NO气体在TiO2表面的吸附行为

采用TPD (Temperature Programmed Desorption)试验方法测定了NO在TiO₂表面吸附后的脱附谱, 揭示了气体脱附量的变化规律. 结果表明, NO在TiO₂表面吸附后可在两个峰值温度450和980 K脱附出N₂气体, 其活化能分别是0.48 和2.5 eV. TiO₂表面经预覆氧处理后, N₂的脱附量降低. N₂的脱附量随NO气体暴露量增加而增加, 但当气体覆盖度超过一定值后, 脱附量趋于定值. 脱附峰值温度随气体暴露量的增加而降低.     

CO2在纳米SiO2/TiO2悬浮体系中的光催化还原

用水热法合成了氧化硅改性的具有高比表面积、高催化活性的锐钛型二氧化钛, 并在其悬浮体系中将CO₂光催化还原合成甲醇. 采用XRD, TEM, 物理吸附, UV-Vis吸收光谱和FTIR等表征手段对催化剂结构特征进行了研究. 结果表明: 添加氧化硅后, 氧化硅和二氧化钛之间形成Si—O—Ti键, 抑制了TiO₂晶粒生长, 提高了锐钛型TiO₂的比表面积, 且随着含硅量的增加, SiO₂/TiO₂的UV吸收逐步蓝移, 禁带宽度增加. 还原反应结果表明: SiO₂/TiO₂具有光催化还原活性, 且随着含硅量的增加先增加后减小, 当SiO₂质量分数为3.5%时, SiO₂/TiO₂复合催化剂反应活性最强, 5 h内甲醇产量可达到21.0 mg/L, 并有少量甲醛生成.     

CO2在纳米SiO2/TiO2悬浮体系中的光催化还原

用水热法合成了氧化硅改性的具有高比表面积、高催化活性的锐钛型二氧化钛, 并在其悬浮体系中将CO₂光催化还原合成甲醇. 采用XRD, TEM, 物理吸附, UV-Vis吸收光谱和FTIR等表征手段对催化剂结构特征进行了研究. 结果表明: 添加氧化硅后, 氧化硅和二氧化钛之间形成Si—O—Ti键, 抑制了TiO₂晶粒生长, 提高了锐钛型TiO₂的比表面积, 且随着含硅量的增加, SiO₂/TiO₂的UV吸收逐步蓝移, 禁带宽度增加. 还原反应结果表明: SiO₂/TiO₂具有光催化还原活性, 且随着含硅量的增加先增加后减小, 当SiO₂质量分数为3.5%时, SiO₂/TiO₂复合催化剂反应活性最强, 5 h内甲醇产量可达到21.0 mg/L, 并有少量甲醛生成.     

纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球的自组装与表征

以TiCl₄的盐酸溶液配制的TiO₂溶胶为前驱体, 以聚苯乙烯微球为载体, 在表面活性剂存在下, 通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO₂/PS及TiO₂空心球. 利用XRD, SEM, TG-DTA等对复合颗粒进行了表征. 研究表明: 纳米结构TiO₂/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.     

纳米结构TiO2/PS及TiO2空心球的自组装与表征

以TiCl₄的盐酸溶液配制的TiO₂溶胶为前驱体, 以聚苯乙烯微球为载体, 在表面活性剂存在下, 通过逐层自组装技术制备了纳米结构TiO₂/PS及TiO₂空心球. 利用XRD, SEM, TG-DTA等对复合颗粒进行了表征. 研究表明: 纳米结构TiO₂/PS的组成、结构、形貌和粒度可通过溶胶酸度、组装时水解反应温度、煅烧温度、硫酸根的加入量来控制.     

