Cu/MoO3-TiO2复合半导体光催化剂的制备与表征

 用溶胶-凝胶法制备了复合半导体MoO3-TiO2,并用等体积浸渍法制备了Cu/MoO3-TiO2光催化剂. 利用X射线衍射、激光拉曼光谱、程序升温还原、红外光谱、透射电镜和紫外-可见漫反射光谱等技术研究了所得光催化剂的物相结构、微粒尺寸和吸光性能. 结果表明,MoO3含量为10%时呈单分子层分散在TiO2上,催化剂的平均粒径为10 nm. MoO3的引入使TiO2的吸收限发生明显的蓝移,MoO3负载量超过10%时,有体相MoO3生成,其光吸收性能下降. Mo-O-Ti键的形成加强了半导体之间的相互作用,有利于光生载流子在半导体间的传输. 负载金属Cu可促进四面体配位Mo向八面体配位Mo转化.     

(MoO3,ZnO)-TiO2/SiO2上光催化甲烷和水的反应性能

(MoO3;ZnO)-TiO2/SiO2上光催化甲烷和水的反应性能;TiO2/SiO2;MoO3;ZnO;甲烷;甲醇;光催化     

WO3-TiO2/SiO2的制备、表征及光催化甲烷和水的反应性能

以表面改性法制备出TiO2／SiO2，进而以浸渍法制备出负载型复合半导体材料WO3-TiO2／SiO3，利用XRD、BET、TPR、UVDRS、IR和TPD等技术对材料的表面性质与构造、光响应性能和化学吸附性能进行了表征，并研究了该材料光催化甲烷和水合成甲醇和氢的反应性能．结果表明：载体有效分散表面物种并使其能隙增大；WO3与TiO2复合所形成的组合活性基元可调变吸光带边并促进对甲烷和水的化学吸附；在100℃以上，光激发WO3-TiO2／SiO2表面产生的光生空穴，促使分子吸附态的甲烷解离并向甲醇转化，形成一定的“光-表面-热”协同作用促使反应顺利进行，对甲醇的选择性达到83％以上．     

Mo/SiO2及V改性的Mo/SiO2催化剂的微孔特征及其对甲烷部分氧化合成甲醛反应的影响

在常压下评价Ｍｏ／ＳｉＯ２催化剂的制备条件对反应性能的，利用Ｎ２的吸附等温线计算了Ｍｏ－Ｖ／ＳｉＯ２催化剂的比表面积和孔径分布，进而讨论了不同的Ｖ加入量对Ｍｏ／ＳｉＯ２催化剂的微孔特征及其催化性能的影响，找到了适宜的Ｖ／Ｍｏ质量比及使甲醛收率最高的最佳孔径，通过ＸＲＤ和ＴＥＭ的测试分析讨论了制备条件对微观状态的影响和Ｖ与Ｍｏ之间的相互作用。     

Cu／M0O3-TiO2复合半导体光催化剂的制备与表征

用溶胶-凝胶法制备了复合半导体MoO3-TiO2，并用等体积浸渍法制备了Cu／MoO3-TiO2光催化剂，利用X射线衍射、激光拉曼光谱、程序升温还原、红外光谱、透射电镜和紫外-可见漫反射光谱等技术研究了所得光催化剂的物相结构、微粒尺寸和吸光性能，结果表明，MoO3含量为10％时呈单分子层分散在TiO2上，催化剂的平均粒径为10nm．MoO3的引入使TiO2的吸收限发生明显的蓝移，MoO3负载量超过10％时，有体相MoO3生成，其光吸收性能下降．Mo-O-Ti键的形成加强了半导体之间的相互作用，有利于光生载流子在半导体间的传输，负载金属Cu可促进四面体配位Mo向八面体配位Mo转化。     

负载型复合半导体MoO3-TiO2/SiO2的结构与吸光性能

Solid material of supported coupled semiconductors MoO3-TiO2/SiO2 was prepared by the chemical modification method. BET, XRD, TEM,IR, Raman and UV-Vis DRS experiments were used to characterize the surface structure, photon absorbing and chemisorbing ability of the material. It was shown that there are some extremely small particles of anatase and MoO3 crystallites dispersed well on the surface of SiO2, which also can be coupled each other by the bonds of Ti-O-Mo. The active adsorption sites of the material exist on its surface, according to IR results, and C3H8 can be chemisorbed at the Lewis base sites of the Mo=O bonds to form molecular states. Compared with MoO3 and TiO2, the edge energy of MoO3-TiO2/SiO2 was improved and a significant rise of the photon absorbing intensity is observed, which proves the coupled structure has stronger photon ability to take in the UV light, hold back the recombination of photoexcited electron hole pairs and exhibit the quantum size effects.     

