吸附相反应技术制备Ag纳米粒子的反应机理

利用吸附相反应技术在SiO2表面制备Ag粒子, 研究了温度变化对载体表面NaOH的吸附、生成Ag的反应过程以及产物Ag粒子形貌的影响. NaOH的吸附率测定结果表明, 吸附平衡时间随着温度升高而增加. 温度升高加快了NaOH与Si—O—Si的反应, 使得NaOH的平衡吸附率不随吸附层的破坏而减少. 采用实时在线UV-Vis光谱研究了Ag粒子的生成过程, 发现温度超过40 ℃时, 反应体系中Ag出现的时间、Ag粒子的浓度和粒径分布范围都发生较大变化. 样品的TEM和XRD分析也表明, 当体系温度超过40 ℃时SiO2表面Ag粒子出现了团聚, 其晶粒粒径也出现了突变. 温度升高导致表面吸附层破坏, 使得Ag的生成场所从吸附层转移到SiO2表面, 最终导致Ag的反应机理和粒子形貌的变化.     

吸附相反应技术用于不同载体表面纳米TiO2的制备

研究了不同载体对吸附相反应技术制备TiO2粒子的影响, 设计了两种不同表面形貌载体的温度实验(A型SiO2: 粒径20 nm, 比表面积640 m2·g-1; B型SiO2: 粒径12 nm, 比表面积200 m2·g-1), 并用电子能谱仪测定了两种载体表面TiO2含量随温度的变化. 结果表明, 两种载体表面Ti含量都随着温度的升高而减少, 且在一定温度范围内存在着突变, 但A载体突变的温度范围是40-60 ℃, 而B载体为30-50 ℃. TEM表征结果则显示, B表面TiO2粒子要比A表面的均匀. XRD得到的晶粒粒径曲线表明, A 载体表面TiO2晶粒粒径随着温度升高而减小并存在着突变, B载体表面粒子粒径则基本不变. 根据硅胶表面的吸附特性, 提出SiO2吸附的共性导致载体表面Ti含量变化曲线存在着共同点, 而载体内外表面的不同形貌则引起其表面吸附层的形貌以及温度敏感性不同, 最终导致两种载体表面Ti含量、晶粒粒径以及形貌上的差别.     

CuO/SiO2制备过程中吸附质相间分配比的调控及其对粒径影响的研究

吸附相反应过程中, 吸附层是反应的场所, 吸附质在吸附层和本体溶液中的分配对吸附层中的反应和粒子的形成、生长过程有重大影响. 通过定义相间分配比的概念, 研究了不同吸附质种类、不同温度和水量条件下吸附质相间分配比的变化规律. 采用XRD和TEM等手段考察了不同条件下制备所得样品的粒子大小、形貌等, 并与相间分配比的变化趋势相比较, 得到了相间分配比对粒径的调控规律. 研究发现不同吸附质在相间分配比上存在的差异导致了晶粒粒径的变化, Cu(OAc)₂的相间分配比大于NaOH的相间分配比, 因此以Cu(OAc)₂为吸附质制备得到的CuO粒子较小. 同时在常温(0～40 ℃)和低水量条件下时, 相间分配比的变化也是导致粒径变化的主要因素, 温度升高和水量增加均导致相间分配比变大进而导致粒径变小.     

反应物的相间分配对吸附相技术制备纳米CuO过程的影响

以SiO2表面的富水吸附层为纳米反应器制备CuO纳米粒子. 不同水量下的吸附量测定、溶剂置换和反应后吸附对比实验结果表明, SiO2表面存在吸附水层, 并且该吸附水层是反应的主要场所. 根据吸附数据, 认为Cu2+在体系中具有三区域浓度分布特点, 体系中水浓度和氢氧化钠浓度的增加均会使得Cu2+向吸附层区域迁移. XRD分析结果表明, 反应温度的升高和NaOH浓度的增大有利于生成更小的CuO晶粒, 其中温度的升高使吸附层厚度减小, 限制了晶粒生长; NaOH浓度的增大则会增大层内溶质过饱和度, 导致晶核形成速率加快.     

吸附相反应技术制备纳米TiO2/SiO2复合材料

以SiO₂表面形成的吸附层为反应器,在载体表面制备了纳米TiO₂粒子.溶剂置换实验直接给出了吸附层的存在以及吸附层作为纳米反应器的实验证据,TEM,XRD和电子能谱分析表明,载体表面形成一层比较均匀的纳米粒子.初步探讨了温度和反应物浓度对产物分布的影响,分析了各种现象产生的可能成因.     

