铜纳米粒子的制备及其对环境污染物的催化降解

本文以CuCl_2·2H_2O为铜源,在室温下合成了新的铜纳米粒子,并用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)以及透射电子显微镜(TEM)对合成的产物进行分析和表征。研究发现在合成的过程中氨水和苯酚的加入对铜纳米粒子的形成具有一定的保护作用,使合成的铜纳米粒子不易被氧化;同时探究了铜纳米粒子作为催化剂降解环境中的有机污染物,如对硝基苯酚(4-NP)、罗丹明B(Rh B)、亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO),和不同反应温度下催化剂对降解环境污染物的影响。运用朗伯比尔定律和准一级动力学公式计算不同温度下的降解速率及反应速率常数,结果显示合成的铜纳米粒子具有很好的催化性能。     

蒸氨压力对Cu/SiO_2催化剂的影响及其草酸二甲酯加氢性能

以Si O2为载体,铜氨溶液为前驱体,采用蒸氨法在不同蒸氨压力下制备了系列铜负载量质量分数为20.0%的Cu/Si O2催化剂。采用X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还(H2-TPR)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线诱导俄歇电子能谱(XAES)等技术手段对催化剂的物理化学性能进行了表征。考察了蒸氨速率对催化剂物化结构及其草酸二甲酯催化加氢制乙二醇的催化性能影响。在反应温度200℃、压力3.0 MPa、液时空速LHSV=0.4 h-1、氢气草酸二甲酯摩尔比80∶1的反应条件下测定了催化剂的活性。结果表明,在蒸氨压力为31.3 k Pa条件下制备的催化剂表现出了最佳活性和选择性,草酸二甲酯转化率达到了99.9%,乙二醇选择性达94.4%。H2-TPR、XRD、TEM、FTIR及XAES表征结果表明,较低蒸氨压力有利于铜氨离子快速分解负载在载体上,避免铜粒子聚集长大,还原后形成Cu2O和Cu0物种颗粒尺寸较小,分散比较均匀,催化活性,尤其是乙二醇的选择性更佳。     

金属-有机骨架化合物为前驱体制备CuO/CeO2催化剂及在富氢条件下催化CO的氧化

采用金属-有机骨架化合物(MOFs)Ce(1,3,5-BTC)(H2O)6为前驱体浸渍Cu2+离子后焙烧得到CuO/CeO2催化剂(B系列),并应用于富氢气氛中CO优先氧化反应(CO-PROX).通过与CuO/CeO2催化剂(A-600)对比发现,不同的MOFs前驱体对催化剂铜活性物种的分散程度有很大影响.X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和氛气程序升温还原(H2-TPR)等表征均证明B系列催化剂表面铜有聚集现象,由此增加了催化剂的抗H2O和CO2性能.     

高比表面积Cr2O3-α-AIF3催化剂的制备和应用

采用炭硬模板法制备了高比表面积Cr2O3-α-AIF3催化剂.该催化剂的合成过程主要包括三步:(1)将一定浓度的蔗糖溶液浸渍到Cr203-y-Al2O3中,然后经过热处理,使得蔗糖分解为炭;(2)将含炭的Cr2O3-y-Al2O3固体在400℃用HF气体进行完全氟化;(3)在高温下利用燃烧法除去炭硬模板.对所制备的催化剂进行了X射线衍射(XRD),氮气吸脱附曲线,氨气程序升温脱附(NH3-TPD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM)和X射线能量散射(EDX)技术表征.结果表明,氟化过程对Cr2O3-α-AIF3催化剂比表面积有重要影响,在最佳实验条件下,能够得到比表面积为115 m2·g-1的催化剂.此催化剂对催化裂解二氟乙烷(HFC-152a)制备氟乙烯(VF)的催化活性明显高于直接氟化制备的Cr2O3-α-AIF3催化剂,这是因为高比表面积的Cr2O3-α-AIF3催化剂具有较大的酸量.     

海刺猬状微纳结构钴镍化合物的合成与表征(英文)

采用均相沉淀法,以Co(NO_3)_2·6H_2O和Ni(NO_3)_2·6H_2O为原料,尿素作为沉淀剂,成功制备出了新型海刺猬状微/纳复合结构。通过调节反应温度,反应物浓度和物质的量的比,所获得的前驱体呈放射状纳米线构成的海刺猬结构。随后分别在氧气氛和氢气氛下对制备出的前驱体进行热处理,利用FE-SEM、TEM、XRD以及VSM等测试手段对制备出的微/纳复合结构前驱体及热处理产物进行了形貌表征、物相分析以及磁学性能表征。在氧气氛条件下处理得到的产物具有良好的亚铁磁性,并且很好地保持了前驱体的结构与形貌。结合热处理产物的分析,对该海刺猬微纳结构前驱体提出了一种可能的形成过程和机理。另外,在氢气还原条件下处理得到的产物为多孔微纳米球状结构,呈现出更为优异的亚铁磁性。     

