,ln(C/C0)对t呈线性关系.试验同步研究了腐殖酸光催化降解过程中荧光光谱、红外光谱和GC-MS谱图的变化情况.     

核-壳式纳米SnO2/TiO2光催化剂的制备和性能

 以纳米SnO2·nH2O胶体粒子为基质,采用活性层包覆法制备了纳米SnO2/TiO2复合光催化剂,并用R,TEM,XPS和XRD等手段进行了表征. 采用敌敌畏的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价. 结果表明,SnO2/TiO2为核-壳结构,粒径约为12 nm. SnO2/TiO2的光催化活性受TiO2含量及SnO2·nH2O乙醇溶液含水量的影响. 最佳条件为SnO2/TiO2中TiO2含量为56.45%,SnO2·nH2O乙醇溶液含水量为20%. 所制SnO2/TiO2光催化活性比纯TiO2显著提高,且光催化活性稳定,可重复使用.     

水洗处理对Au/TiO2催化剂光催化活性的影响

以Au(S2O3)3-2为金前驱体, 分别采用水洗(W)和旋蒸(E)工艺制备了Au/TiO2催化剂. 用UV-Vis漫反射光谱(DRS)、X 射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和原子吸收光谱(AAS)对制备的催化剂样品进行了表征, 通过光催化降解甲基橙对催化剂光催化活性进行了评价. 结果表明, 通过水洗处理, 催化剂样品表面形成了具有较好分散性的金纳米粒子(2-5 nm), 而旋蒸工艺制备的样品表面形成一层金的包覆结构. Au/TiO2催化剂的光催化活性与制备工艺密切相关. 在相似的金负载量下, 水洗法制备的样品比旋蒸法制备的样品具有更高的光催化活性.     

TiO2/AC复合催化剂光催化降解气相1,2-二氯苯

以商品活性炭(AC)为载体, 采用溶胶-凝胶法制备不同比表面积和TiO2负载量不同的光催化剂(TiO2/AC). 用氮吸附、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征方法, 获得了所制备的TiO2/AC性能参数; 并通过降解气相1,2-二氯苯(1,2-DCBz)的实验研究了TiO2/AC催化剂的光催化氧化性能, 主要考察参数包括催化剂使用量、比表面积、气相1,2-DCBz浓度等对光催化氧化的影响. 结果表明: 负载于AC上的TiO2颗粒粒径为10 nm左右, TiO2颗粒负载在大比表面积的载体AC上有利于光催化降解气相1,2-DCBz. 通过比较商用P25和自制TiO2/AC光催化剂对气相1,2-DCBz的降解效果, 证明了AC吸附作用和TiO2光催化降解的协同作用使TiO2/AC光催化剂对气相1,2-DCBz的降解效率有较显著的提高.     

多重射流燃烧反应制备的TiO2/ SiO2纳米复合颗粒的形态和结构

TiO₂-SiO₂ nanocomposite particles were prepared in premixed H₂ / Air flame, and the morphology and structure of these nanocomposites were characterized by FTIR, XRD, TEM and HRTEM. The morphology of SiO₂ / TiO₂ nanocomposites was different from that of pure TiO₂ or SiO₂ nanoparticles, and the chemical bond of Ti-O-Si was found in the nanocomposites indicating that the TiO₂ / SiO₂ nanocomposites were not merely a physical mixture of TiO₂ and SiO₂. TiO₂ nanocrystalline grains with sizes of 1～2 nm were homogeneously dispersed in the amorphous SiO₂ matrix when TiCl₄ and SiCl₄ were mixed at molecular level in the flame. The particle size and rutile content decreased with increasing of SiO₂ molar ratio.     

Facile Preparation and Visible-light Photocatalysis Enhancement of N-Doped β-TiO2 Nanobelts

A facile preparation of nitrogen-doped β-TiO₂(N-doped β-TiO₂) nanobelts and their visible-light photocatalytic activity were reported. The preparation of N-doped β-TiO₂ nanobelts consisted of cation-exchange between layered sodium titanate nanobelts and NH₄⁺ in aqueous solution at room temperature and subsequent calcination in air. Such a calcination treatment is beneficial to the formation of monoclinic N-doped β-TiO₂ nanobelts. Various measurement results indicate that not only were the nitrogen atoms doped into the lattice of β-TiO₂ nanobelts resulting in a strong visible-light absorption, but also a large number of defects were caused by them in the lattice, increasing the stability of β-TiO₂. The photocatalysis enhancement of N-doped β-TiO₂ nanobelts for the photodegradation of Rhodamine B was demonstrated.     

Synthesis and Characterization of SnO2-TiO2 Nanocomposite with Rutile-phase via Hydrothermal Method at Low Temperature

With Ti(SO₄)₂, SnCl₄·5H₂O and urea as raw materials, SnO₂-TiO₂ nanocomposites were synthesized via low temperature hydrothermal method at 80―100 ℃ in aqueous solutions. The morphologies of the products were altered systematically by varying the Ti/Sn molar ratio of the reactants, and rutile-phase particles were obtained with an average diameter of about 52.2 nm at a molar ratio of Ti/Sn=7.5. The surface composition of the composite was revealed by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and X-ray diffraction(XRD) to be solely TiO₂ with a rutile structure. This new composite material exhibits a high ultraviolet absorption capacity, and its photocatalytic activity for phenol oxidation is much lower than that of the commercial titania nanoparticles(P25).     

