电子受体H_2O_2和O_2对TiO_2光催化甘油氧化反应中活性氧物种~1O_2和OH~·的影响（英文）

在室温条件下研究了电子受体H_2O_2和O_2对TiO_2光催化甘油氧化反应中的活性氧物种、甘油转化率和产物分布的影响.当在紫外光辐射和TiO_2的体系中不存在电子受体时,只产生HO~·自由基.而当在此体系中有电子受体存在时,则产生了HO~·自由基和~1O_2,但它们的浓度不同,这取决于电子受体的浓度.以H_2O_2为电子受体时甘油转化率的提高大于以O_2为电子受体时.甘油转化生成有价值产物的类型则与体系中的活性氧物种浓度有关.     

纳米TiO2光催化萘转化为α-萘酚

研究了共溶剂、电子受体和表面改性等因素对TiO2光催化萘直接合成α-萘酚反应的影响.纳米TiO2催化剂在紫外光照射下产生·OH,使得萘羟基化得到α-萘酚.在TiO2体系中加入Fe3+,Fe2+,Fe3++H2O2和Fe2++H2O2时,均可有效提高萘转化率和α-萘酚收率,其中以体系中加入Fe3++H2O2时,α-萘酚收...     

TiO2/H2O2/超声波协同降解壬基酚聚氧乙烯醚溶液

采用经过处理的锐钛矿型TiO2作为催化剂,在H2O2存在下,以TiO2/H2O2/超声波协同降解壬基酚聚氧乙烯醚反应为模型,探讨了TiO2催化剂用量、H2O2用量、超声波功率、壬基酚聚氧乙烯醚溶液初始浓度、初始pH值对壬基酚聚氧乙烯醚降解率的影响。结果表明,在一定的超声波功率和一定的TiO2用量范围内,壬基酚聚氧乙烯醚降解率随超声波功率和TiO2用量的增大而增大,达到一定值后保持平稳;当H2O2浓度介于一定范围内,增大H2O2用量可提高壬基酚聚氧乙烯醚的降解率,但H2O2用量过多时,反而会使壬基酚聚氧乙烯醚的降解率下降;pH<5时,壬基酚聚氧乙烯醚降解效果较好,且pH值越小,降解率越高;pH>5时,降解率越来越低。TiO2/H2O2/超声波体系降解壬基酚聚氧乙烯醚产生了较强烈的协同效应,在同一时刻三者协同体系的降解率比其3种单独体系的降解率之和高出约60%;在TiO2催化剂用量0.4g/L、H2O2用量0.2g/L、超声波功率600W、降解时间120min的条件下,对初始质量浓度为80mg/L,pH=1的壬基酚聚氧乙烯醚溶液进行降解,其降解率达98%以上。     

介质阻挡放电等离子体中·OH和HO2·自由基的数值模拟计算

在介质阻挡放电等离子体N2/O2/H2O/HCHO体系中通过解Boitzmann方程,得到电子能量分布函数,利用得到的电子能量分布函数计算电子-分子碰撞反应速率常数.然后把有关的反应速率常数带入速率方程,计算得到该体系在介质阻挡放电时,·OH、HO2·和电子的浓度随时间的演变以及·OH、HO2·浓度随H2O、O2摩尔分数的变化,并将模拟结果与实验值进行了对比,两者符合得较好.     

介质阻挡放电等离子体中·OH和HO2·自由基的数值模拟计算

在介质阻挡放电等离子体N2/O2/H2O/HCHO体系中通过解Boltzmann方程, 得到电子能量分布函数, 利用得到的电子能量分布函数计算电子-分子碰撞反应速率常数. 然后把有关的反应速率常数带入速率方程, 计算得到该体系在介质阻挡放电时,·OH、HO2·和电子的浓度随时间的演变以及·OH、HO2·浓度随H2O、O2摩尔分数的变化, 并将模拟结果与实验值进行了对比, 两者符合得较好.     

