过渡金属离子置换钛酸纳米管的制备和光催化活性

TiO2纳米粉体和纳米膜材料在光催化降解大气和水中的污染物等方面具有广泛的应用[1]。近年来,以TiO2为原料与浓N aO H反应合成的钛酸纳米管具有比其原料TiO2更大的表面积和孔体积,且对丙烯有光催化氧化降解活性而备受关注[2]。以往在对TiO2纳米粉体和纳米膜材料在光催化研究中,人们发现由于光激发产生的电子与空穴的复合,导致光量子效率很低。为克服这个缺点,人们使用过渡金属离子掺杂等多种手段对TiO2进行改性[3]。但钛酸纳米管相类似的研究还未见报道。对钛酸纳米管的结构和组成的研究表明[4],此纳米管状物的组成是N axH2-xTi3O7,…     

钛酸锌脱硫剂硫化过程的动力学分析

利用固定床反应器对钛酸锌高温煤气脱硫剂硫化过程的动力学进行了研究，考察了硫化反应温度、H2S体积分数对脱硫反应过程的影响。结果表明，脱硫剂具有良好的脱硫反应活性，在400 ℃～600 ℃，脱硫剂的硫化反应速率随着硫化反应温度的升高、反应器入口H2S 体积分数的增大而增大。在实验数据的基础上，利用等效粒子模型对其反应动力学进行了分析，发现该脱硫剂的硫化反应主要受固体内扩散控制，固体内扩散活化能为 61.4 kJ/mol，相应的频率因子为 4.4×105 m2/min。硫化反应后脱硫剂比表面积、孔体积显著减小，脱硫剂表面有颗粒聚集物存在，进一步验证了该脱硫剂的硫化反应主要是通过产物层的体相扩散控制的。     

钛酸纳米管和钛酸纳米薄片相变规律比较

TiO2与浓NaOH溶液反应可制得组成是Na2-xHxTi2O4（OH）2，0≤X≤2的纳米管。X随后处理时溶液的pH值的不同而不同，当X=2时即为钛酸纳米管。本文在考察热处理温度对钛酸纳米管和钛酸纳米薄片相变的影响时，发现它们的相变规律几乎完全相同。本文通过TEM、XRD、Raman及FT-IR光谱等技术对合成的钛酸纳米管和钛酸纳米薄片随焙烧温度的相变规律、晶粒形状及结晶程度等性质进行了比较和讨论。     

钛酸纳米管的化学修饰及发光性能的稳定化

钛酸纳米管表面富有羟基, 利用十六醇与Ti-OH发生脱水反应对钛酸纳米管进行化学修饰. 通过透射电子显微镜、红外光谱和荧光光谱等方法研究了表面修饰对钛酸纳米管的结构及光学性质的影响. 与未修饰的钛酸纳米管相比, 不溶于有机溶剂的钛酸纳米管修饰后溶于氯仿、甲苯中, 为进一步用LB膜技术组装钛酸纳米管提供了条件, 并且钛酸纳米管表面修饰的有机层有效抑制了纳米管表面对水的吸附, 解决了钛酸纳米管在空气中久置或有水气氛下特殊的可见区吸收和荧光发光现象受到影响的问题, 使钛酸纳米管的发光性质稳定, 为钛酸纳米管的广泛应用奠定了基础.     

负载银纳米管钛酸催化剂的制备

采用光催化还原法制备了载银纳米管钛酸,通过TEM可以看到纳米管钛酸表面附着有银颗粒,XPS和XRD等结果显示银颗粒是以单质银的形式存在.对亚甲基蓝光催化降解实验结果表明:载银纳米管钛酸催化剂的催化活性比未载银纳米管钛酸催化剂的活性高.     

