酵母菌模板法制备CeO2空心微球及其光催化性能

以酵母菌为生物模板辅助沉淀法制备了Ce O2空心微球。采用傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附等对样品进行了表征,结果表明,在600℃煅烧后得到了Ce O2空心微球,其形态与酵母菌一致为椭球体,球壳是由大小约为25 nm的Ce O2纳米颗粒组成,比表面积为22 m2·g-1,远大于未用模板制备的Ce O2微粒的比表面积。通过紫外-可见漫反射测定,得到Ce O2空心微球的禁带宽度为3.03 e V,相比于相同条件下合成的无模板Ce O2禁带宽度(3.42 e V)明显减小。室温下用模拟太阳光照射降解酸性橙7(AO 7)对样品的光催化性能进行了测试,结果表明,在照射120 min之后降解率能达到96%以上,降解效果明显高于未使用模板的Ce O2微粒。对Ce O2空心微球的形成机理进行了分析。     

酵母菌模板法制备CeO2空心微球及其光催化性能

以酵母菌为生物模板辅助沉淀法制备了CeO₂空心微球。采用傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸附-脱附等对样品进行了表征,结果表明,在600 ℃煅烧后得到了CeO₂空心微球,其形态与酵母菌一致为椭球体,球壳是由大小约为25 nm的CeO₂纳米颗粒组成,比表面积为22 m²·g^-1,远大于未用模板制备的CeO₂微粒的比表面积。通过紫外-可见漫反射测定,得到CeO₂空心微球的禁带宽度为3.03 eV,相比于相同条件下合成的无模板CeO₂禁带宽度(3.42 eV)明显减小。室温下用模拟太阳光照射降解酸性橙7(AO 7)对样品的光催化性能进行了测试,结果表明,在照射120 min之后降解率能达到96%以上,降解效果明显高于未使用模板的CeO₂微粒。对CeO₂空心微球的形成机理进行了分析。     

吸附相反应技术制备MnOx/CeO2/SiO2催化剂及其低温选择性催化还原Nox

采用吸附相反应技术制备得到了MnO_x/CeO₂/SiO₂催化剂,通过X 射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、紫外激光拉曼（Raman）等手段对催化剂进行了表征. HRTEM分析表明活性组分MnO_x与CeO₂都均匀分布在载体SiO₂表面;XRD分析表明Mn₃O₄特征峰随着CeO₂含量的增加逐渐减小至完全消失,CeO₂的加入降低了MnO_x的结晶程度,增加了MnO_x的分散性;Raman光谱表明催化剂表面的Mn离子能够进入CeO₂晶格,激发出空穴氧,随着CeO₂负载量的增加,催化剂氧空穴浓度先升高后降低.以NH₃为还原剂,考评催化剂的NO_x低温选择性催化还原（SCR）性能,催化剂催化活性随CeO₂负载量增加先升高后降低,与催化剂氧空穴浓度变化规律一致,说明催化剂活性受氧空穴浓度影响,氧空穴浓度升高,催化剂催化活性升高.     

CeOHCO3和CeO2束状纳米结构的制备及表征

The cantaloupe-like particles of CeOHCO₃ were synthesized in aqueous solution by using cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as soft template. Then, the bunchiness rods of CeO₂ were obtained by calcining CeOHCO₃ at 450 ℃. The results of thermogravimetric/differential thermal analysis reveal that an endothermic reaction with decomposition is involved in the transformation process from CeOHCO₃ to CeO₂. By scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis, it is found that the orthorhombic phase CeOHCO₃ particles are constituted of short nanorods with diameters ranging from several tens nm to over 100 nm, and the cubic phase CeO₂ rods are composed of small particles with diameter ca. 15 nm. From the results of UV-Vis absorption and photoluminescence analysis, it is found that the CeO₂ possess abundant defects, and the band gaps of the CeO₂ and CeOHCO₃ are ca. 2.70 eV and 3.87 eV, respectively.     

