超临界水热极速合成异质结构H4SiW12O40/Bi2WO6光催化剂及其脱氮性能

采用超临界水热合成方式极速合成一种H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔隙度(BET)测定对所合成催化剂的结构和性质进行了考察,并以吡啶含量为15 mg/g的模拟油对光催化剂的脱氮效果进行评价。结果表明,该光催化剂为二维纳米片自组装成的三维球状结构,其中,H_4SiW_(12)O_(40)与Bi_2WO_6不是简单的固载关系而是在超临界水热条件下生成一种新的晶相,正是由于这种晶相的存在,使得H_4SiW_(12)O_(40)牢固固载在Bi_2WO_6光催化剂本体上的同时,对光生载流子进行了有效疏导,提升了H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的使用寿命和光催化活性。本研究针对光催化剂制备周期与晶形发育的矛盾,将超临界水热技术与光催化剂模板导向合成技术有机结合,在获得良好晶形异质结构H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂的同时明显缩短了光催化剂的制备周期,从而降低了催化剂的制备成本,攻克了光催化剂工业化应用的主要矛盾,所制备的H_4SiW_(12)O_(40)/Bi_2WO_6光催化剂轻质油脱氮效率达97%以上。     

HPA/Bi_2WO_6光催化剂的制备及其脱氮性能研究

以Na2WO4·2H2O和Bi(NO3)3·5H2O为原料,通过不同表面活性剂为模板剂对所制备催化剂的形貌进行调控,将调控形貌后的催化剂固载不同种类杂多酸(HPA),再进行超临界流体干燥制得HPA/Bi2WO6光催化剂。并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)对所制备的催化剂进行表征,通过含氮模拟油对固载杂多酸后的催化剂的脱氮性能进行评价。结果表明,十二烷基硫酸钠(SDS)能起到更好的模板导向作用,从而获得由二维纳米片组装成的三维中空花状结构。采用超临界流体萃取干燥技术对催化剂进行提纯干燥,可有效地避免孔塌陷、团聚等现象,进一步增大了催化剂的比表面积,其脱氮效果有了进一步的提高。固载磷钨酸能有效地提高催化剂的表面酸性位点,从而显著提高了催化剂的催化活性,磷钨酸固载量为10%、剂油比为1∶100时、氙灯光照3 h脱氮率可达92.08%。     

β-Bi2O3修饰Bi2WO6光催化降解苯酚及其可能机理

采用简单混合法制备了一系列Bi₂O₃/Bi₂WO₆复合光催化剂. 在紫外光降解水中苯酚的过程中, Bi₂O₃/Bi₂WO₆的光催化活性随Bi₂O₃含量的增加呈现先增大后减小的趋势. 当Bi₂O₃最佳负载量等于12.5% (质量分数, w)时, 该复合光催化剂的活性大约是单一Bi₂WO₆的4 倍. 固体样品表征表明, Bi₂O₃主要以β-Bi₂O₃存在, 复合光催化剂是Bi₂O₃和Bi₂WO₆的简单混合物. 此外, 在电催化氧化水的过程中, β-Bi₂O₃/Bi₂WO₆薄膜电极的光电流远大于β-Bi₂O₃和Bi₂WO₆薄膜电极的光电流之和. Bi₂O₃对Bi₂WO₆光催化的促进作用是由于前者接受后者的光生空穴, 提高Bi₂WO₆光生载流子的分离效率, 从而加快了O₂的还原和苯酚的降解.     