纳米管钛酸多孔层石英毛细管色谱柱的制备及热处理对色谱保留性能影响研究

在实验室合成了具有较大比表面积和纳米管特性的纳米管钛酸H2Ti2O4(OH)2,对其热处理前后的形貌和结构进行了表征,将其作为气—固色谱吸附剂制备出一种新型纳米管钛酸石英PLOT柱,同时考察了这种纳米管结构的钛酸作为固定相对C1—C4气体烷烃混合物、空气和SF6以及CO和CO2的分离性能。结果表明：新型纳米管钛酸石英PLOT柱具有特殊的吸附分离性能,纳米管钛酸作为气—固吸附色谱石英毛细管柱的固定相,对C1-C4烷烃具有较强的吸附性、较好的峰对称性和较高的分离度,而且能够分离CO和CO2以及空气和SF6等永久性气体组分。在150℃、-0．1MPa真空下对纳米管钛酸处理后,其形貌、结构和表面性质均发生变化,将对C1-C4烷烃分离的保留时间(tR′)和色谱峰对称性(Tf)产生影响,在300℃,N2气氛下处理后,纳米管特性完全消失,其不适宜再作分析C1-C4烷烃的固定相。     

锐钛矿型TiO_2纳米管的离子液体辅助水热合成及紫外光催化活性

在离子液体[Bmim]OH辅助的水热条件下合成了结晶度较好的偏钛酸纳米管,经470℃煅烧2 h,可转变为锐钛矿型TiO2纳米管.对产物的物相、形貌和比表面积等进行了表征.结果表明,锐钛矿型TiO2纳米管的比表面积约为355 m2/g,主孔径约为25 nm.锐钛矿型TiO2纳米管和偏钛酸纳米管均呈现出明显的紫外光催化降解对氯苯酚的活性,锐钛矿型TiO2纳米管的降解效率约为44%(1 h).离子液体的加入不仅可扩大水热合成的温度范围,且有助于提高偏钛酸纳米管的结晶度.     

高比表面积TiO_2纳米管的制备与表征

采用一种简单的化学合成方法制备TiO2 纳米管 ,并采用TEM、XRD等分析手段对TiO2 纳米管进行了表征 .考察了不同温度对TiO2 纳米管比表面积及孔体积的影响 .结果表明 ,采用该方法制得的TiO2 纳米管 ,比用模板法制备的TiO2 纳米管的管径小、管形均匀 .此纳米管的比表面积大于 2 0 0m2 /g ,孔体积最大可达 0 .784cm3 /g .     

钛酸锌高温煤气脱硫剂再生行为的研究

在热天平装置上研究了再生反应温度、反应气体中氧气体积分数、脱硫剂颗粒粒径对钛酸锌高温煤气脱硫剂再生行为的影响。实验结果表明，较高的反应温度和氧气体积分数，较小的颗粒粒径有利于提高脱硫剂的再生反应速率。由于二次反应的影响，脱硫剂再生过程中有硫酸盐生成，提高反应温度或降低反应气体的氧气体积分数可以减少硫酸盐的生成。利用收缩核模型对其动力学行为进行了分析，结果表明，脱硫剂的再生过程存在动力学控制步骤的转移。脱硫剂再生转化率较低（<65%）时，再生过程主要受化学反应控制；再生转化率较高（>75%）时，再生过程主要受颗粒内扩散控制。表观化学反应速率常数的指前因子为8.01×10－2 m/s，活化能为19.11 kJ/mol；有效扩散系数的指前因子为3.12×10－4 m2/s，扩散活化能为48.84 kJ/mol。     

钛酸酯催化碳酸二甲酯与苯酚酯交换反应的研究

用Ti(OBu)4、Ti[OCH(CH3)2]4和T(OPh)43种钛酸酯作催化剂,对碳酸二甲酯（DMC）与苯酯的酯交换反应进行了研究。以Ti(OBu)4为催化剂,对反应的热力学、原料配比、催化剂用量、反应温度和反应时间等工艺条件进行了考察 。实验表明,当DMC：苯酚：Ti(OBu)4(摩尔比）＝1.5:1:0.05、反应温度175℃、反应时间为25h时,酯交换反应基本上达到平衡,苯酚的转化率为47.4％,MPC的选择性为90.9%,DPC的选择性为9.14%.     

镶嵌CdS的纳米管钛酸制备及其光催化性能研究

制备了镶嵌硫化镉的纳米管钛酸,并用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、扩散反射(DRS)等工具进行了表征.丙烯的光催化氧化研究结果表明,镶有CdS与未镶CdS的纳米管钛酸作为光催化剂,对丙烯的光催化去除活性相近.     

