臭氧提高纳米TiO2光催化活性的ESR分析

以5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)为自由基捕获剂,分别以去离子水和二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,利用电子自旋共振(ESR)方法对UV、O₃、TiO₂/O₃、TiO₂/UV/O₂、UV/O₃和TiO₂/UV/O₃这6种体系中形成的羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(·O₂^-)进行了检测,同时考察了反应时间、催化剂投量以及体系溶解氧对TiO₂/UV/O₃体系形成·OH和·O₂^-的影响.结果显示,在纳米TiO₂光催化体系中加入臭氧,能显著增加反应体系中·OH和·O₂^-自由基的生成量,6种体系中DMPO-·OH和DMPO-·O₂^-加合物的ESR波谱峰信号强度分别为:TiO₂/UV/O₃>TiO₂/UV/O₂>UV/O₃>UV>TiO₂/O₃>O₃和TiO₂/UV/O₃≈TiO₂/UV/O₂>TiO₂/O₃>UV>UV/O₃>O₃,在TiO₂/UV/O₃体系中成功监测到·O₃^-自由基的存在.     

Pr3+掺杂的TiO2纳米粉体的表面特性和光催化活性

利用酸催化的溶胶-凝胶法制备了纯的和不同Pr³⁺掺杂量的TiO₂纳米粉体.以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解为探针反应,评价了它们的光催化活性.利用XRD和BET技术研究了Pr³⁺掺杂量和焙烧温度对TiO₂纳米粉体的相结构、晶粒尺寸和表面织构特性的影响,并用XPS和SPS技术研究了Pr³⁺掺杂的TiO₂纳米粉体的表面组成和表面光伏特性,探讨了Pr³⁺掺杂提高纳米TiO₂的光催化活性的机制.结果表明:适量Pr³⁺掺杂能显著提高纳米TiO₂的光催化活性.当Pr³⁺掺杂量为1.25%(以Pr³⁺/TiO₂质量比计),焙烧温度为600℃时,制得粉体的光催化活性最佳.Pr³⁺掺杂强烈地抑制TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变,减小晶粒尺寸,增大比表面积,增加表面羟基和吸附氧的含量,提高光生电子和空穴的分离效率,改善粉体表面的光吸收性能,上述因素均有利于光催化活性的提高.     

铝在KOH溶液中的惰化

用恒电流充电曲线法研究了C_KOH、C_Al以及电流密度对铝电极惰化的影响,得到i～τ^-1/2之间符合如下的不稳定扩散方程: 曲线由不同斜率的两条直线组成,i_L系铝腐蚀产生H₂搅拌的影响。同时,还求得了几种KOH溶液中C_Al^S和D_Al的值。 实验结果表明:低电流密度区,惰化过程受Al(OH)₄^-扩散控制,由过饱和Al(OH)₄^-溶液中析出成相的Al(OH)₃或Al₂O₃膜,引起电极惰化。高电流密度区,除扩散外,还可能由电化学反应直接形成表面惰化层。     

PbO2电极上S2O82-离子阳极形成过程的研究

用分解稳态极化曲线的方法,在PbO₂阳极上,H₂SO₄和H₂SO₄-(NH₄)₂SO₄溶液中得到了相应于S₂O₈^2-形成和O₂发生的动态力学数据。在高于+2.25V的电位区,这两个反应的Tafel斜率都是2.303RT/βF(β=0.52～O.55),S₂O₈^2-形成的电流效率低于29%,且几乎不随阳极电位而改变。S₂O₈^2-的形成速度与溶液中硫酸离子浓度无关,而O₂发生速度随硫酸离子浓度的增大稍有减慢。提出了在高电位区S₂O₈^2-形成及O₂发生的机理。     

研究NO在SrTiO3表面的吸附特性

采用TPD实验方法测定了N¹⁸O在SrTiO₃表面吸附后的脱附谱, 揭示了气体脱附量的变化规律. 结果表明N¹⁸O在SrTiO₃表面吸附后脱附出大量的N¹⁶O气体, 还脱附出少量的N₂, N¹⁸O和N₂¹⁶O气体. 这说明了在吸附和脱附过程中N¹⁸O与SrTiO₃表面发生氧的同位素交换. N¹⁶O的脱附量随N¹⁸O气体暴露量增加而增加, 但当气体覆盖度超过一定值后, 脱附量趋于定值.     

