空心球形In2O3/ZrO2-TiO2纳米复合材料多模式光催化

本文以聚苯乙烯(PS)胶球为模板,通过一步水浴法结合煅烧后处理制备了不同比例的In_2O_3/ZrO_2-TiO_2空心球状复合材料(简写为In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H)。通过X-射线衍射、扫描电镜、X-射线光电子能谱、紫外-可见漫反射吸收光谱和氮气吸附-脱附等测试手段对该系列复合材料的结构、组成和形貌进行了表征。结果表明,In_2O_3/ZrO_2-TiO_2复合材料经PS模板处理后呈现空心球状结构,球壁由纳米粒子堆积而成。将In_2O_3与ZrO_2-TiO_2复合后其光吸收性能呈现了一定的红移现象,且In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H(1∶4)的比表面积较大(66.92m~2·g~(-1))。同时,为了考察该复合材料的光催化性能,在多模式光催化条件下对甲基橙的降解情况进行了研究。结果表明,In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H(1∶4)表现出较好的光催化性能,其光催化活性高于P25、ZrO_2、In_2O_3/ZrO_2-TiO_2及其他体积比的In_2O_3/ZrO_2-TiO_2-H。     

ZnO/In2O3复合空心球的制备及其光电催化葡萄糖降解性能

通过葡萄糖协助的水热以及随后的退火处理两步法成功制备了系列ZnO/In₂O₃复合空心球. X射线衍射谱(XRD)表明, 经500 ℃退火制得的ZnO/In₂O₃复合空心球中ZnO以非晶态存在, 但是随着退火温度的提高, 其逐渐转变为纤锌矿结构. 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和透射显微镜(TEM)结果表明, ZnO/In₂O₃复合材料具有空心球结构, 复合纳米颗粒之间结合紧密. 将ZnO/In₂O₃复合空心球组装成薄膜光电极, 研究了其光电催化降解葡萄糖的性能. 结果表明, 700 ℃退火处理的ZnO/In₂O₃复合空心球薄膜电极可产生最高的光致电流密度. 通过光致发光光谱(PL)发现, 与ZnO或In₂O₃空心球相比, ZnO/In₂O₃复合空心球的发光强度猝灭效果明显. 这是由于复合材料中晶界处产生的p-n结电场, 降低了光生电子-空穴对的复合几率, 从而使更多的光生电子可迁移到电极表面.     

光还原Pt掺杂三维有序大孔ZrO2复合材料的光降解与光解水制氢

采用胶晶模板技术结合光还原方法制备了Pt掺杂复合材料三维有序大孔Pt/ZrO2(3DOM Pt/ZrO2)。通过X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外–可见漫反射吸收光谱(UV–Vis/DRS)和氮气吸附–脱附等测试方法对纳米复合材料3DOM Pt/ZrO2的晶相、组成、结构、形貌以及表面物理化学性质等进行表征。结果表明,Pt掺杂复合材料3DOM Pt/ZrO2与单体ZrO2的晶相相一致,其形貌呈现三维有序大孔结构,且孔结构排列整齐有序,孔壁为介孔结构。经光还原作用后该复合材料中Pt主要以单质形式存在,并且均匀分布在三维有序复合材料表面。同时,与单体ZrO2相比,纳米复合材料3DOM Pt/ZrO2的BET比表面积显著增大,光吸收性能发生改变,在240–350 nm间呈现强吸收。另外,在多模式光降解实验中,3DOM Pt/ZrO2的光活性明显增强。同时,其光解水制氢性能差不多是P25的2.5倍。     

Fe2O3-TiO2磁性复合材料的制备及可见光催化性能

以FeCl₃和Ti(C₄H₉O)₄为前驱体, 通过复合溶胶法制备了Fe₂O₃-TiO₂磁性复合光催化剂, 并用 XPS, XRD, SEM, EDS及BET进行了表征. 对亚甲基蓝的降解实验证明, Fe₂O₃的引入将复合材料的光响应范围扩展至可见光区, 且掺杂的Fe₂O₃摩尔分数为1.0%时, 样品可见光催化性能最高. 磁强计的测试结果显示, 复合光催化剂具有一定的磁性, 可在反应结束后利用磁场从体系分离, 使催化剂得到回收再利用.     

