非表面活性剂合成CeO2介孔材料

以非表面活性剂三乙胺(TEA)和聚乙二醇(PEG)为模板剂,合成了具有立方莹石晶相结构的介孔CeO2材料,通过XRD,HRTEM,BET,FTIR和选区电子衍射(SAED)等手段对介孔CeO2进行了表征。考察了模板剂在CeO2介孔结构的形成过程中所起的作用及其对比表面、孔径分布、热稳定性的影响,并对模板剂的作用机制进行了分析。结果表明,三乙胺在CeO2介孔结构的形成中起关键作用,聚乙二醇对介孔结构热稳定性有明显的改善作用,经600℃焙烧3h的样品仍能保持较好的介孔结构,其介孔呈直通型的六方型孔道,比表面积>200m2·g-1,孔分布呈双孔型分布,其中介孔孔径约为5nm左右,微孔孔径在1～2nm之间,介孔占较大比例,并且微孔数量随焙烧温度的升高逐渐减少,直至600℃消失。     

Si掺杂介孔SO_4~(2-)/TiO_2的非模板剂法合成及表征

在不使用模板剂的条件下,以工业硫酸氧钛溶液为原料合成介孔偏钛酸前驱体,再经正硅酸乙酯浸渍焙烧制备了具有良好热稳定性的Si掺杂介孔SO42-/TiO2.采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、X射线能谱和傅里叶变换红外光谱等表征方法对样品的组成和结构进行了分析,并考察了该材料在亚甲基蓝氧化降解反应中的光催化性能.结果表明,在焙烧过程中,被吸附在偏钛酸孔道内的正硅酸乙酯发生水解,并与偏钛酸孔壁上的自由羟基形成Ti-O-Si键;Si进入二氧化钛骨架中,对孔结构起到了支撑作用,从而提高了介孔SO42-/TiO2的热稳定性.700℃焙烧2 h后,Si掺杂介孔SO42-/TiO2材料的比表面积仍达到189 m2/g,平均孔径为2.8 nm.400℃焙烧的样品在亚甲基蓝降解反应中表现出较好的光催化活性.     

介孔SBA-15中有机模板剂的紫外/臭氧法脱除

紫外/臭氧法用于脱除有序介孔材料SBA-15中有机模板剂. 该方法是一种非加热光化学降解法, 简单、易操作, 可在温和条件下彻底除去SBA-15中三嵌段共聚物有机模板剂P123. 通过XRD, TEM, FT-IR和BET等对SBA-15经不同方法脱除模板剂前后的详细表征, 表明紫外/臭氧法在彻底脱除SBA-15中有机模板剂后, 保留了很好的骨架有序性, 比表面积更大, 孔道更加开放, 克服了高温焙烧脱除模板剂造成的孔道收缩.     

H_3PW_(12)O_(40)掺杂TiO_2介孔材料的制备及光催化性能

以P123为模板剂,采用溶胶-凝胶的溶剂热合成方法制备了H3PW12O40掺杂TiO2介孔材料H3PW12O40/TiO2.利用紫外可见漫反射吸收光谱(UV-vis/DRS)、X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附和透射电子显微镜(TEM)手段对所制备的材料进行结构表征,罗丹明B(RB)为模型污染物评价其光催化性能.结果表明,所制备的介孔材料具有锐钛矿与板钛矿复合的晶型结构、大的BET比表面积和孔径均匀分布的介孔结构.光催化实验表明,H3PW12O40/TiO2可将罗丹明B完全矿化.     

Si掺杂介孔SO2-4/TiO2的非模板剂法合成及表征

在不使用模板剂的条件下,以工业硫酸氧钛溶液为原料合成介孔偏钛酸前驱体,再经正硅酸乙酯浸渍焙烧制备了具有良好热稳定性的Si掺杂介孔SO2-4/TiO2.采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、X射线能谱和傅里叶变换红外光谱等表征方法对样品的组成和结构进行了分析,并考察了该材料在亚甲基蓝氧化降解反应中的光催化性能.结果表明,在焙烧过程中,被吸附在偏钛酸孔道内的正硅酸乙酯发生水解,并与偏钛酸孔壁上的自由羟基形成 Ti - O - Si 键;Si进入二氧化钛骨架中,对孔结构起到了支撑作用,从而提高了介孔SO2-4/TiO2的热稳定性.700 ℃焙烧 2 h 后,Si掺杂介孔SO2-4/TiO2材料的比表面积仍达到189 m2/g,平均孔径为2.8 nm.400 ℃焙烧的样品在亚甲基蓝降解反应中表现出较好的光催化活性.     

