Co-B/γ-Al2O3非晶态催化剂的制备及其催化乳酸乙酯液相加氢性能

采用浸渍-还原法制备了负载型Co-B/γ-Al₂O₃非晶态合金催化剂, 并将其应用于乳酸乙酯液相加氢制备1,2-丙二醇(1,2-PDO)反应中, 研究了其催化加氢性能. 采用电感耦合等离子体(ICP)发射光谱仪、X射线衍射(XRD)仪、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热(DSC)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的性能进行了表征, 考察了制备条件对催化剂性能的影响. 结果表明, 新鲜的Co-B/γ-Al₂O₃催化剂具有非晶态结构, Co-B均匀地分散在载体γ-Al₂O₃上. 随着Co负载量的增加, 催化剂的热稳定性提高, 催化剂表面Co/B原子比增加. 当金属Co理论负载量为30%(质量分数, w)时, Co-B/γ-Al₂O₃催化剂表现出最高的加氢催化性能, 在160 ℃, 氢气压力为6.0 MPa条件下反应9 h, 乳酸乙酯的转化频率(TOF)为1.41 h^-1, 转化率达到93.63%, 1,2-丙二醇的选择性达到96.10%. 催化剂的加氢性能取决于其分散均匀的Co-B纳米粒子、较高的表面Co/B原子比及Co和B之间的电子转移效应.     

染料敏化TiO_2可见光光催化降解罗丹明B

苝二酰亚胺(PTCDI)是一种n型半导体材料,在可见光区有很强的吸收,广泛用于有机光伏器件领域的研究.以PTCDI为光敏剂制备TiO2可见光光催化剂用以降解环境污染物的研究还鲜有报道.本文采用水热法制备苝二酰亚胺(PTCDI)和四磺酸酞菁铜(CuPcTs)敏化的TiO2复合样品.利用XRD、TEM、UV-Vis和荧光光谱对复合样品进行表面形貌和结构表征,以可见光光催化降解罗丹明B为模型反应.研究结果表明,染料敏化能够有效地拓宽样品的吸收光谱范围,提高可见光光催化活性;电子收集型的共敏化复合样品体现出了优于单一染料敏化样品的光催化活性.应用能带结构理论,阐明了单一染料敏化和共敏化样品的光生电子转移机制.     

固态光电催化器件 ITO/TiO2/ITO 的构型和机制

 采用浸渍-提拉法将 TiO₂ 薄膜负载在具有一定电极构型的氧化铟锡 (ITO) 基底上, 制备了全固态 TiO₂ 平面型器件 (ITO/TiO₂/ITO). 采用扫描电镜对器件的表面形貌和膜厚进行了表征. 以紫外光下器件光电协同催化降解罗丹明 B(RhB) 为模型反应, 考察了器件的构型和空穴捕获剂 (乙醇) 对其光电催化性能的影响. 结果表明, 初始浓度为 10 mg/L 的 RhB 在 1.5 V 偏压和 NaCl (1.5 mol/L) 为电解质的条件下, 光照 60 min 脱色率达到 83%; 阳极面积较大的器件光电催化性能较好, 刻蚀宽度为 2 mm 时光电催化活性最高; 空穴与 TiO₂表面吸附的 H₂O 氧化生成的羟基自由基对液相光电催化降解 RhB 起着重要作用.     

La修饰的Co-B非晶态催化剂用于乳酸乙酯选择性加氢制1,2-丙二醇

用化学还原法制备了La修饰的Co-B非晶态合金催化剂(Co-La-B),并考察了其在乳酸乙酯液相加氢制1,2-丙二醇(1,2-PDO)反应中的催化性能.通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积测定(BET)、差示扫描量热(DSC)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气化学吸附、氢气程序升温脱附(H2-TPD)等手段对催化剂进行表征,研究了稀土助剂La对Co-B催化剂催化性能的影响.结果表明,活性组分Co以元素态和氧化态两种形式存在于Co-La-B非晶态合金催化剂中,催化剂中存在B向Co的电子转移,富电子的Co用于活化氢,氧化态形式存在的La3+促进了B向Co的电子转移;适量的La能提高催化剂的热稳定性,显著减小催化剂粒径,使催化剂形成更加单一的Co吸附活性位,有利于吸附活化的氢促进加氢反应进行.在氢气压力6 MPa,反应温度433 K,反应时间9 h的条件下,0.5%Co-La-B催化剂表现出最优的催化加氢性能,乳酸乙酯的转化率达到99.7%,1,2-丙二醇的选择性达到98.5%.     

多壁碳纳米管负载TiO_2复合器件可见光光催化降解RhB

采用溶胶-凝胶法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)负载的ITO/MWCNTs-TiO2/ITO复合器件,利用SEM、XPS、UV-Vis光谱等技术对复合样品进行形貌和结构表征,以液相罗丹明B(RhB)的可见光光催化降解为探针反应,评价MWCNTs-TiO2复合薄膜的催化活性.XPS结果表明MWCNTs与TiO2之间没有形成Ti-C键.I-V特性表明负载了MWCNTs的ITO/MWCNTs-TiO2/ITO复合器件的光电流增强.与空白TiO2薄膜相比,MWCNTs-TiO2复合薄膜的可见光光催化降解RhB的速率提高了3.2倍.MWCNTs并没有掺杂到TiO2晶格中,而是起到了类似光敏剂的作用,可在可见光激发下将导带电子转移到TiO导带上,经一系列反应降解RhB有机物.     

TiO_2-CuPcTs敏化薄膜光电流及可见光光催化性能

以四磺酸酞菁铜(CuPcTs)为敏化剂,玻璃和图案化的氧化铟锡(ITO)分别作为基底,制备了敏化薄膜TiO2-CuPcTs和ITO/TiO2-CuPcTs/ITO敏化器件.以罗丹明B(RhB)的可见光光催化降解为模型反应评价敏化薄膜的光催化性能.敏化薄膜采用UV-vis和Raman技术进行表征,同时利用敏化器件的结构特性,测定其在氮气和纯水体系下的光电流.研究结果表明,TiO2-CuPcTs可以有效地将光谱响应拓宽到可见光区,一级反应速率常数为空白TiO2薄膜的3.7倍.TiO2-CuPcTs薄膜光催化降解RhB的重复性能稳定.与ITO/TiO2/ITO器件相比,敏化器件ITO/TiO2-CuPcTs/ITO具有较高的光电流信号,验证了激发态的CuPcTs能够将电子转移到TiO导带上的敏化机理.     

全固态平面型ITO/Fe^3＋-TiO2/ITO光电催化器件的制备和催化性能

在具有条形电极的ITO(氧化铟锡)玻璃上负载Fe3 -TiO2薄膜,得到全固态平面型ITO/Fe3 -TiO2/ITO光电催化器件.利用Keithley 2400数字源电流表对器件施以一定的偏压,以气相甲醛的降解为模型反应,对器件分别进行了空气和氮气条件下的光电催化性能测试.结果表明,甲醛的存在能够增强体系的光电流,并且在氮气下器件的光电流明显大于在空气下的光电流,说明甲醛参与了电子的迁移过程.ITO/Fe3 -TiO2/ITO器件表现出比ITO/Fe3 -TiO2/ITO器件更高的光催化活性,且前者的光电流值小于后者,说明掺杂Fe3 所引起的电子迁移率的降低远大于所引起的激子分离几率的提高.ITO/Fe3 -TiO2/ITO器件在外加偏压下活性提高,但提高的幅度没有ITO/TiO2/ITO器件明显.