BiOCl/TiO_2复合材料的可见光活性及机理研究

采用水热法和溶胶凝胶法制备新型BiOCl/TiO2复合材料并明确了最优的掺杂比例(2%).随后利用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对该材料进行表征.由于禁带宽度较大,纯BiOCl和TiO2的可见光催化性能极差,然而二者复合后,同条件下的苯降解率却大幅提升,可以达到40%以上.经证实,催化剂制备过程中,Bi的状态发生变化,在TiO2导、价带之间插入新的能级,使其禁带宽度变窄,电子可以实现可见光跃迁.     

碱土金属钙沉积对Mn-Ce/TiO2低温SCR催化剂脱硝性能的影响

本研究采用浸渍法分别制备CaCl2、CaCO3和CaSO4这3种钙盐前驱体沉积的Mn-Ce/TiO2催化剂,通过分析催化剂活性与催化剂理化特性之间的关系,考察碱土金属钙沉积对Mn-Ce/TiO2低温SCR催化剂脱硝性能的影响.结果表明,钙的加入会导致催化剂中毒,且不同钙前驱体掺杂对催化剂中毒效应不同.CaCO3的沉积对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝效率的影响最小,而CaCl2沉积对催化剂活性抑制作用最为强烈.通过比表面积测试(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线晶体衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)等方法对不同催化剂进行表征发现,催化剂的晶型变化、孔道结构破坏、表面活性元素及酸性点位的减少是催化剂中毒的主要原因.     

选择性催化还原NOx的V2O5/TiO2催化剂特性研究

采用浸渍法制备了V2 O5/TiO2 催化剂 ,研究了浸渍液和催化剂的红外光谱。利用XRD研究了催化剂中V2 O5的含量和晶相情况 ,V2 O5在催化剂载体表面呈单层分布 ,单层分布实验阈值为 7% ;利用程序升温 (TPD)法研究了NH3在催化剂表面上的脱附 ,起峰温度为40 9K ,峰顶温度为 487K ,出现一个化学脱附峰     

低Pd负载量结构化邻二甲苯燃烧催化剂的设计

为了在极短的时间内制备具有超低贵金属含量的结构化催化剂,并将其应用于邻二甲苯的催化燃烧体系,在阴极极化技术的基础上采用电解法制备具有不同载体的Pd基结构化催化剂,通过SEM（扫描电子显微镜）、EDS（能谱仪）、XRD（X射线衍射）、CO-Pulse（一氧化碳脉冲化学吸附）等表征手段分析不同催化剂上Pd的分散行为对催化活性的影响,并利用交流阻抗试验解释Pd在不同载体上的负载机理.结果表明:①阴极极化技术有效地减薄了AAO/Al（CP-AAO/Al、CP-AlOOH/Al和CP-γ-Al₂O₃/Al 3种载体的前驱体）的阻挡层,从而提高了载体的导电性,2.5 min内AAO/Al的表面电阻从7.23×108 Ω降至1.21×108 Ω.②当w（Pd）为0.1%时,采用电解法在3种载体上负载Pd的时间在5 min以内.③3种载体中CP-γ-Al₂O₃/Al（阴极极化后的γ-Al₂O₃载体）的阻抗最小,其电荷转移能力最好,更有利于Pd的负载及分散.④Pd/CP-AAO/Al、Pd/CP-AlOOH/Al和Pd/CP-γ-Al₂O₃/Al催化剂上Pd的分散度分别为11.24%、10.90%、17.42%,对应的T₅₀（转化率为50%时的温度）分别为170、172、160℃.研究显示,电解法可有效地将催化剂制备时间由传统的数十小时缩短为数分钟,同时邻二甲苯催化活性结果表明,催化剂活性与Pd的分散度呈正相关,即Pd的分散度越高,催化剂的催化活性越好.      

