NO^—2离子的光催化反应研究（Ⅱ）

研究了ＮＯ＾－２离子在ＴｉＯ２表面的光催化反应,结果表明,体系ｐＨ值升高及Ｃｒ,Ｃｌ＾－,ＳＯ＾２－４离了的加入均对ＮＯ＾－２离子在ＴｉＯ２表面的暗态吸附产生抑制作用,而ＮＯ＾－２在ＴｉＯ２表面的光照反应转化率则随ｐＨ值的升高出现先减小后增大的总体变化趋势。     

NO与Ag(110)表面的相互作用

采用Ｘ射线光电子能谱、紫外光电子能谱和原位Ｒａｍａｎ光谱研究了ＮＯ和Ｏ２在Ａｇ（１１０）表面的吸附和反应。结果表明，室温条件下，ＮＯ在银表面不发生明显的吸附和分解，氧的加入导致了ＮＯ在角表面的氧化反应生成吸附态的氮氧化物和原子态氧。     

MoO3／（Tio2—SiO2）催化剂的表面分散状态及催化性能的研究

用气相流动吸附法制备复合载体，用浸渍法制备ＭｏＯ３（ＴｉＯ２－ＳｉＯ２）催化剂，应用ＬＲＳ和ＴＰＲ技术研究ＭｏＯ３在复合载体ＴｉＯ２－ＳｉＯ２表面的分散发现ＴｉＯ２在ＳｉＯ２表面的分散可增强ＭｏＯ３与载体之间的相互作用，提高ＭｏＯ３在载体表面的分散阈值。     

NOx气相光催化氧化降解研究

利用ＴｉＯ２光催化氧化技术对ＮＯｘ进行了净化研究,在一定反应条件下,ＮＯｘ光催化氧化降解率很高,Ｐ－２５的降解达９７％。考察了氧气,水含量等对ＮＯｘ光催化氧化的影响,同时对ＮＯｘ的吸附、光催化氧化动力学行为及机理进行了研究。利用ＦＴＩＲ分析确定反应产物,催化剂失活是由于反应产物硝酸吸附在催化剂表面所致。     

~(15)NO与Mo(100)-c(2×2)N表面相互作用的HREELS和TDS研究

利用高分辨电子能量损失谱（ Ｈ Ｒ Ｅ Ｅ Ｌ Ｓ） 和热脱附谱（ Ｔ Ｄ Ｓ）, 研究了１５ Ｎ Ｏ 在 Ｍｏ（１００）ｃ（２×２） Ｎ 表面上的吸附态及其随温度的变化． １２０ Ｋ 时, 在 Ｍ ｏ（１００）ｃ（２×２） Ｎ 表面低暴露量的１５ Ｎ Ｏ 发生解离和分子吸附, 解离生成的１５ Ｎ 在１ ２３０ Ｋ 与另一１５ Ｎ 原子或氮化钼中的１４ Ｎ 原子并合、脱附． 在升温时大部分分子吸附的１５ Ｎ Ｏ 发生解离和反应, 解离生成的１５ Ｎ 原子与另一１５ Ｎ 原子生成１５ Ｎ２ 而脱附, 或与表面残存的１５ Ｎ Ｏ 生成１５ Ｎ２ Ｏ 脱附． １５ Ｎ２ Ｏ 的脱附峰温与 Ｍｏ（１００）表面相比, 升高了约１５０ Ｋ, 可能与形成氮化钼后电子由金属钼向非金属氮转移有关． 电子能量损失谱（ Ｅ Ｌ Ｓ）表明, １５ Ｎ Ｏ 在 Ｍｏ（１００）ｃ（２×２） Ｎ 表面生成了一种新的１４ Ｎ１５ Ｎ Ｏ 物种． ３００ Ｋ 时, 低暴露量的１５ Ｎ Ｏ 在 Ｍ ｏ（１００）ｃ（２×２） Ｎ 表面解离吸附; 高暴露量时, 存在分子吸附的１５ Ｎ Ｏ．     