水热合成Bi2WO6/SC光催化剂及其光催化脱硝性能研究

以活性半焦(SC)为载体,采用水热法合成新型可见光催化剂Bi₂WO₆ /SC, 利用SEM、BET、XRD、FT-IR和紫外可见漫反射(UV-vis)光谱等系列手段对所制备的样品进行了表征,并以可见光(λ＞ 400 nm)为光源,模拟烟气中的NO为氧化脱除对象,进行光催化活性测试。 结果表明,通过水热法合成的Bi₂WO₆具有微米花形状,且光响应波长已扩展到400 nm以上的可见光区, Bi₂WO₆/SC光催化脱硝剂性能最好,反应4 h后脱硝率仍高于70%。     

H3PW12O40／CeO2光催化脱色甲基橙溶液的研究

以CeO2为载体,用浸渍法制备了不同负载量的磷钨酸催化剂,并且考察了催化剂光催化脱色甲基橙溶液的催化性能。结果表明:磷钨酸最佳负载量为9%(质量分数);光催化剂加入量为300mg/100mL;在较低浓度下,甲基橙溶液的光催化脱色反应符合一级动力学方程;H3PW12O40/CeO2与TiO2具有相同的催化性能;催化剂再生后活性可恢复至65%。     

微波增强H3PW12O40／TiO2光催化降解染料和水杨酸的研究

以孔雀石绿为模型分子, 考察了微波无极灯的形状、微波功率和溶液初始浓度对光催化降解效果的影响. 并且在最佳微波反应条件下, 考察了通过溶胶-凝胶再结合程序升温水热法制备的复合材料H3PW12O40/TiO2对刚果红、酸性黑、酸性品红和水杨酸的光催化降解情况. 结果表明, 微波无极灯具有更好地增强H3PW12O40/TiO2光催化降解有机污染物的作用.     

圆盘状Bi2WO6-BiPO4异质结的水热合成及光催化性能

采用水热法制备Bi2WO6-BiPO4异质结光催化剂．利用模拟太阳光照射下的罗丹明B降解实验评价了Bi2WO6-BiPO4复合物的光催化性能．结果表明,Bi2WO6-BiPO4光催化活性比Bi2WO6和BiPO4高得多．当Bi2WO6与BiPO4的摩尔比为1：1时复合光催化剂对罗丹明B的降解率最高．Bi2WO6-BiPO4催化活性增强主要归结为两者之间形成了有效的异质结结构,其内建电场能够促进光生载流子的分离．同时,Bi2WO6的加入增强了其对可见光的吸收．研究表明O2^· -和h^＋在光催化降解过程中是主要的活性物种.     

氧化铜/氧化锌/3A分子筛光催化剂的制备及其可见光脱氮性能

采用浸渍法合成了氧化铜/氧化锌/3A分子筛(CuO/ZnO/3A)复合催化剂,并利用X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对催化剂的结构及性能进行了系统的表征;以吡啶-正辛烷体系为模拟油品氮源,系统研究了该催化剂在可见光作用下的光催化脱氮行为,并系统考察了催化剂的制备条件、用量及催化时间对其脱氮性能的影响。 结果表明,随着锌源与铜源加入量的增加,CuO/ZnO/3A复合物的光催化活性,呈现先增大后降低的规律。 在400 ℃煅烧5 h的情况下,当锌源的加入质量分数为9.8%,铜源的加入质量分数为28.6%时,在可见光照射条件下,反应150 min后,CuO/ZnO/3A复合催化剂对50 mL吡啶质量分数为100 μg/g的模拟油品中吡啶的脱氮率达到74.78%。     

WSx/γ-Al2O3加氢脱氮催化剂上的活性氢脱附

以程序升温硫化（ＴＰＳ）和硫化态催化剂的原位ＴＰＤ技术表征了γ－Ａｌ２Ｏ３载体上分别以１２－钨硅酸（ＳｉＷ１２）和偏钨酸铵为前身物所得两系列催化剂的硫行为和表面活性氢活性脱附特性，结果表明：以ＳｉＷ１２为前身物时，由于钨物种以单一的八面体配位形态存在，相应催化剂的硫化温度明显降低，深度硫化温度范围显著变窄，同时，当催化剂中钨含量较小时，相应硫化态催化剂上活性氢的脱附量与以偏钨酸铵为前身物的催化剂相     