Cu/NiO-MoO3/SiO2光催化CO2与CH3OH合成碳酸二甲酯的反应性能

 采用表面改性法制备了MoO3-SiO2复合氧化物,用等体积浸渍法制备了Cu/NiO-MoO3/SiO2光催化剂,并用XRD, Raman, IR, TPD-MS, UV-Vis DRS和光促表面反应研究了催化剂的结构、化学吸附性能、吸光性能和光促CO2与CH3OH合成碳酸二甲酯(DMC)的反应性能. 结果表明, Cu和NiO的引入提高了MoO3在SiO2表面的分散度,且Cu和NiO在MoO3-SiO2表面分散均匀; 在金属Cu位和Lewis酸位Mo6+(或Ni2+)的协同作用下, CO2在催化剂表面形成活性较高的的卧式吸附态, CH3OH在催化剂表面形成分子吸附态和解离吸附态; NiO与MoO3复合后部分形成了 Mo-O-Ni 键联,提高了对光的吸收强度; 金属Cu的负载扩展了材料在可见光范围的吸收; 与热表面催化相比,光催化反应在较低的温度下就能显著进行,并提高了CH3OH的转化率,在110 ℃常压和空速300 h-1的条件下,CH3OH转化率可达13.9%,DMC选择性可达90.1%.     

Cu/V2O5-TiO2/SiO2上光催化CO2和丙烷合成异丁烯醛反应性能的研究

采用表面改性法和等体积浸渍法制备了金属修饰的负载型复合半导体材料Cu/V2O5-TiO2/SiO2,用X射线衍射、比表面测定、红外光谱、拉曼光谱、紫外可见漫反射等技术对固体材料的结构、吸光性能和化学吸附性能进行了表征;研究了该材料对CO2和丙烷合成异丁烯醛的光促表面催化规律。结果表明,半导体活性组分V2O5和TiO2在所制备的催化剂Cu/V2O5-TiO2/SiO2表面形成化学键联,并存在多种活性吸附位;金属Cu的修饰拓展了固体材料对光源的响应范围,提高了反应体系的吸光能力;固体材料对CO2和丙烷的有效吸附使得其在较低温度下能促进异丁烯醛的紫外光化学合成。根据实验结果,对光促CO2和丙烷表面催化合成异丁烯醛的机理进行了讨论。     

MoO3/TiO2 和WO3/TiO2 光催化分子氧氧化甲烷的活性

以Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备的、表面积和孔径相近的含水ＭｏＯ３／ＴｉＯ２、ＷＯ３／ＴｉＯ２为催化剂,光催化分子氧氧化甲烷,初步研究表明,催化剂的活性高于ＴｉＯ２,且有少量的甲醇生成。     

Cu/WO3-NiO上光促表面催化二氧化碳与水合成甲醇反应的规律

 采用溶胶－凝胶法制备了n－p复合半导体材料0．75％Cu／WO3－1．5％NiO，用X射线衍射、透射电镜、红外光谱、紫外－可见光漫反射和程序升温脱附等技术对材料结构、吸光性能和化学吸附性能进行了表征，研究了该材料对CO2与H2O合成CH3OH的光促表面催化反应(PSSR）规律．结果表明：所制备的材料明显有利于促进目的反应，室温条件下就有CH3OH生成，选择性超过90％，升高反应温度可提高CH3OH产量，且选择性仍高于88％．根据实验结果，得出CO2在材料表面的卧式吸附态为CH3OH的前驱物，并对PSSR机理进行了讨论．     

等离子体条件Cu/SiO2对甲烷偶联的催化作用

It has been reported that methane coupling by plasma techniques with catalysts, such as direct current corona discharge with a Sr/La2O3 catalyst[1], dielectric-barrier discharge with zeolites[2] and pulsed corona discharge with metal oxide catalysts[3], give C2 hydrocarbons under atmospheric pressure. But acetylene predominates over other C2 hydrocarbons in the products. Our recent work reported that good results can be obtained for methane coupling under a pulsed corona plasma in the presence of hydrogen[4]. The addition of hydrogen improves the conversion of methane and the yield of C2 hydrocarbons. A methane conversion of 57.1% and a yield of C2 hydrocarbons of 43.4% were obtained at lower power, but acetylene was inevitably the main product. With the introduction of a Ni/γ-Al2O3 catalyst prepared by a cold plasma into the plasma reaction, the distribution of C2 hydrocarbons changed, and the content of C2H4 was 66.1%[5].     

