三氯乙烯预处理的TiO2薄膜上挥发性有机物的光催化反应

 制备了TiO2薄膜催化剂,并用三氯乙烯对其进行了预处理; 采用FT-IR,GC/MS及XPS等技术研究了三氯乙烯预处理的TiO2薄膜上挥发性有机物的光催化反应. 结果表明,三氯乙烯预处理能加快某些挥发性有机物的光催化反应. 这是由于氯作为三氯乙烯气相光催化分解反应的中间产物吸附在催化剂表面,成为反应的活性物种引发挥发性有机物发生游离基反应,从而提高其气相光催化反应速率.     

苯在TiO2上的气相光催化氧化反应历程

 以超细TiO2为催化剂,在内循环光反应装置中考察了苯的气相光催化氧化反应．苯的初始质量浓度为50mg／m3时,在0．1g催化剂和0．013m2的光照面积下,460min后苯几乎全部分解完毕;光照面积增大1倍时,反应时间缩短为240min．常温下苯在TiO2表面不易吸附,但反应中间产物有较强的吸附性,能吸附在催化剂表面从而引起催化剂失活．经红外检测可知,反应的中间产物是个六元环醇,据此推测了苯的气相光催化可能的反应历程．通过实验结果并参考有关文献的结论,证明苯的气相光催化氧化在不同的反应条件下遵循不同的反应历程．     

TiO2和ZnO表面CO光催化氧化活性研究

在TiO2和ZnO表面CO光催化氧化研究中发现,365 nm紫外光照下TiO2表面无活性,而ZnO表面却有明显的CO光催化氧化活性.研究表明,主要是由于紫外光照下,ZnO光分解而TiO2没有光分解,从而在表面产生不同吸附形态的氧所致.而且,ZnO表面CO光催化氧化反应活性可在27 h内保持稳定,暗示气相光催化反应中,ZnO不会因为光腐蚀而使其催化活性降低.     

Ni/Al2O3催化剂表面状态对CH4氧化反应的影响

采用瞬变响应技术研究了常压700℃条件下气相O2、Ni/Al2O3催化剂表面上可逆吸附氧物种及催化剂的表面状态对CH4吸附、反应以及CH4部分氧化反应的影响,同时也对CH4部分氧化制合成气反应过程中催化剂表面所处的状态进行了研究.结果表明,如果催化剂表面处于氧化态,CH4不能吸附分解,只能通过RidealEley机理与催化剂表面的吸附氧进行非选择性氧化反应,这将严重影响CH4的转化和目的产物H2、CO的选择性.只有在还原的催化剂上,CH4部分氧化制合成气反应才能高转化、高选择性地进行.在CH4部分氧化制合成气反应过程中,催化剂表面处于还原态,不存在多余的中间氧物种NiO,但存在少量的碳物种,这有利于保持催化剂的还原态和抑制CO2的生成.     

对苯二胺衍生物的光催化氧化

以ＴｉＯ２作为催化剂，利用波长＞３３０ｎｍ的光辐照研究了Ｎ－取代的对苯－二胺衍生物的光催化氧化。研究表明，氧分子与光生电子 反应生成羟基自由基，羟基自由基氧化ＰＰＤｓ，生成醌二亚胺，后者在羟基的进攻下脱氨生成苯醌，苯醌继续光解无机化。ＰＰＤｓ光催化氧化近似遵循一级反应动力学，醇类和硫酸根离子可抑制ＰＰＤｓ的光催化氧化。催化剂表面荷影响电子转移速率，从而控制光催化氧化的反应速率。     

Mo／ZSM-5催化剂上NO催化还原反应机理与动力学研究

采用浸渍法制备了Mo/ZSM-5催化剂样品,并以氨为还原剂对其NO选择性催化还原活性、以及NO转化的反应速率进行测定.结果表明,在Mo/ZSM-5催化剂上不会发生NO氧化成NO2的反应,也没有N2O生成,然而有少量的NO分解反应发生.在氧气存在条件下,Mo/ZSM-5催化剂上NO-NH3-O2的SCR反应遵循LH机理.NO、O2和NH3首先吸附在Mo/ZSM-5表面,吸附态NO物种与吸附NH3物种直接反应生成氮气,气相氧的作用是加强NO吸附、补充催化剂表面吸附氧物种.并由此推导出NO转化的速率方程式,分别计算和模拟了在不同O2浓度、NO浓度和反应温度条件下NO的反应速率rNO值及其变化关系.结果表明,理论模拟值能够与实验值很好地吻合,所推测的机理能够很好地描述Mo-ZSM-5催化剂上NO选择性催化还原行为.     