吸附法制备CuO-Ag/SiO2纳米复合物

利用吸附法原位制备CuO/SiO2、CuO-Ag/SiO2纳米复合物,研究了不同吸附质体系中预负载的纳米Ag粒子对CuO的影响。结果表明:Ag粒子对CuO的影响因吸附质的不同而不同。以Cu(Ac)2为吸附质,纳米Ag几乎没有影响;以NaOH为吸附质,纳米Ag使得CuO的晶粒粒径增大。这一结果与铜物种对Ag晶粒粒径的影响规律完全不同。通过比较不同吸附质的吸附行为,Cu(OH)2与硅胶表面的相互作用被认为是导致这一现象的原因。     

Ni/SiO_2、Ni/TiO_2-SiO_2催化剂上顺酐液相选择加氢合成γ-丁内酯

通过溶胶-凝胶方法结合超临界干燥技术制备了SiO2和TiO2-SiO2复合氧化物气凝胶载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/SiO2和Ni/TiO2-SiO2催化剂,运用BET、H2-TPR、XRD、TEM及FT-IR等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂在顺酐液相选择加氢合成γ-丁内酯反应中的催化性能.结果表明,Ni/TiO2-SiO2催化剂中Ti-O-Si键的形成增强了NiO与载体的相互作用,促进了NiO在载体表面的分散,得到了晶粒较小的活性Ni0物种,表现出高的加氢活性,在H2压力5.0 MPa、反应温度240℃、反应时间6 h的条件下,顺酐转化率为100%,γ-丁内酯的选择性达94.7%.     

不同制备方法和反应条件对Fe_2O_3形貌和晶型转变的影响

研究了吸附相反应技术、浸渍法以及沉淀法制备Fe2O3的过程中,反应环境的变化对粒子形貌和晶型转变过程的影响。当吸附层是主要反应场所时,生成的粒子与SiO2表面以较强的化学键键合,焙烧过程中Fe2O3的晶型变化和粒子团聚被有效地抑制,焙烧后Fe2O3粒子维持稳定的γ-Fe2O3晶型和高分散的小粒子。而在乙醇体相中反应生成的粒子,仅通过物理作用与SiO2表面结合,不能有效抑制其向α-Fe2O3晶型的转变和粒子的团聚。吸附相反应制备过程中,当水量持续增加或者体系温度升高,反应环境逐渐从吸附层向乙醇体相中转变,SiO2对Fe2O3晶型转变的抑制作用减弱,从而导致样品中逐渐出现α-Fe2O3晶型。     

助剂对Ni/SiO_2催化剂微观结构及二硝基甲苯催化加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了负载型Ni/SiO2催化剂,研究了Ce、Zr、La、Co和Fe助剂对催化剂微观结构及其催化二硝基甲苯(DNT,C6H3CH3(NO2)2)加氢制备甲苯二胺(TDA,C6H3CH3(NH2)2)性能的影响。通过XRD,BET,H2-TPD、H2-TPR和XPS技术对催化剂进行了表征。结果表明,助剂的引入促进了Ni物种在载体表面的分散,减小了Ni晶粒的尺寸,使得NiO晶粒更易还原。添加La、Fe和Zr助剂增加了有效的Ni活性中心数,有利于催化活性的提高,其中,添加La助剂制备的催化剂催化性能最优,DNT转化率和TDA选择性分别为98.1%和99.1%。但Co和Ce助剂的加入降低了化学氢吸附量,使得有效的Ni活性中心数降低,降低了催化剂的催化活性。     

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化硅微球

在不同醇介质中,以氨水作为催化剂,正硅酸乙酯为硅源,利用溶胶-凝胶法制备了单分散纳米SiO2微球,利用激光粒度仪得到了微球粒径,利用扫描电镜得到了SiO2形貌,用能谱仪进行了元素成分分析。研究表明,随着氨水用量提高,溶液中OH-浓度增大,SiO2微球粒径增大;随着水用量增加,SiO2粒径有所增大,当水量太多时,粒径反而有下降趋势;在不同介质中,随着烃基中碳数和粘度改变,SiO2粒径会呈现不同变化。     

Synthesis of Ag/SiO2 nanocomposite material by adsorption phase nanoreactor technique

Ag/SiO₂ nanocomposite was synthesized in a nanoreactor formed by adsorption layer on silica surface. Ag nanoparticles were prepared by the reduction of Ag ion with ethanol at alkaline condition. By using TEM and XRD, the effects of NaOH concentration, water and temperature on the appearance and grain size of Ag particles were analyzed, respectively. The adsorption curve of NaOH was measured by electrical conductivity meter. The experiment result revealed that Ag grain size decreased while increasing NaOH concentration or while increasing water in our system. Ag grain size increased with the increase of temperature. And Ag aggregated seriously when temperature is up to 60 °C. Finally, after exploring the optimum conditions of reaction, we successfully obtained the well-distributed Ag nanoparticles on surface of silica, and average grain size of Ag nanoparticles reached 5 nm.     

