铜纳米粒子的制备及其对环境污染物的催化降解

本文以CuCl_2·2H_2O为铜源,在室温下合成了新的铜纳米粒子,并用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)以及透射电子显微镜(TEM)对合成的产物进行分析和表征。研究发现在合成的过程中氨水和苯酚的加入对铜纳米粒子的形成具有一定的保护作用,使合成的铜纳米粒子不易被氧化;同时探究了铜纳米粒子作为催化剂降解环境中的有机污染物,如对硝基苯酚(4-NP)、罗丹明B(Rh B)、亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO),和不同反应温度下催化剂对降解环境污染物的影响。运用朗伯比尔定律和准一级动力学公式计算不同温度下的降解速率及反应速率常数,结果显示合成的铜纳米粒子具有很好的催化性能。     

熔融酯交换法合成聚碳酸酯的研究

采用熔融酯交换法,以碳酸二苯酯(DPC)和双酚A(BPA)为原料合成聚碳酸酯(PC).考察了乙酰丙酮(HACAC)类金属配合物催化剂的活性,以及催化剂活性与相应金属离子螯合配位作用的关系.以不同乙酰丙酮金属配合物为催化剂合成的PC的特性黏数([η])对相应金属离子二苯甲酰甲烷(DBM)配合物的稳定常数的对数值(lgβ1)作图,得到1个双火山型曲线,证明DPC与BPA的熔融酯交换缩聚反应是受乙酰丙酮阴离子的碱性作用和金属离子的螯合配位作用共同影响的.通过比较用各种催化剂合成的PC的性质,发现乙酰丙酮锂(LiACAC)是一种优良的催化剂,可以用来合成分子量超过40000([η]=0.710 dL.g-1)、低支化物(Fries产物)含量、低分散(PDI=2.12)的PC.以LiACAC为催化剂,考察了催化剂用量、反应物配比、酯交换阶段压力以及温度等条件对反应的影响.最佳反应条件为,LiACAC的用量为1.5×10-4mol/mol BPA、原料配比nDPC∶nBPA=1.08、酯交换阶段压力设在4000 Pa、缩聚反应阶段反应温度为260℃.     

Fenton试剂增强电晕放电技术降解甲苯

通过气溶胶分散技术将芬顿(Fenton)试剂引入气相反应体系来增强电晕放电对污染物甲苯的降解.含Fe2 、Co2 和Mn2 等过渡金属离子的催化剂溶液以微液滴形式添加入反应器电晕区,考察了催化剂对甲苯蒸气降解速率的影响,发现甲苯平均降解速率均有显著提高.在这三种金属离子溶液浓度均为0.05mol/L,电极气流量为0.6m3/h和极间电压为23kV时,甲苯(初始浓度为900mg/m3)降解速率增强因子β分别为1.29,1.28和1.51.气相和液相中降解产物的分析表明,微液滴内发生的电Fenton反应将电晕放电产生的H2O2转化为具有更强氧化性的羟基自由基(HO.),而甲苯的中间产物溶解在微液滴中,增强了甲苯的降解速率.     

TiO2/海泡石负载型催化剂的制备及其光催化活性

采用混合焙烧方法,制得TiO2/海泡石负载型催化剂,研究了在该催化剂催化作用下,水溶液中邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的光催化降解行为.结果表明:催化剂的用量和TiO2的负载量对光催化降解速率都有影响.对于负载型催化剂,TiO2的负载量对其催化活性及DEP的降解速率有较大影响.当使用A101/海泡石催化剂,用量为2 g/L和4 g/L时,TiO2负载量的较佳值均为5%.并对负载型催化剂的形貌及晶型进行了X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析.     

微波超声强化银掺杂TiO_2催化剂光催化活性的研究

在[Bmim]PF6离子液体介质中,用溶胶凝胶-微波干燥法制备银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag.以甲基橙为有机污染物,用微波超声组合仪分别在微波(MW)、紫外(UV)、紫外-微波(UV-MW)和超声-紫外-微波(UT-UV-MW)4种条件下降解甲基橙溶液,考察银掺杂对催化剂降解甲基橙的影响,以提高催化剂光催化性能.分别用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、热重-差示扫描量热分析(TG-DSCDTG)、固体紫外可见分析(Uv-vis)和红外分析(IR)对TiO_2-Ag催化剂进行测试表征.结果表明,优化条件下制备TiO_2-Ag催化剂在UV、UV-MW和UT-UV-MW条件下降解甲基橙35 min后,甲基橙的降解率分别为88.05%、93.98%和99.84%;降解甲基橙55min后,甲基橙的降解率分别为98.79%、99.05%和99.90%.在UTUV-MW条件下降解25min后,降解率接近100%.表明TiO2-Ag催化剂具有较高的光催化降解活性,微波超声协同作用加快光催化降解反应进行.催化剂的结构分析表明,银掺杂抑制了二氧化钛晶相的转变,使相变温度升高,稳定性增强;同时,催化剂向可见光区扩宽了光响应范围,提高了量子效率,从而光催化性能得以提高.     

