Cu/V2O5-TiO2/SiO2上光催化CO2和丙烷合成异丁烯醛反应性能的研究

采用表面改性法和等体积浸渍法制备了金属修饰的负载型复合半导体材料Cu/V2O5-TiO2/SiO2，用X射线衍射、比表面测定、红外光谱、拉曼光谱、紫外可见漫反射等技术对固体材料的结构、吸光性能和化学吸附性能进行了表征；研究了该材料对CO2和丙烷合成异丁烯醛的光促表面催化规律。结果表明，半导体活性组分V2O5和TiO2在所制备的催化剂Cu/V2O5-TiO2/SiO2表面形成化学键联，并存在多种活性吸附位；金属Cu的修饰拓展了固体材料对光源的响应范围，提高了反应体系的吸光能力；固体材料对CO2和丙烷的有效吸附使得其在较低温度下能促进异丁烯醛的紫外光化学合成。根据实验结果，对光促CO2和丙烷表面催化合成异丁烯醛的机理进行了讨论。     

负载型光催化材料CeO2-TiO2/SiO2的表面结构与光响应性能

采用表面改性法制备了负载型光催化材料CeO2-TiO2/SiO2,并用X射线衍射,比表面积测定,红外光谱,程序升温还原和紫外可见漫反射光谱技术对固体材料的结构和光响应性能进行了表征.结果表明,CeO2与TiO2在材料表面存在相互修饰作用,CeO2能拓展TiO2的光响应范围,使TiO2吸光区域由紫外拓宽至可见光区,从而提高材料的光能利用率;Ti4 可以进入CeO2晶格,形成Ce-O-Ti键合,使得Ti4 平均配位数增加,同时提高了CeO2体相晶格氧的活性;TiO2有助于提高CeO2在载体表面的分散程度,减小CeO2的微晶尺寸,提高固体材料的能隙值和氧化还原能力.     

Cu/MoO3-TiO2/SiO2上光催化CO2和C3H8合成异丁烯醛的研究

采用表面改性法和等体积浸渍法制备了金属修饰的负载型复合半导体材料Cu/MoO3-TiO2/SiO2, 用X射线衍射、 比表面积测定、 红外光谱、 拉曼光谱和紫外-可见漫反射等技术对固体材料的结构、 吸光性能和化学吸附性能进行了表征, 研究了该材料对CO2和丙烷合成异丁烯醛的光促表面催化规律. 结果表明, 半导体活性组分MoO3和TiO2在所制备的催化剂Cu/MoO3-TiO2/SiO2表面形成化学键, 并存在多种活性吸附位; 金属Cu的修饰拓展了固体材料对光源的响应范围, 提高了反应体系的吸光能力; 固体材料对CO2和丙烷的有效吸附使其在较低温度下就能促进异丁烯醛的紫外光化学合成, 反应选择性达到85％左右. 根据实验结果对光促CO2和丙烷表面催化合成异丁烯醛的机理进行了讨论.     

光催化材料NiO-TiO2/SiO2的结构与性能研究

采用表面改性法制备了负载型NiO-TiO2/SiO2复合半导体材料,用X射线衍射、比表面测定、透射电镜、红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见漫反射等技术,研究了光催化材料的物相结构、微粒尺寸、光响应性能及其能带结构.结果表明:复合半导体材料具有较高的比表面积,NiO和TiO2在材料表面产生相互修饰作用,NiO的加入促进了TiO2在载体表面的分散程度,两者复合后部分地形成了Ni-O-Ti键联.复合后的NiO-TiO2/SiO2增强了对紫外光的吸收性能,而且NiO与TiO2间的n-p复合效应改变了原来TiO2单一的能带结构,有效的抑制了光生电子和空穴的复合,从而明显提高材料的光催化性能.     

NiO-MoO3/SiO2光催化剂的结构与光吸收性能

采用表面改性法制备了负载型复合半导体NiO-MoO3/SiO2, 用程序升温还原、 X射线衍射、 拉曼光谱、 透射电镜、 比表面积测定和紫外-可见光漫反射光谱技术对固体材料的组成结构和光吸收性能进行了表征. 结果表明, NiO-MoO3/SiO2的平均粒径约为10 nm, 在载体表面存在xNiO·MoO3复合氧化物的微晶, NiO和MoO3在固体材料表面产生相互修饰作用. NiO的加入有助于提高MoO3在载体SiO2表面的分散程度, 抑制MoOx的聚合, 减小微晶尺寸, 而且可以增强固体材料的光吸收性能, 提高复合半导体对光能的利用率.     