超亲水TiO2和TiO2-SiO2表面的动态润湿性

1997年, Fujishima研究组[1]发现TiO2表面经UV光照射能产生较强的亲水性, 同时具有较高的亲油性, 即经UV光照射后的TiO2表面具有超双亲的性质. 这种防雾和自清洁性在工业上应用广泛, 已引起了人们的极大兴趣[2～5]. 进一步的研究发现, 超亲水的TiO2表面在暗处放置会变为疏水表面. 对于这个问题, 除了可以通过UV光照[6]、氩离子或电子束溅射[6]和高温热处理[5]等恢复其超亲水性外, 还可以通过添加摩尔分数为10%～30%的SiO2有效地降低TiO2表面的接触角, 提高UV光诱导的超亲水表面在暗处的稳定性能[3]. 另外, 诱导TiO2的亲水性需要较强的UV线强度(如太阳光), 使它在室内应用受到限制. 为了在室内实现TiO2的自清洁功能, Watanabe等[4]发现在TiO2中添加WO3可使TiO2在室内的照明光下也能实现亲水性转变. 以上这些研究成果为TiO2在工业和生活上的实际应用提供了重要的科学依据. 然而, TiO2的防雾和自清洁功能的实现同时也受其动力学性质的制约.     

TiO2光催化剂可见光化研究进展

TiO2在光催化和光电转换方面应用前景十分广阔,而阻碍其应用的是它的大禁带宽度(E_g=3.2_eV),不能有效地利用太阳能,因此研究开发可见光响应的TiO₂就成为当前光催化剂研究的关键课题.目前TiO₂可见光化的研究取得了一定进展,金属离子掺杂、非金属离子掺杂、离子注入以及染料光敏化等方法都不同程度地实现了TiO₂可见光化.本文综述了目前的研究现状,并对今后的研究提出了展望.     

空气电极改性TiO2光催化剂的研究

将TiO2/C光催化剂负载在具有合成H2O2性能的空气电极上形成双功能新型复合电极.TiO2/C光催化层的微多孔特性使新型载体保持了高效合成H2O2的优势,J=15mA/cm2时,电流效率达到82%.新型载体又为TiO2/C光催化剂获得了阳极偏压,有利于将光生电子迅速导入载体,减少了光生载流子的复合.在新型光催化体系中,光化学氧化作用与光催化氧化作用有机地统一在同一电极/溶液界面附近,造成了该界面的强氧化环境,从而使有机分子的氧化降解速度得到显著提高.     

CuO/TiO2/γ-Al2O3催化剂表征及对NO+CO反应性能研究

采用色谱-微反流动法反应装置考察了w%CuO/15%TiO₂/γ-Al₂O₃催化剂对NO+CO的反应活性;催化剂经空气氛或氢气氛预处理后,NO转化率达100%的反应温度分别是325和275 ℃;XRD仅能检测到γ-Al₂O₃晶相,负载15%CuO后可以检测到微弱的CuO晶相;H₂-TPR能检测到2个CuO的还原峰(α和β峰),将其归属于高度分散的CuO分别在裸露的γ-Al₂O₃和TiO₂/γ-Al₂O₃载体上的还原;原位红外分析结果表明催化剂经空气氛或氢气氛预处理后,吸附NO+CO反应气后,反应的中间产物N₂O出现的温度分别为200和150 ℃。     

TiO2光催化剂失活机理研究进展

评述了TiO₂多相光催化剂在处理环境污染物领域的催化剂失活研究进展,主要探讨了气固多相光催化反应过程影响催化剂活性的因素,液固多 相光催化反应的催化剂失活的几种途径,以及解决催化剂失活问题的办法,最后对该领域的研究提出建议.     

用分子轨道理论研究NO气体在TiO2表面吸附

根据一氧化氮(NO)气体在二氧化钛(TiO₂)表面吸附和脱附的实验结果, 揭示了气体脱附量的变化规律. 利用MOPAC 和GAUSSIAN分子轨道理论计算了在TiO₂(110)表面上吸附NO分子的原子簇模型, 电荷分布以及原子簇的能级, 推断了NO在TiO₂(110)表面吸附的稳定性.     

