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.     

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.     

NO在Cu(111)表面吸附和分解的XPS和TPD研究：不同氧物种的影响

利用X射线光电子能谱和程序升温脱附谱研究了NO在清洁和预吸附氧的Cu(111)表面上的吸附和反应.通过改变NO的暴露量和退火温度,在Cu(111)表面可以制备出不同种类的化学吸附氧物种,其O 1s的结合能分别位于531.0 eV (O₅₃₁)和529.7 eV (O₅₂₉).表面O₅₃₁物种的存在对NO的不同吸附状态有着显著影响,同时使得大部分NO吸附分子(NO(a))在加热过程中发生分解并以N₂O和N₂形式脱附; 而表面O₅₂₉物种对NO(a)的解离脱附有着明显的抑制作用.相对于O₅₃₁物种来说,O₅₂₉物种对NO吸附表现出更强的位阻效应.上述结果表明,NO在Cu(111) 表面的吸附和分解行为与预吸附氧物种的种类和覆盖度密切相关.     

不同pH值制备的TiO2和TiO2/SiO2催化剂结构、表面性质及光催化活性

以TiOSO₄和SiO₂溶胶为原料, 采用沉淀法用氨水调节pH值制备TiO₂和TiO₂/SiO₂催化剂. 制备的催化剂用X射线衍射(XRD), 扫描电镜(SEM), N₂吸附(BET), 紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱, 程序升温脱附(NH₃-TPD), 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱技术分析. XRD谱图显示纯TiO₂中锐钛型和金红石相共存, 且金红石相含量随pH值升高而增加. 但是, TiO₂/SiO₂催化剂只有锐钛型. 扫描电镜发现制备的催化剂呈类球形, 颗粒间相互交叠, 粒径在10-25 nm之间. TiO₂和TiO₂/SiO₂光催化剂的比表面积随pH值升高略有增大. SiO₂的添加会增大催化剂的比表面积. 程序升温脱附实验结果说明催化剂的表面酸量随pH值升高而增加. TiO₂/SiO₂的表面酸量比相同pH值制备的TiO₂大. 红外光谱分析说明Si掺杂和高pH值有利于催化剂表面生成更多的羟基. TiO₂和TiO₂/SiO₂光催化剂的催化活性随pH值升高而明显增强. TiO₂/SiO₂的光催化活性优于TiO₂. TiO₂/SiO₂催化剂具有较好的耐久性.     

CO气体分子在金属氧化物SrO(001)表面吸附和脱附机理

研究了高纯度金属氧化物SrO粉末表面吸附C¹⁸O后在程序升温热脱附过程中的脱附反应规律,讨论了CO气体分子在SrO(100)表面吸附和脱附之间的关系及机理.SrO吸附C¹⁸O后,在升温过程中可通过氧的同位素交换生成C¹⁶O而脱附,同时伴随少量C¹⁸O的直接脱附,并与C¹⁶O具有相近的脱附活化能.C¹⁶O的脱附量随C¹⁸O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下降.     

球形TiO2-Al2O3的制备、结构和理化性能研究

将Ti(SO₄)₂溶于稀盐酸合成酸性钛溶胶，再将其与铝溶胶和六次甲基四胺溶液混合后采用油柱成型法制备了球形TiO₂-Al₂O₃复合氧化物。通过XRD、低温氮吸附-脱附与NH₃-TPD等手段对样品进行表征，结果表明600 ℃焙烧得到的球形TiO₂-Al₂O₃中TiO₂以无定型形式存在;随TiO₂含量的增加，球形TiO₂-Al₂O₃的比表面积、孔容和平均孔径呈增加趋势;TiO₂的引入没有对球形TiO₂-Al₂O₃的强酸和弱酸中心的强度产生影响，弱酸中心数量显著增加，强酸中心数量稍有增加;球形TiO₂-Al₂O₃的堆密度和压碎强度随TiO₂含量的增加而减小，颗粒直径基本保持不变。     

