Co-Fe/SBA-15与过一硫酸盐联用非均相催化降解水中染料罗丹明B

由于硫酸根自由基(SO4?-)的强氧化性,基于SO4?-的高级氧化技术受到人们的高度关注.采用过渡金属活化过一硫酸盐(PMS)产生SO4?-用以分解有机物,反应体系简单,反应条件温和,且不需要额外的能量供给,因此,成为人们优先选用的方法,其中,采用高效、环境友好的非均相过渡金属催化剂活化PMS处理难降解有机物成为研究热点.本文研究了非均相CoFe/SBA-15-PMS体系对水中难降解染料罗丹明B(RhB)的降解.以SBA-15为载体, Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱物,采用一步等体积浸渍法制备了CoFe/SBA-15,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其进行了表征.考察了焙烧温度、Co与Fe的负载量对CoFe/SBA-15催化性能的影响和该催化剂的重复使用性能,还考察了RhB降解动力学及催化剂CoFe/SBA-15投加量、氧化剂PMS投加量和反应物(RhB和PMS)初始浓度对其性能的影响,探讨了RhB的降解机理.结果表明：对于催化剂CoFe/SBA-15,合成焙烧后在SBA-15上负载的Fe、Co化合物主要是CoFe2O4复合物,它作为催化剂的活性中心负载在SBA-15的孔道内外.制备的焙烧温度对CoFe/SBA-15催化性能几乎无影响,但对Co浸出影响显著.与SBA-15相比,催化剂10Co9.5Fe/SBA-15-700(Co和Fe负载量分别为10 wt%和9.5 wt%,焙烧温度700 oC)的比表面积、孔体积和孔径均减小,分别为506.1 m2/g,0.669 cm3/g和7.4 nm,但仍然保持SBA-15的有序六方介孔结构.该催化剂以棒状体的聚集态存在,聚集体直径大于0.25μm,其磁化强度为8.3 emu/g,因此,可通过外磁铁容易地从水中分离.相比之下,10Co9.5Fe/SBA-15-700具有最佳的催化性能和稳定性,可使RhB的降解率达到96%以上, Co的浸出量小于32.4μg/L.在CoFe/SBA-15和PMS共存下, RhB的降解符合一级动力学方程, RhB降解速率随CoFe/SBA-15和PMS投加量的增加和初始反应物浓度的减小而提高.淬灭实验结果表明,在CoFe/SBA-15, PMS和RhB水溶液体系中,存在的主要活性自由基为SO4?-,它是由CoFe/SBA-15活化PMS产生的,对RhB的降解起决定性的作用. RhB降解过程的UV-vis结果表明, RhB的降解途径主要是蒽环打开, SO4?-优先攻击RhB的有色芳香烃环,然后RhB进一步分解为小分子有机物. CoFe/SBA-15循环使用10次仍能保持高催化活性和稳定性,在每次反应中RhB的降解率均大于84%, Co和Fe的浸出量均分别小于72.1和35μg/L. CoFe/SBA-15作为高效、环境友好的非均相催化剂可有效地活化PMS产生SO4?-降解水中RhB,具有实际应用的潜力.     