Ni－Cu和MgO－SiO_2间的相互作用及其对催化性能的影响

本文用ＴＰＲ，ＩＲ，ＴＰＤ和ＴＰＳＲ等技术研究了以表面改性法制备的ＭｇＯ－ＳｉＯ２（ＭＳＯ）表面复合物担载的Ｎｉ－ＣＵ合金间的相互作用及其对ＣＯ加氢反应催化性能的影响．结果表明，ＮｉＯ－ＣｕＯ与ＭＳＯ间的相互作用导致部分ＭＯ与ＭＳＯ形成表面物种从而使金属组分氧化物还原温度明显升高；还原后的Ｎｉ－Ｃｕ／ＭＳＯ表面上存在着两类活性中心，即合金相中的Ｎｉ与载体相中的Ｍｇ２＋（或Ｍｇ２＋－Ｏ）；在两类活性中心的协同作用下，ＣＯ吸附除有孪生、线式和桥式吸附态物种外，还有一种新的卧式吸附态（Ｎｉ．．．Ｃ＝Ｏ→Ｍｇ２＋）．这种吸附态的活化程度较高，易在表面上发生裂解形成Ｎｉ－Ｃ和Ｍｇ２＋－Ｏ，其中Ｎｉ－Ｃ是加氢反应的碳源；Ｈ２在催化剂表面上发生解离吸附形成Ｎｉ－Ｈ和Ｍｇ２＋－ＯＨ，前者比较活泼，是加氢反应的氢原．ＣＯ加氢生成烃类的反应在Ｎｉ中心上按＂表面碳＂机理进行，其生成ＣＺＨ４的选择性高于８０％；Ｈ２Ｏ的生成反应按２（Ｍｇ２＋－ＯＨ）－→Ｍｇ２＋＋（Ｍｇ２＋－Ｏ）＋Ｈ２Ｏ方式进行．     

邻硝基叠氮苯分解机理的PM3-MO方法研究

运用ＰＭ３ＭＯ方法对邻硝基叠氮苯分解反应的“氧化呋咱型”、Ｎ—Ｎ２断裂和Ｃ—ＮＯ２均裂“自由基”机理进行了计算研究，求得反应活化能分别为１１９．１８５、１５８．３２６和２３１．００ｋＪ／ｍｏｌ，前者小于后二者且与实验值（１０９．７４ｋＪ／ｍｏｌ）接近，从而支持标题物将优先分解形成氧化呋咱化合物．此外，讨论了“氧化呋咱型”机理下反应过程中的成键和断键情况，并基于计算发现苯环上的硝基数目和位置对该反应的活化能影响不大．     

MoO3/TiO2-Al2O3对H2S吸附的XPS研究

应用ＸＰＳ对ＭｏＯ３／ＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３体系的ＭｏＯ３在ＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３载体上的存在状态及其对Ｈ２Ｓ的吸附和脱附性能进行了表征，结果表明：ＭｏＯ３在ＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３表面存在分散状态的不同，这导致了对Ｈ２Ｓ吸附性能的不同，在相同的条件下，吸附剂的０．１５ｇＭｏＯ３／ｇＴｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３时具有最大载硫量，且随吸附温度的升高载硫量也增加，达饱和对Ｓ／Ｍｏ原子比接近１，较好的氧化脱附温度为１５     

TiO2调变对MoO3／γ—Al2O3和CoO—MoO3／γ—Al2O3表面结构及还原 …

采用气相流动吸附法制ＴｉＯ２／γ－Ａｌ２Ｏ３，复合载体，浸渍法担载一定量ＭｏＯ３或ＣｏＯ－ＭｏＯ３，用ＸＲＤ，ＬＲＳ和ＴＰＲ等技术考察了Ｍｏ或Ｃｏ－Ｍｏ催化剂的表面结构和还原性能。结果表明，覆盖在γ－Ａｌ２Ｏ３上的ＴｉＯ２能减弱ＭｏＯ３与γ－Ａｌ２Ｏ３之间的相互作用，明显改善Ｍｏ催化剂的表面结构，促进ＭｏＯ３的还原。     

^15NO与Mo（100）—c（2＊2）N表面相互作用的HREELS和TDS研究

利用高分辨子能量人谱和热脱附谱,研究了在Ｍｏ（１００）－ｃ（２＊２）Ｎ表面上的吸附态及其随温度的变化,１２０Ｋ时,在Ｍｏ（１００）－ｃ（２＊２）Ｎ表面低暴露的＾１５ＮＯ发生解度和分子吸附,解离生成的＾１５Ｎ在１２３０Ｋ与另一＾１５Ｎ原子或氮化钼中的＾１４Ｎ原子并合,脱附,在升温时大部分分子吸附的＾１５ＮＯ发生解离和反应,解离生成的＾１５Ｎ原子与另一＾１５Ｎ原子生成＾１５Ｎ２而脱附,与表面残存＾１５     

The Ab Initio Studies of NO Chemisorption on TiO2(110) Surface

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｉｓａｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｔｈａｔｈａｓｐｒｏｖｅｄｉｔｓｕｓｅｆｕｌｎｅｓｉｎａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｃａｔａｌｙｔｉｃａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌａｐｐｌｉｃａ...     

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(TiO)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TiO(110)表面吸附的稳定性．     

陶瓷泡沫空气过滤器涂覆中孔TiO2薄膜用于室内空气净化中高效光催化降解NO

由于人们80%的时间呆在室内,室内空气的质量直接影响人类健康,因此近年来室内空气质量越来越受到人们的关注.室内污染物包括CO氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs),它们给人体健康带来众多负面影响.更为重要的是,考虑到节能,现代建筑的空气密闭性大都较高,但这种减少吸入新鲜空气的设计直接导致室内各种污染物的累积.有些家用电器,如燃气灶和热水器,在使用的时候会涉及到煤、油和天然气的燃烧,特别是通风较差的情况下会成为室内主要的污染源.常规的治理技术,包括吸附和过滤,其成本相对较高,也不适用于低浓度污染物的治理.尤其是更换不及时的过滤器在排风系统中可能会成为VOCs的一个来源.因此,很有必要开发一种新型的技术以降低室内污染物的浓度和保持一个清洁的室内空气环境,从而保障人们的身体健康.光催化是去除室内空气污染物的有效方法.例如, TiO2、钛酸铋和钛酸锶等具有强氧化能力和稳定的光催化活性,因而是高效的光催化剂.一般而言,通常报道的TiO2光催化剂是高度分散的、或悬浮于液体介质中的细小颗粒或粉末.然而,粉末状的TiO2光催化剂不适宜于室内空气净化,因为它变得可吸入而对人体健康造成不利的影响.因此,人们尝试将TiO2颗粒作为薄膜固定在不同的刚性载体上,如玻璃、不锈钢和铝合金板.对基体进行涂覆可显著影响光催化时反应物的表面吸附行为.一般而言,光催化薄膜通常涂覆在平面上,如蜂窝空气过滤器.三维(3D)多孔的陶瓷泡沫对气体通过具有非常好的流体性质,因此本文以它作为涂覆的基体.这种陶瓷泡沫具有3D多孔结构,多种孔密度、比表面积和化学性质.3D多孔陶瓷泡沫空气过滤器的床层空隙率较高,因此使用时压降较低,且不像蜂窝空气过滤器,它具有复杂多变的孔结构,可增强流体的扰动和混合.另外,3D多孔陶瓷泡沫空气过滤器的开发多孔和网状的结构使得在催化体系具有非常好的气体动力学性质,催化剂表面和气体反应物有充分的接触.多孔材料在液相或气相催化反应中具有独特的优势,因此,陶瓷泡沫、多孔的氧化铝、多孔硅胶.分子筛和活性炭经常被用作催化剂载体.在固体基体上TiO2膜的形成可能使得TiO2光催化剂的有效比表面积降低,从而导致其光催化活性下降.然而,由于具有中孔结构的TiO2薄膜的比表面积大,其用于催化反应的活性位也更多,因此使用时仍然具有较高的活性.前期研究表明,涂覆在平面玻璃、不锈钢和氧化铝基体上的中孔TiO2薄膜用于环境净化时表现出增强的光催化效率.另外,室内环境中NO和NO2的浓度一般分别为几百个ppb之内和100 ppb以下.可见, NO是主要的室内空气污染物,对人体健康危害较大.基于此,本文首次采用反胶束法将中孔锐钛矿TiO2薄膜均匀一地涂覆在3D多孔高比表面积的泡沫过滤器上,采用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、N2吸附-脱附、紫外-可见光光谱和原子力显微镜对所制样品进行了表征,并将样品用于紫外光下催化降解NO,以揭示所制的中孔TiO2涂层具有高的比表面积和高的光催化活性,从而克服使用TiO2粉末所带来的不足.结果表明,由于中孔TiO2薄膜涂层具有较大的有效比表面积,其表面存在很多吸附活性位,用于吸附在反应过程中形成的水蒸汽、气相反应物和产物,因而具有更高的光催化活性,因此在陶瓷泡沫空气净化系统中可以高效地光催化NO降解：在所考察的不同孔密度的陶瓷泡沫过滤器涂覆的TiO2上400 ppb的NO单程转化率均在92.5%以上,高于涂覆在平面陶瓷砖上的TiO2.该陶瓷过滤器的3D多孔特性可增强流体的扰动和混合,使得气相反应物与光催化剂表面有着充分的接触;其大的孔密度也导致高的光催化速率.另外,本文所制样品在所有反应过程中均保持较高且稳定的NO降解速率,这表明其在NO降解反应中没有失活.     

