SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中,紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下,气相无机污染物SO2被完全氧化为SO3或H2SO4。本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理,并得出光催化反应速率符合一级动力学过程;经过连续使用之后,TiO2的光催化活性降低,最后活性消失;经过水洗之后,失活的TiO2可以得到再生。失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明,失活的TiO2表面存在H2SO4,其被认为是使催化剂失活的成分。     

碘掺杂TiO2可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下,采用溶胶-凝胶法以钛酸正丁酯为钛源,碘酸钾为碘源,制备了I掺杂纳米TiO2催化剂(I-TiO2),运用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及X-射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行表征,结果表明,TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿,I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在,并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下(λ>420 nm)以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能,结果表明,掺杂比为nI:nTi=0.05∶1,焙烧温度为400℃,降解介质条件pH=7时,I-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱(IR),总有机碳(TOC)跟踪测定,比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚(4-CP)的光催化特性差异;同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种,表明在可见光下,I-TiO2光催化体系中产生.OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中,紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下,气相无机污染物SO2被完全氧化为SO3或H2SO4.本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理,并得出光催化反应速率符合一级动力学过程;经过连续使用之后,TiO2的光催化活性降低,最后活性消失;经过水洗之后,失活的TiO2可以得到再生.失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明,失活的TiO2表面存在H2SO4,其被认为是使催化剂失活的成分.     

可见光响应的碘掺杂TiO2光催化剂的制备及其作用机理

以钛酸四丁酯为前驱物制备了碘掺杂TiO2催化剂(I-TiO2),考察了碘掺杂量、水解水量、水解温度和煅烧温度对催化剂物理化学性质与光催化活性的影响。X射线衍射(XRD)结果显示,I-TiO2由锐钛矿相和金红石相组成。在可见光照射下,通过降解水溶液中的苯酚评价了I-TiO2催化剂的光催化性能。结果表明,在水解温度为20℃,水解水量为300 mL,煅烧温度为400℃,碘钛比(摩尔比)为20%的制备条件下,催化剂显示了最优的光催化活性。通过向反应体系中引入自由基捕获剂及降低溶解氧,证实光催化降解苯酚主要由光生空穴或吸附的羟基自由基引发。     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中，紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下，气相无机污染物SO2被完全氧化为SO2或H2SO4。本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理，并得出光催化反应速率符合一级动力学过程；经过连续使用之后，TiO2的光催化活性降低，最后活性消失；经过水洗之后，失活的TiO2可以得到再生。失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明，失活的TiO2表面存在H2SO4，其被认为是使催化剂失活的成分。     

Pd/N共掺杂TiO_2的制备及其光催化降解苯酚的研究

将纳米管钛酸浸入含尿素和金属(Pd)硝酸盐的乙醇溶液中,乙醇超声挥发后所得样品先在空气气氛、600℃下煅烧,再在H2气氛、400℃下热还原制备得到Pd/N共掺杂TiO2光催化剂(Pd/N-TiO2)。利用光电子能谱(XPS)仪研究了催化剂表面N、Pd元素的化学态。结果表明,N元素以Ti—O—N形式存在,Pd元素以单质金属状态存在。考察了Pd/N-TiO2的紫外光光催化降解苯酚的活性,与单纯TiO2光催化剂和N掺杂TiO2光催化剂相比,Pd/N-TiO2活性明显提高。研究了催化剂用量、苯酚初始浓度和pH、O2流量以及外加双氧水等条件对紫外光光催化降解苯酚的活性的影响,得到光催化降解苯酚的最佳工艺条件:苯酚初始质量浓度为120mg/L,催化剂用量为0.10g/L,苯酚溶液初始pH为8,O2流量为80mL/min,加入适量双氧水。     

纳米二氧化钛的改性及光催化氧化烷烃研究

催化剂的表面结构是影响催化反应的重要因素之一.利用原位红外(In-situ FT-IR)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等现代物理技术考察了热处理改性对纳米 TiO2的表面结构、晶相结构、粒子大小、比表面积和吸光性能的影响,采用In-situ FT-IR光谱着重研究了纳米TiO2催化剂上环己烷光催化降解机制及催化剂的结构特性与催化反应之间的相关性.研究表明,400 ℃条件下热处理纳米TiO2具有最佳光催化活性,适宜的表面结构、晶相结构、吸光能力及晶化度是纳米TiO2光催化剂高催化活性的主要原因.借助In-situ FT-IR光谱,观察到环己烷氧化的主要产物是CO2和H2O,同时捕捉到了中间产物CO以及乙酸,提出了环己烷光催化降解的可能机理.     