可见光响应的碳修饰纳米棒状p型CaFe2O4半导体光催化降解有机污染物

制备了C/CaFe2O4纳米棒复合材料,并考察了其光催化性能,同时深入研究了C修饰对CaFe2O4活性的影响.研究发现,复合材料的光催化降解活性与C和CaFe2O4的质量比密切相关.其最佳的碳含量为58 wt%,所得复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解速率常数达到0.0058 min-1,是铁酸钙的4.8倍.进一步研究表明,C修饰在CaFe2O4表面显著提高了样品对亚甲基蓝染料的吸附性能.吸附等温线结果发现,MB以单分子层形式吸附于CaFe2O4表面.总体而言,C覆盖在CaFe2O4表面可以使光生电子和空穴更有效的分离和传输,可以显著提高催化剂对MB的吸附性能,还可以增强样品对光的吸收能力,因而催化剂光催化降解MB性能增加.表征结果表明,复合光催化剂表面含有大量羧基和羟基基团,导致光催化剂表面带负电荷,从而有利于阳离子的MB的静电吸附.为了进一步验证该吸附机理,我们选择了另外两种染料分子,阳离子的罗丹明B和阴离子的甲基橙.结果显示,该光催化剂对罗丹明B同样具有较强的吸附能力和较好的光催化降解活性,但对甲基橙几乎没有吸附和光催化性能.这充分说明亚甲基蓝染料通过静电相互作用的形式吸附于催化剂表面,较好的吸附性能进一步促进了光催化剂的降解活性.为了讨论光催化机理,向反应体系中加入不同的捕获剂来研究光催化反应过程中产生的活性物种.研究显示,羟基自由基在光催化降解亚甲基蓝的反应中几乎没有作用,光生空穴发挥了次要作用,而超氧自由基在整个反应中发挥了主导作用.因此,光催化降解的机理如下:CaFe2O4在可见光激发下产生光生电子和空穴,电子快速转移到C材料的表面并与空气中的氧气反应生成超氧自由基,后者再与吸附在光催化剂表面的染料分子反应产生低毒或无毒的降解产物.此外,CaFe2O4价带上产生的空穴也可以直接将染料分子氧化成小分子产物.     

可见光响应的碳修饰纳米棒状p型CaFe_2O_4半导体光催化降解有机污染物（英文）

制备了C/CaFe_2O_4纳米棒复合材料,并考察了其光催化性能,同时深入研究了C修饰对CaFe_2O_4活性的影响.研究发现,复合材料的光催化降解活性与C和CaFe_2O_4的质量比密切相关.其最佳的碳含量为58 wt%,所得复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解速率常数达到0.0058 min~(-1),是铁酸钙的4.8倍.进一步研究表明,C修饰在CaFe_2O_4表面显著提高了样品对亚甲基蓝染料的吸附性能.吸附等温线结果发现,MB以单分子层形式吸附于CaFe_2O_4表面.总体而言,C覆盖在CaFe_2O_4表面可以使光生电子和空穴更有效的分离和传输,可以显著提高催化剂对MB的吸附性能,还可以增强样品对光的吸收能力,因而催化剂光催化降解MB性能增加.表征结果表明,复合光催化剂表面含有大量羧基和羟基基团,导致光催化剂表面带负电荷,从而有利于阳离子的MB的静电吸附.为了进一步验证该吸附机理,我们选择了另外两种染料分子,阳离子的罗丹明B和阴离子的甲基橙.结果显示,该光催化剂对罗丹明B同样具有较强的吸附能力和较好的光催化降解活性,但对甲基橙几乎没有吸附和光催化性能.这充分说明亚甲基蓝染料通过静电相互作用的形式吸附于催化剂表面,较好的吸附性能进一步促进了光催化剂的降解活性.为了讨论光催化机理,向反应体系中加入不同的捕获剂来研究光催化反应过程中产生的活性物种.研究显示,羟基自由基在光催化降解亚甲基蓝的反应中几乎没有作用,光生空穴发挥了次要作用,而超氧自由基在整个反应中发挥了主导作用.因此,光催化降解的机理如下:CaFe_2O_4在可见光激发下产生光生电子和空穴,电子快速转移到C材料的表面并与空气中的氧气反应生成超氧自由基,后者再与吸附在光催化剂表面的染料分子反应产生低毒或无毒的降解产物.此外,CaFe_2O_4价带上产生的空穴也可以直接将染料分子氧化成小分子产物     

LaBO3(B=Fe,Co)中氧的迁移与光催化反应活性

以柠檬酸法合成的钙钛矿型复合氧化物LaBO3(B=Fe,Co)为催化剂,对水溶性染料进行光催化降解,实验结果表明,其光催化活性与钙钛矿型结构中氧空位沿BO6八面体棱边以曲线而非直线的迁移机制有关.在光催化氧化过程中,光生电子首先被表面氧空位束缚,再与表面的吸附氧反应生成超氧基(O2-·)而加速对染料分子的降解.钙钛矿型复合氧化物中的氧空位是由氧的迁移产生的,它可以作为电子的陷阱而捕俘电子,并作为氧的吸附中心而提高催化剂表面的吸附氧量.     