CO气体分子在金属氧化物SrO(001)表面吸附和脱附机理

研究了高纯度金属氧化物SrO粉末表面吸附C¹⁸O后在程序升温热脱附过程中的脱附反应规律,讨论了CO气体分子在SrO(100)表面吸附和脱附之间的关系及机理.SrO吸附C¹⁸O后,在升温过程中可通过氧的同位素交换生成C¹⁶O而脱附,同时伴随少量C¹⁸O的直接脱附,并与C¹⁶O具有相近的脱附活化能.C¹⁶O的脱附量随C¹⁸O气体暴露量增加而增加,但当气体覆盖度超过一定值后,脱附量趋于定值.脱附峰值温度随气体暴露量的增加而下降.     

金属酞菁激发态与氧的相互作用

比较了几种金属酞菁光敏产生单重态氧和超氧负离子的能力,结果表明它们产生¹O₂的能力与中心金属的电子结构有关,取决于三重态寿命和量子产率。顺序如下:Zn>Ga>Cu>H₂>Al>Co。产生O₂^·-的能力不仅与三重态寿命和量子产率有关,也与激发能和氧化还原电位有关。其顺序如下:Ga>Al>Cu>Zn。还研究了酪氨酸与镓酞菁激发态相互作用,酪氨酸猝灭镓酞菁荧光。在除氧条件光激发下,酪氨酸猝灭镓酞菁的激发三重态发生电子转移,检测到GaTSPc^-在560nm处的瞬态吸收,在氧的存在下进一步反应生成O₂^·-。     

二乙基硫醚光敏化氧化反应动力学的研究

本工作以高分子化的孟加拉玫瑰为单线态氧敏化剂,对二乙基硫醚光氧化为二乙基亚砜的反应进行了研究。通过稳态处理,得到了光氧化反应的动力学公式。实验证明,存在着与上述公式相符的下列关系式: R_Ox=K[R₂S]⁰[O₂]^0.42[I]     

铁锑氧化物表面氧的性质及氨的吸附特性

研究了Fe₂O₃和Sb₂O₄及Sb/Fe比由1/9至9/1五种复合氧化物表面氧的TPD行为。Fe₂O₃在200～450℃间有少量氧脱出,Sb₂O₄在700℃以后出现脱氧峰,而Sb/Fe复合氧化物则出现所谓α和β脱氧峰。随Sb/Fe比增加α氧的脱附活化能也增高,Sb/Fe比为3/7、5/5和7/3时分别为33、36、51kcal/mol。Fe-Sb氧化物中α氧比β氧对烯烃氧化具有更高的活性。在50—275℃范围内NH₃在Fe-Sb氧化物上的吸附等温线符合Freundlich式,同时由NH₃的TPD可明显看出Fe-Sb氧化物具有不同强度的吸附中心,它们与所含表面氧有关,但表面氧对NH₃的氧化是很弱的。讨论了烯烃选择氧化反应与表面氧强度之间的联系。     

气相存在下过渡金属表面脱附动力学机理的研究

作者利用同位素跳跃技术来探讨气相压强促进过渡金属表面吸附分子脱附这一新现象的机理。获得了３５３Ｋ下饱和吸附Ｃ１６Ｏ的Ｒｅ（０００１）表面的超高真空等温脱附和不同气相压强的同位素Ｃ１８Ｏ交换的谱图。从相对覆盖度及其对数随时间的变化曲线可以看出,真空等温脱附过程为一级动力学过程。而在气相同位素存在下交换脱附过程可用一级加二级来近似,拟合的结果与实验符合很好。作者还发现了交换速率远大于真空等温脱附速率,而且随压强的增加而增加,这说明气相压强直接促进了表面吸附分子的脱附。并提出了协同吸附－脱附机理来解释这一新现象     