CuFe@SiO_2催化剂的制备及其在CO加氢合成低碳醇中的应用

采用共还原-原位包覆法制备一系列SiO_2包覆铜铁双金属纳米颗粒的催化剂(CuFe@SiO_2),借助N_2物理吸附、XRD、TEM、SEM-EDS、XPS和H_2-TPR等手段对不同Cu/Fe物质的量比的CuFe@SiO_2催化剂的物理化学性质进行了表征,并考察了催化剂在CO加氢合成低碳醇中的催化反应性能。结果表明,所制得的催化剂均为孔分布处于介孔范围的SiO_2包覆的铜铁纳米颗粒。随着Cu/Fe物质的量比降低,铜铁以复合氧化物存在的比例、总醇及C_(2+)OH选择性先增大后减小。其中,总醇及C_(2+)OH选择性在Cu/Fe物质的量比为1时达到最大,这是由于此时催化剂存在较多的CuFe_2O_4复合氧化物,铜铁协同作用较强,同时催化剂也呈现较大的比表面积及孔容,有利于所生成的醇更快扩散至催化剂表面而避免二次加氢生产烃类。     

表面相变及Pt负载的BiOBr纳米片的协同光催化效应

通过热处理手段考察了BiOBr纳米片的表面相变过程。通过XRD,Raman,SEM,TEM,UV-Vis-DRS等手段对不同热处理温度下样品的结构进行表征。结果表明,高温热处理下(≥400℃),BiOBr相向Bi24O31Br10相转变,可形成BiOBr/Bi24O31Br10异质结。通过气相乙醛的降解,并与商用P25 TiO2做比较来评估催化剂的光催化性能,测得活性顺序为:P25 TiO2BiOBrBiOBr/Bi24O31Br10。能带结构分析可知BiOBr与Bi24O31Br10间形成I型异质结不利于电荷分离,因而活性降低。然而,当同样条件下于上述催化剂表面负载Pt后,测得光催化活性顺序为:(BiOBr/Bi24O31Br10)-PtBiOBr-PtP25 TiO2-Pt。(BiOBr/Bi24O31Br10)-Pt的最高活性归因于BiOBr/Bi24O31Br10异质结与Pt负载的协同分离光生载流子过程,即与BiOBr/Bi24O31Br10界面的光生空穴转移,BiOBr/Pt及Bi24O31Br10/Pt界面的光生电子转移、累积及开启双电子还原O2的一系列过程有关。     

还原热处理条件对Pt-Fe/C 合金催化剂性能的影响

采用脉冲微波辅助化学还原-含氢气体热处理法制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt-Fe/C合金催化剂.通过电感耦合等离子体(ICP)检测了金属元素含量,用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的微观结构和形貌进行了表征,并利用循环伏安(CV)法评价了催化剂催化氧还原性能.结果表明,脉冲微波辅助化学还原法是一种快速制备粒径较小、分布均匀的Pt-Fe/C催化剂的有效方法,含氢气体热处理对提高催化剂活性有重要作用.还原热处理温度和时间对催化剂活性也有很大影响.经过500°C还原热处理后的催化剂活性比还原热处理之前的催化剂性能有很大提高.TEM和XRD结果显示,Pt-Fe/C-500-3h的纳米粒子均匀地分散在碳载体上,平均粒径为1.8nm,500°C下热处理3h的催化剂有最大的电化学表面积(ESA),为55.14m2·g-1.     

Cu/AC催化剂在气相氧化羰基化反应中铜状态变化分析

采用活性炭(AC)载体浸渍醋酸铜后热分解制得Cu/AC催化剂,用于催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯,通过对反应不同时间的催化剂进行XRD、TEM、H2-TPR、AAS、XPS和O2-TPD等表征,探讨反应过程中铜物种状态的变化规律及其催化性能。结果表明,新鲜催化剂中铜物种以单质Cu形式存在;进行反应后,单质Cu吸附反应气氛中的O2并转化为晶格氧生成Cu2O物种,反应4 h时,催化剂表面主要为分散均匀、粒径较小的Cu2O,为反应的进行提供活性组分和晶格氧,表现出较好的催化活性;随着反应继续进行,催化剂中Cu2O晶粒长大,并被表面吸附氧进一步氧化为CuO,Cu2O含量减少,CuO含量增加,同时铜物种发生了较严重的团聚现象,导致催化剂活性下降。     