Meso-四-（4-磺基苯基）卟啉钴/过硫酸钠-过氧化氢催化氧化降解农药敌敌畏

研究了CoTPPS4/Na2S2O8-H2O2体系(CoTPPS4:meso-四-（4-磺基苯基）卟啉钴)对农药敌敌畏(DDVP)催化氧化降解效果,探讨了氧化剂种类及比例、催化剂用量、农药初始浓度、pH值及反应温度等因素对催化降解速度的影响,并在优化条件下对降解反应的动力学进行了考察。结果表明,随着催化剂用量增加、初始农药浓度的降低、pH值升高(pH值为5～9)和温度的上升,DDVP降解速率增加。室温时,在pH=9缓冲溶液中,农药初始浓度为1.015×10-4 mol/L、CoTPPS4加入量为2.4×10-3 g时,5 mL 0.050 mol/L Na2S2O8-H2O2（体积比4∶1）混合氧化剂存在条件下,7 h后DDVP农药降解率可达72.8%,反应速率常数为0.190 h-1。降解反应动力学研究表明,CoTPPS4催化混合氧化剂降解DDVP农药为表观一级反应,反应表观活化能Ea为5.052 kJ/mol。     

CuWO_4促进金红石TiO_2光催化降解苯酚及其可能机理（英文）

已知金红石光催化降解水中有机物的活性远低于锐钛矿和板钛矿。本文报道,加入少量钨酸铜能显著加快金红石光催化降解水中苯酚。反应速率增加的幅度不仅远高于在相同煅烧温度(600°C)下制得的锐钛矿和板钛矿,而且随金红石煅烧温度(150-800°C)的增加持续增加。这些现象说明通过加入助催化剂钨酸铜,高温焙烧温度合成的金红石所具有的高的固有光催化活性可以被开发出来。此外,在过量苯酚存在下,H_2O_2的生成量随钨酸铜的加入量而先增加后减少,并且该趋势与苯酚降解速率基本一致。钨酸铜的这种正效应归结于固态的钨酸铜,而不是溶于水中的铜离子。(光)电化学测试表明,体系发生了从受光激发的金红石到钨酸铜的电子转移。这将提高光生载流子的分离效率,从而增大了O_2还原和苯酚降解的速率。     

NaOH与TEAH催化熔融酯交换合成聚碳酸酯及其重排产物研究

分别以NaOH和氢氧化四乙基铵(TEAH)为催化剂,碳酸二苯酯(DPC)和双酚A(BPA)为原料,采用熔融酯交换法合成聚碳酸酯.当DPC与BPA的摩尔比为1.05∶1,催化剂与BPA的摩尔比为5×10-4∶1时,在所采用的工艺条件下,可分别得到Mn、Mw/Mn为1.69×104、1.97(NaOH催化),1.23 × ...     

TiO2/膨润土光催化降解有机污染物

用溶胶-凝胶法制备了一系列TiO2/膨润土光催化剂(不同负载量和不同焙烧温度), 以罗丹明B(RhB)为模型化合物, 通过测定染料吸光度和体系化学需氧量(COD)变化, 来研究它们在紫外光照射下降解有机污染物的性能. 评价结果表明, 负载量为50%和焙烧温度为400 ℃的催化剂Ti400样品降解RhB活性较好, 虽然其矿化活性略小于P25(光照4 h P25的COD变化为99.7%, 400 ℃焙烧的TiO2/膨润土催化剂Ti400的COD变化为97.0%), 但是TiO2/膨润土催化剂更易于回收再利用. 用Ti400做催化剂降解RhB, 连续循环使用7次, 其催化活性基本不变. 用XRD、BET和紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对这些催化剂进行了表征. 表征结果表明催化剂比表面积大有利于催化活性的提高.     