转晶纳米TiO2的制备及其声催化活性的研究

近几年兴起的半导体多相光催化技术在有机废水处理方面受到了人们的普遍关注[1,2]。众多的半导体光催化剂材料中,TiO2因其化学性质稳定和催化效率高而倍受青睐[3,4]。在紫外光的照射下,TiO2与H2O产生具有极强氧化能力的HO·自由基,最终可使废水中的有机物完全降解生成CO2,H2O以     

无氧条件下Pd/CeO2催化剂表面NH3还原NO过程中N2O形成机理研究

氮氧化物(NO_x,主要包括NO和NO_2)是主要的大气污染物之一,造成酸雨,光化学烟雾和臭氧层破坏等环境问题,甚至直接危害人体健康.化石燃料燃烧和汽车尾气排放是NO_x的主要来源,严格控制火力发电厂,大型锅炉,汽车尾气等污染源中NO_x的排放刻不容缓.以NH_3为还原剂选择性催化还原NO_x(NH_3-SCR)是目前公认的最有效的NO_x脱除技术,然而在催化NO_x还原为N_2的过程中往往伴随着副产物N_2O的生成,降低了催化剂的选择性,造成温室气体效应和破坏臭氧层等环境问题.因此充分理解NH_3-SCR过程中N_2O的形成机理对于抑制N_2O的产生、提高催化剂的选择性十分重要.本文将高度分散的Pd纳米团簇负载在Ce O_2纳米棒上制成Pd/Ce O_2催化剂,结合NH_3-TPD, NO-TPD和原位傅里叶转换红外光谱等表征手段研究了无氧条件下该催化剂上利用NH_3催化还原NO过程中N_2O的产生路径.结果表明, N_2O的形成途径与反应温度和反应气体的浓度相关.当反应气体中NH_3含量大于化学计量比时,在反应温度低于200°C时,由NH_3活化产生的吸附态H·自由基与催化剂表面吸附的NO反应先生成中间产物HON,两个HON分子进一步反应生成N_2O;过量的吸附态的H·自由基也可以与HON反应生成N_2,所以低温下(200°C)随着反应气氛中NH_3的增加,解离生成的H·也随之增加,促进反应向着生成N_2的方向进行,从而抑制了N_2O的产生.随着反应温度增加, NH_3解离产生的H·被CeO_2表面的O捕获形成羟基,中间产物HON的生成被切断,从而阻断了N_2O的生成.同时由于体系中含有大量的NH_3,吸附态的NO会优先与活化态的NH_3物种反应生成N_2,阻碍了NO解离生成N_2O这一过程的发生,因此NH_3过量情况下在高温下观察不到N_2O的产生,可获得100%的N_2选择性.但是当反应气体中的NH_3含量不足时,即体系中含有过量的NO,当反应温度高于250°C, NO可在催化剂表面解离生成吸附态的N·自由基和O·自由基, N·自由基可进一步与吸附态的NO反应生成N_2O, NO的解离是N_2O生成的速控步,还原性吸附物种对O·自由基的捕捉将有利于N_2O的生成.当反应温度介于200–250°C, NH_3解离产生的H·自由基既可以与NO结合生成HON中间产物,又能被CeO_2表面的O捕获形成羟基,两个反应之间存在竞争,此时N_2O产生与反应气体浓度之间的关系不再呈单调变化.     

介质阻挡放电等离子体中&#183;OH和HO2&#183;自由基的数值模拟计算

在介质阻挡放电等离子体N2／O2／H2O／HCHO体系中通过解Boltzmann方程,得到电子能量分布函数,利用得到的电子能量分布函数计算电子。分子碰撞反应速率常数。然后把有关的反应速率常数带入速率方程,计算得到该体系在介质阻挡放电时,&#183;OH、HO2&#183;和电子的浓度随时间的演变以及&#183;OH、HO2&#183;浓度随H2O、O2摩尔分数的变化,并将模拟结果与实验值进行了对比,两者符合得较好。     