TiO2负载Mn-Co复合氧化物催化剂上NO催化氧化性能

氮氧化物(NO_x)是大气主要污染物之一, 主要来源于化石燃料的燃烧, 其中NO不溶于水难以去除, 催化氧化技术可以将NO氧化为易溶于水可被脱硫装置去除的NO₂, 具有十分重要的实际意义. 本文采用浸渍法制备了不同Mn掺杂量的Mn-Co/TiO₂复合金属氧化物催化剂, 考察了其催化NO氧化的活性. 结果表明, Mn的掺杂对Co/TiO₂催化剂催化NO氧化的活性有明显促进作用, 掺杂量为6%时, Mn(0.3)-Co(0.7)/TiO₂催化剂NO的转化效率最高, 300℃达到88%. 采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附/脱附、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、O₂程序升温脱附(O₂-TPD)和原位漫反射傅里叶变换红外(in-situ DRFTIR)光谱等技术对催化剂的物理化学特征进行了表征. 结果发现, 当掺杂量为6%时, Mn一方面促进了催化剂表面活性组分的分散, 增加了催化剂的比表面积和孔径; 另一方面提高了催化剂的还原性能, 促进氧的低温脱附, 此外还促进了反应中间产物桥式NO-3向NO₂的反应, 从而提高了Co/TiO₂催化剂的NO氧化活性.     

Co-Cu-Al水滑石的合成及对NO+CO反应性能的研究

本文研究了Co-Al水滑石中加入过渡金属(M)离子后对NO+CO反应的活性。结果表明Co-Al上引入Cu离子对NO+CO反应具有较高的催化活性；以Co-Cu-Al水滑石为研究对象，考察了Co和Cu含量的变化对NO+CO反应活性的影响，发现Co-Cu-Al对NO+CO反应存在一个最佳Co和Cu的含量配比；当n_Co∶n_Cu∶n_Al=5∶3∶1时，其催化活性为最佳，在反应温度120 ℃时，NO的转化率达100%；XRD结果表明Co-Cu-Al经450 ℃焙烧2 h后已有少量的尖晶石相形成，随焙烧温度的提高尖晶石相增多，尖晶石相的形成对催化还原NO有明显的影响；NO-TPD-MS结果表明NO吸附在Co-Cu-Al上的热脱附产物经质谱跟踪能检测到NO(m/e=30)、N₂O(m/e=44)、N₂(m/e=28)和O₂(m/e=32)等4种脱附物种，推测低温脱附物种为吸附在弱位上的NO，而高温脱附物种为吸附在强位上的NO，400 ℃焙烧的Co-Cu-Al水滑石上NO的脱附峰温略低于600 ℃焙烧的，NO在Co-Cu-Al表面的解离是NO+CO反应的速控步骤。     

Sr含量对La2-xSrxNiO4 (x = 0.0~1.2)上NO分解的影响

研究了Sr含量对La_2&;#8722;xSr_xNiO₄上氧化还原性能和NO分解的影响, 发现活性在x = 0.6时达到最大值. TPD和TPR等的表征结果说明样品在x = 0.6时具有比较匹配的氧化、还原能力, 从而使O₂的脱附和NO的吸附变的相对容易, 提高了催化活性. 研究结果说明在T<700℃时, O₂的脱附比较困难, 是NO分解反应的速控步骤; 随着反应温度的增加(T>700℃), O₂的脱附变的容易, NO的活化吸附(NO + V_o + Ni²⁺→NO^&;#8722;-Ni³⁺)成为反应的速控步骤. 氧空位的存在是NO分解的前提条件, 但氧空位的量与反应活性并不是呈正比关系.     

纳米TiO2低温水解法的晶型控制合成及其表面织构的研究

分别以TiCl₄，Ti(NO₃)₄和Ti(SO₄)₂为前驱体，在低温和强酸性条件下，通过水解反应可控地合成了具有不同晶相组成，且比表面积较高的纳米TiO₂，并用XRD，TEM和N₂^-吸附脱附技术对其晶相、粒径大小、形貌及比表面积进行了表征。结果表明，钛离子在有Cl^-、NO₃^-存在的酸性溶液中水解，水解温度≤80 ℃，可以生成结晶良好的具有细小晶粒尺寸和较高比表面积的金红石型纳米TiO₂粉体，水解温度>80 ℃，反而有锐钛矿型TiO₂生成，而在有SO₄^2-存在的酸性溶液中，TiO₂样品的晶相组成不随水解温度的变化而改变，均为锐钛矿型，其比表面积可达300 m²·g^-1。     

焙烧温度对In2TiO5纳米带晶型结构及光催化性能的影响

以Ti(OC₄H₉)₄、In(NO₃)₃和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备了In₂TiO₅纳米带。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N₂吸附-脱附等技术对不同焙烧温度处理得到的样品进行表征,详细研究了焙烧温度对In₂TiO₅纳米带晶粒尺寸、形貌、比表面积和孔径的影响。以20 mg·L^-1的氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星(LEV)为目标降解物,125 W高压汞灯为光源,评价了不同焙烧温度下In₂TiO₅纳米带的光催化活性。结果表明,焙烧温度对In₂TiO₅的形貌与光催化活性有明显影响。当焙烧温度为800℃时,制备的In₂TiO₅纳米带表面光滑,其宽度为(552±58) nm、厚度约为140 nm,光催化活性最强,光照60 min,LEV的降解率可以达到95%。     