负载Pd催化剂的表面碱性和NO吸附关系

催化消除汽车尾气中氮氧化物（ＮＯｘ）物种在大气环境保护方面有着重要意义．随着环保法规的越来越严格,研制活性更高,稳定性更好的 ＮＯｘ催化剂势在必行．贵金属 Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ三效催化剂（ＴＷＣ）能够同时去除 ＮＯｘｓ、ＣＯ、ＨｘＣｙ三种污染物,生产工艺比较成熟．其中Ｒｈ是公认的促使ＮＯｘ还原为Ｎ２的最有效组分,但Ｒｈ的价格较高且资源贫乏,限制了其实际应用．所以人们一直尝试采用一种廉价的替代品．单Ｐｄ的三效催化剂,由于其相对低廉的价格,较好的耐高温性能,有可能是合适的选择［１－２］．此外,以ＮＨ３为还…     

SO2和NO浓度对TiO2-硅酸铝纤维脱除元素汞的影响

使用溶胶凝胶法制备了TiO₂-硅酸铝纤维纳米复合材料。使用此复合材料在波长为253.7 nm的紫外光照射下脱除模拟烟气中的元素汞,实验研究了SO₂和NO浓度对光催化脱汞的影响以及温度对脱汞率的影响。结果表明,常温时烟气中SO₂浓度对光催化脱汞表现出促进作用,当SO₂浓度为1 200 μg/m³时脱汞率最高可达93%。NO浓度对光催化脱汞表现出抑制作用,随着NO浓度的增加脱汞率逐渐降低。高温时SO₂和NO浓度对光催化脱汞的作用规律与常温时相似。随着模拟烟气温度的升高,脱汞率逐渐减低,升高温度对光催化脱汞表现出抑制作用。     

Selective catalytic oxidation of NO with O2 over Ce-doped MnOx/TiO2 catalysts

A series of Ce-doped MnOx/TiO2 catalysts were prepared by impregnation method and used for catalytic oxidation of NO in the presence of excess O2. The sample with the Ce doping concentration of Ce/Mn=1/3 and calcined at 300°C shows a superior activity for NO oxidation to NO2. On Ce(1)Mn(3)Ti catalyst, 58% NO conversion was obtained at 200°C and 85% NO conversion at 250°C with a GHSV of 41000 h-1, which was much higher than that over MnOx/TiO2 catalyst (48% at 250°C). Characterization results implied that the higher activity of Ce(1)Mn(3)Ti could be attributed to the enrichment of well-dispersed MnOx on the surface and the abundance of Mn3+ and Ti3+ species. The addition of Ce into MnOx/TiO2 could improve oxygen storage capacity and facilitate oxygen mobility of the catalyst as shown by PL and ESR, so that its activity for NO oxidation could be enhanced. The effect of H2O and SO2 on the catalyst activity was also investigated.     

SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂的毒化作用研究

考察了SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂活性的影响,利用XRD、BET、SEM和XPS对其毒化作用的原因进行分析。结果表明,SO_2对催化剂活性有明显的抑制作用,使NO_x去除率由84%降至42%左右。主要是SO_2的加入造成催化剂比表面积减小,孔径为5-10 nm的孔数量减少,且催化剂晶相由锐钛矿型转化成金红石型结构,活性组分MnO_x发生晶化现象,破坏了Mn-Ti间的强相互作用。催化剂理化性质的变化造成吸附态氧转化为晶格氧的路径受阻、MnO_2含量减少和CeO_x储氧功能减弱,并且产生氧阻效应而使NO吸附和解吸受阻,造成催化剂活性降低。同时生成的硫酸铵盐在催化剂表面沉积,覆盖了催化剂表面的Lewis酸性位,使其对NH_3吸附能力减弱。     