氧化铜纳米片组装的球形花状结构的制备、表征及其形成机制

在H_2O和乙醇形成的二元体系中,以CuCl_2·2H_2O为铜源,无水NaAc为沉淀剂,聚乙二醇(PEG)为形貌控制剂,采用一步水热法制备了氧化铜纳米材料。采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等多种手段对产物进行结构表征。结果表明,所得产物具有单斜结构的氧化铜纳米片构建的球形花结构。研究了其生长过程,提出了相关的化学反应和可能的形成机制。     

Ag负载CdMoO4光催化剂的制备及其催化性能

采用硼氢化钠还原法制备了Ag负载CdMoO₄光催化剂。运用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等测试手段对催化剂的组成和结构进行了表征;采用紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对催化剂的光响应和表面状态进行了分析,考察了不同Ag负载量对CdMoO₄紫外光降解罗丹明B和可见光选择性氧化苯甲醇性能的影响。结果表明,与CdMoO₄相比,Ag/CdMoO₄具有更高的光催化活性。利用活性物种捕获实验探讨其光催化降解过程的反应机理,实验结果显示O₂^-·和·OH是光催化降解过程的主要活性物种。     

超临界流体干燥法制备纳米TiO2-SnO2-SiO2复合光催化剂及其光催化性能研究

半导体多相光催化法作为一种污染治理新技术越来越受到人们的重视,在所使用的半导体光催化剂中,TiO2以无毒,催化活性高,价廉,无污染等特点,成为最具有前途的绿色环保型催化剂之一[1],但其自身具有局限性,如禁带宽度大,需在近紫外光下才能激发产生电子空穴对,对太阳光的利用率仅     

Facile preparation and characterization of anatase TiO2/nanocellulose composite for photocatalytic degradation of methyl orange

Anatase TiO₂/nanocellulose composite was prepared for the first time via a one-step method at a relatively low temperature by using cellulose nanofibers as carrier and tetrabutyl titanate as titanium precursor. The morphology, structure and element composition of the composite were characterized by SEM, EDS, TEM, XRD, XPS and UV–vis DRS. The specific surface area and thermal stability of the composite were investigated by N₂ adsorption–desorption and thermogravimetric analysis, respectively, and the band gaps of the prepared photocatalysts were calculated based on the UV–vis DRS results. In addition, the prepared composite was used for the photocatalytic degradation of methyl orange (aqueous solution, 40 mg L⁻¹). It was found that the composite had a good morphology and anatase crystal structure, and Ti-O-C bond was formed between TiO₂ and nanocellulose. The specific surface area of composite was increased and the thermal stability was decreased compared with the cellulose nanofiber. Moreover, the degradation rate of methyl orange was achieved as 99.72% within 30 min, and no obvious activity loss was observed after five cycles. This work might give some insights into the design of efficient photocatalysts for the treatment of organic dye wastewater.     

Synthesis and Characterization of TiO2/YFeO3 and Its Photocatalytic Oxidation of Gaseous Benzene

YFeO₃ was prepared by coprecipitation method and citric acid method, and TiO₂/YFeO₃ heterosystem photocatalysts were synthesized by loading TiO₂ sol on the surface of YFeO₃via sol-gel method. Their photocatalytic activities were evaluated by the decomposition of gaseous benzene under UV light illumination. The prepared photocatalysts were characterized by nitrogen adsorption-desorption, X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy. Results revealed that the heterosystem photocatalysts prepared by coprecipitation method showed higher activity, and the maximum conversion of benzene could reach 44.7% within 180 min. The YFeO₃ samples prepared from coprecipitation method and citric acid method were absolutely in orthorhombic phase. The deposited titania was dispersed on the surface of carrier and a certain interaction existed between TiO₂ and YFeO₃. The two heterosystems photocatalysts had narrow band-gap energies.     

一锅法制备Co3O4/g-C3N4复合光催化剂及其光催化性能

以三聚氰胺和六水合氯化钴为原料,一锅法制备Co_3O_4负载的多孔石墨相氮化碳(Co_3O_4/g-C_3N_4)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、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)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)等手段对其结构和光学特性进行表征。以盐酸四环素(TC)为目标污染物,评价了不同负载量Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂的可见光催化性能。结果表明,所制备的Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂为多孔结构,其比表面积较大,并在可见光区域具有显著的吸收。利用原位生成的Co_3O_4纳米粒子在氮化碳表面形成异质结构,可有效转移光生载流子,降低光生电子-空穴的再结合率,从而提高光催化活性。并且存在最佳Co_3O_4复合量,当六水合氯化钴加入量为三聚氰胺的8%(w/w)时,所制备的复合光催化剂CoCN-8具有最佳的光催化性能。在可见光的照射下,60 min内可降解85%的TC,而同样条件下,纯g-C_3N_4仅降解23%的TC。     