担载Ag对TiO2界面光生电子转移效率的影响

通过采用原位电子顺磁共振（EPR）、紫外-可见漫反射（DRS）、低温液氮吸附技术对光化学还原法合成Ag/TiO2进行表征，比较不同反应气氛，Fe3＋为电子受体及微量H2O2存在情况下TiO2和Ag/TiO2光催化活性变化，阐述了Ag担载对TiO2界面光生电子的传输与捕获效率的影响. Ag捕获的光生电子具有较强流动性，可迅速向Ag/TiO2表面吸附的O2分子或表面Ti4＋传递，在Ag表面产生活性物种或在TiO2表面生成活性反应中心表相Ti3＋，减少光生电子在TiO2的体内俘获生成复合中心即体相内部Ti3＋的几率.适宜尺寸纳米Ag团簇的担载可有效加速光生电子的传输与捕获效率，提高活性物种数量.     

氨法选择性还原氮氧化物 V2O5/TiO2-PILC催化剂的抗硫性能

选择性催化还原(SCR)是目前去除氮氧化物最有效的方法之一. V2O5/TiO2催化剂被广泛应用于氨法选择性还原氮氧化物(NH3-SCR)反应,但该催化剂存在工作温度高(300–400oC)及 SO2氧化率高引起设备腐蚀和管路堵塞等问题,开发低温 SCR催化剂具有重要意义.过渡金属氧化物(如 Fe2O3, MnOx和 CuO等)催化剂用于低温SCR先后见诸文献报道,但这些催化剂在 SO2和 H2O存在下易失活.近年来柱撑黏土(PILC)引起科学家广泛关注, Yang等首次将 V2O5/TiO2-PILC催化剂应用于 NH3-SCR反应,发现其催化活性高于传统 V2O5/TiO2催化剂.柱撑黏土基催化剂在 NH3-SCR反应中也显示出良好抗硫性能,但 V2O5/TiO2-PILC催化剂的抗硫机理至今尚未见深入研究.因此我们制备了一系列 V2O5/TiO2-PILC催化剂,采用原位漫反射红外等方法详细研究了其抗硫性能较好的原因.
　　首先采用离子交换法制备出 TiO2-PILC载体,之后采用浸渍法制备了不同钒含量(质量分数x/%=0,3,4,5)的xV2O5/TiO2-PILC催化剂.同时,制备了传统 V2O5/TiO2和 V2O5-MoO3/TiO2催化剂作为对比.活性评价结果显示,4V/TiO2-PILC催化剂具有最高的催化活性,其催化性能与传统钒钛催化剂相当.在160oC时, NO转化率可达80%以上.同时,4V/TiO2-PILC催化剂还具有较宽的反应温度窗口,在260–500oC范围内, NO转化率保持在90%以上.向反应体系中加入0.05% SO2和10% H2O后,在低温(160oC以下)时所有催化剂的反应活性都有一定提高,可能是由于 SO2的加入提高了催化剂的表面酸性.继续升高温度,4V/TiO2和4V6Mo/TiO2催化剂活性均明显下降,而4V/TiO2-PILC催化剂的活性则未出现明显下降.原位漫反射红外光谱结果显示, SO2在三种催化剂表面的吸附以表面硫酸盐或亚硫酸盐物种以及离子态 SO42–物种形式存在,而在4V/TiO2-PILC催化剂表面离子态 SO42–物种的量最少. X射线光电子能谱及 O2程序升温脱附结果显示,在4V/TiO2-PILC催化剂上,表面吸附氧(Oads)的量最少.综合上述分析可以得出,在 SO2气氛下,离子态 SO42–物种在 SCR催化剂表面的累积可能是导致其失活的主要原因,而离子态 SO42–物种的形成可能与催化剂表面吸附氧的量有关.     

H2O2-Na2S2O3反应对pH和反应物起始浓度比的依赖性

在H2O2-Na2S2O3反应体系中，pH值和[H2O2]0/[Na2S2O3]0对反应产物的浓度大小起着关键作用.本文通过考察这两种因素对反应产物的影响，以及对反应机理的模拟，得出了pH值和氧化剂与还原剂浓度比影响反应产物浓度的一般规律.结果表明：pH< 3时，反应主要生成单质硫， 3< pH< 6时， 较为稳定，提高pH和[H2O2]0/[Na2S2O3]0有利于SO42-生成，在中性或弱碱性溶液中S(Ⅳ)(HSO42-或SO32-)物质浓度出现峰值.     