焙烧温度对In2TiO5纳米带晶型结构及光催化性能的影响

以Ti(OC₄H₉)₄、In(NO₃)₃和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝技术制备了In₂TiO₅纳米带。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N₂吸附-脱附等技术对不同焙烧温度处理得到的样品进行表征,详细研究了焙烧温度对In₂TiO₅纳米带晶粒尺寸、形貌、比表面积和孔径的影响。以20 mg·L^-1的氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星(LEV)为目标降解物,125 W高压汞灯为光源,评价了不同焙烧温度下In₂TiO₅纳米带的光催化活性。结果表明,焙烧温度对In₂TiO₅的形貌与光催化活性有明显影响。当焙烧温度为800℃时,制备的In₂TiO₅纳米带表面光滑,其宽度为(552±58) nm、厚度约为140 nm,光催化活性最强,光照60 min,LEV的降解率可以达到95%。     

焙烧温度对MnOx-CeO2-WO3-ZrO2催化剂上NH3选择性还原NO的影响

采用共沉淀法制备了MnO_x-CeO₂-WO₃-ZrO₂催化剂,考察了催化剂焙烧温度对O₂和H₂O存在下NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR） NO的影响,并利用低温N₂吸附、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和CO脉冲反应对催化剂进行了表征. 结果表明在NH₃-SCR反应中,催化剂的低温活性随焙烧温度的提高而降低,这是由于催化剂表面化学吸附氧和酸性位减少引起的;催化剂的高温活性随焙烧温度的提高先增加后减小,这与催化剂表面最易释放氧数量的变化趋势相反. 700 ℃焙烧的催化剂具有良好的低温活性和最宽的反应温度窗口,在空速为90000 h^-1的条件下,该催化剂的起燃温度（50% NO转化率）为189 ℃,且反应温度在218-431 ℃范围内,NO转化率可达到80%-100%.     

Si掺杂TiO2纤维的溶胶-凝胶法制备及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法并结合水蒸气活化制备了Si掺杂TiO₂纤维, 通过TG-DSC, XRD, FT-IR, UV-Vis-DRS, N₂吸附-脱附, SEM等手段对纤维样品的结构参数及其表面形貌进行了表征, 并以活性艳红X-3B模拟废水体系评价了其光催化活性．结果表明, 与纯TiO₂产物相比, 适量Si掺杂制得的产物是具有丰富介孔结构的TiO₂长纤维, 不仅热稳定性和晶型稳定性俱佳, 而且光催化活性得以显著提高, 经900 ℃热处理后仍能保持结晶完好的锐钛矿相; 在Si/Ti摩尔比为0.15时, 其比表面积和孔容最大, 光催化活性最佳, 该纤维作为光催化剂反应75 min, 水中X-3B的降解率可达99.6%.     

Si掺杂TiO2纤维的溶胶-凝胶法制备及其光催化活性

采用溶胶-凝胶法并结合水蒸气活化制备了Si掺杂TiO₂纤维, 通过TG-DSC, XRD, FT-IR, UV-Vis-DRS, N₂吸附-脱附, SEM等手段对纤维样品的结构参数及其表面形貌进行了表征, 并以活性艳红X-3B模拟废水体系评价了其光催化活性．结果表明, 与纯TiO₂产物相比, 适量Si掺杂制得的产物是具有丰富介孔结构的TiO₂长纤维, 不仅热稳定性和晶型稳定性俱佳, 而且光催化活性得以显著提高, 经900 ℃热处理后仍能保持结晶完好的锐钛矿相; 在Si/Ti摩尔比为0.15时, 其比表面积和孔容最大, 光催化活性最佳, 该纤维作为光催化剂反应75 min, 水中X-3B的降解率可达99.6%.     