SO2-4/TiO2光催化降解苯酚

以工业硫酸氧钛为原料水解制得SO42-/TiO2光催化剂,并以苯酚为目标降解物,考察了SO24-/TiO2的光催化性能。结果表明:随着SO42-/TiO2制备过程中焙烧温度的升高,其光催化活性逐渐增加,650℃焙烧获得的SO24-/TiO2的光催化活性最好,此后再升高温度会因催化剂中硫的挥发而下降;在确定苯酚原液初始浓度为50 mg/L条件下,SO42-/TiO2的光催化降解苯酚的最佳工艺条件为反应时间2 h、苯酚pH为7、催化剂用量1 g/L。XRD、SEM和FTIR的分析结果显示实验温度下制得的SO42-/TiO2均为锐钛型TiO2;其间掺杂的SO24-在TiO2表面分散性较好,没有聚集成大的颗粒;红外分析的结果初步判定低温(<550℃)焙烧制得的催化剂SO42-在TiO2表面是螯合双配位吸附,高温焙烧时(>550℃)SO42-在TiO2表面是桥式配位吸附。     

TiO2纳米管的水热合成表征及其光催化性能研究

采用水热化学反应的方法制备了TiO2纳米管,并采用TEM、XRD等分析手段对TiO2纳米管的形貌和晶相进行了表征,对比了管与粉的光催化性能.结果表明,采用该方法制得的TiO2纳米管的管径小、管形均匀,TiO2纳米管的光催化性能明显高于TiO2纳米粉.     

Mn、Ce掺杂改性γ-Al_2O_3催化剂对燃煤烟气Hg~0去除性能研究

以γ-Al_2O_3为掺杂,通过掺杂Mn、Ce活性物质制备复合催化剂去除模拟烟气中的Hg0,考察了Mn和Ce负载量、催化剂制备煅烧温度、反应温度以及模拟烟气中O_2和SO_2体积分数对于Hg0去除率的影响。结果表明,负载Mn、Ce活性组分后,复合催化剂对燃煤烟气Hg~0的去除率明显高于γ-Al_2O_3。当Mn、Ce负载量分别为0.10、0.02时(以Mn、Ce与Al的摩尔比计)时,制得的催化剂Mn0.10-Ce0.02/γ-Al_2O_3活性最好,催化剂最佳煅烧温度为400℃,最佳反应温度为150℃。常规燃煤烟气条件下的O_2体积分数能够满足Hg~0的有效氧化,烟气中的SO_2会严重抑制Hg~0的氧化。     

碘掺杂Ti02可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下，采用溶胶一凝胶法以钛酸正丁酯为钛源，碘酸钾为碘源，制备了I掺杂纳米TiO2催化剂（I-TiO2），运用x-射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及x-射线光电子能谱（XPS）等对催化剂进行表征，结果表明，TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿，I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在，并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下（A〉420nm）以罗丹明B（RhodamineB，RhB）的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能，结果表明，掺杂比为n1：n^ti=0．05：l，焙烧温度为400℃，降解介质条件pH=7时，l-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱（IR），总有机碳（TOC）跟踪测定，比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚（4-CP）的光催化特性差异；同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种，表明在可见光下，I-TiO2光催化体系中产生·OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。     