三组分(NiO、La2O3、SiO2)负载型加氢催化剂中La2O3的作用

用X射线衍射分析、FT-IR、小角X光散射等方法研究了浸渍法制备的NiO/SiO_2和NiO/(La_2O_3+SiO_2)样品中组分之间的相互作用。La_2O_3在SiO_2上可形成近乎密置单层的分散。在负载了La_2O_3的SiO_2上,NiO的分散程度比在SiO_2上有明显提高,也更容易被还原,而且还原后所得金属镍粒子的平均粒度降低,小粒子所占百分比提高。这些结果表明,NiO/(La_2O_3+SiO_2)比NiO/SiO_2样品具有更高的加氢还原硝基普鲁卡因为胺基普鲁卡因的活性,与Ni/(La_2O_3+SiO_2)比Ni/SiO_2活性高的情形相一致。     

NiO-MoO3/SiO2光催化剂的结构与光吸收性能

采用表面改性法制备了负载型复合半导体NiO-MoO3/SiO2, 用程序升温还原、 X射线衍射、 拉曼光谱、 透射电镜、 比表面积测定和紫外-可见光漫反射光谱技术对固体材料的组成结构和光吸收性能进行了表征. 结果表明, NiO-MoO3/SiO2的平均粒径约为10 nm, 在载体表面存在xNiO·MoO3复合氧化物的微晶, NiO和MoO3在固体材料表面产生相互修饰作用. NiO的加入有助于提高MoO3在载体SiO2表面的分散程度, 抑制MoOx的聚合, 减小微晶尺寸, 而且可以增强固体材料的光吸收性能, 提高复合半导体对光能的利用率.     

光催化材料NiO-TiO2/SiO2的结构与性能研究

采用表面改性法制备了负载型NiO-TiO2/SiO2复合半导体材料,用X射线衍射、比表面测定、透射电镜、红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见漫反射等技术,研究了光催化材料的物相结构、微粒尺寸、光响应性能及其能带结构.结果表明:复合半导体材料具有较高的比表面积,NiO和TiO2在材料表面产生相互修饰作用,NiO的加入促进了TiO2在载体表面的分散程度,两者复合后部分地形成了Ni-O-Ti键联.复合后的NiO-TiO2/SiO2增强了对紫外光的吸收性能,而且NiO与TiO2间的n-p复合效应改变了原来TiO2单一的能带结构,有效的抑制了光生电子和空穴的复合,从而明显提高材料的光催化性能.     

Fabrication of NiO coated SiO2 and SiO2 coated NiO for the removal of Pb2＋ ions

We have prepared silica,SiO2coated NiO and NiO coated SiO2by sol-gel method.The physicochemical properties of the desired materials were investigated by surface charge properties,scanning electron microscopy（SEM）,energy dispersive X-ray（EDX） spectroscopy,surface area measurements and X-ray diffraction（XRD） analyses.The point of zero charge（PZC） of the solid was determined by the salt addition method.In coated materials,two PZC values were noted representing the surface charge of their counterparts.The SEM image of SiO2coated NiO displays a uniform coating of silica on the surface of NiO whereas in case of NiO coated SiO2,a honeycomb like appearance was observed with highly porous structures.In the diffractograms of NiO,the characteristic peaks were suppressed in NiO coated silica however,no diffraction peak could be seen in SiO2coated NiO.Batch adsorption technique was applied for the removal of Pb2＋ions from aqueous solution.The sorption trend for Pb2＋ions was observed in the order of NiO coated SiO2〉 SiO2coated NiO 〉 NiO 〉 SiO2.This trend confirms that the coated materials have more sorption capacities than their parent counterparts.     

更低温度下和重复再生时NiO/SiO2催化剂上甲苯完全氧化反应

采用原子层沉积法将NiO沉积到粒径约为100 mm、平均孔径为14 nm的中孔SiO2颗粒的壳层(壳层厚度11 nm)区域,并分别在450和600°C进行热处理。将制得的这两种Ni/SiO2样品用于催化甲苯分子吸附及其氧化为CO2的反应中。结果发现,在450°C热处理的样品在甲苯吸附及其随后氧化为CO2的反应中表现出更高的活性;当将该样品暴露在160°C甲苯蒸气中,然后加热到450°C时,排放出CO2,而几乎没有甲苯脱附出来。这表明该催化剂可用于在200°C以下操作的、用于消除建筑物内有味气体的设备中,且该催化剂可以在450°C下经过热处理得到再生。