La2O3掺杂低温合成介孔锐钛矿相二氧化钛

采用非离子型表面活性剂EO20PO70EO20(P123)为模板剂,钛酸丁酯为钛源,La2O3为促进剂,无水乙醇为萃取剂,使用溶胶-凝胶法合成了具有锐钛矿相介孔结构和高比表面积的纳米TiO2.XRD,BET,IR和HRTEM等表征表明,La2O3的掺杂量对TiO2锐钛矿相的形成具有明显影响,当La2O3掺杂量为0.1%(摩尔分数)时,合成的TiO2锐钛矿相晶型最好,且为介孔结构,孔径大小均一,比表面积达到367.7 m2·g-1.     

溶胶-凝胶辅助水热双模板法制备球形介孔TiO_2

以聚乙二醇和共嵌段化合物F127为双模板剂,采用溶胶-凝胶辅助水热法制备了球形介孔TiO2(MS-TiO2).采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、热重分析和低温N2吸附-脱附对样品进行了结构表征,并以苯酚为降解模型物在紫外光下对其活性进行了评价.结果表明,所得TiO2为球形介孔结构,孔径为6.5～12.6nm,比表面积最高可达106.9m2/g,孔体积0.21cm3/g,球形颗粒直径200～300nm,由粒径为15～20nm的小晶粒组成.随着焙烧温度的升高,TiO2的比表面积和孔体积减小,孔径增大.双模板剂的使用比单一模板剂更能形成稳定的立体网状球形胶束,并有效抑制TiO2前驱体的团聚,诱导其形成球形介孔结构.其中,在500oC下焙烧所制MS-TiO2样品表现最高的光催化活性,苯酚降解率达86.4%,为TiO2的1.3倍.     

Fe3+掺杂TiO2光催化纤维材料的制备及表征

以棉花纤维为模板制备了一系列Fe3+掺杂的、具有中空纤维结构的TiO2光催化材料(Fe3+/TiO2), 利用热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、zeta电位、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行了表征. 以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解为模型反应, 考察了不同Fe3+掺杂量的样品在太阳光下的光催化性能. 结果表明, 用模板法制备的Fe3+/TiO2中空纤维结构材料表面存在大量纳米微粒(平均尺寸约12 nm); Fe3+可能均匀分散于锐钛矿结构的TiO2中, 部分取代Ti4+的晶格位置, 既拓宽了TiO2的光谱响应范围, 又形成了TiO2晶体结构的缺陷, 使其表面带负电荷. 在太阳光条件下, 该纤维结构材料较纯TiO2对MB溶液具有更好的光催化脱色降解效果, 且Fe3+的掺入量显著影响该纤维材料的催化性能; 当Fe3+掺杂量为0.15%(w), 在500 ℃焙烧2 h所得中空纤维材料的催化性能最好, 2 h即可使MB溶液的脱色降解率达93%; 重复使用5次仍可使MB溶液的脱色降解率保持在90%以上, 且该催化剂材料易于离心分离去除. 因此, 以该模板合成法, 通过Fe3+的掺杂有望使TiO2成为一种低或无能耗、高活性的绿色环保型催化材料.     

合成介孔纳米晶体氧化锆的新方法(英文)

通过一种新颖的方法,即软模板-固液技术(CSSL)合成具有高比表面积的介孔纳米晶体氧化锆.首先,通过软模板法以1-十六烷基-3-甲基咪唑溴(C16mim+Br-)为结构导向剂,硫酸锆为无机前驱物合成了介观相氧化锆杂化物,然后该杂化物与固体硝酸铜无机盐研磨并进行热处理.在600℃焙烧后所得到的氧化锆材料具有蠕虫状介孔结构,且孔壁由尺寸约为2.50nm的四方相氧化锆纳米粒子组成.该材料的比表面积为240.0m2·g-1,孔径为4.10nm.与之对应,使用单一的软模板法在相同的温度焙烧后,所得到的氧化锆材料介孔结构坍塌,比表面积仅为9.5m·2g-1.     