微乳法制备纳米TiO2 /SiO2的结构及光催化研究

Nanosized TiO₂ and TiO₂/SiO₂ particles were prepared by hydrolysis of tetrabutyl titanate (TBOT) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) in the TX-100 reverse microemulsion. These particles were characterized by TG-DSC, XRD, FTIR, TEM，N₂ adsorption-desorption. Their photocatalytic activity was tested by degradation of methyl orange. The result shows that TiO₂/SiO₂ nanoparticles are with a monodispersed spherical phase and a uniform size distribution，and TiO₂ particles are dispersed on the surface of SiO₂. The band for Ti-O-Si vibration in FTIR was observed, the Ti-O-Si bond increased the stability of anatase TiO₂, suppressed the phase transformation of titania from anatase to rutile. And due to the addition of SiO₂, the average size of titania decreased from 38 nm in pure TiO₂ to 5 nm in TiO₂/SiO₂. It was found, under UV light irradiation, TiO₂/SiO₂ particles showed higher activity than pure TiO₂, and TiO₂/SiO₂(1/1) particles showed the highest photocatalytic activity on the photocatalytic decomposition of methyl orange, which was influenced by crystal structure, particle size, crystallinity and Surface area Characteristics.     

共沉淀法制备的CuGa2O4及其气敏性能

采用共沉淀法制备了CuGa_2O_4粉体,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等对CuGa_2O_4粉体进行了表征。研究了热处理温度和pH对CuGa_2O_4粉体气敏性能的影响,实验结果表明热处理温度为800℃,pH=6.00(热处理4h)条件下制备出的CuGa_2O_4粉体,在室温下(18±2)℃对三甲胺(TMA)具有较好的气敏选择性和较高灵敏度,对1 000μL·L~(-1)的TMA的灵敏度达到310.1,响应和恢复时间分别约为590和80 s,对1μL·L~(-1)的TMA的灵敏度可达到1.3。     

KIT-6负载CeO2催化CO2和甲醇合成碳酸二甲酯

采用不同老化温度(80、100、120和150℃)合成了一系列KIT-6载体,并通过浸渍法制备了相应的CeO_2/KIT-6催化剂。结合X射线衍射、N_2物理吸附、NH_3程序升温脱附、CO_2程序升温脱附、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等表征结果,详细考察了老化温度对KIT-6结构以及CeO_2/KIT-6催化剂直接催化CO_2和甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)反应活性的影响。结果表明,不同老化温度下制备的KIT-6均保持其独特的三维孔道结构。随着老化温度升高,KIT-6比表面积先增大后减小,当老化温度为100℃时,KIT-6比表面积达到最大(683 m~2·g~(-1))。KIT-6较高的比表面积有利于提高CeO_2分散度,进而提高暴露的活性位点数量,催化活性随催化剂表面中等碱/酸性吸附位数量和Ce~(3+)含量的增加而逐渐提高。其中,CeO_2/100-KIT-6催化剂中CeO_2颗粒尺寸最小(5.9 nm),暴露的活性位数量最高,催化活性最佳。随后,考察了反应温度和压力对CeO_2/100-KIT-6催化活性的影响。随着反应温度提高,催化活性先升高后降低,当反应温度为140℃时,催化活性最高;且催化活性随反应压力的提高而逐渐增加。在反应温度为140℃、压力为6.8 MPa条件下,催化剂经6次循环后,DMC收率由15 mmol·g_(CeO_2)~(-1)逐渐降低至2.8 mmol·g_(CeO_2)~(-1),原因归结为反应过程中CeO_2纳米颗粒发生团聚,使暴露出的活性位数量减少。     

CeO2对磷酸钙玻璃固化体结构的影响

采用高温熔融冷淬法制备了xCeO₂·(100-x)CaO·100P₂O₅(x：0~12)玻璃固化体。利用XRD、Raman、FTIR和DSC等方法表征了包容CeO₂磷酸钙玻璃固化体的结构特点和析晶性能。结果表明,玻璃固化体微观结构属于偏磷酸盐玻璃。CeO₂未改变玻璃的基本结构,位于磷酸钙玻璃网络空隙中,起网络修饰作用。添加量小于6mol%时,易形成均质玻璃,在此范围内,随着CeO₂含量增加玻璃固化体的热稳定性和抗析晶能力提高,玻璃的熔化温度降低。CeO₂添加量为6mol%时,玻璃的热稳定性最好。添加量9mol%~12mol%时,CeO₂与磷酸钙玻璃基体反应生成独居石结构晶相。     

