微波辅助溶剂热合成In-Si共改性TiO2的增强光催化性能

利用微波辅助溶剂热法合成了In-Si 共改性的TiO₂ 光催化剂. 粉末X 射线衍射（XRD）、激光拉曼（Raman）光谱、N₂吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、光致发光（PL）光谱和紫外-可见漫反射光谱（UV-VisDRS）等实验表明,尽管掺杂和改性后TiO₂结晶度略有降低,但不影响光催化剂锐钛相的形成. Si 掺杂入TiO₂晶格使颗粒变小,比表面积变大. In 不能进入TiO₂晶格,在TiO₂表面形成了In₂O₃. 罗丹明B（RhB）降解实验显示,In-Si 共改性TiO₂表现出很高的紫外和可见光催化活性,Si：In：Ti 的摩尔比为0.03：0.02：1 的样品（IST-2）光催化活性最高,紫外光下3 min 即可将RhB降解完全,可见光下120 min RhB降解率为97%,这是由材料的高表面积,In₂O₃-TiO₂复合半导体之间高效电荷转移及染料敏化等共同作用所致. 对于苯酚,光催化降解则相对缓慢,700 min内尚不能降解完全.     

负载型TiO2/SBA-15的制备及其光催化还原CO2性能

以羧基改性的SBA-15(COOH/SBA-15)和钛酸四丁酯(TB)为原料,利用COOH/SBA-15表面上高分散的大量羧基将TB锚定,通过溶剂热处理得到高分散负载型TiO2/SBA-15催化剂.产物经XRD,Raman,FT-IR,TEM,N2吸脱附和UV-Vis表征,结果显示:所制备的TiO2/SBA-15催化剂为比表面大、结晶度较高的锐钛矿TiO2,TiO2均匀分散于SBA-15表面,此外,COOH/SBA-15有效抑制了TiO2晶粒的长大.以光催化还原CO2为探针反应,考察了TiO2/SBA-15催化剂在紫外光照射下的光催化性能.结果表明:相比于后处理浸渍法制备的光催化剂,本文制备的TiO2/SBA-15催化剂表现出了高的光催化还原CO2活性,主要产物为甲醇,且TiO2最佳负载量为16.5%,并对相关反应机理做了探讨.     

TiO2光催化还原CO2

光催化还原CO₂技术在CO₂的治理与利用方面有着潜在的应用价值和良好的开发前景。该文简要综述了近年来用于光催化还原CO₂反应的TiO₂光催化剂材料,包括纯TiO₂催化剂、负载型TiO₂催化剂、金属改性TiO₂催化剂、半导体复合TiO₂催化剂和有机光敏化TiO₂催化剂等,并介绍了各类催化剂光催化还原CO₂的反应性能。     

Co3O4在多相催化反应中的晶面效应

Co₃O₄是一种重要且性能优异的过渡金属氧化物,可以广泛应用于光、电、磁、热等多个领域,其晶体作为多相催化剂在众多反应中有着不可替代的地位。催化机理研究发现,催化反应过程不但受晶体催化剂颗粒尺寸的影响,而且对晶体的晶面也很敏感。因此,晶面效应的研究对于深入认识多相催化反应过程以及有效设计高活性催化剂都有重要意义。Co₃O₄晶体具有Co³⁺和Co²⁺混合价态的尖晶石结构,其在不同催化反应中均表现出明显的晶面效应。本文综述了近年来Co₃O₄作为多相晶体催化剂在热催化、光催化、电催化以及类过氧化物酶催化中的晶面效应,结合理论计算结果从Co₃O₄晶面的原子结构出发解释了产生晶面效应的原因;最后总结了Co₃O₄在以上反应中晶面效应的一般规律,探讨了目前Co₃O₄晶面效应研究中的不足,并对未来的发展趋势进行了展望。     