氮掺杂TiO_2可见光光催化剂的制备及性能

以尿素和钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法低温下制备了高可见光催化活性的氮掺杂TiO2（NDT）光催化剂,采用XRD、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征,并在自制光催化反应器中降解甲基橙评价了样品的光催化活性。结果表明,当氮与钛的摩尔比为0.5∶1时,350℃焙烧的样品（NDT350）具有最佳的可见光光谱吸收和光催化活性,该催化剂为锐钛矿晶相,平均粒径为21 nm,比表面积为89.13 m2/g。可见光辐照下,NDT350降解甲基橙的表观反应速率常数为1.381×10-2min-1,是商业P25催化剂的16.85倍。NDT350优良的可见光催化活性与其大的比表面积和强烈的可见光光谱吸收有关。     

B,N和Ce共掺杂TiO2催化剂光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备出B,N和Ce共掺杂TiO2光催化剂,并用XRD、SEM等表征了其结构特征。以酸性大红染料溶液的光催化降解为探针反应,考察了制备条件对共掺杂TiO2催化剂活性的影响。结果表明,在400℃,当B,N和Ce的原子比为1∶2∶0.1,焙烧3 h时,光催化剂活性最大,大红染料的降解率达到98%。     

Mo-N-TiO2光催化剂的制备、表征及其活性提高机制

以钼酸铵和氨水分别为钼源和氮源,采用溶胶-凝胶法制备了Mo-N-TiO2光催化剂,并对其进行了XRD、XPS和UV-visDRS表征。XRD结果表明,Mo、N共掺杂有效抑制了TiO2晶粒的生长,提高了TiO2由锐钛矿向金红石相的转变温度。UV-vis表明,Mo-N-TiO2光催化剂可见光吸收能力增强,吸收带边明显"红移",且钼酸铵添加量(相对TiO2)为0.5%的样品"红移"程度最大,最大吸收带边为550 nm。XPS分析结果表明,Mo取代了TiO2晶格中的部分Ti4+,以Mo6+形式存在的,而N以Ti—N及N—Ti—O形式存在。以罗丹明B为模型污染物,重点考察了钼酸铵添加量与焙烧温度对Mo-N-TiO2光催剂性能的影响。结果表明,400℃焙烧下、钼酸铵添加量为0.5%的样品催化活性最好。模拟太阳光下光照120min对罗丹明B的降解率达到96.8%,是纯TiO2的2.42倍。     

Preparation of a titanium dioxide photocatalyst codoped with cerium and iodine and its performance in the degradation of oxalic acid

A novel class of visible light-activated photocatalysts was prepared by codoping TiO(2) with cerium and iodine (Ce-I-TiO(2)). The particles were characterized using the Brunauer-Emmett-Teller method, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and UV-Visible light absorption. Particles of Ce-I-TiO(2) had greater photoabsorption in the 400-800 nm wavelength range than iodine-doped TiO(2) (I-TiO(2)). The effects on the photocatalytic degradation of oxalic acid under visible light or UV-Visible light irradiation were investigated. The photocatalytic activity of Ce-I-TiO(2) calcined at 673 K was significantly higher than that of Ce-I-TiO(2) calcined at 773 K and I-TiO(2) calcined at 673 K in aqueous oxalic acid solution under visible light or UV-Visible light irradiation. Under visible light irradiation, oxalic acid was first adsorbed on the surface of the catalysts rather than reacted with free radicals in the bulk solution, and then oxidized by (·)OH(ads) to CO(2), which was verified by studying the effects of nitrogen purging and scavengers, as well as by gas chromatography/mass spectrometry.     

The preparation of Zn2+-doped TiO(2) nanoparticles by sol-gel and solid phase reaction methods respectively and their photocatalytic activities