介子LSBA-15中有机模板剂的紫外／臭氧法脱除

紫外／臭氧法用于脱除有序介孔材料SBA-15中有机模板剂．该方法是-种非加热光化学降解法，简单、易操作，可在温和条件下彻底除去SBA-15中三嵌段共聚物有机模板剂P123．通过XRD，TEM，FT—IR和BET等对SBA-15经不同方法脱除模板剂前后的详细表征，表明紫外／臭氧法在彻底脱除SBA-15中有机模板剂后，保留了很好的骨架有序性，比表面积更大，孔道更加开放，克服了高温焙烧脱除模板剂造成的孔道收缩．     

溶胶-凝胶及水热法制备掺杂铁、铬离子的二氧化钛光催化剂

通过溶胶 凝胶法结合水热处理制备了掺杂铁或铬离子的纳米尺寸锐钛矿型TiO₂光催化剂.用XRD、BET、TEM、EPR和UV VisDRS对样品进行了系列表征.在对活性偶氮染料XRG的降解中,可见光激发下适量掺杂的TiO₂呈现出优于纯TiO₂和P25的活性,同时掺杂并未降低其在紫外光激发下的活性.     

In2O3/ZrO2-TiO2空心球复合材料的制备与光解水制氢性能

以聚苯乙烯(PS)胶球为模板, 通过一步法结合煅烧后处理制备了空心球复合材料In₂O₃/ZrO₂-TiO₂. 采用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-脱附等测试手段对复合材料的结构、 组成和形貌进行了表征. 结果表明, In₂O₃/ZrO₂-TiO₂复合材料的晶型结构以锐钛矿型TiO₂为主, 同时存在少量含有Ti—O—Zr键的混合氧化物. 该复合材料经聚苯乙烯模板处理后呈现空心球状结构, 球壁由纳米粒子堆积而成. In₂O₃/ZrO₂-TiO₂空心球复合材料的比表面积较大(66.92 m²/g), 且In₂O₃与ZrO₂-TiO₂复合后光吸收发生了红移. 对该复合材料光解水制氢性能的研究结果表明, 空心球状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂具有较好的产氢效果(56.7 μmol/g, 8 h), 明显高于P25、 ZrO₂、 空心球状ZrO₂-TiO₂及粉末状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂.     

复合半导体负载金属材料光催化性能研究

CO₂和烃类光催化直接合成烃类氧化物在合成化学、碳资源利用和环境保护等方面均有重大意义。用溶胶-凝胶和浸渍-还原相结合的方法制得M/V₂O₅-TiO₂(M=Pd、Cu、Ni和Ag)光催化剂。利用XRD、TPR、IR、TPD、UV-Vis DRS和光反应器等技术研究了负载金属复合半导体的物相结构、吸附性能、光吸收性能和光催化反应性能。结果表明：金属负载在复合半导体上延迟了TiO₂由锐钛矿向金红石相的转化,增强了V与载体TiO₂的相互作用,使TiO₂光吸收限发生蓝移,对可见光部分的吸收明显增加,拓宽了催化剂的光响应范围;材料吸光性能强弱顺序Pd/V₂O₅-TiO₂ >Cu/V₂O₅-TiO₂ >Ag/V₂O₅-TiO₂>Ni/V₂O₅-TiO₂;材料的吸附性能及反应物的吸附态是反应发生的关键,CO₂在Ag/V₂O₅-TiO₂表面无法形成卧式吸附态,没有目的产物甲基丙烯酸(MAA)生成,光量子效率低;光吸收性能较好的Pd/V₂O₅-TiO₂对CO₂吸附能力过强,卧式吸附态脱附温度高,光催化效率不高;Cu/V₂O₅-TiO₂对CO₂吸附能力适中,CO₂与C₃H₆脱附温度较接近,实现了“光-表面-热”的协同作用,光量子效率最高,达15.1%。     

碳掺杂的二氧化钛纳米管的制备及其可见光催化性能

以尿素作为碳元素前驱体对TiO2纳米管进行掺杂,采用比表面积测定、X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线荧光光谱、X射线光电子能谱、固体漫反射紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物进行了表征。 结果表明,以尿素作为前驱体可制备C掺杂的TiO2纳米管,C掺杂后,TiO2纳米管的可见光催化活性明显提高。 此外,研究了C掺杂量、煅烧温度、催化剂用量和pH值对TiO2纳米管光催化降解活性的影响,发现当C的掺杂量为5.3%、催化剂用量为1.5 g/L、溶液的pH值为5时,在其催化作用下,可见光光照3 h后罗丹明B的降解率可达到91%。     