Co-Fe/SBA-15与过一硫酸盐联用非均相催化降解水中染料罗丹明B（英文）

由于硫酸根自由基(SO·-4)的强氧化性,基于SO·-4的高级氧化技术受到人们的高度关注.采用过渡金属活化过一硫酸盐(PMS)产生SO·-4用以分解有机物,反应体系简单,反应条件温和,且不需要额外的能量供给,因此,成为人们优先选用的方法,其中,采用高效、环境友好的非均相过渡金属催化剂活化PMS处理难降解有机物成为研究热点.本文研究了非均相CoFe/SBA-15-PMS体系对水中难降解染料罗丹明B(RhB)的降解.以SBA-15为载体,Co(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O为前驱物,采用一步等体积浸渍法制备了CoFe/SBA-15,通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其进行了表征.考察了焙烧温度、Co与Fe的负载量对CoFe/SBA-15催化性能的影响和该催化剂的重复使用性能,还考察了RhB降解动力学及催化剂CoF e/SBA-15投加量、氧化剂PMS投加量和反应物(Rh B和PMS)初始浓度对其性能的影响,探讨了Rh B的降解机理.结果表明:对于催化剂CoFe/SBA-15,合成焙烧后在SBA-15上负载的Fe、Co化合物主要是CoFe2O4复合物,它作为催化剂的活性中心负载在SBA-15的孔道内外.制备的焙烧温度对Co Fe/SBA-15催化性能几乎无影响,但对Co浸出影响显著.与SBA-15相比,催化剂10Co9.5Fe/SBA-15-700(Co和Fe负载量分别为10 wt%和9.5 wt%,焙烧温度700 oC)的比表面积、孔体积和孔径均减小,分别为506.1 m2/g,0.669 cm3/g和7.4 nm,但仍然保持SBA-15的有序六方介孔结构.该催化剂以棒状体的聚集态存在,聚集体直径大于0.25μm,其磁化强度为8.3 emu/g,因此,可通过外磁铁容易地从水中分离.相比之下,10Co9.5Fe/SBA-15-700具有最佳的催化性能和稳定性,可使Rh B的降解率达到96%以上,Co的浸出量小于32.4μg/L.在CoFe/SBA-15和PMS共存下,RhB的降解符合一级动力学方程,Rh B降解速率随CoFe/SBA-15和PMS投加量的增加和初始反应物浓度的减小而提高.淬灭实验结果表明,在Co Fe/SBA-15,PMS和RhB水溶液体系中,存在的主要活性自由基为SO·-4,它是由CoFe/SBA-15活化PMS产生的,对RhB的降解起决定性的作用.RhB降解过程的UV-vis结果表明,RhB的降解途径主要是蒽环打开,SO·-4优先攻击RhB的有色芳香烃环,然后RhB进一步分解为小分子有机物.CoF e/SBA-15循环使用10次仍能保持高催化活性和稳定性,在每次反应中RhB的降解率均大于84%,Co和Fe的浸出量均分别小于72.1和35μg/L.CoFe/SBA-15作为高效、环境友好的非均相催化剂可有效地活化PMS产生SO·-4降解水中RhB,具有实际应用的潜力.     

BiVO4/SBA-15光催化氧化脱硫性能

采用水热后合成法制备了BiVO_4/SBA-15可见光催化剂,通过XRD、N_2吸附-脱附、UV-vis进行表征分析。在自制光催化装置中采用400W金卤灯照射,进行光催化氧化模拟柴油脱硫研究,考察了反应条件对脱硫的影响。结果表明,BiVO_4/SBA-15催化剂保持了SBA-15分子筛的介孔结构,在脱硫反应中有良好的催化活性,当BiVO_4/SBA-15用量为15g/L、n(O)/n(S)=2.0、60℃下反应4h,剂油比为1∶1时,模拟柴油脱硫率达到95.58%。     

TiO_2-SBA-15催化剂的制备、表征及光催化降解甲基橙

以钛酸四丁酯为钛源,以介孔分子筛SBA-15为载体,采用简单的方法制备TiO2-SBA-15催化剂,并采用FT-IR,XRD和N2吸附-脱附等方法对其进行表征.另外,将制备的TiO2-SBA-15催化剂应用于光催化降解甲基橙溶液,并讨论了钛含量、甲基橙浓度及溶液pH值对降解率的影响.结果表明:在钛酸四丁酯起始加入量为3.2mL,甲基橙浓度为10mg/L,溶液pH=3的条件下,TiO2-SBA-15光催化降解甲基橙的降解率可达到100%.     

Co-Ni2P/SBA-15/Cordierite整体式催化剂的制备及其二苯并噻吩加氢脱硫性能

用共浸渍法制备了Co-Ni2P/SBA-15前躯体,将其调制成活性胶后均匀涂覆到预处理后的堇青石载体上,程序升温还原后制备了一系列Co-Ni2P/SBA-15/堇青石整体式催化剂。采用XRD、N2吸脱附和XPS等对催化剂进行了表征,以1 wt%二苯并噻吩(DBT)/十氢萘溶液为模型化合物,在微型固定床反应器上对催化剂的加氢脱硫(HDS)性能进行了评价。结果表明,不同Co含量的Co-Ni2P/SBA-15/堇青石整体式催化剂中都形成了Ni2P相。Co的加入提高Ni2P/SBA-15/堇青石催化剂的比表面积和孔体积。Co含量为0.55wt%的Co-Ni2P/SBA-15/堇青石整体式催化剂有最好的二苯并噻吩加氢脱硫活性,在380℃,二苯并噻吩转化率能够达到98.8%。Co的加入能够提高二苯并噻吩直接加氢脱硫产物联苯的选择性。     