原位红外光谱法研究La/TiO2对有机污染物的光催化降解

本工作采用改进的溶胶-凝胶法和浸渍法制备了TiO₂掺杂稀土离子La³⁺的La/TiO₂光催化剂，运用XRD、N₂吸附脱附、紫外可见漫反射光谱(DRS)、表面光电压谱(SPS)等手段进行表征，同时利用原位红外技术考察了La/TiO₂样品光催化降解乙烯、丙酮、苯的气-固相光催化氧化反应，对其光催化降解有机污染物的过程进行了研究。结果表明，TiO₂经适量La³⁺掺杂后，锐钛矿晶型的含量增加，晶粒度减小，比表面积增大，禁带宽度增加，表面光电压信号增强，光生电子-空穴对有效分离；La/TiO₂样品对乙烯、丙酮、苯的光催化性能与纯TiO₂相比均有不同程度的改善，乙烯可以被光催化氧化完全矿化生成CO₂，而丙酮被光催化氧化可能生成中间产物丙酸，苯被光催化氧化可能生成中间产物苯酚和苯醌。     

花状TiO2分级结构的可控合成与其光催化性能

采用水热法可控合成了花状TiO₂分级结构材料,运用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、N₂物理吸附-脱附等手段,对其进行了表征,系统研究了NaOH用量、H₂O₂浓度、HNO₃浓度、反应温度及时间等因素对所得样品形貌的影响,并评价了它们的光催化性能.结果表明,花状TiO₂分级结构为锐钛矿相,颗粒大小均一;随制备条件的变化,构成花状TiO₂分级结构的基元结构分别为纳米线、纳米片,纳米线直径约25nm,纳米片厚度不足10nm;该样品具有较高的比表面积,表现出良好的单次光催化活性与重复使用性能.     

GO/TiO2-g-C3N4纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以水热法制备的20% g-C₃N₄/TiO₂（20%为质量分数）为基,将其与不同质量分数的氧化石墨烯（GO）复合制备出可见光催化性能优良的GO/TiO₂-g-C₃N₄三元复合材料。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致荧光光谱（PL）、瞬态光电流响应等分析测试手段对样品的结构、形貌和光电性能进行表征。研究了不同质量分数GO的加入对GO/TiO₂-g-C₃N₄在可见光下降解亚甲基蓝（MB）溶液的影响。结果表明： g-C₃N₄/TiO₂与GO复合后,锐钛矿相TiO₂颗粒形成小团簇附着在g-C₃N₄和GO片层表面,且当GO含量为15%时,TiO₂形成的团簇最小,对可见光的吸收最多且光生电子-空穴对的复合率最低。可见光照射下,15% GO/TiO₂-g-C₃N₄复合材料对MB的降解率在3 h内可达98.4%,且其降解速率常数（0.022 4 min^-1）分别是纯TiO₂（0.001 5 min^-1）和g-C₃N₄/TiO₂（0.002 5 min^-1）的15倍和9倍。     

N掺杂对TiO2形态结构及光催化活性的影响

以TiCl₄为钛源,采用酸催化水解法合成TiO₂前驱体,在NH₃/N₂气氛下经不同温度处理制得浅黄色的N掺杂TiO₂(TON)光催化剂。以苯酚为模型物,考察了催化剂在紫外光区、可见光区及太阳下催化活性;采用DRS、XPS、XRD、FTIR、SEM及低温氮物理吸附对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构等进行表征。系统研究了N掺杂对TiO₂形态结构及光催化活性的影响。结果表明,掺杂N以阴离子形式进入TiO₂体相中置换晶格中的O,适宜温度下制得适量N掺杂的TON在紫外光区、可见光区及太阳光下均表现出较高的活性。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450～550 nm,诱发TiO₂可见光催化活性。同时高温下煅烧,N掺杂可抑制TiO₂晶粒生长,减缓TiO₂粒子间团聚,提高锐钛矿相向金红石相转变温度,减缓相转化速度。     

多壁碳纳米管修饰的CdS/TiO2复合光催化材料的制备及其光解水制氢特性

以P25 TiO₂(德国Degussa化学公司)粉末为原料采用溶胶-凝胶法制备了含有不同CdS质量分数的复合光催化剂,利用多壁碳纳米管(MWCNTs)对CdS/TiO₂进行修饰,制备了一系列不同CdS含量的MWCNTs/CdS/TiO₂光催化材料。对所得的光催化剂进行了扫描电镜、低温氮吸附-脱附及光解水制氢活性的表征。研究了MWCNTs对CdS/TiO₂催化剂体系光解水制氢活性的影响。结果表明,MWCNTs的引入均使得光解水产氢量(14.0 μmol)增加,与未加入MWCNTs的复合光化剂产氢量(11.6 μmol)相比,平均产氢率增加了18%,最高可达21%。