用于降解4-氯酚的载钯碳纳米管催化电极研究

采用不同体积分数的硝酸溶液（8%、15%、20%、68%）对多壁碳纳米管（MWNTs）进行预处理,使用甲醛还原方法制备出Pd/MWNTs催化剂,利用Boehm滴定法、红外光谱分析、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及循环伏安曲线（CV）对催化剂进行表征分析,并制备成Pd/MWNTs催化阴极,在隔膜电解体系中...     

纳米级TiO2/粉煤灰/UV催化臭氧化处理苯胺废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/粉煤灰光催化剂,利用X射线衍射法对催化剂的物相和粒径进行了表征.通过苯胺光催化臭氧化降解实验,考察了pH、催化剂投加量、薄膜厚度等反应条件对苯胺降解效果的影响,并研究了苯胺光催化臭氧化降解的反应机理.实验结果表明,经550℃热处理后的TiO2主要以锐钛矿晶型存在,平均粒径为11.12nm.降解反应遵循·OH机理,当催化剂投加量为5g/1.5L废水时,催化效果最好.     

V-W/TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂催化还原NO的研究

掺杂15%TiO2对γ-Al2O3改性制备了TiO2/γ-Al2O3复合氧化物载体,以此复合氧化物及TiO2、γ-Al2O3为载体用浸渍法负载钒钨制备了一系列催化剂,采用比表面积和孔结构分析、X射线衍射(XRD)、高分辨电镜(HRTEM)、原位红外(in situ FT-IR)等技术对载体和催化剂进行宏观-微观表征,同时在模拟氨气选择性催化还原NO(NH3-SCR)的反应条件下对催化剂的脱硝反应活性进行考察,比较研究TiO2掺杂对V2O5-WO3/TiO2和V2O5-WO3/γ-Al2O3催化剂的改性作用。结果发现,少量TiO2掺杂制得的TiO2/γ-Al2O3复合载体中,TiO2和γ-Al2O3之间的协同作用使得V2O5-WO3/TiO2/γ-Al2O3催化剂的选择性催化还原脱硝效率及活性窗口明显优于单一载体制备的催化剂,并表现出了良好的热稳定性;各种表征结果表明,TiO2/γ-Al2O3复合载体中TiO2高度分散在γ-Al2O3上,复合载体具有较大的比表面积,载体表面存在大量的Br?nsted酸位和较多的活性中间产物,这些可能是TiO2/γ-Al2O3复合载体催化剂具有较好SCR活性的原因。     

制备参数对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝性能的影响

以锐钛矿型TiO₂为载体,采用分步共混法制备了Mn-Ce/TiO₂催化剂,通过考察不同活性组分前驱体、焙烧温度以及活性组分负载量对催化剂样品脱硝性能的影响,以确定最佳制备参数;结合XRD（X射线衍射）、XPS（X射线光电子能谱分析）、BET比表积等表征手段研究制备参数对催化剂性能的影响.结果表明:无定型态MnO₂含量越多,越有利于提高催化剂的脱硝活性;催化剂样品表面原子浓度比Mn/Ti[或（Mn+Ce）/Ti]越高,催化剂表面有效活性组分越多,催化剂脱硝活性越好.以自制Mn盐（MX）为前驱体,在Mn-Ce活性组分负载量为16%时,经500℃焙烧的催化剂样品脱硝活性最高;反应空速为10000 h-1,反应温度为80℃时,其脱硝效率可达80%,150℃时脱硝效效率可达99%.      

Pd/CeZr/TiO2/Al2O3蜂窝状金属丝网催化剂选择催化还原NOX

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了Pd/CeZr/TiO2Al2O3蜂窝状金属丝网催化剂,并将其应用于在富氧条件下以丙烯选择催化还原NOx的研究.利用扫描电镜(SEM)分析了钛酸四丁酯的含量以及涂敷次数对TiO2涂层的影响,系统地考察了Pd含量、氧气浓度和空速对蜂窝状金属丝网催化剂催化性能的影响.实验结果表明,采用钛酸四丁酯的含量为20.0%的溶胶,涂敷2次,可以在金属丝网载体上氧化铝涂层表面获得均匀、无皲裂的TiO2涂层;Pd含量在0.23%～1.06%的范围内, NOx的转化率随Pd含量的增加而减小, Pd含量为0.23%时, NOx表现最高的NOx转化率;反应气体中氧气浓度从1.5%增加到6.0%, NOx的转化率随氧气浓度的增加而增大,当氧气浓度高于6.0%, NOx的转化率则随氧气浓度的增加而迅速减小; NOx的转化率随着空速的增加而降低,在高温条件下空速对转化率的影响要大于在低温条件下.     