V2O5-TiO2催化剂光催化降解2,4-二氯苯酚：催化剂载体和表面活性剂的影响

采用固态分散法成功制备了表面活性剂修饰的不同V2O5含量的二元氧化物催化剂,运用X射线衍射、漫反射光谱、红外光谱、扫描电镜和N2吸附-脱附法对该纳米复合物进行了表征,并在紫外光照射下考察了其光催化降解2,4-二氯苯酚的性能.结果表明,50 wt%, V2O5-TiO2(记为50V2O5-TiO2)表现出比单纯V2O5, TiO2和P25更高的光催化活性, V2O5和TiO2之间的相互作用会影响二元氧化物催化剂的光催化效率. CTAB和HTAB的修饰显著增加了50V2O5-TiO2样品的催化效率,其中(50V2O5-TiO2)-CTAB催化剂在反应30 min后表现出最高的2,4-二氯苯酚降解率(100%)和反应速率(2.22 mg/(L·min)).表面活性剂的加入能修饰二元氧化物中V2O5和TiO2的光学和电子性质,从而显著提高其光催化活性.     

光促甲烷和水合成甲醇和氢催化剂的研究

用表面改性法制备TiO2/SiO2，以等体积浸渍法制备负载型复合半导体催化剂(MoO3,ZnO)-TiO2/SiO2，通过XRD、BET、TPR、IR、UV-Vis DRS和TPD等技术对材料的表面形态结构、吸光特性、化学吸附性能及光催化甲烷和水的反应性能进行了表征和分析。结果表明，MoO3-TiO2/SiO2和ZnO-TiO2/SiO2的表面物种均具有显著的量子尺寸效应，在表面分别形成Mo—O—Ti和Zn—O—Ti复合结构；MoO3和TiO2在载体表面的复合可提高对光能的利用率并可增强对甲烷的化学吸附性能， 结果使得MoO3-TiO2/SiO2的光催化反应性能明显优于ZnO-TiO2/SiO2；在固定床环隙反应器中，150℃MoO3-TiO2/SiO2光催化气相甲烷和水合成了目的产物甲醇和氢，甲醇的选择性达到87.3％。     

负载金属对MoO3-TiO2光催化剂结构与催化性能的影响

用溶胶-凝胶和浸渍-还原相结合的方法制得M/MoO3-TiO2 (M=Pd, Cu, Ni和Ag)光催化剂。利用X-射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)、红外光谱(IR)、程序升温脱附(TPD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)和光反应等技术，研究了负载金属复合半导体的物相结构、吸附性能、吸光性能和光催化反应性能。结果表明，金属M(M=Pd, Cu)负载在复合半导体上，延迟了TiO2由锐钛矿向金红石相的转化，增强了Mo与载体TiO2的相互作用，促进Mo物种由四面体配位向八面体配位转化，使TiO2光吸收限发生蓝移，对可见光部分的吸收明显增加，拓宽了催化剂的光响应范围；固体材料吸光性能强弱顺序Pd/MoO3-TiO2 >Cu/MoO3-TiO2>Ag/MoO3-TiO2>Ni/MoO3-TiO2；Pd对CO2吸附能力过强，卧式吸附态脱附温度高，光催化效率不高；金属Cu对CO2吸附能力适中，CO2与C3H6脱附温度较接近，实现了光-表面-热的协同作用，光量子效率最高。     

WO3-TiO2/SiO2的制备、表征及光催化甲烷和水的反应性能

以表面改性法制备出TiO2／SiO2，进而以浸渍法制备出负载型复合半导体材料WO3-TiO2／SiO3，利用XRD、BET、TPR、UVDRS、IR和TPD等技术对材料的表面性质与构造、光响应性能和化学吸附性能进行了表征，并研究了该材料光催化甲烷和水合成甲醇和氢的反应性能．结果表明：载体有效分散表面物种并使其能隙增大；WO3与TiO2复合所形成的组合活性基元可调变吸光带边并促进对甲烷和水的化学吸附；在100℃以上，光激发WO3-TiO2／SiO2表面产生的光生空穴，促使分子吸附态的甲烷解离并向甲醇转化，形成一定的“光-表面-热”协同作用促使反应顺利进行，对甲醇的选择性达到83％以上．     

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.     