Fe物种改性海胆状Nb2O5光催化降解类吩噻嗪染料

我们在合成海胆状Nb2O5纳米球光催化剂的基础上,向体系中直接引入Fe3+离子,制备了Fe物种修饰的Nb2O5纳米球。对产物进行了X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附测试、紫外可见吸收谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)表征。结果表明,引入Fe3+后,Nb2O5纳米球的微观形貌和晶型结构没有发生显著变化,但其比表面积有所增加,原位复合的Fe物种以低结晶度的Fe2O3和Fe(Ⅱ)NbxOy物种分布在Nb2O5纳米球表面。相比于单一海胆状Nb2O5,Fe物种修饰的Nb2O5催化剂表现出了良好的光催化活性,能高效且选择性地降解类吩噻嗪染料亚甲基蓝(MB)和甲苯胺蓝(TB),原因为:(1) Fe物种可以对类吩噻嗪染料分子中的N和S形成配位吸附;(2) Fe物种与Nb2O5导带匹配,可以有效分离其光生电子,提高空穴的氧化能力;(3) Fenton反应在快速消耗光生电子的同时产生大量·OH用于染料的氧化。     

铁基费托催化剂预处理过程的原位表征技术研究进展

铁基费托合成(FTS)催化剂通常以氧化物前驱体α-Fe₂O₃的形式存在,在不同预处理条件下转变为铁碳化合物Fe_xC_y后具有不同的催化活性,因此,研究催化剂预处理过程对费托合成反应具有重要意义。然而该过程中物相体系高度动态复杂,通过常规表征手段无法捕捉到铁基催化剂准确的变化信息。为了深入探究前驱体α-Fe₂O₃体系在不同预处理过程中的真实变化,需要借助多种原位表征技术获取催化剂物相、形貌及其表面结构和性质的动态变化数据,从而可实现催化剂预处理过程和后续FTS催化性能的有效关联。本工作系统综述了X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、红外光谱和拉曼光谱等原位表征技术在铁基FTS催化剂预处理过程中的实验方法以及数据处理方法,以明晰催化剂前驱体复杂的结构性质变化过程,进而促进更高效铁基FTS催化剂的设计和开发。     

Ga对0.3Ga-WOx/SBA-15催化顺式-环辛烯环氧化的促进作用(英文)

本工作研究了镓(Ga)对Ga-WO_x/SBA-15催化H₂O₂与顺式-环辛烯环氧化反应活性的促进作用。最佳催化剂0.3Ga-WO_x/SBA-15的TOF为112 h^-1，是WO_x/SBA-15(57 h^-1)的近两倍。相较于WO_x/SBA-15(64.0 kJ/mol),0.3Ga-WO_x/SBA-15的低表观反应活化能(49.6 kJ/mol)与其优异的环氧化性能一致。动力学分析表明，H₂O₂在0.3Ga-WO_x/SBA-15表面上的吸附更强，这有助于H₂O₂的活化。基于催化剂的表征和环氧化的性能表明，Ga添加剂的提升作用归因于Lewis酸位点的增加和亲电性的增强。此外，金属过氧化氢(M-OOH)被鉴定为主要中间体。     

Cr-WO3超细纳米线用于苯乙烯选择性氧化制苯甲醛

本工作在水热法制备WO₃过程中直接引入Cr³⁺作为改性剂,其在非(001)晶面的选择性吸附,实现了WO₃形貌从纳米棒到[001]取向超细纳米线(UNWs)的转变,最终所得Cr-WO₃UNWs催化剂的比表面积可达297m²/g。此外,Cr³⁺的晶格掺杂和减缓结晶作用有效增加了WO₃表面氧空位(L酸位点)浓度。在苯乙烯选择性氧化制苯甲醛反应中,最佳条件下(70℃、r(n₍(H₂O₂)/n_苯乙烯)=2.0、6 h、m=30 mg),Cr-WO₃ UNWs分别将苯乙烯转化率和苯甲醛选择性从单一WO₃纳米棒的19.0%和49.6%提升到72.0%和84.6%,其催化性能的提升归结于以下两点:第一,超大比表面积可提供充足的反应活性位点;第二,L酸位点可将H₂O₂活化为W-O...