利用甘油废水Pt/TiO2光催化制氢

研究了以甘油为电子给体在Pt/TiO2上光催化生成氢的反应.结果表明甘油能显著地提高光催化放氢效率,并且其自身的降解活性也很好.研究了反应时间、甘油起始浓度、溶液pH值、甘油废水中共存物对光催化放氢的影响.甘油光催化降解最终产物是H2O和CO2,检测到了甘油醛、羟基乙醛、羟基乙酸、甲醛等中间产物.探讨了可能的反应机理.     

自由基HO2与C2H2反应势能面的理论研究

应用量子化学从头计算和密度泛函理论(DFT)对HO2+C2H2反应体系的反应机理进行了研究.在B3LYP/6-311G**和CCSD(T)/6-311G**水平上计算了HO2+ C2H2反应的二重态反应势能面.计算结果表明,主要反应方式为自由基HO2的H原子和C2H2分子中的C原子结合,经过一系列异构化,最后分解得到主要产物P1 (CH2O+ HCO).此反应是放热反应,化学反应热为-321.99 kJ·mol-1.次要产物为P2 (CO2 +CH3),也是放热反应.     

MO(M=Cu和Ni)/TiO2/-Al2O3催化剂在CO+O2反应中的活性

采用X射线衍射(XRD),程序升温还原(TPR)等表征手段考察了TiO2改性对CuO(或NiO)在γ-Al2O3表面上分散以及还原性能的影响,同时检测了这些改性的催化剂在CO+O2反应中的活性.结果表明:TiO2的改性使得CuO和NiO在γ-Al2O3载体上的分散复杂化,产生了多种状态的氧化铜(氧化镍)物种.当负载量低于其在γ-Al2O3上的分散容量(0.56 mmol Ti4+/100 m2γ-Al2O3)时,TiO2的加入主要是抑制了CuO和NiO在γ-Al2O3载体上的分散;而当负载量远大于其分散容量时,出现了CuO和NiO在晶相TiO2(锐钛矿)上的分散.无论其负载量如何,TiO2的加入促进了CuO的还原.因此,在250℃的CO+O2反应中,改性的催化剂中具有更多的活性位,因而显示出更高的活性;相反,TiO2的改性则抑制了NiO的还原.因此,在350℃的CO+O2反应中,可还原的氧化镍的量明显少于未经改性的催化剂,导致改性催化剂的活性降低.     

新型钙荧光探针在H2O2对HL-60胞浆钙影响研究中的应用

采用H2O2、黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶、H2O2/抗坏血酸/Fe^2＋（或H2O2/Fe^＋）、H2O2和辣根过氧化酶（HRP）等不同活性氧产生体系,对自行合成的胞浆特异性钙荧光探针STDIn的活性氧耐受性进行了考察.以STDIn-AM为探针标记HL-60细胞,激光共聚焦技术检测单细胞内Ca^2＋-STDIn荧光强度的变化;探讨了不同浓度的H2O2对胞内Ca^2＋浓度变化的影响,从膜结构和生物信号传导的角度研究了氧自由基对培养细胞的生物效应.     

Au/TiO2催化剂上非催化CO氧化反应中活性氧物种的生成和消除

在定量的瞬时产物分析(TAP)反应器中,于80 oC下采用CO脉冲和O2脉冲补充等方法,研究了高温(400 oC)焙烧的Au/TiO2催化剂上活性氧物种的移除反应活性,特别是活性氧物种的性质。以往的研究大多关注的是CO催化氧化反应中活性氧物种及其性质,在典型的反应条件下该物种的形成和消除是可逆的;而本研究表明,催化剂直接焙烧后就存在额外的氧物种;该物种对CO氧化反应也具有活性,但其在典型的反应条件下不生成或生成很少。基于此,讨论了Au/TiO2催化剂上CO氧化反应的机理,特别是不同活性氧物种的作用。     