水热反应条件对多孔球状Bi2WO6光催化剂结构及性能的影响

采用水热法制备了Bi₂WO₆光催化剂, 考察了水热反应温度、 水热反应时间及前驱体溶液pH值等条件对其对乙烯可见光催化活性的影响, 并通过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)和比表面积分析等对催化剂的晶相组成、 微观形貌和光学性质等进行表征. 结果表明, 在水热反应温度为120 ℃、 水热反应时间为12 h、 前驱体溶液pH=0.5条件下, Bi₂WO₆光催化剂经过各向异性生长以及自组装奥斯特瓦尔德成熟(Ostwald ripening)过程, 形成由二维纳米薄片自组装的多孔微球状结构, 有效增大了与乙烯气体的接触面积, 禁带宽度降至2.86 eV, 可见光响应范围拓宽, 表现出优异的光催化性能, 在可见光下240 min内对乙烯的降解率达到13.69%.     

Preparation and Photocatalytic Activity of Ce,H3PW12O40 co-doped TiO2 Hollow Fibers

A series of Ce, H3PW12O40 co-doped TiO2 hollow fibers photocatalysts have been prepared by sol-gel method using ammonium ceric nitrate, H3PW12O40 and tetrabutyltitanate as precursors and cotton fibers as template, followed by calcination at 500 ℃ in N2 atmosphere for 2 h. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption mea- surements, and UV-Vis spectroscopy are employed to characterize the morphology, crystal structure, surface structure, and optical absorption properties of the samples. The photo- catalytic performance of the samples has been studied by photodegradation phenol in water under UV and visible light irradiation. The results show that the TiO2 fiber materials have hollow structures, and the co-doped TiO2 hollow fibers exhibit higher photocatalytic activities for the degradation of phenol than un-doped, single-doped TiO2 hollow fibers under UV and visible light. In addition, the recyclability of co-doped TiO2 fibers is also confirmed that the TiO2 fiber retains ca. 90% of its activity after being used four times. It is shown that the co-doped TiO2 fibers can be activated by visible light and may be potentially applied to the treatment of water contaminated by organic pollutants. The synergistic effect of Ce and H3PW12O40 co-doping plays an important role in improving the photocatalytic activity.     

Hydrothermal Synthesis of H3PW12O40/TiO2 Nanometer Photocatalyst and Its Catalytic Performance for Methyl Orange

H3PW12O40/TiO2 nanometer photocatalyst was prepared by one step hydrothermal synthesis from H3PW12O40′nH2O and Ti(OBu)4,simultaneously realizing the load and modification of H3PW12O40.The catalyst was ...     

Catalytic Oxidation of Dimethyl Ether to Dimethoxymethane over Cs Modified HaPW12O40/SiO2 Catalysts

The attractive utilization route for one-step catalytic oxidation of dimethyl ether to dimethoxymethane was successfully carried out over the H3PW12O40（40%）/SiO2 catalyst, modified by Cs, K, Ni, and V. The Cs modification of H3PW12O40（40%）/SiO2 gave the most promising result of 20% dimethyl ether conversion and 34.8% dimethoxymethane selectivity. Dimethoxymethane could be synthe- sized via methoxy groups decomposed from dimethyl ether through the synergistic effect between the acid sites and the redox sites of Cs modified H3PW12O40（40%）/SiO2.     

Preparation and Photocatalytic Activity of Mesoporous TiO2 Photocatalyst Co‐doped with Fe and H3PW12O40

The mesoporous titanium dioxide (MTiO₂) photocatalysts co‐doped with Fe and H₃PW₁₂O₄₀ were synthesized by template method using tetrabutyl titanate (Ti(OC₄H₉)₄), Fe(NO₃)k₃9H₂Oand H₃PW₁₂O₄₀ as precursors and Pluronic P123 as template. The as‐prepared photocatalyst was characterized by N₂ adsorption‐desorption measurements, X‐ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and UV‐vis adsorption spectroscopy, and the photocatalytic activities of the prepared samples under UV and visible light were estimated by measuring the degradation rate of methyl blue (MB) (50 mg/L) in an aqueous solution. The characterizations indicated that the photocatalysts possessed a homogeneous pore diameter of ca. 10 nm with high surface area of ca. 150 m²/g. The results of MB photodecomposition showed that co‐doped mesoporous TiO₂ exhibited higher photocatalytic activities than un‐doped, single‐doped mesoporous TiO₂ under UV and visible light irradiation. It was shown that the co‐doped MTiO₂ could be activated by visible light and could thus be used as an effective catalyst in photo‐oxidation reactions. The synergistic effect of Fe and H₃PW₁₂O₄₀ co‐doping played an important role in improving the photocatalytic activity.     