镶嵌铂的纳米管钛酸制备及其可见光光催化活性

通过在真空条件下将氯铂酸的乙醇溶液引入到钛酸纳米管内,再经过热处理制备了镶嵌铂的纳米管钛酸(简写为PNTA).X射线光电子能谱(XPS)表明氯铂酸大部分转变成Pt⁰和PtO,顺磁共振谱(ESR)表明在PNTA中生成了束缚单电子的氧空位,在紫外-可见扩散漫散射谱(DRS)谱上表现出对可见光有吸收能力.丙烯的可见光光催化氧化实验结果表明:在可见光激发下(λ>420nm),PNTA对丙烯的光催化去除反应具有活性.     

负载金的纳米管钛酸光催化氧化一氧化碳

 用化学方法制备了负载金的纳米管钛酸(Au/H2Ti2O4(OH)2)光催化剂,并用TEM,XPS,XRD和DRS等技术对催化剂进行了表征. 结果表明,经573 K处理后,纳米管钛酸表面及管内均有零价的金颗粒存在. 与纳米管钛酸(H2Ti2O4(OH)2)相比,Au/H2Ti2O4(OH)2具有明显的CO光催化氧化活性,但在暗态时无活性. 经分析认为,暗态时Au与纳米管相互接触的周界处不活泼,故催化剂无CO催化氧化活性; 紫外光照射下,纳米管激发产生e--h+对,e-从纳米管转移到Au0上, 使纳米管和Au-在接触周界处产生相互作用,形成活性位,导致CO催化氧化反应发生.     

纳米管钛酸和二氧化钛的暗态吸附性能

研究了在暗态下纳米管钛酸,TiO2(A),P25TiO2对水溶液中活性艳红X 3B的吸附性能.结果表明,pH值不同时,三者对活性艳红X-3B的吸附量不同,分析了它们吸附性能不同的原因.     

水热法制备铂掺杂二氧化钛及其可见光催化性能

以纳米管钛酸为前驱体,采用水热法制备了Pt掺杂TiO2样品.水热反应过程中,纳米管钛酸表面羟基与氯铂酸发生酸碱中和反应,导致反应后pH值升高;在130°C开始纳米管钛酸晶体结构由正交晶系转变为锐钛矿相TiO2.表面化学组成分析表明,掺杂的Pt主要以+2价形式存在.以丙烯为模型污染物,评价样品的可见光(λ≥420nm)光催化活性.结果表明,Pt-TiO2具有明显的可见光光催化降解丙烯的活性,其中160°C水热处理制得的Pt-TiO2活性最高.最后讨论了低温水热法Pt掺杂的形成机理及Pt-TiO2具有可见光响应的原因.     

不同前驱体制备氮掺杂二氧化钛及其光催化性能比较

在氨气气氛中和不同温度下焙烧纳米管钛酸和商业Degussa-P25,得到两系列可见光响应型氮掺杂二氧化钛光催化剂.采用高分辨透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱仪和X射线衍射仪对两系列样品的形貌、光谱吸收和晶体结构等物理化学性质进行了表征和比较.通过可见光光催化氧化丙烯评价系统对两系列样品的活性进行了评价.结果表明,600℃处理纳米管钛酸得到的催化剂可见光催化活性最好,是相同条件下处理Degussa-P25得到的催化剂(N-P25)活性的3.3倍.研究表明,纳米管钛酸是制备可见光响应型光催化剂较好的前驱体.     

Chemical modification and the photoluminescence stabilization of titanic acid nanotubes

1 Introduction In 1998, Kasuga et al. obtained a new kind of nanotubular materials by treating anatase TiO2 power with concentrated NaOH aqueous solution[1,2]. This work soon aroused general concern due to their exten- sive applications in the photoelectr…     

N掺杂纳米TiO2可见光催化氧化丙烯的动力学行为

通过在不同温度的氨气气氛中处理纳米管钛酸(NTA)制得具有可见光响应的氮掺杂纳米二氧化钛. X射线衍射(XRD)谱表征结果显示, 当温度高于400 ℃时, 样品由正交晶系向锐钛矿相转变, 700 ℃处理得到的样品除了锐钛矿相TiO2外还有TiN 新相存在; 紫外-可见扩散漫反射(DRS)结果表明, 氮掺杂纳米TiO2在整个可见光区都有明显的吸收. 不同波长可见光及不同气体流速的光催化氧化丙烯动力学研究表明, 活性最好的N掺杂纳米TiO2催化剂(600 ℃ NH3处理)对可见光的利用范围可扩展至500 nm, 低浓度丙烯光催化氧化反应为一级反应.