几种低碳醇在Pt／TiO2上的光催化产氢速率的研究

主要考察了无氧条件下低碳醇（甲、乙、丙醇）在Pt/TiO2表面光催化重整反应制氢。深入探讨了几种低碳醇与其放氢速率的构-效关系,提出了低碳醇在Pt/TiO2光催化剂表面吸附态的模型。     

CoOx改性TiO2光催化剂的制备、优化及其光催化分解水析氢性能研究

利用热分解法制备了不同掺杂量的CoO_x-TiO₂系列光催化剂, 并优化了制备方法。在用XRD、TEM和XPS等技术对催化剂表征的基础上，探讨了乙醇作为电子给体时CoO_x改性对P25-TiO₂光催化分解水析氢性能的影响。本文还利用连续瞬态电流-时间响应和循环伏安法等电化学方法，考察了CoO_x-TiO₂改性系列光催化剂光照条件下电流响应强度、起始光电响应特性差别及光催化析氢电位变化等光电化学性能。光催化性能实验结果表明，适当掺杂CoO_x(110～400 ℃焙烧时最佳掺杂量约为0.4wt% Co，500 ℃焙烧时最佳掺杂量约为0.6～0.8wt% Co)能够显著地提高TiO₂析氢光催化性能，产氢速率提高2个数量级。另外在适当温度下的热处理，能够改善催化剂光催化性能(最佳处理温度为300～400 ℃)。光电化学性能评价结果表明，适当掺杂CoO_x和适当温度下焙烧能在催化剂表面形成较多的析氢活性物种——含钴复合物，能有效增强催化剂光电流响应强度，并使得析氢光还原电位向有利于析氢方向位移。高含量掺杂CoO_x会在催化剂表面形成某种碳化物物种，大量含钴复合物活性中心的出现会降低光吸收效率，增加TiO₂表面光生电子-空穴复合率而使催化剂失去析氢光催化性能。     

纳米WO3粉体的制备与光催化活性研究

报道了以钨酸钠和盐酸为主要原料，通过气液反应制备纳米WO3粉体光催化剂的新方法．在XPS，XRD，TEM等手段对催化剂进行了表征的基础上，又讨论了焙烧温度和乙醇加入量对催化剂粒度大小以及光催化活性的影响．同时对纳米WO3粉体催化剂的光催化重整乙醇制氢反应活性进行了研究，观察了产氢效率和光电化学行为．研究结果表明，气液反应法是一种简单有效的制备纳米WO3粉体催化剂的方法，并显示出较好的光催化活性；该方法所得的三氧化钨粉末粒子平均直径在100nm以下；钨酸钠溶液中乙醇加入量对三氧化钨粉末粒子的尺寸和分散性都有影响，随着乙醇量的增加，粒子尺寸减小，且分散性较好．焙烧温度引起的WO3粒子晶体结构的变化会导致光氧化还原电位变化，是引起光催化活性差异的主要原因．     

半导体光催化剂制氢研究新进展

太阳能作为一种最丰富的可再生能源, 具有其它能源所不可比拟的优点 [1～3]. 太阳能取之不尽、用之不竭, 太阳每年向地球辐照的能量大约是5.4×1024焦耳. 与核能相比, 太阳能更为安全;与水能、风能相比, 太阳能利用的成本较低, 而且不受地理条件的限制. 全世界范围每年需要的能源相当于8×109吨煤, 也就是1.09×1020焦耳的能量. 如果辐照地球上一小部分的太阳能能被利用的话, 许多能源问题都可能迎刃而解.     

TiO_2表面NiO光催化活性中心的构建及其光催化析氢性能研究

本文采用离子快速注入法,在低温条件下利用微量NiO物种对TiO_2光催化剂表面微结构进行了修饰和改性,构建了NiO光催化反应活性中心。研究结果表明,Ni物种是以TiO_2-NiO-H形式存在于TiO_2表面;相对于未修饰的TiO_2光催化剂,NiO的修饰很大程度上提高了其光催化析氢性能,在最佳条件下,放氢速率由1.1μmol·h~(-1)提高到241.4μmol·h~(-1)。另外,Ni物种含量,热处理温度,乙醇电子给体浓度,催化剂悬浮浓度对光催化析氢性能也有明显的影响。光电化学实验结果表明,NiO的表面修饰能够产生有效的光催化反应活性中心,增强了光生电子-空穴电子对的分离效果。所制备的光催化剂采用X射线粉末衍射(XRD),光电子能谱(XPS)等技术进行表征。     