不同助剂对CuO-ZnO/SBA-15催化CO_2加氢制甲醇性能影响的研究

以硅质骨架结构介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法合成CuO-ZnO/SBA-15(CZ/SBA-15)、CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15(CZM/SBA-15)、CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15(CZZ/SBA-15)三组多孔催化剂,在固定床反应器上评价了各组催化剂催化CO_2加氢合成甲醇的性能,同时结合N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、程序升温脱附(H_2-TPD、CO_2-TPD)、N_2O滴定、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等表征研究了不同助剂对CO_2催化加氢制甲醇的影响。结果表明,催化剂中的金属氧化物改变了SBA-15分子筛载体的孔径大小和比表面积;催化剂CuO-ZnO-MnO_2/SBA-15、CuO-Zn O-ZrO_2/SBA-15中铜的分散度(D_(Cu))和比表面积(A_(Cu))更大,表面CuO粒径更小,更易被还原;相比Mn-O簇,Zr-O簇为增强了碱性位点,提高了甲醇选择性。此外,CuO-ZnO-ZrO_2/SBA-15具有更高的氧空位浓度,催化活性更好,其甲醇选择性为25.02%,与CuO-ZnO/SBA-15、CuO-ZnO-Mn O_2/SBA-15相比分别提高了28%和136.9%,催化效果最好。     

介孔Fe/SBA-15非均相芬顿氧化水中难降解染料罗丹明B

以介孔二氧化硅SBA-15 为载体, 采用等体积浸渍法制备了Fe/SBA-15. 通过X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对其进行了表征, 并用于对水溶液中罗丹明B (RhB)的芬顿氧化. 表征结果表明了Fe/SBA-15维持了长程有序的介孔结构, 孔径和比表面积都有所下降, 并呈现棒状体的聚集态, 平均直径为0.6 μm. Fe 以α-Fe₂O₃的形态同时存在于介孔孔道内外. 在Fe/SBA-15 和H₂O₂同时存在条件下RhB的去除是吸附和催化氧化降解的协同作用所致, 并且与Fe/SBA-15 投加量密切相关, 但与初始溶液pH 几乎无关. 当Fe/SBA-15 投加量为0.15 g·L^-1, RhB 初始浓度为10.0 mg·L^-1,H₂O₂/Fe³⁺摩尔比为2000:1,初始溶液pH为5.4和反应温度为21 ℃时, RhB去除率达到了93%. Fe/SBA-15的Langmiur 单分子层饱和吸附量为99.11 mg·g^-1. 此外, 采用H₂O₂浸泡方式对使用过的Fe/SBA-15可进行再生,连续6 次循环使用后仍可维持80%的RhB去除率, 且每次使用后Fe浸出浓度都在0.1 mg·L^-1 (或者0.6% (质量分数))以下. 基于淬灭实验、UV-Vis 光谱和气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪分析的结果, 提出了RhB的去除机理. 非均相芬顿催化剂Fe/SBA-15可用于去除像RhB这样的生物难降解有机物.     

CuWO4/SBA-15催化剂的制备及其光催化氧化脱硫性能

以CuWO_4为活性组分、SBA-15介孔分子筛为载体,制备CuWO_4/SBA-15催化剂,利用XRD、N_2吸附-脱附、FT-IR、UV-vis、SEM、EDS和TEM对催化剂进行表征分析;以二苯并噻吩(DBT)的十二烷溶液为模拟油,研究了CuWO_4/SBA-15的光催化氧化脱硫(PODS)性能。结果表明,CuWO_4/SBA-15保持了载体高度有序的二维六方介孔结构,活性组分分布均匀,且随负载量增加,其比表面积、孔径和孔容依次减小。与CuWO_4相比,CuWO_4/SBA-15的UV-vis吸收边界蓝移,禁带宽度增加。以二苯并噻吩(DBT)的十二烷溶液为模拟油,评价催化剂的光催化氧化脱硫(PODS)性能。当CuWO_4与SiO_2质量比为0.07,催化剂用量为3%,O/S物质的量比为10∶1,剂油体积比为1∶1,光照反应100 min时,催化剂脱硫率最高,可达到81.5%,明显高于CuWO_4,催化剂重复使用六次后,活性没有明显下降。在PODS反应过程中,·OH和h~+是反应的主要活性物种。     