TiO2/BixTiyOz气相光催化降解苯的动力学模型及反应机理

在密闭不锈钢反应器内考察了TiO2/BixTjyOz催化剂气相光催化降解苯的性能.结果表明,TiO2负载于Bi12TiO20,Bi2Ti2O7和Bi4Ti3O12上制成的催化剂,光催化活性得到很人的提高,TiO2最佳负载量为2.0%;其中,TiO2/Bi12TiO20的光催化活性最高,苯最高转化率是纯TiO2的2倍,催化剂使用寿命也延长了1倍.在本文实验条件下,TiO2/Bi12TiO20上苯气相光催化降解符合Lang-muir-Hinshelwood动力学模型,光催化反应速率常数k和Langmuir吸附常数K分别为0.006 4mg/(L·min)和9.670 2L/mg.采用红外光谱对失活的催化剂进行表征,结果表明催化剂表面出现了羰基与羟基等的振动峰,同时检测到主要的中间产物是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,它吸附在催化剂表面活性化上而导致催化剂失活.最后推测了苯在催化剂表面气相光催化降解的反应机理.     

Mechanistic studies of the photocatalytic oxidation of trichloroethylene with visible-light-driven N-doped TiO2 photocatalysts

Visible-light-driven TiO2 photocatalysts doped with nitrogen have been prepared as powders and thin films in a cylindrical tubular furnace under a stream of ammonia gas. The photocatalysts thus obtained were found to have a band-gap energy of 2.95 eV. Electron spin resonance (ESR) under irradiation with visible light (lambda > or = 430 nm) afforded the increase in intensity in the visible-light region. The concentration of trapped holes was about fourfold higher than that of trapped electrons. Nitrogen-doped TiO2 has been used to investigate mechanistically the photocatalytic oxidation of trichloroethylene (TCE) under irradiation with visible light (lambda > or = 420 nm). Cl and O radicals, which contribute significantly to the generation of dichloroacetyl chloride (DCAC) in the photocatalytic oxidation of TCE under UV irradiation, were found to be deactivated under irradiation with visible light. As the main by-product, only phosgene was detected in the photocatalytic oxidation of TCE under irradiation with visible light. Thus, the reaction mechanism of TCE photooxidation under irradiation with visible light clearly differs markedly from that under UV irradiation. Based on the results of the present study, we propose a new reaction mechanism and adsorbed species for the photocatalytic oxidation of TCE under irradiation with visible light. The energy band for TiO2 by doping with nitrogen may involve an isolated band above the valence band.     

Photocatalytic properties of titania nanostructured films fabricated from Titania nanosheets

We examined the photochemical properties of well-ordered multilayer films of titania nanosheets prepared on quartz-glass substrate using the layer-by-layer deposition method. The photocatalytic decomposition of gaseous 2-propanol and bleaching of Methylene Blue dye under UV light illumination were measured to evaluate the photocatalytic oxidation ability. Photoinduced hydrophilicity was also studied by measuring the contact angle of water droplets on the film. The results indicated that titania nanosheets had good photoinduced hydrophilicity. The monolayer film of titania nanosheets showed almost identical activity compared with well investigated sol-gel derived anatase TiO(2) film, while its photocatalytic oxidation activity was low by more than an order of magnitude. This fact suggests that photoinduced hydrophilicity could not be explained simply in terms of the photocatalytic removal of hydrophobic organic species adsorbed on the surface. The photocatalytic oxidation activity and the photoinduced hydrophilic conversion rate decreased with increasing number of nanosheet layers, suggesting that photogenerated carriers produced in the internal part of the multilayer films can hardly diffuse to the surface layer. Photochemical properties of ultrathin anatase films obtained simply by heating the titania nanosheet films were evaluated as well, and also revealed high photoinduced hydrophilicity.     

NOx气相光催化氧化降解研究

利用ＴｉＯ２光催化氧化技术对ＮＯｘ进行了净化研究,在一定反应条件下,ＮＯｘ光催化氧化降解率很高,Ｐ－２５的降解达９７％。考察了氧气,水含量等对ＮＯｘ光催化氧化的影响,同时对ＮＯｘ的吸附、光催化氧化动力学行为及机理进行了研究。利用ＦＴＩＲ分析确定反应产物,催化剂失活是由于反应产物硝酸吸附在催化剂表面所致。     

GAS-PHASE PHOTOCATALYTIC OXIDATION OF CHCl CCl_2 AND Ph Me BY SUPPORTED TITANIA

ＧＡＳ┐ＰＨＡＳＥＰＨＯＴＯＣＡＴＡＬＹＴＩＣＯＸＩＤＡＴＩＯＮＯＦＣＨＣｌＣＣｌ２ＡＮＤＰｈＭｅＢＹＳＵＰＰＯＲＴＥＤＴＩＴＡＮＩＡＬｉＬｉｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂ...     