TiO2负载型催化剂及光催化还原CO2反应的表面光电压谱研究

半导体TiO₂作为光催化剂,已被广泛应用于光催化废水处理及光催化储能^[1,2]等方面的研究.人们不断开发高活性的新型光催化剂并对其反应机理进行了探索性研究^[3],希望通过表面负载Pd、Ru、Pt或Rh等贵金属的小岛式颗粒以传递光生电子(或光生空穴).     

Ni/TiO2-SiO2上光催化重整葡萄糖以低CO选择性制H2（英文）

Nano-sized Ni particles on TiO2-SiO2 were synthesized by the two methods of photo-assisted deposition(PAD) and impregnation.H2,which is a promising energy carrier,with a low CO concentration was produced by the photocatalytic reforming of glucose(a model biomass) on the Ni/TiO2-SiO2 catalyst.The supported Ni enhanced the rate of H2 production while it suppressed CO selectivity.The catalysts were characterized by X-ray diffraction,X-ray absorption fine structure,transmission electron microscope,and nitrogen adsorption analysis.Both H2 production and CO selectivity were strongly dependent on the preparation method,and PAD-Ni/TiO2-SiO2 was the better catalyst for H2 production with the lowest CO concentration.     

纳米SnO2／TiO2的制备及光催化臭氧化活性

用沉积-沉淀法制备了一系列不同Sn/Ti比例的纳米催化剂SnO2/TiO2, 以糖蜜酒精废水的脱色降解为探针反应, 研究了在紫外光条件下Sn/Ti比和焙烧温度对其臭氧化活性的影响. 结果表明, 在Sn掺杂量为5%(mol)时, 焙烧温度773K时, SnO2/TiO2催化活性最好. XRD、TPR显示, 部分Sn4+可能掺入到TiO2的晶格之中, 形成了Sn-O-Ti键. 紫外漫反射光谱显示, 复合SnO2/TiO2对光的吸收明显增加, 催化活性的提高应归因于SnO2/TiO2表面的臭氧吸附. SnO2/TiO2光催化臭氧化降解糖蜜酒精废水的活性与臭氧在催化剂表面的吸附分解有很大的关系, 光的作用只是强化催化臭氧化的氧化效果.     

Ni/TiO_2-SiO_2上光催化重整葡萄糖以低CO选择性制H_2(英文)

Nano-sized Ni particles on TiO2-SiO2 were synthesized by the two methods of photo-assisted deposition(PAD) and impregnation.H2,which is a promising energy carrier,with a low CO concentration was produced by the photocatalytic reforming of glucose(a model biomass) on the Ni/TiO2-SiO2 catalyst.The supported Ni enhanced the rate of H2 production while it suppressed CO selectivity.The catalysts were characterized by X-ray diffraction,X-ray absorption fine structure,transmission electron microscope,and nitrogen adsorption analysis.Both H2 production and CO selectivity were strongly dependent on the preparation method,and PAD-Ni/TiO2-SiO2 was the better catalyst for H2 production with the lowest CO concentration.     