Ga对0.3Ga-WOx/SBA-15催化顺式-环辛烯环氧化的促进作用(英文)

本工作研究了镓(Ga)对Ga-WO_x/SBA-15催化H₂O₂与顺式-环辛烯环氧化反应活性的促进作用。最佳催化剂0.3Ga-WO_x/SBA-15的TOF为112 h^-1，是WO_x/SBA-15(57 h^-1)的近两倍。相较于WO_x/SBA-15(64.0 kJ/mol),0.3Ga-WO_x/SBA-15的低表观反应活化能(49.6 kJ/mol)与其优异的环氧化性能一致。动力学分析表明，H₂O₂在0.3Ga-WO_x/SBA-15表面上的吸附更强，这有助于H₂O₂的活化。基于催化剂的表征和环氧化的性能表明，Ga添加剂的提升作用归因于Lewis酸位点的增加和亲电性的增强。此外，金属过氧化氢(M-OOH)被鉴定为主要中间体。     

高分散TiO_2/SBA-15的制备及光催化性能

提出了一种制备高分散TiO2/SBA-15光催化剂的新方法.以钛酸四正丁酯(TB)和羧基改性的SBA-15(COOH/SBA-15)为原料,利用COOH/SBA-15表面上高分散的羧基与TB的配合作用将TB锚定,经过溶剂热及焙烧处理制得TiO2/SBA-15光催化剂.采用粉末X射线衍射(XRD),N2吸脱附,傅里叶变换红外光谱(FT-IR),透射电镜(TEM)等对所得催化剂进行了表征.结果表明:所得TiO2/SBA-15光催化剂为高结晶度的锐钛矿晶型,TiO2均匀地分散在SBA-15表面,TiO2/SBA-15光催化剂保持较好的介孔特征结构,具有较大比表面积.以降解罗丹明B(RhB)为探针反应,考察了所得TiO2/SBA-15光催化剂的光催化性能.与后处理浸渍法制备的光催化剂相比,本文制备的TiO2/SBA-15光催化剂表现出了更加优越的光催化性能.     

复合材料K_8[Fe(H_2O)CdW_(11)O_(39)]/PANI/ZrO_2的制备、表征及光催化性能

采用静电自组装法制备了复合材料K_8[Fe(H_2O)CdW_(11)O_(39)]/PANI/ZrO_2.运用UV,IR,XRD,SEM-EDS和N_2吸附-脱附的检测手段对其进行了表征,并以该化合物作为催化剂,研究了其对孔雀石绿溶液的光降解情况.通过实验确定最佳的光降解条件:孔雀石绿溶液的初始浓度为25mg/L,孔雀石绿溶液的初始pH值为2,K_8[Fe(H_2O)CdW_(11)O_(39)]/PANI/ZrO_2的用量为0.05g.在最佳的条件下,孔雀石绿溶液的脱色率可达98.68%.因此,K_8[Fe(H_2O)CdW_(11)O_(39)]/PANI/ZrO_2是一种光催化性能良好的复合材料.     

11-钨铜三元杂多阴离子层状材料的制备及其光催化性能

采用离子交换法将杂多酸盐K₈［Co(H₂O)W₁₁CuO₃₉］镶嵌到Zn₂Al粘土当中,制得层状材料LDH［Co(H₂O)W₁₁CuO₃₉］^8-(2),其结构经IR, XRD, SEM, EDS和N₂吸附-脱附与孔径分析表征。并以2为光催化剂,研究其对孔雀石绿溶液光降解的催化活性,最佳实验条件为：孔雀石绿溶液的初始浓度为20 mg·L^-1,初始pH为2, 2用量为0.08 g,脱色率98.32%。     

Effect of aluminum modification on catalytic properties of PtSn-based catalysts supported on SBA-15 for propane dehydrogenation

The catalytic properties of PtSn-based catalysts supported on siliceous SBA-15 and Al-modified SBA-15, such as Al-incorporated SBA-15 (AlSBA-15) and alumina-modified SBA-15 (Al2O3/SBA-15), for propane dehydrogenation were investigated. Al2O3/SBA-15 was prepared either by an impregnation method using aluminum nitrate aqueous solution, or by the treatment of SBA-15 with a Al(OC3H7)3 solution in anhydrous toluene. N2-physisorption, FT-IR spectroscopy, solid-state 27Al MAS NMR spectroscopy, hydrogen chemisorption, XRF, NH3 temperature-programmed desorption, X-ray photoelectron spectroscopy and TPO were used to characterize these samples. Among these catalysts, the PtSn-based catalyst supported on Al2O3/SBA-15, which was grafted with Al(OC3H7)3, exhibited the best catalytic performance in terms of activity and stability The possible reason was due to the high Pt metal dispersion and/or the strong interactions among Pt, Sn, and the support.     