3D-NiO/Bi7.47Ni0.53O11.73光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用混合溶剂热法在尿素的辅助下成功地制备了新型可见光复合催化剂NiO/Bi7.47Ni0.53O11.73(BiNiO).利用X射线多晶粉末衍射(XRD)仪、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征,并以甲基橙为目标降解物对其光催化性能进行研究.结果表明:样品是由自组装三维(3D)-Bi7.47Ni0.53O11.73微球和其表面薄层NiO纳米片组成,前驱物在300°C条件下煅烧2 h后所得样品BiNiO-300光催化效果最好,在可见光(波长大于420 nm)照射下,3 h内对甲基橙溶液的脱色率高达98%.     

CeO2-ZrO2-La2O3-Al2O3 composite oxide and its supported palladium catalyst for the treatment of exhaust of natural gas engined vehicles

Composite supports CeO2-ZrO2-Al2O3 (CZA) and CeO2-ZrO2-Al2O3-La2O3 (CZALa) were prepared by co-precipitation method. Palladium catalysts were prepared by impregnation and their purification ability for CH4, CO and NOx in the mixture gas simulated the exhaust from natural gas vehicles (NGVs) operated under stoichiometric condition was investigated. The effect of La2O3 on the physicochemical properties of supports and catalysts was characterized by various techniques. The characterizations with X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy revealed that the doping of La2O3 restrained effectively the sintering of crystallite particles, maintained the crystallite particles in nanoscale and stabilized the crystal phase after calcination at 1000 ℃. The results of N2-adsorption, H2-temperature-programmed reduction (H2-TPR) and oxygen storage capacity (OSC) measurements indicated that La2O3 improved the textural properties, reducibility and OSC of composite supports. Catalytic activity testing results showed that the catalysts exhibit excellent activities for the simultaneous removal of methane, CO and NOx in the simulated exhaust gas. The catalysts supported on CZALa showed remarkable thermal stability and catalytic activity for the three pollutants, especially for NOx. The prepared palladium catalysts have high ability to remove NOx, CH4 and CO, and they can be used as excellent catalysts for the purification of exhaust from NGVs operated under stoichiometric condition. They also have significant potential in industrial application because of their high performance and low cost.     

Ag负载CdMoO4光催化剂的制备及其催化性能

采用硼氢化钠还原法制备了Ag负载Cd Mo O4光催化剂。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试手段对催化剂的组成和结构进行了表征;采用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的光响应和表面状态进行了分析,考察了不同Ag负载量对Cd Mo O4紫外光降解罗丹明B和可见光选择性氧化苯甲醇性能的影响。结果表明,与Cd Mo O4相比,Ag/Cd Mo O4具有更高的光催化活性。利用活性物种捕获实验探讨其光催化降解过程的反应机理,实验结果显示O2-·和·OH是光催化降解过程的主要活性物种。     

Effect of reaction conditions on the product distribution in the liquid-phase acid-catalyzed etherification of 2-naphthol with methanol

Summary Bi-doped TiO₂photocatalysts have been prepared by a sol-gel method. The samples were examined by the methods of XRD, HRTEM and XPS. The photocatalytic activity of the catalysts was evaluated through the photocatalytic oxidation of p-nitroaniline (NO₂C₆H₄NH₂) in air.     

Ag3PO4/Ag2S/g-C3N4复合光催化剂的制备与性能

通过沉积法和离子交换法成功地制备了Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化剂。利用X射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2吸附-脱附等温线、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等手段对样品进行了表征。通过降解罗丹明B考察其可见光催化活性及稳定性,研究了硫化钠与磷酸银物质的量的比值(n_(Na_2S)/n_(Ag_3PO_4))、g-C_3N_4添加量对所制备复合光催化材料性能的影响,同时对光催化机理进行了探讨。结果表明,随着n_(Na2S)/n_(Ag3PO4)的增加,所得复合催化材料活性先增加后降低;当n_(Na2S)/n_(Ag_3PO_4)为1.5%、g-C_3N_4与Ag_3PO_4的质量比为3∶7时制备的催化剂ASC1.5的光催化活性最好,在可见光照射下,40 min内可将罗丹明B完全降解,且5次循环使用后仍保持较高的催化活性。和Ag_3PO_4相比,Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化材料的活性与稳定性都得到明显提高,这主要归因于复合催化剂比表面积和孔结构的增加,载流子分离效率的提高。光催化机理研究表明,空穴(h~+)、超氧阴离子自由基(·O~(2-))和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种。三者作用大小依次为:h~+·O~(2-)·OH。