基于光微热量-荧光光谱联用技术研究光催化热力学和动力学的温度效应

利用光微热量-荧光光谱联用技术,对光催化过程的热谱和光谱信息同步监测,获取了五个温度下,g-C_3N_4@Ag@Ag_3PO_4光催化降解罗丹明B的原位热动力学、光谱动力学信息,探究了温度对相关参数的影响。结果表明,催化降解反应分为三个阶段:(i)污染物和催化剂的光响应过程;(ii)光响应吸热和污染物降解放热的竞争过程;(iii)保持稳定的放热率。吸热和放热的竞争过程符合一级动力学,降解速率随着温度的升高而增大;稳定放热阶段为拟零级反应,在283.15 K、288.15 K、293.15 K、298.15 K、303.15 K下的放热速率分别为0.4668±0.3875μJ·s~(-1)、0.5314±0.3379μJ·s~(-1)、0.5064±0.3234μJ·s~(-1)、0.5328±0.3377μJ·s~(-1)、0.5762±0.3452μJ·s~(-1)。本研究为探究光催化过程的原位热力学、热动力学及光谱信息及机理的推测提供科学依据。     

Ag_3PO_4/Palygorskite的静电调控合成及可见光催化降解罗丹明B和气相异丙醇

以大比表面的廉价易得的凹凸棒(palygorskite)为载体,借助带电荷界面的静电调控作用,采用吸附-沉积沉淀方法制备磷酸银/凹凸棒(Ag3PO4/palygorskite)复合催化剂.利用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子吸收光谱(AAS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术系统地表征催化剂.之所以能够制备高分散性的凹凸棒负载的磷酸银催化剂,主要是因为凹凸棒具有较大的比表面积、带负电荷界面以及适宜的磷酸根前驱体.以可见光催化脱色降解罗丹明B和氧化降解异丙醇为探针反应,考察复合材料的催化性能.研究表明,与纯磷酸银相比,磷酸银/凹凸棒催化脱色降解罗丹明B和氧化降解异丙醇速率分别提高了2和2.5倍.     

氧化钛催化羟基磷灰石分解制备可降解磷酸钙陶瓷

本文将纳米锐钛矿型氧化钛(TiO2)作为催化剂添加到羟基磷灰石(HA)中,经烧结制成可降解的磷酸钙陶瓷,采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),体外模拟实验等手段对不同制作工艺的陶瓷进行表征,考察TiO2的添加量和保温时间对磷酸钙陶瓷性能的影响。实验表明,在较低的温度下,TiO2可以降低HA的高温稳定性,使HA分解成磷酸四钙(TTCP)和磷酸三钙(TCP)。由于TCP具有良好的降解性,TiO2的加入极大的提高了HA的降解速率,且随着TiO2添加量的增加降解速率逐渐增大,保温时间越长,降解速率愈小;浸泡SBF结果显示,TiO2的加入可以提高陶瓷沉积活性磷灰石层的能力,但沉积能力与TiO2添加比例不成正比,添加7wt%的材料沉积最快;细胞实验表明,TiO2的加入不影响HA促进细胞增殖分化的能力。使用氧化钛催化分解HA,可能是制备具有良好生物学性能的可降解磷酸钙陶瓷的有效手段。     

新型仿生光催化剂HMS-FePcS催化降解孔雀绿的反应因素及动力学

在可见光照射下,应用合成的新型仿生光催化剂HMS-FePcS,催化降解孔雀绿模拟废水.考察了温度、光源强度、催化剂用量、过氧化氢用量以及金属活性中心(Fe,Cu和Co)等一系列因素对降解反应的影响,得到了优化的反应条件.在此基础上推导出孔雀绿光催化降解的反应级数及反应速率常数.该降解反应分两个阶段,初始反应的速率与反应物的浓度无关,呈现出零级反应的特征;而后一阶段的反应呈现一级反应的特征.两段反应均可用经典的Langmuir-Hinshelwood多相催化动力学模型进行合理的解释.     

掺杂型稀土双钙钛矿光催化剂La2FeTiO6葡萄糖络合法制备与表征

采用葡萄糖络合法制备了双钙钛矿型催化剂La2FeTiO6,进行不同量Sr掺杂改性。利用X射线粉末衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、比表面(BET)、扫描电镜(SEM)、磁性与电性测试等手段对其进行表征,以可见光催化降解对氯苯酚为探针讨论了Sr掺杂对La2FeTiO6催化剂的物理化学性质及可见光催化活性的影响。结果表明:催化剂La2FeTiO6在掺杂Sr后,催化剂的可见光催化活性均有所提高,其中Sr掺杂量为0.08时,催化剂的光催化活性提高最大,光照1 h时对氯苯酚的降解率就已经达到了90%,5 h后降解率达到99.2%。La2FeTiO6通过Sr掺杂改性后光照5 h降解率提高了37.1%。比表面测试和程序升温还原试验结果表明,碱土金属Sr的掺杂提高了催化剂的比表面,促进了双钙钛矿La2FeTiO6中Fe的还原,使其还原峰面积增大,还原温度也有所降低。电性和磁性测量结果说明,碱土金属Sr的掺杂明显影响其催化剂的电磁性能。     