碳黑改性TiO2薄膜光催化剂的结构性质

通过碳黑掺杂制备了改性的TiO2薄膜光催化剂(CB-TiO2),并采用液氮吸附、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光漫反射光谱(DRS)对催化剂的比表面积、物相、晶粒度和最大激发波长等结构性质进行了表征.结果表明,CB-TiO2的吸附性能大大改善,不同热处理温度下,BET比表面积增加50%～80%;同时碳黑掺杂能够减小催化剂的晶粒尺度,使相变温度降低.相应的光催化降解试验也表明,碳黑改性TiO2的活性大大提高,其一级反应速率常数为普通TiO2的1.5倍.     

Ru/Al2O3催化剂对CO2加氢转化的研究

给出了在Ｒｕ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上采用不同的反应条件对ＣＯ２转化率及ＣＨ４生成率的影响。反应温度低于３５０℃时,ＣＯ２的转化率大于９５％,ＣＨ４的生成率约为４５－７９％。空速的改变对ＣＯ２的转化率及水的生成率无显著影响,即空速在５０００－１０００ｈ＾－１内波动不大。但对ＣＨ４的生成率影响明显,在７０００－９０００ｈ＾－１间有一波谷;ＣＯ的生成量在５０００－９０００ｈ＾－４变化不大,在１０００ｈ＾－１     

笼养肉鸡生长过程NH3、N2 O、CH4和CO2的排放

为确定规模化笼养肉鸡生产过程NH3、N2O、CH4和CO2的排放因子,并探讨不同生长阶段排放特征,本研究选择山东某商业化肉鸡养殖场,利用INNOVA 1312多气体分析仪-连续采样测试系统和风机风量现场测定系统(FANS),对肉鸡舍NH3、N2O、CH4和CO2的排放进行为期42 d的测定,确定了肉鸡整个生产过程气体的平均排放因子和累积排放因子.结果表明,整个肉鸡生产过程中NH3排放因子呈现出先升高后降低的趋势,变化范围在8.5～342.1 mg·(d·bird)-1,平均为137.9mg·(d·bird)-1[48.6 g·(d.AU)-1],CH4和CO2排放因子随着日龄的增加而增大,CH4排放因子的变化范围在19.5～351.9mg·(d·bird)-1之间,平均为154.5 mg·(d·bird)-1[54.4 g·(d.AU)-1],CO2的排放因子在2.2～152.9 g·(d·bird)-1之间变化,平均为65.9 g·(d·bird)-1[23.2 kg·(d.AU)-1],整个生产过程没有监测到N2O的排放;肉鸡的NH3累计排放因子为(5.65±1.02)g·(bird·life cycle)-1,第1阶段(0～17 d)、第2阶段(18～27 d)和第3生长阶段(28～42 d)氨气排放占总排放的比例分别为33.6%、36.4%和29.9%,第2阶段的NH3累计排放因子显著高于第1和第3生长阶段;CH4和CO2的累计排放因子分别为(6.30±0.16)g·(bird·life cycle)-1和(2.68±0.18)kg·(bird·life cycle)-1,第3阶段的CH4和CO2累计排放因子显著大于1和2阶段,占总排放量的50%以上.研究结果为控制气体排放提供了数据基础.     