贫燃条件 In-Ag/TiO2-γ-Al2O3催化 CO选择性还原NO

汽车尾气中主要污染成分 CO和 NOx可导致酸雨、光化学烟雾和臭氧空洞效应,对生物、环境及生态系统造成重大危害。污染源中 CO是性能优良的还原剂,如能不添加还原剂实现 CO催化还原 NOx,将成为最具经济技术优势的 NOx脱除技术。在富氧、低温条件下,利用 CO选择性催化还原 NOx为 N2,是目前选择性催化还原研究中的热点和难点。催化 CO还原 NOx常用的贵金属 Ir, Rh, Pt和Pd矿藏稀少,价格昂贵,有氧条件下活性急降,而分子筛催化剂和一些金属氧化物催化剂普遍存在反应温度高,尤其对 N2选择性差等问题。为解决上述问题,需寻找新的适合我国矿产资源的催化体系。研究发现,稀散金属基催化剂对氮氧化物的净化具有一定效果,因而可将我国的稀散金属资源优势转化为技术优势和经济优势。因此,本文以 TiO2-γ-Al2O3(TA)为载体, In/Ag为活性组分,采用等体积浸渍法制备了 InAg/TA以及 In/TA, Ag/TA和InAg/Al (γ-Al2O3为载体)催化剂,考察了贫燃条件下 CO选择性还原NO的催化活性。研究表明,双金属催化剂InAg/Al和 InAg/TA的活性比单金属催化剂In/TA和 Ag/TA高, In/TA催化剂中引入 Ag物种能降低起燃温度;另外,相比于InAg/Al催化剂, InAg/TA催化剂具有较高的催化活性,550?600°C时 N2产率超过60%,说明载体中引入TiO2可以提高催化剂活性。为了深入研究 InAg/TA催化剂中 Ag物种和TiO2对 In物种的作用,通过比表面测定、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱、紫外-可见光吸收光谱、氢气程序升温还原、傅立叶变换红外线光谱等方法分析了催化剂结构和表面形态。结果表明, Ag物种可以提高 In物种的分散性, In和 Ag物种在 TA载体表面可以很好地分散,从而有利于提高催化活性。 In和 Ag物种在 TA载体表面以氧化态形式存在,并且 Ag物种可以提高 In物种表面含量,表面 In和 Ag物种含量越高,吸附活性位越多,催化活性越高;同时, TiO2也可以促进 NO吸附,从而提高 InAg/TA催化剂活性。 InAg/TA催化剂在450°C连续反应72 h进行稳定性测试,测试前后分别在50?600°C进行活性测试,并用 XRD和 TEM对反应后的催化剂进行表征测试。结果表明, InAg/TA催化剂具有较好的稳定性,连续反应前后催化剂活性基本保持不变,推测可能由于在有 CO和O2存在的体系中, Ag物种利用自身 Ag+与 Ag0之间的氧化还原反应抑制了活性组分 In2O3的还原和聚集,稳定了 In物种乃至催化剂活性。 InAg/TA催化剂用于贫燃条件下CO还原NO具有较好的催化效果,主要归因于催化剂活性组分分散性好,稳定性高,对NO吸附能力强。 Ag物种可以稳定In物种并提高其分散性, TiO2可以改善In物种和Ag物种的分散性并促进NO吸附。     

Chemistry of NO2 on oxide surfaces: formation of NO3 on TiO2(110) and NO2<-->O vacancy interactions

Synchrotron-based high-resolution photoemission, X-ray absorption near-edge spectroscopy, and first-principles density functional (DF) slab calculations were used to study the interaction of NO(2) with a TiO(2)(110) single crystal and powders of titania. The main product of the adsorption of NO(2) on TiO(2)(110) is surface nitrate with a small amount of chemisorbed NO(2). A similar result is obtained after the reaction of NO(2) with polycrystalline powders of TiO(2) or other oxide powders. This trend, however, does not imply that the metal centers of the oxides are unreactive toward NO(2). An unexpected mechanism is seen for the formation of NO(3). Photoemission data and DF calculations indicate that the surface nitrate forms through the disproportionation of NO(2) on Ti sites (2NO(2,ads) --> NO(3,ads) + NO(gas)) rather than direct adsorption of NO(2) on O centers of titania. Complex interactions take place between NO(2) and O vacancies of TiO(2)(110). Electronic states associated with O vacancies play a predominant role in the bonding and surface chemistry of NO(2). The adsorbed NO(2), on its part, affects the thermochemical stability of O vacancies, facilitating their migration from the bulk to the surface of titania. The behavior of the NO(2)/titania system illustrates the importance of surface and subsurface defects when using an oxide for trapping or destroying NO(x)() species in the prevention of environmental pollution (DeNOx operations).     