Calcined ZnTi-Layered Double Hydroxide Intercalated with H3PW12O40 with Efficiently Photocatalytic and Adsorption Performances

Wastewater treatment is of great significance to environmental remediation. The exploration of efficient and stable methods for wastewater treatment is still a challenging issue. Herein, a heterojunction material with photocatalysis and adsorption properties has been designed to remove the complex pollutants from wastewater. The heterojunction material (ZnO/TiO₂−PW₁₂, PW₁₂=[PW₁₂O₄₀]³⁻) was synthesized by calcining the ZnTi−layered double hydroxide (ZnTi-LDH) intercalated with the Keggin-type polyoxometalate H₃PW₁₂O₄₀. In the construction of ZnO/TiO₂−PW₁₂ it was found that the polyanionic PW₁₂ remained unchanged in the process of forming the proposed heterojunction. The photochemical properties verify that heterojunction synergistic with PW₁₂ facilitated the separation of photoproduced electron-hole pairs and thus suppressed the recombination. Therefore, ZnO/TiO₂−PW₁₂ exhibits excellent photocatalytic property, and the efficiency of Cr(VI) photoreduction reached more than 90 % in the first 3 min. Furthermore, the electrostatic force between the PW₁₂ and cationic dyes makes ZnO/TiO₂−PW₁₂ having an outstanding adsorption performance for cationic dyes, such as rhodamine B, crystal violet and methyl blue. Such heterojunction material combined with polyoxometalate puts forward new insights for the design of functional materials for water treatment with low cost and high efficiency.     

磷钨酸钾模板法制备高活性二氧化钛空心微球

TiO2空心微球因具有低密度、高活性、易分离而有利于多次重复使用的优点而广受关注.本文介绍一种无氟制备TiO2空心微球的简单方法——磷钨酸钾(K3PW12O40)模板法.首先,将H3PW12O40和KCl溶液混匀,得到白色牛奶状的K3PW12O40模板(式(1)),然后在磁力搅拌下加入一定量的Ti(SO4)2粉末,加热至大约125oC开始回流.回流8 h后,过滤洗涤.滤饼分散在强NaOH溶液中,原位除去K3PW12O40模板(式(2)).最后,将催化剂洗涤到滤液为中性,干燥后即得到TiO2空心微球.3KCl + H3PW12O40= K3PW12O40ˉ+3HCl (1) K3PW12O40+24NaOH =12Na2WO4+ K3PO4+12 H2O (2) Ti(SO4)2+2H2O = TiO2+2H2SO4(3)我们将所制备的TiO2空心微球,采用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、固体粉末漫反射和X射线光电子能谱等进行了表征.采用紫外光催化降解阴离子染料(活性嫣红X3B)来评价催化剂的性能.实验结果显示：(1)所制TiO2空心微球直径在0.5–1.0μm;(2)磷钨酸钾模板剂充当晶核,有利于空心微球的晶化;(3)加入的高浓度硫酸钛,水解产生大量的硫酸,抑制硫酸钛水解,不利于TiO2空心微球的晶化(式(3));(4)催化剂的活性随着硫酸钛量的增加而先增后降.4 mmol硫酸钛用量的TiO2空心微球具有最高的光催化活性,是TiO2颗粒样品(无磷钨酸钾模板法制备)的2.1倍.用该方法制备的TiO2空心微球活性高可归因于以下主要原因：(1)TiO2空心微球独特的孔结构;(2)良好的晶化程度(TiO2样品晶化度越高,越有利于光生载流子的分离,抑制复合);(3)样品残余磷钨酸钾模板和TiO2之间存在光生电子转移,有利于空心微球TiO2活性的提高.该法具有操作简单、重复性好、易于批量制备的等优点,有望广泛应用于(光)催化、电化学、分离与纯化以及药物缓释等领域.     