ClO2和Cl2混合消毒剂对氯仿形成的影响

研究了ClO₂和Cl₂混合水溶液对黄腐酸、间苯二酚、间苯三酚和3,5-甲苯二酚等9种THMs前驱物在ClO₂/Cl₂各种配比、前驱物含量、反应pH、反应时间和温度等不同条件下对氯仿形成的影响.结果表明,随着ClO₂占混合消毒剂中质量分数的增加,形成氯仿量减少,在混合消毒剂中ClO₂的质量分数为25%、50%和75%时,CHCl₃生成量分别减少55%～65%,70%～86%和80%～93%;直到ClO₂占90%时,CHCl₃降低率才达到95%～99%.欲较彻底地控制氯仿的生成,ClO₂的质量分数必须大于90%.这为生产高纯ClO₂发生器以及用高纯ClO₂消毒的必要性提供了重要的科学依据.     

含锰废渣吸收低浓度SO2生产MnSO4·H2O研究

在实验室中进行了含锰废渣吸收低浓度ＳＯ２废气生产ＭｎＳＯ２·Ｈ２Ｏ的研究,用ＭｎＳＯ４·Ｈ２Ｏ生产过程中废弃的含锰废渣在玻砂气体吸收器中吸收废气中ＳＯ２,对ＳＯ２２为０．０１ｍ＾３／ｍ＾３的废气,在固液比ｒ＝１：５,ｐＨ１．８－２．２,ＳＯ２吸收效率η≥９０％的条件下一步生成纯度较高的ＭｎＳＯ４母液,经简单的除杂,过滤,浓缩,结晶、干燥得到ＭｎＳＯ４·Ｈ２Ｏ含量达到９４％的产品。     

MnO2/CFP复合电极的制备及电吸附Pb2+特性的研究

电极材料的形貌结构与电化学性能等将直接影响着电吸附效果.本研究将二氧化锰(Mn O2)通过电沉积的方法负载于碳纤维纸(CFP)材料上,制备获得了Mn O2/CFP复合电极.所制得的Mn O2/CFP复合电极电化学性质稳定、电容量高,复合电极的单位质量比电容量可高达360 F·g-1.用此电极对初始浓度为6 mg·L-1左右的Pb2+溶液进行电吸附,考察了电沉积时间、电压、p H值等因素对复合电极电吸附效果的影响.结果表明,沉积时间为500 s、电压值为1.0 V、p H值为5.0的条件下可获得最佳的电吸附效果,电吸附3 h后原溶液中残留Pb2+达到0.01 mg·L-1以下,去除效率高达99%以上.本研究为水中重金属离子的去除提供了新的技术选择.     

碳酸酐酶及其矿化捕获CO2研究

自然条件下CO₂水化速率十分缓慢,而CA(carbonic anhydrase,碳酸酐酶)作为一种以锌为活性中心的球状金属酶,可逆催化CO₂生成碳酸氢盐的水合反应,同时能加速该进程的反应速率,并且产物碳酸氢盐和氢根离子无毒害作用,是未来解决环境中CO₂吸收、贮存的可行技术. 但现阶段CA的大规模工业化生产和应用仍有诸多难点亟待解决:CA在使用时稳定性和活性均较低,易受到多种环境因素(如温度、pH、其他溶剂等)的影响;没有合适的含CA的生物载体;工业生产酶成本高昂且固载困难等. 这些问题也是目前CA研究的热点领域. 研究表明,常用的载体材料包括壳聚糖、无机纳米微粒、多孔材料、聚氨酯泡沫等, 这些材料各有优点,并且都能与CA较好地结合,固载CA的活性及稳定性也都不同程度的优于游离态CA,其中CA固载于无孔二氧化硅纳米颗粒上的热稳定性较好. 常用的结合方法有共价结合、吸附结合和交联结合,其中共价结合可以解决CA重复使用时的解吸和漏出问题. 对CA捕获CO₂实际应用中的诸多问题也正在积极解决:①混合气温度过高时,筛选热稳定性较高的菌种,或直接编码表达这类CA,亦或将CA与其他溶解CO₂能力强的溶剂(如胺液、MEA、MEDA等)配合使用;②针对液态膜易挥发的缺点,可以增加聚砜类增湿器;③对于捕获过程中HCO₃-不断增多的问题,可以加入Ca(OH)₂中和或是用离子置换装置去除.      