溶胶凝胶法由细菌纤维素制备CuCe_(0.75)Zr_(0.25)O_x复合氧化物及其低温催化降解甲苯性能

以绿色廉价的天然椰果细菌纤维素(BC)为造孔剂,采用溶胶凝胶法制备了CuCe_(0.75)Zr_(0.25)O_x复合氧化物催化剂,通过TG/DTG、N2低温物理吸脱附、XRD、H_2-TPR、O_2-TPD和Raman等手段对催化剂进行了表征,并对其在固定床上挥发性有机物(VOCs)降解的催化性能进行了研究。结果表明,利用BC精细的纤维网状结构和亲水性能与活性金属盐溶液形成凝胶,可有效制备介孔结构的复合氧化物催化剂。制备过程中,凝胶形式和成胶温度对催化剂降解甲苯的活性有较大影响;采用醇凝胶形式在70℃时制备的ACCZ-70催化剂完全降解甲苯的温度为205℃,明显低于已有文献报道的催化剂,这主要归因于该催化剂具有良好的低温还原性和高达0.81的氧空穴浓度。而采用水凝胶制备的催化剂降解甲苯时,在120-140℃存在吸附现象。     

镍基催化剂用于合成气甲烷化的实验研究

实验基于工业用镍基甲烷化催化剂,分别考察了操作温度、原料气CO浓度、操作压力、空速等对合成气(CO浓度5%~25%)甲烷化反应的影响,并分析了造成催化剂失活的因素。结果表明,在300~500 ℃ CH₄的生成速率随着温度的升高、压力的增大、CO浓度的增加而增大。但CO的浓度不能过高,当H₂/CO≤3时催化剂的催化活性会逐步下降。通过XRD、EDS等分析结果得知,催化剂表面存在积炭,催化剂的失活跟积炭有关,通过进一步的对照实验和BET分析表明,积炭的速率与反应温度有关,温度越高积炭速率越快。     

Study on the syngas methanation of nickel-based catalyst

实验基于工业用镍基甲烷化催化剂,分别考察了操作温度、原料气CO浓度、操作压力、空速等对合成气(CO浓度5％～25％)甲烷化反应的影响,并分析了造成催化剂失活的因素.结果表明,在300～500℃CH4的生成速率随着温度的升高、压力的增大、CO浓度的增加而增大.但CO的浓度不能过高,当H2/CO≤3时催化剂的催化活性会逐步下降.通过XRD、EDS等分析结果得知,催化剂表面存在积炭,催化剂的失活跟积炭有关,通过进一步的对照实验和BET分析表明,积炭的速率与反应温度有关,温度越高积炭速率越快.     

TiO2/斜发沸石光催化降解罗丹明B的研究

制备了一系列TiO₂/斜发沸石催化剂(不同焙烧温度、不同粒度和不同负载量),它们在紫外光照射下可降解有机染料罗丹明B(RhB).发现焙烧温度为500℃、粒度为180—200目、TiO₂实际质量分数为6.18%的催化剂样品活性较好.将其与P25对比,发现其降解速率虽低于P25(紫外光照84 min,P25COD变化率为100%,而焙烧温度为500℃的TiO₂/斜发沸石催化剂经紫外光照5.5 h,COD变化率为71.8%),但是TiO₂/沸石催化剂易于回收再利用,而纯P25因为颗粒细小,沉降速率慢,而不能快速分离.用XRD、TEM、BET、TG-DTA和紫外可见漫反射等方法表征了这些催化剂,结果表明催化剂比表面积增大有利于催化活性的提高.     

耐晒大红BBN与表面活性剂双组分光催化降解

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和难溶有机颜料耐晒大红BBN(简称BBN)为双组分降解底物, 以TiO2为光催化剂, 研究双组分底物的光催化降解的快慢及规律, 双组分降解的相互影响, 初步建立双组分和催化剂之间的作用模型. 结果表明, pH值及底物的浓度对双组分体系的降解都有显著影响, 碱性条件更适合体系的降解, 在中性(pH=6.8)环境中两种底物的降解效果明显高于单组分的降解. 在碱性条件下(pH=9.2), 加入BBN使CTAB的降解速率略有下降. CTAB的浓度对BBN褪色速率影响较大, 当CTAB 的浓度为1 cmc 时, BBN和CTAB的降解速率都达到最快. BBN在TiO2表面吸附性强, 且被优先降解.     

PP和PVC混合塑料的降解及脱氯研究

对聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)混合物在380 ℃下的热降解进行了研究。检测了PP和PVC混合塑料降解液体产物的沸点分布，并用铁氧化物作为固体吸附剂以除去产品中的氯元素。同时还研究了该混合物在ZSM-5催化剂存在下的降解，与热降解相比，ZSM-5催化剂加快了降解的速率，并且降低了液体产品的沸点。铁氧化物α-FeOOH和Fe3O4则能有效地降低产品中的氯含量。