MoO3-TiO2/SiO2上光促表面催化甲烷和水合成甲醇和氢气

用分步等体积浸渍法制备了负载型复合半导体催化剂MoO3-TiO2/SiO2,通过XRD,BET,TPR,IR,UVDRS和TPD等手段对其进行了表征,结果表明,活性组分在载体表面高度分散,并具有量子尺寸效应,吸光阈值显著蓝移;TiO2在SiO2表面分散可增强MoO3与载体的相互作用,调变吸光性能,所形成的表面活性基元能够有效地吸附活化甲烷和水.在100℃下利用固定床环隙反应器借助紫外光的激发,通过“光-表面-热”协同作用,气相甲烷和水在MoO3-TiO2/SiO2表面生成了甲醇和氢,选择性达到85.6%.     

反相微乳液法制备纳米SiO2的研究

在壬基酚聚氧乙烯5醚(NP-5)/环己烷/氨水的反相微乳液体系中，进行正硅酸乙酯(TEOS)的水解、缩合反应，得到粒径在30～50 nm的单分散纳米SiO₂胶体。红外光谱法(FTIR)及透射电子显微镜(TEM)观察证明了纳米SiO₂粒子的生成。反相微乳液体系相图的研究表明，水相为氨水比纯水有较窄的W/O型微乳区。氨水微乳液是碱催化TEOS水解、缩合制备纳米SiO₂粒子的适宜体系。当体系中TEOS的浓度增大时，粒子的粒径随之增大。降低NP-5     

SiO2负载氮掺杂TiO2可见光响应光催化剂的制备及性能

以四氯化钛为钛源,尿素为氮源,采用液相水解-沉淀法制得SiO2负载N掺杂TiO2可见光响应TiO2-xNy/SiO2光催化剂(TSN)。以苯酚为模型物,考察了TSN在可见光区、紫外光区及太阳光下的光催化活性,以及催化剂的使用寿命、分离性能。采用XPS、FTIR、UV-Vis DRS、XRD、TEM和低温氮物理吸附等对催化剂的结构进行表征。结果表明,N以阴离子形式进入TiO2体相并置换晶格中的O,适量N掺杂的TSN在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性。SiO2与TiO2界面间有Ti-O-Si键形成,结合牢固。N掺杂在TiO2表面生成Ti-O-N键,形成新的能级结构,使催化剂的吸收红移至450~500 nm,诱发TiO2可见光催化活性。SiO2负载可减小TiO2颗粒平均尺寸,增加催化剂比表面积;同时SiO2负载还可改善催化剂的分离性能,提高催化剂使用寿命。     

静电自组装制备纳米TiO2/SiO2光催化材料

采用静电自组装方法制备了纳米TiO2/SiO2光催化材料。采用巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂对SiO2进行干法改性,采用双氧水/冰醋酸将偶联剂巯基基团氧化为磺酸基基团。在正负电荷的吸引下,带负电荷的SiO2与带正电荷的钛聚合阳离子自发地组装在一起,经一定温度热处理得到纳米TiO2/SiO2光催化材料。采用XRD、FTIR、PL、UV-Vis DRS、SEM和ICP等对材料进行了分析和表征。采用甲基橙溶液评价材料的光催化性能。结果表明:SiO2促使锐钛矿的形成,抑制锐钛矿向金红石的转变,减小TiO2的晶粒尺寸,使得TiO2光吸收波长发生蓝移。TiO2与SiO2通过Si-O-Ti键发生结合。采用静电自组装方法制备的材料中TiO2的含量高于传统方法,导致材料的光催化性能有所提高。     