生物体内的活性氧和纳米氧化铈的结构特征

本文用简单的分子轨道理论描述了正常氧分子O2、超氧阴离子自由基O2―、过氧负离子O22―的电子结构。描述了电子排布不同,氧分子的单重态1Δ和1Σ,它们的能态高于正常O2三重态 3Σ。这些高能态的氧自由基、氧分子单重态和过氧化氢H2O2分子都具有强氧化性。本文还描述了普通碱基OH―和羟基自由基OH―不同的电子结构,解释了羟基自由基为什么具有强的氧化性,而碱基是稳定的原因。这些具有强氧化性的物种就是活性氧(ROS),在生物体内活性氧是不可或缺的,但过量却是致病、致衰老的主要原因。本文     

H_2O/TiCl_4/Py体系引发苯乙烯正离子聚合

研究了在少量吡啶(Py)存在下由水(H2O)四氯化钛(TiCl4)体系引发苯乙烯于二氯甲烷正己烷中进行碳正离子聚合,分别考察[Py]、[H2O]和[TiCl4]对聚合速率、产物分子量与分子量分布的影响.实验结果表明,少量亲核试剂吡啶(Py)对聚合反应起着重要作用,可有效地降低聚合速率和使分子量分布变窄;随着[H2O]和[Py]降低或[TiCl4]增加,聚合产物的分子量增加,而分子量分布指数(Mw Mn)基本维持在1.8左右;随着[Py]增加,聚合速率降低;随着[H2O]和[TiCl4]增加,聚合速率提高.聚合速率对单体浓度呈一级动力学关系,对Py、H2O和TiCl4的反应级数分别为-0.72、0.72和1.86.聚合速率对TiCl4浓度呈接近二级动力学关系,这可能与体系中TiCl4主要以二聚体形式存在有关.聚合转化率和产物分子量均随着反应时间延长而逐渐增大,PS的数均分子量与转化率呈线性增加关系.     

纳米γ-Al2O3/TiO2复合载体的制备及表征

采用了共溶胶-凝胶法和混凝胶法分别制备了不同Ti含量的纳米γ-Al2O3/TiO2样品.并应用XRD、BET和TEM技术分别对其进行了表征.结果表明,所制备的γ-Al2O3/TiO2样品平均粒径均小于15 nm,氧化铝以γ-Al2O3的形式存在,TiO2以锐钛矿形式存在.当TiO2含量小于20%时,复合载体仅有γ-Al2O3的晶体结构存在,TiO2呈高度分散状态;当TiO2的含量高于75%时,主要表现出锐钛矿晶体结构.BET结果说明,当TiO2含量低于50%时,复合载体的比表面积明显高于单独的Al2O3和TiO2,而且随着TiO2含量的增加,比表面有增大趋势.当TiO2含量大于50%时,载体的比表面积随二氧化钛含量的升高急剧下降.复合载体γ-Al2O3-TiO2表现为具有完好发达中孔的特征.负载Pd后催化剂的活性结果表明,95%TiO2含量的Pd/γ-Al2O3-TiO2(0.95)样品对乙醇和乙醛的催化氧化表现出优异的催化活性,其转化率明显高于单一的Al2O3或TiO2为载体的催化剂.     

氢气对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原NOx反应的影响

 添加H2对Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性催化C3H6还原NOx反应具有不同的影响. 原位漫反射红外光谱分析表明,在Ag/Al2O3催化剂上, H2的存在促进了C3H6部分氧化产物烯醇式物种(RCH=CH-O-)和乙酸盐等的形成,烯醇式物种和硝酸盐为主要反应中间体,二者间的相互反应性能很强,能形成高浓度的反应关键中间体异氰酸酯(-NCO)表面吸附物种,因此NOx的去除活性提高; 而在Cu/Al2O3催化剂上, H2的存在并没有促进C3H6部分氧化产物的形成,而且抑制了硝酸盐的形成,进而抑制了C3H6部分氧化产物与硝酸盐反应形成表面-NCO 物种,导致NOx的去除活性降低.