限域于SBA-15孔道内的活性相聚集形态

针对Pd/SBA-15和MoO3/SBA-15两类催化剂样品,使用N2物理吸附手段对比研究了限域于介孔SBA-15分子筛孔道内活性相Pd与MoO3的聚集形态.结果表明,金属Pd以颗粒状形态分布在SBA-15分子筛孔道内,氧化物MoO3则以层状形态存在.并用高分辨透射电镜验证了此分析结果.     

化学法沉积银岛膜上的表面增强拉曼散射(Ⅰ)

用银镜反应在抛光的石英片上沉积银膜,经扫描电镜研究表明,控制反应条件可得到表面粒度为50～140nm的SERS活性银岛膜表面,将此活性表面直接插入含微量孔雀石绿水溶液中,测量吸附孔雀石绿分子的拉曼光谱,可获得10⁵倍的拉曼增强,孔雀石绿浓度小到10^-10mol/L时,仍能得到明确的光谱信息,给出了浓度与强度的关系,讨论了吸附作用对几个重要振动带的影响。     

金复合介孔SBA-15吸附血红蛋白在H2O2电催化反应中的应用

以P123嵌段共聚物表面活性剂为模板剂制备介孔氧化硅SBA-15,并用沉积-沉淀(DP)法在SBA-15介孔表面负载纳米Au颗粒制备得到金复合介孔SBA-15材料(Au-SBA-15).再以Au-SBA-15材料制备玻碳修饰电极,将血红蛋白固定于修饰电极上用循环伏安法考察其对不同浓度H₂O₂溶液的电催化反应.在固定了血红蛋白的Hb/Au-SBA-15/GC修饰电极上,H₂O₂在+0.95 V处出现了氧化峰,且随着H₂O₂浓度的增大峰电流不断增加,说明金复合介孔氧化硅材料具有良好的生物兼容性,有利于血红蛋白的固定,其修饰电极对H₂O₂溶液具有一定的电催化作用.     

Electrochemical Preparation of Poly(Malachite Green) Film Modified Nafion‐Coated Glassy Carbon Electrode and Its Electrocatalytic Behavior Towards NADH,Dopamine and Ascorbic Acid

Poly(malachite green) film modified Nafion‐coated glassy carbon electrodes have been prepared by potentiodynamic cycling in malachite green solution. The pH of polymerisation solution has only minor effect on film formation. Electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) was used to monitor the growth of the poly(malachite green) film. Cyclic voltammogram of the poly(malachite green) film shows a redox couple with well‐defined peaks. The redox response of the modified electrode was found to be depending on the pH of the contacting solution. The peak potentials were shifted to a less positive region with increasing pH and the dependence of the peak potential was found to be 56 mV per pH unit. The electrocatalytic behavior of poly(malachite green) film modified Nafion‐coated glassy carbon electrodes was tested towards oxidation of NADH, dopamine, and ascorbic acid. The oxidation of dopamine and ascorbic acid occurred at less positive potential on poly(malachite green) film compared to bare glassy carbon electrode. In the case of NADH, the overpotential was reduced substantially on modified electrode. Finally, the feasibility of utilizing poly(malachite green) film electrode in analytical estimation of ascorbic acid was demonstrated in flow injection analysis.     

MgO/SBA-15固体碱介孔材料的研制

结合浸渍和微波辐射技术，分别采用浸渍、浸渍-微波、微波辐射等方法将醋酸镁高分散在SBA-15上而成为MgO改性介孔固体碱材料。结果显示：使用不同负载方法以及含铝SBA-15为载体，均能使MgO均匀分散;负载量达到20%时，XRD法仍未检测到样品上有MgO的晶相。实验表明负载的MgO在载体上形成了多层重叠结构，产生较多的中强碱位，而在介孔分子筛中引入Al原子则有利于碱位的形成。