在纳米CdS颗粒表面MV2+光还原的ESR研究

以甲基紫精(MV²⁺)作电子受体进行了纳米CdS光生电荷转移的ESR研究。实验表明,纳米CdS悬浮在1.1×10^-smol/LMV²⁺的乙醇溶液中,光照时,MV²⁺的光还原速率恒定;还原产物MV^+·二聚的速率服从二级反应动力学公式。乙醇溶液中的溶解氧和纳米CdS表面的离子及附氧对MV²⁺的还原过程有抑制作用。     

高氯酸与硫酸溶液中铂电极上氧阳极析出动力学与机理

本文研究了不同浓度的HClO₄和H₂SO₄溶液中铂电极上氧阳极析出过程的动力学。稳态极化曲线上有三个区域:电位突跃前的低极化区,突跃区和突跃后的高极化区。前两个区域内对于α_w的反应级数均为1,在后一区域内对于α_w·α_ClO4^-或αw·α_HSO4^-的反应级数接近于1/2。文中对在各区域内的反应机理和产生电位突跃的原因进行了探讨。     

伯胺N1923硝酸盐从硫代硫酸盐溶液中萃取银(Ⅰ)的机理

本文研究了伯胺N₁₉₂₃硝酸盐(RNH₃NO₃)从硫代硫酸盐溶液中对Ag(I)的萃取.结果表明,Ag(I)同时以AgS₂O₃^-和Ag(S₂O₃)₂^3-两种形式萃入有机相.     

光氧化氨

本文研究了氨的光氧化,结果表明,在室温下,紫外光可使氧转化为臭氧,臭氧可使氨氧化成HNO₃,400ml 5%的氢氧化铵溶液经30W汞灯光照1小时所得硝酸根的产量是0.88mg,在上述溶液中加入活性炭,在同样条件下,硝酸根产量可达2.6mg.     

SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂的毒化作用研究

考察了SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂活性的影响,利用XRD、BET、SEM和XPS对其毒化作用的原因进行分析。结果表明,SO_2对催化剂活性有明显的抑制作用,使NO_x去除率由84%降至42%左右。主要是SO_2的加入造成催化剂比表面积减小,孔径为5-10 nm的孔数量减少,且催化剂晶相由锐钛矿型转化成金红石型结构,活性组分MnO_x发生晶化现象,破坏了Mn-Ti间的强相互作用。催化剂理化性质的变化造成吸附态氧转化为晶格氧的路径受阻、MnO_2含量减少和CeO_x储氧功能减弱,并且产生氧阻效应而使NO吸附和解吸受阻,造成催化剂活性降低。同时生成的硫酸铵盐在催化剂表面沉积,覆盖了催化剂表面的Lewis酸性位,使其对NH_3吸附能力减弱。     

SnO_2/TiO_2纳米管复合光催化剂的性能及失活再生

基于微波水热法和微乳液法合成SnO2/TiO2纳米管复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、配有能量色散X射线光谱仪(EDX)的透射电镜(TEM)和电化学手段对光催化剂进行表征.以甲苯为模型污染物,考察光催化剂在紫外光(UV)和真空远紫外光(VUV)下的性能及失活再生.结果表明,SnO2/TiO2纳米管复合光催化剂形成三元异质结(锐钛矿相TiO2(A-TiO2)/金红石相TiO2(R-TiO2)、A-TiO2/SnO2和R-TiO2/SnO2异质结),促使光生电子-空穴对的有效分离,提高光催化活性.SnO2/TiO2表现出最佳的光催化性能,UV和VUV条件下的甲苯降解率均达100%,CO2生成速率(k2)均为P25的3倍左右.但由于UV光照矿化能力不足,中间产物易在催化剂表面累积.随着UV光照时间的增加,SnO2/TiO2逐渐失活,20 h后k2由138.5 mg·m-3·h-1下降到76.1 mg·m-3·h-1.利用VUV再生失活的SnO2/TiO2,过程中产生的·OH、O2-·、O(1D)、O(3P)、O3等活性物质可氧化吸附于催化剂活性位的难降解中间产物,使催化剂得以再生,12 h后k2恢复到143.6 mg·m-3·h-1.UV和VUV的协同效应使UV降解耦合VUV再生成为一种可持续的光催化降解污染物模式.