焙烧温度对Cu/ZrO2和Cu-La2O3/ZrO2催化性能的影响

Cu／ZrO2催化剂作为一种新型的甲醇合成催化剂,和Cu-Zn-Al催化剂相比,具有优良的催化活性[1,2]．Cu／ZrO2催化剂中活性中心及合成甲醇的反应机理与Cu-Zn-Al催化剂有较大差别,铜锆分散度及界面大小对甲醇合成活性有重要影响,如Keoppel等人研究发现,当Cu／ZrO2催化剂焙烧温度达到923K,ZrO2发生晶化,严重影响铜锆界面从而显著降低催化剂的活性[3]．ZrO2作为p型半导体,在催化剂中不仅起对催化剂活性组分进行支撑和分散作用,它可与催化剂活性组分产生独特的相互作用．近年来,铜锆之间的相互作用及协同效应日益受到人们重视[4…     

苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2 和Pd/Al2O3/ WO3/ZrO2催化剂上正己烷异构化反应的影响

研究了苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2 (PtGWZ)和Pd/Al2O3/ WO3/ZrO2(PdAWZ)催化剂上正己烷异构化反应的影响。结果表明,苯可影响PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应性能,苯含量越高影响越显著。与PdAWZ相比较,苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的影响相对较小;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应活性的影响是可逆的,撤除苯后PtGWZ对正己烷异构化的催化性能可完全恢复;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的稳定性没有影响。苯对PdAWZ上正己烷异构化反应活性的影响是不可逆的,PdAWZ用于含苯正己烷异构化反应催化剂会逐渐失活。热失重法积炭分析结果表明,相同条件下,含苯正己烷异构化反应后,PtGWZ上的积炭量较PdAWZ上的积炭量少。分析讨论了苯对PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应影响差异性的原因。     

苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2和Pd/Al2O3/WO2/ZrO2催化剂上正己烷异构化反应的影响

研究了苯对Pt/Ga2O3/WO3/ZrO2(PtGWZ)和Pd/Al2O3/WO3/ZrO2(PdAWZ)催化剂上正己烷异构化反应的影响.结果表明,苯可影响PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应性能,苯含量越高影响越显著.与PdAWZ相比较,苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的影响相对较小;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应活性的影响是可逆的,撤除苯后PtGWZ对正己烷异构化的催化性能可完全恢复;苯对PtGWZ上正己烷异构化反应的稳定性没有影响.苯对PdAWZ上正己烷异构化反应活性的影响足不可逆的,PdAWZ用于含苯正己烷异构化反应催化剂会逐渐失活.热失重法积炭分析结果表明,相同条件下,含苯正己烷异构化反应后,PtGWZ上的积炭量较PdAWZ上的积炭量少.分析讨论了苯对PtGWZ和PdAWZ上正己烷异构化反应影响差异性的原因.     

光催化材料Cu/Fe2O3-TiO2的结构和性能

光催化材料Cu/Fe2O3-TiO2的结构和性能;复合半导体;Cu/Fe2O3-TiO2;光催化材料;光响应性能     

ZrO2-TiO2-CeO2的制备及其在NH3选择性催化还原NO中的应用

采用共沉淀法制备了载体材料TiO2、ZrO2-TiO2及ZrO2-TiO2-CeO2, 并利用X射线衍射(XRD)实验、比表面积测定(BET)、程序升温脱附(NH3-TPD)、储氧性能测定(OSC)及程序升温还原(H2-TPR)等方法对三种载体材料进行了表征. 结果表明, ZrO2-TiO2-CeO2具有较多的表面强酸位, 并具有一定的储氧性能和较强的氧化还原性能. 以三种材料为载体, 制备了质量分数分别为1%、9%的V2O5、WO3的整体式催化剂. 研究了三种催化剂在富氧条件下用NH3选择性催化还原NO的催化性能. 结果表明, 以ZrO2-TiO2-CeO2为载体的催化剂在反应空速为10000 h-1, 275 ℃时, NO的转化率接近100%, 具有最好的催化活性,并有良好的应用前景。     