As(V)在TiO2表面的吸附机理

用延展X射线吸收精细结构(EXAFS)光谱和密度泛函理论(DFT)研究了As(V)-TiO2体系的吸附机理. 离子强度变化对As(V)-TiO2体系吸附无显著影响, 表明吸附后形成了内层络合物. EXAFS结果表明, As(V)原子主要通过—AsO4上的O原子结合到TiO2表面上, 平均As-O原子间距(R)在吸附前后无明显变化, 保持在(0.169±0.001) nm. As-Ti层的EXAFS分析结果与DFT计算的吸附构型的As-Ti原子间距对照表明, 体系存在两种主要亚稳平衡吸附(MEA)结构, 即对应于R1=(0.321±0.002) nm 的双角(DC)强吸附构型和R2=(0.360±0.002) nm的单角(SC)弱吸附构型. 而且随着吸附量由9.79 mg·g-1增加至28.0 mg·g-1, 吸附样品中双角构型配位数与单角构型配位数的比值(CN1/CN2)从3.3降低到1.6, 说明双角亚稳平衡吸附结构在低覆盖度时占优势, 而在高表面覆盖度时单角亚稳平衡吸附结构占优势, 即在表面覆盖度较大时, As(V)在TiO2表面上倾向于形成单角构型.     

Effects of Oxygen Vacancy on the Adsorption of Formaldehyde on Rutile TiO2(110) Surface

Oxygen vacancy (O_v) has significant influence on physical and chemical properties of TiO₂ systems,especially on surface catalytic processes.In this work,we investigate the effects of O v on the adsorption of formaldehyde (HCHO) on TiO₂(110) surfaces through firstprinciples calculations.With the existence of O_v,we find the spatial distribution of surface excess charge can change the relative stability of various adsorption configurations.In this case,the bidentate adsorption at five-coordinated Ti (Ti_5c) can be less stable than the monodentate adsorption.And HCHO adsorbed in O_v becomes the most stable structure.These results are in good agreement with experimental observations,which reconcile the long-standing deviation between the theoretical prediction and experimental results.This work brings insights into how the excess charge affects the molecule adsorption on metal oxide surface.     

密度泛函理论研究NO在CuCr2O4(100)表面的吸附

运用密度泛函理论研究了NO在CuCr₂O₄(100)表面4个可能吸附位的顶位吸附。结果表明:表面铜(Cu)和铬(Cr)为活性吸附位，吸附能分别为98.1 kJ·mol^-1和92.9 kJ·mol^-1。对活性吸附位Cu位和Cr位考虑了NO以N端和O端2种吸附取向的吸附，发现N端吸附比O端吸附更为有利，O端吸附为简单的物理吸附。在2种吸附取向情况下，N-O键的伸缩振动频率都发生了红移。Mulliken布居分析表明，N端吸附时NO分子失去电子;对NO吸附前后的态密度分析可知，对Cu位和Cr位N端吸附NO的2π轨道得到电子。本文并进一步讨论了NO分子在CuCr₂O₄ (100)表面Cu位和Cr位的成键机理。     

负载型纳米二氧化钛对重金属离子吸附性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛溶胶, 将其浸渍在硅胶上, 合成了负载型纳米二氧化钛材料, 以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对其进行了表征. 以ICP-AES为检测手段, 系统地研究了负载型纳米TiO₂材料对重金属离子Cd^2＋, Cr^3＋, Cu^2＋和Mn^2＋的吸附性能. 结果表明, 在pH 8～9范围内, 所研究的重金属离子均可被定量富集, 吸附的金属离子可用0.5 mol/L的HNO₃完全解脱. 负载型纳米二氧化钛对Cd^2＋, Cr^3＋, Cu^2＋和Mn^2＋的静态吸附容量分别为8.3, 13.1, 12.6和5.1 mg/g, 与未负载的纳米二氧化钛相近. 将其应用于环境标准样品中Cd^2＋, Cr^3＋, Cu^2＋和Mn^2＋的分离富集与测定, 结果满意.