An estimate of the conversion rates of SO2 to SO2-4 and NO2 to HNO3+ NO3- for the evaluation air pollution in Beijing

The conversion rates of SO₂ to SO^2-₄ and NO₂ to HNO₃₊NO₃- are estimated from the field-data obtained in Beijing in summer, 1988. The results show that the conversion rate of NO₂ is about four times as much as that of SO₂; The conversion rates have a diurnal variation in a day. On the average, the rate of SO₂ is estimated to be 4.7% h^-1 during the daytime and 3.4% h^-1 during the nighttime. Similarly, the rate of NO₂ is estimated to be 17.2% h^-1 and 12% h^-1 respectively.     

H2S信号在拟南芥响应SO2胁迫过程中的作用

以拟南芥为实验材料,研究植物对H₂S和SO₂处理的转录响应及其关系,并利用外源喷施H₂S及其清除剂的方法,检测SO₂熏气后植株体内H₂S的产生及其生理效应,探讨气体信号分子H₂S在植物响应SO₂胁迫过程中的作用.高通量测序结果发现,H₂S和SO₂处理诱导拟南芥植株多个基因转录水平改变,并有1220个基因在两种处理条件下均差异表达,其中包括多个硫代谢和谷胱甘肽代谢相关基因,表明H₂S和SO₂在调控硫代谢途径中具有交互作用.SO₂熏气诱导拟南芥植株体内H₂S合成酶基因LCD和DES1转录水平提高,胞内H₂S含量增多.同时,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性升高,含硫抗氧化物谷胱甘肽(GSH)含量及其相关酶谷胱甘肽硫转移酶(GST)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性提高,活性氧H₂O₂含量增加,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量与对照相比无显著差异.外源喷施H₂S可进一步提高SO₂熏气下拟南芥植株GSH含量及其相关防御酶的活性,H₂O₂含量降低.但喷施亚牛磺酸(HT)清除H₂S后,SO₂熏气拟南芥植株GSH含量、抗氧化酶SOD、CAT和GST活性降低,MDA含量大幅增加.结果表明,SO₂熏气诱导产生的H₂S可作为信号分子,提高机体抗氧化防御能力,增强植物对SO₂胁迫的抗性.     

TiO2/PS/Fe3O4 光催化剂的低温制备及其光催化和磁回收性能

以聚苯乙烯(PS)包覆油酸修饰过的纳米Fe3O4为磁核,在低温(90℃)、中性(pH=7左右)条件下,制备了以PS为惰性隔离层的磁载TiO2光催化剂.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的物相组成、形貌、表面性质、磁学性质进行了表征.以苯酚为模拟污染物,考察了其光催化活性,以自制的磁回收装置,考察其回收特性.结果表明,低温制备的TiO2为锐钛矿结构,平均粒径为2～5 nm,催化剂TiO2/PS/Fe3O4[其中物质的量比为n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]具有结构完整的壳/壳/核结构,TiO2在PS/Fe3O4表面负载牢固;光催化降解苯酚遵循一级反应动力学方程,TiO2/PS/Fe3O4[n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]的反应速率常数K=0.025 8,与纯TiO2的活性接近(K=0.026 2);循环使用5次后,反应速率常数仅降低0.003 4.所制催化剂具有较强的磁感应强度,平均回收率可达到92%以上.该低温水解法制备的磁载TiO2光催化剂具有良好的应用前景.     

WO3/TiO2复合半导体的光催化性能研究

采用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备ＷＯ３／ＴｉＯ２纳米粉末,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝溶液的光催降为模型反应,结果表明,掺入ＷＯ３摩尔比为２％时,ＷＯ３／ＴｉＯ２的光活性最高;随着热处理温升高,ＷＯ３／ＴｉＯ光活性增强;