高选择性和稳定性SnO2纳米催化剂上 CO2电化学还原为甲酸

作为最重要的还原产品,甲酸是 CO2还原中非常有价值的液体燃料.已有研究报道, Sn类金属电极对甲酸生成有很好的催化活性,所用电解液均为 KHCO3溶液(0.5 mol/L),但多数研究没有对其电解液条件的影响给出清晰解释.一般而言,电解液 pH值会影响 H2O和 CO2还原的电极电势,酸性环境有利于氢析出,碱性环境则不利于甲酸形成.在中性偏碱性环境, CO2电解可以提供维持氧化物稳定性的可能性.同时,电解质浓度也极大地影响甲酸形成.研究表明,当在固定床反应器中使用 Sn颗粒电极,在 KHCO3溶液(0.5 mol/L)中甲酸的法拉第效率比 K2CO3溶液(0.1 mol/L)的法拉第效率更大.我们研究组通过简单的水热自组装法成功制备了一种纳米结构 SnO2催化剂.其中 SnO2-50纳米催化剂由三维多级结构组成,为纳米颗粒和微米球的聚集体,其中含有直径为500 nm?1μm的高度多孔结构.该催化剂负载气体扩散电极用于 CO2电化学还原,表现出优异的 CO2还原催化活性和甲酸选择性.与其他文献报道相比,该电极具有明显的低过电位(?0.56 V vs. SHE).经研究发现,这与甲酸形成由传质和电荷传递过程控制有关,同时 CO2还原强烈依赖于电解液条件.此外,催化剂的电化学性能和甲酸选择性强烈依赖于电解液浓度.在0.5 mol/L KHCO3电解液中,当电解液浓度为0.1?0.5 mol/L时,催化性能随电解液浓度增加而提高,同时在电解液浓度为0.5 mol/L时催化性能达到最佳,获得56%的甲酸法拉第效率,这主要是由于 HCO3?直接参与反应的结果.在电解液浓度较低时,甲酸的形成由传质控制,而在电解液浓度较高时,甲酸的形成则由电荷传递控制.
　　同时我们发现在形成甲酸过程中,电解液 pH值对 CO2电化学还原过程有很大影响.为了研究电解液pH值影响,重点考察了pH值分别为6,7,8.3和9时的电位值,其原因是酸性过高有利于氢气形成,碱度过高不利于甲酸形成.结果表明,pH =8.3的电解液为 CO2还原的最佳电解液条件.此外,在最负的电势下,电解液pH=8.3时,阴极电流密度比其他电解液都大,几乎是pH=6的电解液的2倍.此时在中性偏碱性环境下, CO2还原可以提供维持氧化物稳定性的可能性.当电解液 pH增加到9.0时,甲酸产量及法拉第效率略有下降,可能是碱性环境不利于甲酸形成.
　　同时,对 SnO2-50纳米催化剂经28 h电解后的甲酸法拉第效率的衰减机制进行了深入研究.结果表明,随着电解时间延长,甲酸法拉第效率衰减.电解时间为1?28 h时,法拉第效率和甲酸产量均保持平稳下降趋势,28 h后法拉第效率由初始的56%降至24%.有文献报道,甲酸法拉第效率随电解时间的改变主要是由于阳极上甲酸的氧化或阴极上杂质的污染.为了证明阴极电解后的状态,我们对 SnO2-50/GDL阴极电解前后的 XPS谱进行了分析.结果发现,法拉第效率的下降是由于痕量氟离子沉积到 SnO2-50/GDL电极表面,这些痕量氟离子可能来自反应槽,阻碍电极表面 CO2电化学还原为甲酸.     

耐紫外光老化CO2共聚物的合成与性能

CO₂基塑料(PPC)是通过CO₂与环氧丙烷共聚所得的生物降解高分子,由于PPC的耐紫外老化性能较差,随紫外线的照射不仅PPC的相对分子质量快速下降,且其拉伸强度和断裂伸长率等力学性能也迅速降低,而农用地膜长期处于紫外线照射的环境中,因此亟待改善PPC的耐紫外老化性能。 本文设计合成了含紫外吸收基团的单体2-羟基-4(2,3-环氧丙氧基)二苯甲酮(HEB),与CO₂和环氧丙烷进行三元共聚制备了耐紫外光老化的CO₂共聚物(PPCH)。 在保证PPCH相对分子质量不低于5.0×10⁴的前提下,PPCH中HEB单元的摩尔分数最高可达0.32%,相应地其玻璃化转变温度(T_g)和起始热分解温度(T_d-5%)分别为26.7和216.9 ℃,拉伸强度达到30.97 MPa。 普通PPC经过240 h的紫外辐照后,其数均相对分子质量下降了67.8%,相应地其拉伸强度和断裂伸长率分别下降了10.1%和40.1%。 即使PPCH中的HEB摩尔分数仅为0.06%,经过240 h辐照后其数均相对分子质量仅下降了6.2%,相应地其拉伸强度和断裂伸长率也仅分别下降了1.7%和13.3%,证明PPCH具有较强的耐紫外老化性能,原因在于其主链含有HEB单元,对紫外光具有较好的吸收性能。 PPCH的紫外吸收性能随HEB单元在聚合物中含量的增加而增强,因此随着共聚物中引入的HEB单元含量增加,PPCH的相对分子质量和力学性能的保持率均得到了大幅度提高。 另一方面,对PPCH共聚物与相同二羟基二苯甲酮(BP)含量的PPC/BP共混物进行120 h的50 ℃热水萃取实验,PPCH显示出稳定的紫外光吸收性能,而PPC/BP共混物的紫外吸收性能随热水萃取时间的增长而快速下降,表明三元共聚反应能够有效解决普通共混物面临的小分子紫外吸收剂的外迁移问题。     

负载型纳米ZrO2-Al2O3复合载体中ZrO2的负载量对Ni基催化剂性能的影响

采用真空浸渍法在负载型纳米ZrO2-Al2O3复合载体上负载NiO,并用X射线衍射考察了NiO在复合载体上的分散周值.结果表明,该分散阈值与ZrO2-Al2O3复合载体中ZrO2的负载量有关,当ZrO2的负载量为0.60 g/g时,NiO的分散阈值达到最高值0.315 g/g.热重-微分热重和程序升温脱附结果表明,NiO在不同ZrO2负载量的复合载体表面形成不同的相互作用和分布状态,复合载体中ZrO2的负载量影响催化剂表面活性中心的种类和对CO2的吸附.同时考察了不同ZrO2负载量的复合载体Ni基催化剂在CO2重整CH4反应中的活性和稳定性.