CoO改性TiO2光催化从水析氢光电化学行为研究

评价了不同Co担载量的CoO-TiO₂系列光催化剂在无氧条件下光催化重整乙醇水溶液反应中析氢性能, 并利用连续瞬间电流-时间响应和循环伏安法等电化学方法, 重点考察了不同Co担载量光催化剂在紫外和可见光光照条件下电流响应强度和起始响应速率的差别, 以及暗态和光照条件下光催化析氢电位变化等光电化学行为. 实验结果表明, 适当量CoO的改性能够显著地提高TiO₂光催化析氢性能, 表现出了良好的稳定性, 最佳担载量为0.4% Co, 将产氢速率由原来的2.9×10^－3 mL•h^－1提高到了2.85×10^－1 mL•h^－1, 提高了近2个数量级. 光电化学行为研究表明, 紫外光照射时CoO改性明显增强了TiO₂的光电流响应强度, 其相对大小顺序为: 3.0% Co＞0.4% Co＞0.0% Co, 但光电流起始响应速度随着担载量的增加有所下降, 其相对大小顺序是: 0.0% Co≈0.4% Co＞3.0% Co. 利用可见光源照射时, 除光电流响应强度总体下降, 光电流响应强度的相对大小顺序为0.4% Co＞0.0% Co＞3.0% Co, 而光电流起始响应速度十分接近.     

无氧条件下Pt/TiO2光催化重整降解一乙醇胺水溶液制氢

以一乙醇胺（以下简称乙醇胺）为电子给体,在无氧条件下进行了Pt/TiO2光催化重整制氢的研究.详细讨论了诸多因素如催化剂表面Pt化学状态、Pt担载量、溶液pH值、乙醇胺溶液浓度等对产氢效率的影响,并用XRD、HNMR、XPS等进行了深入表征,探讨了Pt/TiO2光催化重整降解乙醇胺和产氢的反应, 实验表明,利用所制备的光催化剂, 可实现在消除水中有机污染物的同时制取氢气的目标.催化剂表面的Pt以Pt0的化学状态存在, 有利于析氢;溶液pH值和浓度的变化对产生速率也有一定的影响.同时发现Pt/TiO2光催化重整乙醇胺制氢反应的最佳条件是:Pt的最佳担载量约为0.5％～1.0％;乙醇胺溶液最佳浓度约为0.05 mol•L－1;最佳溶液pH值范围为4～10;氨基取代的羰基类化合物是其主要中间产物.     

Pt/TiO2光诱导催化重整乙醇制氢

对无氧条件下Pt/TiO2光诱导催化重整乙醇制氢进行了系统的研究，结果表明，乙醇的光催化重整制氢反应受催化剂表面化学状态，反应体系的pH值，浓度的影响较大，而受反应体系温度的影响较小，在运动XRD，XPS，HNMR等技术手段对催化剂和反应产物进行表征，分析的基础上，提出了无氧条件下乙醇光催化重整制氢可能的反应机理。     

干湿循环中水对13X分子筛机械强度劣化和晶格畸变

本文选用化工过程中常用的13X分子筛为模型,详细研究了在不同湿度下以及在干湿循环后分子筛机械强度的变化,发现经历干湿循环后分子筛的强度明显下降。经过干湿循环处理后的分子筛结构分析和表征结果显示,13X分子筛X射线衍射特征峰向高角度发生较显著的位移,这种位移与强度劣化有明显的正相关。干湿循环后分子筛的吸附-脱附特征也发生明显变化,对应的红外、核磁等表征结果也与强度下降、吸脱附特征变化、结构畸变有明显的对应关系。本文的结果表明,干湿循环过程中水分子可能诱发了13X分子筛晶格畸变,导致或者诱导了分子筛体相晶格有序度破坏,致使其机械强度大幅度降低。本文的结果对于改进分子筛载体的强度和理解分子筛载体失效有一定的指导意义。     

Pt/TiO2光催化重整降解2-氯乙醇水溶液制氢

在无氧条件下,进行了Pt担载的TiO2光催化有毒的2-氯乙醇(下文简称氯乙醇)重整制氢反应的研究.详细讨论了动力学因素如催化剂表面Pt化学状态、Pt担载量、溶液pH值、氯乙醇浓度等对产氢速率的影响,并用XRD、HNMR、XPS等技术进行了表征,探讨了氯乙醇降解和产氢反应机理.研究表明,在光催化降解氯乙醇的同时产生氢是完全可行的.催化剂表面的Pt以Pt0的化学状态存在,有利于析氧;溶液pH值对产生速率影响也很大,而氯乙醇的浓度变化只是在开始略有影响,浓度的增加对产氢并没有明显的影响.研究得出Pt担载的TiO2光催化重整氯乙醇制氢反应的最佳条件是Pt的最佳担载量约为1.0%;氯乙醇溶液浓度范围为0.04～0.10 M;最佳溶液pH值范围为4～10.