SO2-4/ZrO2-TiO2固体超强酸的制备

SO2-4/ZrO2-TiO2固体超强酸的制备     

In2O3三维纳米结构的控制合成及高效光解水产氢活性研究

Exploring economical and efficient photocatalysts for hydrogen production is of great significance for alleviating the energy and environmental crisis. In this study, 3D In₂O₃ nanostructures with appropriate self-assembly degrees were obtained using a facile hydrothermal strategy. To study the significance of 3D In₂O₃ nanostructures with appropriate self-assembly degrees in photocatalytic hydrogen production, the photocatalytic performances of samples were evaluated based on the amount of hydrogen gas release under visible-light irradiation (λ > 400 nm) and simulated solar light illumination. Interestingly, the 3D In₂O₃-150 nanostructured photocatalyst (hydrothermal temperature was 150 ℃, denoted as In₂O₃-150) exhibited extremely superior photocatalytic hydrogen evolution activity, which may have been caused by their unique structure to improve light reflection and gas evolution. The special structure can enhance light harvesting and induce more carriers to participate in photocatalytic hydrogen production. Despite possessing similar 3D nanostructures, the In₂O₃-180 photocatalyst exhibited poor photocatalytic activity. This may have been caused by the high self-assembly degree, which can hinder light irradiation and isolate a portion of the water. In addition, the 3D nanostructures could effectively make uniform the carrier migration direction, which is from the interior to the rod end. However, the direction of carrier migration of the In₂O₃-110 photocatalyst could transfer in various directions, whereas the In₂O₃-130 photocatalyst could transfer to both ends of the rod. This might cause partial migration to counteract each other. The compact cluster rod-like structure of In₂O₃-180 might prevent the light from exciting the carrier effectively. Through a photocatalytic recycling test, the 3D In₂O₃-150 nanostructured photocatalyst exhibited outstanding photochemical stability. This work highlights the importance of controlling the self-assembly degree of 3D In₂O₃ nanostructures and explores the performances of 3D In₂O₃ nanostructured photocatalysts in hydrogen production under visible light and simulated solar light.     

制备条件及添加稀土对SO42- /ZrO2 -Al2O3固体超强酸酸性影响的研究

用共沉淀法制备了SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸,并采用低温陈化和添加稀土La对其制备方法进行改进.通过样品催化正丁烷异构化反应考察了该固体超强酸中nZr和nAl的最佳配比为1∶ 2.该法制备的样品的IR显示,在1393 cm-1处的吸收峰强度较常温陈化样品大大增加.XRD分析表明,低温陈化和加入稀土添加剂的样品在650℃焙烧温度下,出现了亚稳态的ZrO2 四方晶相的晶体是表面酸性和催化活性增加的微观原因.样品催化合成八乙酸蔗糖酯反应结果同样证明,在相同的时间内,低温陈化和添加稀土添加剂的样品具有较好的催化活性.     

Fe3+-TiO2/SiO2光催化降解罗丹明B的研究

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的Fe3+-TiO2/SiO2光催化剂,并采用SEM,Raman和DRS等手段对其进行了分析和表征.以氙灯为光源,通过对可溶性染料罗丹明B的降解反应,考察了Fe3+-TiO2/SiO2催化剂的光催化活性,探讨了光催化反应中溶液pH值和起始浓度对催化反应的影响.     