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%.     

Pd/MoO3-TiO2/SiO2光催化CO2与C2H6合成烃类氧化物的反应性能

 采用化学反应改性和等体积浸渍法制备了负载型Pd/MoO3-TiO2/SiO2催化剂,并用IR,FT-Raman,TPD-MS,UV-Vis DRS和活性评价等方法研究了催化剂的表面结构、光吸收性能、化学吸附性能及光催化CO2与C2H6合成烃类氧化物的反应性能. 结果表明,SiO2负载的MoO3和TiO2之间存在着强相互作用,并能部分形成Mo-O-Ti键联,使得两种氧化物微粒均匀分布于载体表面; 表面MoO3和TiO2的复合作用使TiO2/SiO2的吸光带边红移,扩展了其吸光域,Pd的引入明显提高了固体材料的可见光吸收率; CO2和C2H6能较好地吸附在催化剂表面,在紫外光的激发下,CO2吸附态能解离生成CO,而C2H6单位吸附态能部分转化为C和H同时吸附在两个晶格氧上的双位吸附态; 光促CO2和C2H6反应主要生成丙醛、乙醇和乙醛; 在合适的条件下,烃类氧化物的选择性可超过90%.     

Cu/MoO3-TiO2/SiO2上光催化CO2和C3H8合成异丁烯醛的研究

采用表面改性法和等体积浸渍法制备了金属修饰的负载型复合半导体材料Cu/MoO3-TiO2/SiO2, 用X射线衍射、 比表面积测定、 红外光谱、 拉曼光谱和紫外-可见漫反射等技术对固体材料的结构、 吸光性能和化学吸附性能进行了表征, 研究了该材料对CO2和丙烷合成异丁烯醛的光促表面催化规律. 结果表明, 半导体活性组分MoO3和TiO2在所制备的催化剂Cu/MoO3-TiO2/SiO2表面形成化学键, 并存在多种活性吸附位; 金属Cu的修饰拓展了固体材料对光源的响应范围, 提高了反应体系的吸光能力; 固体材料对CO2和丙烷的有效吸附使其在较低温度下就能促进异丁烯醛的紫外光化学合成, 反应选择性达到85％左右. 根据实验结果对光促CO2和丙烷表面催化合成异丁烯醛的机理进行了讨论.     

负载型复合半导体V2O5-TiO2/SiO2表面V2O5和TiO2的相互修饰作用

 采用表面改性法制备了负载型复合半导体材料V2O5-TiO2/SiO2,并用X射线衍射、比表面积测定、拉曼光谱、程序升温还原和紫外-可见漫反射光谱等技术对固体材料的结构和光响应性能进行了表征. 结果表明,V2O5和TiO2在负载型复合半导体V2O5-TiO2/SiO2表面有相互修饰的作用. 一方面,V2O5能扩展TiO2的光响应范围,使TiO2的吸光区域由紫外光区拓宽至可见光区,从而提高了复合半导体对光能的利用率; 另一方面,TiO2则有助于提高V2O5在载体表面的分散程度,抑制VOx的聚合,减小V2O5的微晶尺寸,提高固体材料的能隙值和氧化还原能力.     

Cu/MoO3-TiO2光催化CO2与C3H6反应合成甲基丙烯酸的性能

 研究了Cu/MoO3-TiO2上CO2和C3H6的吸附特性及其光催化CO2与C3H6反应合成甲基丙烯酸(MAA)的性能. 结果表明,在Cu/MoO3-TiO2催化剂表面存在金属Cu位、Lewis酸位Mo6+和Ti4+以及Lewis碱位Mo-O-Ti的桥氧和Mo=O的端氧三类活性中心. 在金属Cu位和Lewis酸位Ti4+(Mo6+)的协同作用下,CO2形成活性较高的卧式吸附态Cu-(CO)-O→Ti4+(Mo6+),C3H6的β-H和β-C分别吸附在Lewis碱位 Mo=O 与金属Cu位上形成Cu-C(CH2)(CH3)-H→O=Mo吸附态. Cu/MoO3-TiO2催化剂吸收阈值蓝移和光吸收量的提高均有利于其催化活性的提高,Cu/10%MoO3-TiO2 光催化剂的催化活性优于其它MoO3含量的催化剂,光量子产率达22.8%,在110 ℃,0.1 MPa,空速200 h-1和125 W紫外灯辐照下,C3H6转化率为8.4%,MAA选择性超过95%. 提出了催化剂光促表面催化CO2与C3H6合成MAA的反应机理.