超临界条件下合成晶型骨架的介孔氧化锆

采用聚氧乙烯型非离子表面活性剂(PEO)为模板剂,超临界乙醇为介质,在不同条件下(各种PEO,不同pH值和络合剂)合成了类似于MSU的介孔氧化锆.XRD,N₂物理脱吸附曲线,TEM及选区电子衍射证明该介孔氧化锆骨架为四方晶型;改变表面活性剂类型、络合剂及pH可调变介孔氧化锆的BET表面积与孔分布.     

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.     

模板水热法纳米TiO2制备及光催化性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板剂,钛酸四正丁酯(TBOT)为钛源,水热法制备纳米TiO2。采用XRD,SEM、TEM和UV-Vis DRS等测试手段对其形貌和结构进行表征。通过对甲基橙的光催化降解实验,探讨了焙烧温度、催化剂用量和溶液pH值对光催化性能的影响。结果表明,TiO2具有锐钛矿相,平均晶粒尺寸约为23.2 nm,TiO2颗粒呈片层状或由片层状堆积的疏松圆球形,经超声后即分散为八面体晶粒。550℃焙烧的样品,紫外光照3 h后,对甲基橙的降解率可达84.2%。相比普通水热法,采用模板剂法制得的TiO2吸收带发生红移,因而也具有较好的可见光催化活性。     

光促甲烷和水合成甲醇和氢催化剂的研究

用表面改性法制备TiO2/SiO2，以等体积浸渍法制备负载型复合半导体催化剂(MoO3,ZnO)-TiO2/SiO2，通过XRD、BET、TPR、IR、UV-Vis DRS和TPD等技术对材料的表面形态结构、吸光特性、化学吸附性能及光催化甲烷和水的反应性能进行了表征和分析。结果表明，MoO3-TiO2/SiO2和ZnO-TiO2/SiO2的表面物种均具有显著的量子尺寸效应，在表面分别形成Mo—O—Ti和Zn—O—Ti复合结构；MoO3和TiO2在载体表面的复合可提高对光能的利用率并可增强对甲烷的化学吸附性能， 结果使得MoO3-TiO2/SiO2的光催化反应性能明显优于ZnO-TiO2/SiO2；在固定床环隙反应器中，150℃MoO3-TiO2/SiO2光催化气相甲烷和水合成了目的产物甲醇和氢，甲醇的选择性达到87.3％。     

介孔二氧化钛的合成及其对甲基橙降解的光催化活性

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,通过水解钛酸正丁酯合成了介孔二氧化钛分子筛,探讨了合成条件的影响。采用X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和N2吸附-脱附等技术对介孔二氧化钛的晶相、结构、形貌、比表面积和孔径分布进行了表征。实验结果表明:得到的介孔二氧化钛分子筛的孔径为4-4.3nm,用抽提的方法去除模板剂得到的介孔二氧化钛的比表面积比焙烧的要高。以甲基橙为模型污染物,检验了所合成介孔二氧化钛的光催化性质。     

Ce及N共掺杂改性TiO_2光催化性能及Ce组分的作用

以钛酸正丁酯、硝酸亚铈及氨水为前驱体运用溶胶-凝胶法对TiO2进行Ce及N单一和共掺杂改性,以甲基橙光催化降解为探针考察掺杂组分对催化剂的紫外、可见光活性影响,观察到了Ce及N的单一掺杂及共掺杂催化剂紫外、可见光活性的明显提升。运用X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附(BET)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)、程序升温氧脱附(TPD)和程序升温氧化(TPO)等表征手段从催化剂的晶体结构及形貌、比表面积、紫外及可见光响应特性、表面吸附氧量及吸附氧循环性能等方面尝试理解掺杂组分的光活性影响机制。实验结果表明掺杂改性催化剂中适量Ce组分的作用在于通过抑制催化剂的晶粒长大、团聚和锐钛结构向金红石结构的相转变,提高催化剂的光相应强度和拓展光响应范围,增加催化剂表面吸附氧容量和促进催化剂的表面氧循环,有效捕获光生载流子,衍生各类高活性自由基物种和增大催化剂比表面积等方面增进催化剂的光催化性能。