固定在氧扩散膜表面的TiO2光催化膜

本文提出用氧扩散膜作TiO₂光催化膜的载体,介绍了氧扩散膜的制备及TiO₂在氧扩散膜表面的固定方法,TiO₂光催化膜的表面形态与微结构,不同条件下光催化分解草酸的速度.研究结果表明,以氧扩散膜作载体的TiO₂光催化薄膜表现出了较高的光催化活性.文中详细分析了氧扩散膜的作用.     

Mechanistic evaluation of arsenite oxidation in TiO2 assisted photocatalysis

We report herein a detailed assessment of the roles of O2, H2O2, *OH, and O2-* in the TiO2 assisted photocatalytic oxidation (PCO) of arsenite. Although both arsenite, As(III), and arsenate, As(V), adsorb extensively onto the surface of TiO2, past studies relied primarily on the analysis of the arsenic species in solution, neglecting those adsorbed onto the surface of TiO2. We used extraction and analyses of the arsenic species adsorbed onto the surface of the TiO2 to illustrate that the oxidation of As(III) to As(V) occurs in an adsorbed state during TiO2 PCO. The TiO2 photocatalytic oxidation (PCO) of surface adsorbed As(III) in deoxygenated solutions with electron scavengers, Cu2+, and polyoxometalates (POM) yields oxidation rates that are comparable to those observed under oxygen saturation, implying the primary role of oxygen is as a scavenger of the conduction band electron. Pulse radiolysis and competition kinetics were employed to determine a rate constant of 3.6 x 10(6) M(-1) s(-1) for the reaction of As(III) with O2-*. Transient absorption studies of adsorbed hydroxyl radicals, generated by subjecting colloidal TiO2 to radiolytic conditions, provide convincing evidence that the adsorbed hydroxyl radical (TiO2+*OH) plays the central role in the oxidation with As(III) during TiO2 assisted photocatalysis. Our results suggest the reaction of superoxide anion radical does not contribute in the conversion of As(III) when compared to the reaction of As(III) with *OH radical during TiO2 PCO.     

TiO2气相光催化氧化降解三氯乙烯的产物分布及失活机理研究

用ＧＣ／ＭＳ、ＴＰＤ和ＸＰＳ方法,研究了三氯乙烯的气相光催化降解反应,检测到新的中间体乙二酰氯（ＣＩＣＯＣＯＣＩ）。对产物分布的分析表明,水蒸汽的存在能显著抑制含氯副产物的生成,改变反应产物的分布。使用过的催化剂的ＸＰＳ谱图显示,催化剂表面存在含氯副产物,反应副产物在催化剂表面的积累是导致催化剂失活的主要原因。     

铝材表面状态对TiO2薄膜光催化性能和光致亲水性的影响

在纯铝片和具有氧化铝层的铝片上用提拉法制备TiO2/Al和TiO2/Al2O3/Al样片,通过FTIRATR技术和密闭间歇式反应装置分别考察了TiO2薄膜对油酸和乙烯的光催化降解性能,通过测试接触角考察TiO2薄膜的光致亲水性.结果表明,TiO2/Al2O3/Al对油酸的光降解性能比TiO2/Al的好,但其光催化氧化乙烯性能和光致亲水性能较差.这种差别可通过不同过程的作用机理和Al与TiO2表面的电子转移作用得到较好解释,由此得出TiO2薄膜的光催化性能与光致亲水性可能是两种既有联系又相互独立的性质     

TiO2负载Pt对光催化去除低浓度NO性能的影响

以溶胶-凝胶法以及湿式浸渍法制备了Pt/TiO2催化剂,采用了XRD、BET、UV-vis、TEM、XPS等方法进行表征,并进行了对NO的催化氧化性能测试.结果表明铂的负载能显著提高TiO2光催化剂对NO的氧化转化能力和去除率.0.5%Pt/TiO2对NO的氧化率与去除率分别为45.0%和38.1%,与纯锐钛矿TiO2(13.6%,10.7%)相比,氧化效率提高3.3倍,去除效率提高3.6倍.通过比较不同方法制备的负载Pt催化剂的活性,初步讨论了催化剂表面发生的反应机理:铂氧化物以及催化剂表面吸附的O2分子通过与光生电子和光生空穴结合,产生了强氧化性自由基,将NO氧化得到NO2.