H4SiW12O40/乙烯-乙烯醇共聚物复合纳米纤维膜的制备及光催化性能

利用静电纺丝技术制备了H₄SiW₁₂O₄₀(SiW₁₂)/乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)复合纳米纤维膜. X射线能谱(EDX)和红外光谱(IR)表征结果表明, SiW₁₂负载到EVOH纤维膜中, 且其Keggin结构完好无损. SiW₁₂/EVOH复合纳米纤维膜在氙灯光源照射下对甲基橙(MO)表现出优异的光催化活性. 当EVOH与SiW₁₂的质量比为2:1时, MO降解率可达96.3%. 复合纳米纤维膜优异的光催化活性主要归于EVOH与SiW₁₂的协同相互作用. 复合纤维膜具有良好的可重复使用性, 循环使用3次后, 其光催化活性没有明显下降. 因此, SiW₁₂/EVOH复合纳米纤维膜在去除废水中有机染料方面具有广阔的应用前景.     

Z-机制磷酸银/钨酸铋复合物的构建及其可见光催化降解有机污染物(英文)

环境危害不仅对人类健康构成巨大威胁,而且也阻碍了经济社会的快速发展.光催化剂通过利用太阳能来降解污染物为环境问题提供一条理想的途径.光催化剂的制备应该考虑以下几点:(1)对可见光响应;(2)高量子效率和稳定性;(3)安全、廉价、无毒的原材料.早期的一些催化剂如二氧化钛、氧化锌、硫化锌、锗酸锌和磷酸铋等在紫外线照射下表现出优秀的光催化活性.但是紫外光是稀有的,而且对人体健康有害.近年来,对宽带隙半导体的改性如掺杂、贵金属沉积、构建异质结或固溶体催化剂取得了有效进展.遗憾的是,受限于材料的固有属性,有限的改进仍然不能满足实际应用的需求.因此,探索高效稳定的可见光驱动的光催化剂依然是十分有意义的.磷酸银在可见光下表现出超强的光催化降解有机污染物和产氧的能力,但是磷酸银容易受到光腐蚀,光催化活性和稳定性很难维持.另外,磷酸银导带上的电子电势较正,这将导致其很难在光催化过程中被利用.而磷酸银导带上电子的积累会抑制其内部电子空穴对的分离,从而对磷酸银的光催化活性和稳定性造成不利影响.本文选择钨酸铋纳米片与磷酸银复合去抑制电子空穴对的复合和进一步提高磷酸银的活性和稳定性.样品的粉末X射线衍射、能谱和X光电子能谱的分析证实了磷酸银/钨酸铋复合物已经被成功合成.稳态荧光光谱证实了磷酸银/钨酸铋复合物的构建可以作为一种有效抑制电子和空穴对复合的手段.通过对样品进行光催化降解次甲基蓝的实验,我们发现磷酸银/钨酸铋复合材料展现出比磷酸银和钨酸铋更强的光催化活性.其中,磷酸银/钨酸铋光催化降解次甲基蓝的速率为0.61385 min~(-1),这是磷酸银(0.47179 min~(-1))和钨酸铋(0.10270 min~(-1))活性的1.3和6.0倍.同时,磷酸银/钨酸铋表现出耐久的稳定性,在连续五次光降解过程中几乎没有明显的活性损失.进一步通过对磷酸银/钨酸铋复合材料进行光催化活性成分的捕获实验,我们发现空穴、超氧负离子自由基和羟基自由基都发挥了一定的作用.最后,我们讨论了光催化机制,Z-机制光催化机制被认为是合理的.