以ZrO2-TiO2为载体的整体式锰基催化剂应用于低温NH3-SCR反应

以MnO2为活性组分,Fe2O3为助剂,制备了以TiO2及ZrO2-TiO2为载体的整体式催化剂.考察了它们在不同温度焙烧后应用于富氧条件下,NH3选择性催化还原.(NH3-SCR)氮氧化物的低温反应性能和高温稳定性.用X射线衍射(XRD)实验、比表面积测定(BET)、储氧性能测定(OSC)及程序升温还原(H2-TPR)等方法对催化剂进行了表征.结果表明,以ZrO2-TiO2为载体的催化剂具有很好的高温热稳定性,并具有较高的比表面积和储氧能力.同时具有较强的氧化能力.催化剂的活性测试结果表明,以ZrO2-TiO2为载体的整体式锰基催化剂明显地提高了NH3-SCR反应的低温活性,具有良好的应用前景.     

ZrO2负载量对负载型纳米ZrO2/Al2O3复合载体的结构及性能影响

ZrO2在基载体Al2O3表面存在分散阈值(0.242 g/gAl2O3).在ZrO2/Al2O3复合载体中,ZrO2负载量不同其分布和粒度大小不同,当ZrO2负载量在0.242 g/gAl2O3-0.60 g/gAl2O3的范围内,ZrO2/Al2O3复合载体中纳米ZrO2的粒子的大小保持在4.2 nm,且单层分布在Al2O3的表面.当ZrO2负载量大于0.60 g/gAl2O3时,纳米粒子的粒径增大,并出现多层分布或堆积.XRD、DSC、HRTEM、XPS、H2-TPR结果表明,随着ZrO2负载量增大,复合载体中纳米ZrO2的分布由单层分布转化为多层或堆积分布,ZrO2负载量为0.60 g/gAl2O3时复合载体表面积最大(164.3 m2/g),ZrO2负载量的继续提高,复合载体的表面积明显下降.     

Al含量对Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3型固体超强酸催化剂异构化性能的影响

通过向S₂O₈^2-/ZrO₂催化剂中同时引入适量的Pt和Al₂O₃, 制备出了具有较高催化性能和高稳定性的Pt-S₂O₈^2-/ZrO₂-Al₂O₃型固体超强酸催化剂. 以正戊烷异构化反应为探针, 考察了Al含量对催化剂的异构化性能的影响, 并采用XRD, BET, FTIR, TPR, TG-DTA, NH₃-TPD和ICP手段对催化剂进行了表征. 结果表明, Al能够延迟ZrO₂的晶化温度, 抑制硫的分解; Al能够增加催化剂的比表面积, 增强硫氧键的结合, 提高催化剂的还原性能, 增加催化剂的酸强度和酸总量. 当Al₂O₃质量分数为2.5%时, Pt-S₂O₈^2-/ZrO₂-Al₂O₃固体超强酸催化剂的催化活性最高, 正戊烷异构化收率可达60.02%, 选择性在98.2％以上.     

Cu/Sr3Ti2O7的制备及其光催化分解水制氢活性

采用聚合合成法(PCM)合成出层状钙钛矿结构的Sr3Ti2O7, 进而负载Cu 离子, 制成Cu/Sr3Ti2O7催化剂. 以超纯水和甲醇牺牲剂体系的光催化分解反应为探针, 通过检测氢气生成速率评价了催化剂的光催化性能, 并借助光电子能谱(XPS)、X 射线衍射(XRD)分析、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对催化剂进行了表征. 实验结果表明, Cu 在催化剂中以多价态存在, Cu+和吸附氧有利于光生电子的转移. Cu/Sr3Ti2O7催化剂较之纯Sr3Ti2O7催化剂活性大大提高, Cu 最佳负载量为1.5%(w). 产氢速率可稳定在550-600 μmol·h-1. 还原过的Cu/Sr3Ti2O7催化剂产氢速率最高可达1140.8 μmol·h-1.