溶胶-凝胶法制备MoO3/SiO2催化草酸二甲酯和苯酚酯交换反应

采用溶胶-凝胶法在碱性条件下制备了一系列MoO_3/SiO_2催化剂用于草酸二甲酯和苯酚酯交换反应,并利用XRD、IR、XPS、NH3-TPD等表征催化剂结构.结果表明:弱酸中心是草酸二甲酯和苯酚酯交换反应的活性中心.当MoO_3负载量为12%(重量百分比),p H为9.1时的MoO_3/SiO_2催化剂具有更高的催化性能,这可能与该催化剂表面Mo物种分散更好和更高的酸量有关.在1.20 g MoO_3/SiO_2催化剂,0.20 mol苯酚,n(草酸二甲酯)/n(苯酚)=2,180℃反应3 h的条件下,苯酚转化率达70.0%,甲基苯基草酸酯和草酸二苯酯选择性分别为88.4%和11.5%.     

Hydrogenation of Benzonitrile on Sn-Pt/SiO2 Catalysts Prepared by Introducing SnEt4 to Pt/SiO2: Role of Tin

Liquid phase hydrogenation of benzonitrile was studied over Sn-Pt/SiO₂ catalysts prepared by introducing tetraethyl tin onto the 3 wt.% Pt/SiO₂ catalyst. Tin content of the catalysts ranged from 0.05 to 0.63 wt.%, whereas Sn/Pt surface atomic ratios determined by chemisorption measurements were between 0.1 to 3.5. Dibenzylamine selectivity influenced to a small extent by the level of conversion and the Sn/Pt ratio wasca. 75 %. The addition of tin to Pt in the range of (Sn/Pt)_surface = 0.50–1.25 led to an increase in the turnover frequency (TOF) by a factor of 2. TOF showed a maximum at a surface atomic ratio of Sn/Pt = 1. The enhancement of catalyst activity upon the addition of tin is explained by the formation of Sn⁺-Pt ensemble sites on the surface of bimetallic nanoclusters. It is suggested that highly dispersed positively charged tin species, by polarizing the triple bond, enhance the reactivity of the -CN group. Calcination at 300°C followed by re-reduction of the catalysts resulted in a monotonic decrease of specific activity with increasing Sn/Pt ratio.     

Mn-Na2WO4/SiO2催化剂表面活性中心结构的DFT研究

Mn Na2WO4/SiO2 is one of the best catalysts for oxidative coupling of methane.To investigate the nature of active centers and the reaction mechanism,the structure of possible metal sites formed by tungsten and manganese over the silica surface were studied using molecular simulation method and ab initio DFT calculations.Silica support exists in the catalyst as 岐瞔ristobalite and its (111) face exposes preferentially to the surface.The calculated results show that tungsten interacts with the silica surface by three or one bridge oxygen atoms to form tetrahedral [WO4],and manganese interacts with single bridge oxygen to form dispersed [MnO4] or exists as oxide clusters.The nature of the molecular orbitals and the electronic structure suggest that the tetrahedral [WO4] site with single bridge oxygen is the most probable active center responsible for methane activation.     

大尺寸TiO2/SiO2大孔材料的制备及光降解性能

先以三维骨架聚合物为整体型模板,利用硅酸酯原位溶胶-凝胶过程并结合高温烧结的方法制备出大尺寸大孔径的SiO2载体,然后通过钛酸丁酯溶液浸渍、原位水解、煅烧制备出大尺寸的TiO2/SiO2大孔材料并用SEM、TEM、FTIR、XRD和XPS对其表征,结果表明SiO2载体具有三维连续的超薄层,TiO2以纳米薄层方式均匀地沉积在SiO2的三维超薄层上,形成TiO2/SiO2/TiO2三层夹心结构,层与层界面存在Si-O-Ti键,同时复合结构提高了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变温度.以甲基橙为目标降解物考察不同条件下制备的复合材料的光催化活性,采用复合材料吸入甲基橙溶液的方式,并借助甲醇萃取手段研究光降解动力学过程.结果表明,该复合材料具有较好的光降解催化活性,当焙烧温度为600℃和TiO2的负载量为54.5wt%时,其活性最大且降解速率常数达到1.78 h-1.