The photocatalytic oxidation of the organic pollutants with TiO(2) as photocatalyst has been widely studied in the world, and many achievements have been made. The degradation of pollutants is highly related to the photocatalytic activity of TiO(2). It is demonstrated that doping ions to TiO(2) is one way to enhance the photocatalytic activity of TiO(2). In this paper, Zn(2+)-doped TiO(2) nanoparticles were prepared through sol-gel and solid phase reaction methods, characterized by means of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The photocatalytic activity of the elaborated powders was studied following the degradation of Rhodamine B. The results showed that the photocatalytic activity of Zn(2+)-doped TiO(2) prepared by sol-gel method is close to that of pure TiO(2) particles, however, the photocatalytic activity of Zn(2+)-doped TiO(2) prepared by solid phase reaction method is much higher than that of pure TiO(2) particles. The most efficient degradation of Rhodamine B was found with TiO(2) particles doped with 0.5% Zn(2+) in mole and calcined at 500 degrees C. Also the reason for the enhancement of the photocatalytic activity of TiO(2) by Zn(2+) doping through solid phase reaction method was discussed.     

Photocatalytic activity of the calcined H-titanate nanowires for photocatalytic oxidation of acetone in air

Hydrogen titanate (H-titanate) nanowires were prepared via a hydrothermal reaction of TiO₂ powders (P25) in KOH solutions and then calcined at various temperatures. The phase structure, crystallite size, morphology, specific surface area, and pore structures of the calcined H-titanate nanowires at various temperatures were characterized with field emission scanning electron microscope, X-ray diffraction, transmission electron microscopy and nitrogen adsorption–desorption isotherms, and their photocatalytic activities were evaluated by photocatalytic oxidation of acetone in air. With increasing calcination temperature, the specific surface area and porosity of the calcined samples steadily decreased. At a calcination temperature range of 400–600 °C, the calcined H-titanate nanowires showed higher photocatalytic activity than P25 powders for photocatalytic oxidation of acetone. Especially, at 500 °C, the calcined H-titanate nanowires showed the highest photocatalytic activity, which exceeded that of P25 by a factor of about 1.8 times. This can be attributed to the synergetic effect of larger specific surface area, higher pore volume and the presence of brookite TiO₂. With further increase in the calcination temperature (700–900 °C), the photocatalytic activity of the samples decreased obviously owing to the growth of TiO₂ crystallites.     

微乳液法合成掺硫纳米TiO_2及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,硫脲为掺硫前驱物,采用聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100）/正己醇/环己烷/氨水的微乳液体系合成了掺硫的纳米TiO2粉体;对其结构进行了表征,以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能。烧结温度通过影响TiO2的晶型转变和颗粒尺寸来影响其光催化性能,随着烧结温度的升高,TiO2的光催化性能先是提高,然后迅速降低;在600℃烧结2 h时催化剂的降解性能达到最佳。掺杂硫可提高TiO2的光催化活性,随着掺杂量的增加,催化剂对甲基橙的降解率先快速增加然后缓慢降低,当掺杂量为S/Ti（摩尔比）=0.01∶1时TiO2的光催化降解效果最好。催化剂在用量较小时迅速提高TiO2的光催化降解性能,而后随着用量的增大反而降低,当催化剂用量为1.5 g/L时,对甲基橙的降解效果最好。     

TiO2胶体光催化降解罗丹明B染料

TiO2胶体从钛氧有机物水解制备,表征的方法有:X射线衍射光谱(XRD)、激光散射粒径分布、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)。利用罗丹明B染料分子作为探针分子研究TiO2胶体的光催化活性,分析了pH、催化剂用量、外加氧化剂(H2O2)用量及罗丹明B初始浓度对TiO2胶体光催化活性的影响。结果表明:制备的TiO2胶体粒子平均粒径为13.8 nm(激光散法测定),光催化降解罗丹明B染料的反应属于一级动力学反应,可以用Langmuir-Hinshewood模型加以描述,反应速率常数k1为0.08413 mg/(L.min),平衡吸附常数k2为1.5305 L/mg;在pH为6,TiO2胶体用量为0.04%,H2O2(含量30%)用量为0.2%(V/V),光照度为69.6μW/cm2时,5 h后罗丹明B染料的降解率可达到99%以上;相似的条件,0.2%的P25 TiO2粉体光催化处理染料水时,罗丹明B的降解率为90%。纳米TiO2胶体不仅可以提高罗丹明B的光催化降解率,还具有用量少,可有效降低水处理成本的特点。