TiO2/UV/O2和TiO2/UV/N2体系降解水中对氯硝基苯

以商用TiO₂P25为催化剂,分别在TiO₂/UV/O₂和TiO₂/UV/N₂两种体系下进行降解对氯硝基苯(pCNB)试验.采用ESR对两种体系下光催化反应形成的·OH进行测定,利用LC-MS对两种体系下反应形成的中间产物进行了定性和定量分析,最后对pCNB降解过程中氯和硝基的存在形式进行了研究.结果表明:TiO₂/UV/O₂体系的催化降解效果要明显优于TiO₂/UV/N₂体系;两种反应体系都有·OH产生,并且TiO₂/UV/O₂体系产生的·OH的量多于TiO₂/UV/N₂体系产生的·OH的量;TiO₂/UV/O₂体系形成的中间产物的种类要多于TiO₂/UV/N₂体系形成的,苯环上的氢、氯、硝基均可被·OH取代形成对硝基酚(pNP)、5-氯-2-硝基酚(5-C-2-PN)等酚类物质;两种体系下均有Cl^-和NO₂^-存在,其中Cl^-生成势与pCNB的去除势一致,只有TiO₂/UV/O₂体系中存在NO₃^-.     

钛锆复合氧化物载体的制备、物化性质及在催化反应中的应用

 TiO2-ZrO2复合氧化物具有比TiO2和ZrO2更高的比表面积、更好的热稳定性和更强的表面酸碱性,作为催化剂载体已引起很大的研究兴趣并得到了重要的应用. 本文主要介绍了TiO2-ZrO2复合氧化物载体的制备方法以及织构、结构和表面酸碱性等物化性质,并对其在催化反应中的应用进行了综述.     

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.     

Mo／ZSM-5催化剂上NO催化还原反应机理与动力学研究

采用浸渍法制备了Mo/ZSM-5催化剂样品,并以氨为还原剂对其NO选择性催化还原活性、以及NO转化的反应速率进行测定.结果表明,在Mo/ZSM-5催化剂上不会发生NO氧化成NO2的反应,也没有N2O生成,然而有少量的NO分解反应发生.在氧气存在条件下,Mo/ZSM-5催化剂上NO-NH3-O2的SCR反应遵循LH机理.NO、O2和NH3首先吸附在Mo/ZSM-5表面,吸附态NO物种与吸附NH3物种直接反应生成氮气,气相氧的作用是加强NO吸附、补充催化剂表面吸附氧物种.并由此推导出NO转化的速率方程式,分别计算和模拟了在不同O2浓度、NO浓度和反应温度条件下NO的反应速率rNO值及其变化关系.结果表明,理论模拟值能够与实验值很好地吻合,所推测的机理能够很好地描述Mo-ZSM-5催化剂上NO选择性催化还原行为.     

In-situ UV-Raman study on soot combustion over TiO_2 or ZrO_2-supported vanadium oxide catalysts

UV-Raman spectroscopy was used to study the molecular structures of TiO2 or ZrO2-supported vana-dium oxide catalysts.The real time reaction status of soot combustion over these catalysts was de-tected by in-situ UV-Raman spectroscopy.The results indicate that TiO2 undergoes a crystalline phase transformation from anatase to rutile phase with the increasing of reaction temperature.However,no obvious phase transformation process is observed for ZrO2 support.The structures of supported va-nadium oxides also depend on the V loading.The vanadium oxide species supported on TiO2 or ZrO2 attain monolayer saturation when V loading is equal to 4(4 is the number of V atoms per 100 support metal ions).Interestingly,this loading ratio(V4/TiO2 and V4/ZrO2) gave the best catalytic activities for soot combustion reaction on both supports(TiO2 and ZrO2).The formation of surface oxygen com-plexes(SOC) is verified by in-situ UV Raman spectroscopy and the SOC mainly exist as carboxyl groups during soot combustion.The presence of NO in the reaction gas stream can promote the pro-duction of SOC.