Temperature-programmed reduction of V2O5 and coprecipitated V2O5−TiO2 by hydrogen

Temperature-programmed reductions (TPR) with H₂ of both pure V₂O₅ and coprecipitated V₂O₅?TiO₂ systems with different titanium concentrations was performed. The original and the reduced samples following each TPR step were characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared analysis and scanning electron microscopy. Within the temperature range in which TPR analysis was carried out (100–600°C) the V₂O₅ phase was reduced in two or three steps, while no variation in the TiO₂ phase (anatase or rutile) was observed. In the first reduction step only superficial reduction of the oxides was detected. In the following steps, the H₂ reacted with oxygen atoms of the V=O and V?O?V bonds. This led to important changes in the structure and morphology of the system. The experimental evidence allowed the conclusion that titanium stabilizes certain phases of vanadium oxides in which vanadium appears as V(+4) or as a mixture of V(+4) and V(+5). Moreover, when moderate and high titanium concentrations were used, the reduction temperature of the bulk V₂O₅ decreased markedly.     

Electron microscopy of V2O5 microcrystals in the V2O5-NH3-H2O colloid system

Summary The formation of V₂O₅ fibrous microcrystals in the V₂O₅-NH₃-H₂O system has been investigated by electron microscopy. The morphology of these microcrystals is dependent on the concentration of the particular components in the colloidal system and on the time of aging. In some colloid systems the orientation of V₂O₅ fibrous crystals with their long axes parallel to one another is also possible. The microcrystal growth in these systems can be attributed to very effective conditions for the recrystallization of vanadium pentoxide crystals in equilibrium with ammonium vanadate in solution.With 3 figures     

V2O5负载量对V2O5/Al2O3氧化活化正庚烷催化裂解反应的影响

采用X射线衍射, 低温氮气吸脱附, 氨气程序升温脱附和吡啶吸附红外光谱分析方法对不同活性组分负载量V2O5/Al2O3的性质进行了表征. 根据表面VOx单元密度, 推测V2O5负载量为20%-25% (w)对应着V2O5/Al2O3表面达单层覆盖状态; V2O5的负载使Al2O3表面Lewis酸量减少, 并出现Br?nsted酸, 对应着氧化态VOx单元中的V―OH; 随着负载量的增加, Brφnsted酸量增加至负载量为20%时达到最大值. 对V2O5/Al2O3中活性组分负载量对其氧化活化正庚烷催化裂解反应的影响进行了考察. 结果表明, 在V2O5负载量为20%-25%时,V2O5/Al2O3的引入对正庚烷在HZSM-5平衡剂上催化裂解反应的促进作用最明显, 此时VOx单元在V2O5/Al2O3表面形成单层覆盖状态, 可提供最大量的表面晶格氧, 因而对正庚烷具有最强的氧化活化作用; V2O5负载量继续增加形成体相的V2O5和AlVO4, 不利于晶格氧参与正庚烷的转化, 因而反应性能有所下降.     

Phase diagram of V2O5-MoO3-Ag2O

Phase equilibria in the V₂O₅-Ag₂O system were investigated at a constant pressure of oxygen (0.2 atm) and the phase diagram found under these conditions was compared with the results of the authors who investigated the same system in vacuum and at an oxygen pressure of 1 atm. On the basis of all these results, an attempt was made to construct the hypothetical diagram of V₂O₅-Ag₂O-O₂.     

Electronic absorption spectra of V2O5

MO calculations of electronic structure and optical transitions for [VO_n]^{5 ?; 2n} (n = 4, 5, 6) clusters in V₂O₅ monocrystals have been carried out by means of the semiempirical CNDO CI method. Using the calculated results, a complete analysis of V₂O₅ optical data as available in the literature and as obtained in the electroreflectivity experiments presented in this paper is performed. An identification of optical transitions in a wide energy range is presented. The optical properties of vanadium pentoxide are shown to be due to the localized charge transfer electronic transitions in the clusters. The fine structure of optical spectra is connected with the covalent splittings of the vanadium 3d and oxygen 2p atomic levels.     

Reactivity of T-Nb2O5 or H-Nb2O5 towards V2O5. Synthesis in the solid state and properties of V4Nb18O55

The IR spectrum of V₄Nb₁₈O₅₅ has been compared with the IR spectra of selected niobates of known structures to show structural relations between these compounds. This comparison shows that V₄Nb₁₈O₅₅ has crystal structure related to T-Nb₂O₅, W16Nb18O94 and Ba₂NaNb₅O₁₅. On the other hand, reaction between V₂O₅ and H-Nb₂O₅ yields a solid solution of V₂O₅ in VNb₉O₂₅. It has been proposed two models of synthesized solid solution with formulas V_1+xNb_9-xO₂₅ or V_1+xNb₉O_25+5x/2.Independently of Nb₂O₅ polymorph, used for synthesis, the metastable compound VNbO5 cannot be synthesized in the solid state below 650°C