基于缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解染料废水中的应用

近年来,通过缺陷调控提高催化剂催化性能引起了广泛关注,而缺陷重构过程对光催化-类芬顿耦合反应的影响仍鲜有研究.本文将含铁多酸分子强耦合到富含氧空位缺陷的二氧化钛(TiO_2)光催化剂(P25)表面,考察了缺陷形成和二次重构过程对光催化-类芬顿协同催化降解有机染料活性的影响.结果表明,单氰胺复合后二次煅烧有利于H2气氛处理生成的氧空位进行空间分布重构,重构后的缺陷更为有利于TiO_2表面的光生电荷向含铁多酸分子界面转移.借助TiO_2光催化剂光生电荷分离能力的提升和类芬顿试剂活性位点的增强,缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解亚甲基蓝染料的反应中催化活性提高了13倍.     

Au负载OMS-2催化剂的制备及其低温催化氧化性能

通过前掺杂法(QI),浸渍法(IM)和沉积-沉淀法(DP)3种方法制备了Au负载氧化锰八面体分子筛(OMS-2)Au/OMS-2催化剂,研究了制备方法和制备条件对其催化氧化CO活性的影响.采用X射线衍射(XRD)和BET比表面积测定等技术对所制样品进行表征.结果表明,沉积-沉淀法制备的Au/OMS-2-DP催化剂活性明显高于前掺杂法和浸渍法制备的催化剂,这与Au/OMS-2-DP催化剂比表面积较大和负载Au颗粒较小有关.制备条件(沉淀剂种类、制备溶液pH、Au负载量和催化剂焙烧温度)明显影响Au/OMS-2-DP催化剂的催化活性.对于各种不同的沉淀剂,以KOH为沉淀剂制备的催化剂活性最高,这可能与其无钝化作用,而且形成的Au颗粒较小有关;制备溶液的为最佳,当pH值过高或过低容易导致Au颗粒的聚集和Au沉淀量较少;XRD结果表明,当Au负载量为5wt%催化剂和催化剂焙烧为300℃时,所制备的催化剂颗粒最小,所得的催化剂活性最高.最佳条件制备的Au/OMS-2-DP催化剂活性较好,CO完全转化(100%)的温度为67℃.     

二氧化钛复合型催化剂制备及其微波辅助催化氧化甲苯性能

实验采用溶胶凝胶法和传统浸渍法制备了TiO2-分子筛复合载体及复合载体负载过渡金属与稀土元素催化剂,通过微波辅助催化氧化甲苯的性能实验考察其催化活性.结果表明,复合TiO2明显提高了载体结构的稳定性与耐温性,并使过渡金属铜(Cu)、锰(Mn)和稀土元素铈(Ce)等活性组分在催化剂表面的分散更均匀;在复合载体吸附、吸波性能与多相活性组分催化的共同作用下,Cu-Mn-Ce/TiO2-分子筛催化剂微波辅助催化氧化甲苯的完全燃烧温度仅为175℃,此时甲苯去除率可达99％;15 h的连续性实验表明,TiO2复合型催化剂具有良好的催化活性与稳定性.由催化剂表征分析结果可知,活性组分颗粒的均匀分布与铜、锰氧化物及铜锰尖晶石固溶物等活性相的存在促进了甲苯的催化氧化,锐钛矿型TiO2较高的电子迁移速率与催化剂孔径的增大均有助于甲苯的氧化降解.     

基于ZrO2/TiO2催化H2O2氧化低温脱硝的实验研究

以纳米TiO_2为载体,采用等体积浸渍法掺杂过渡金属氧化物ZrO_2进行改性,制备了一系列ZrO_2/TiO_2催化剂,以催化H_2O_2低温氧化NO脱硝,并采用X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温氧化(O_2-TPO)、X射线光电子能谱(XPS)及电子顺磁共振(EPR)等表征分析探究了影响H_2O_2脱硝活性的因素.表征结果表明ZrO_2的负载量会影响催化剂中晶格氧的含量,晶格氧相对含量的增加有利于氧化还原反应中的电子传递,这是促进H_2O_2活化分解的关键.在微观表征的基础上,通过实验研究筛选获得了催化剂的最佳ZrO_2负载量,同时对比考察了非催化和纳米TiO_2催化作用下的H_2O_2氧化低温脱硝性能;针对获取的最优催化剂,进一步考察了不同烟气工况对催化剂活性的影响.实验结果表明,ZrO_2/TiO_2催化剂能有效促进H_2O_2的活化分解实现低温脱硝,且ZrO_2负载量为4%(质量分数)时,催化活性最高;在烟温为160℃、[H_2O_2]/[NO]物质的量比为2及空速为30000 h~(-1)时,NO转化率最高可达81%.     

rGO/TiO_2复合光催化剂的制备及光催化性能

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以柠檬酸作为钛酸四丁酯的水解抑制剂和氧化石墨烯的表面活性剂制备G0/TiO_2前驱体溶胶,经过干燥、热处理后用NaBH_4还原得到还原氧化石墨烯/TiO_2(rGO/TiO_2)复合光催化剂.利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、荧光光谱(PL)对其进行表征分析;研究了GO的引入量、光催化剂的投入量对甲基橙降解性能的影响.结果表明:柠檬酸的加入能有效改善纳米TiO_2在rGO表面的分散情况;rGO/TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显高于纯TiO_2;GO的加入量为10%且催化剂用量为0.1g时催化效果最佳.     

Ti-Cu-Mn复合物负载石墨烯催化剂制备及其降解二甲苯性能

采用水热法制备了4种不同摩尔比的Cu-Mn-Ti/GS复合物催化剂,利用固定式反应床评价了其对二甲苯的催化氧化性能,并对催化剂进行了BET、XRD、SEM、TEM、XPS等表征,探讨了其对二甲苯的降解动力学.结果表明,当催化剂的Cu、Mn含量增加时,其比表面积有所降低,总孔容也降低,降解活性减小.催化剂中Cu-Mn呈现Cu_(1.5)Mn_(1.5)O_4和CuMn_2O_4两种晶格,活性组分有Cu~+、CuMn O和TiO_2.石墨烯载体的稳定性较好,Ti-Cu-Mn/GS(1∶1∶1)催化剂的颗粒分布较均匀,粒径也较小,降解二甲苯的T50为97℃,表现出较好的低温催化降解性能.催化剂对二甲苯的催化氧化降解过程符合一级反应动力学方程.     

Au/SnO_2/TiO_2催化氧化CO性能的研究

通过煅烧制备TiO2,用浸渍法负载SnO2,沉积沉淀法负载Au,制备不同SnO2含量的Au/SnO2/TiO2催化剂。采用BET、SEM、XRD等手段对催化剂样品进行表征并考察煅烧温度、SnO2的添加量等对Au/SnO2/TiO2催化剂催化CO氧化活性的影响。结果表明:Au/SnO2/TiO2催化活性比Au/TiO2明显提高;海绵钛在400℃煅烧后负载10%SnO2和1%的Au催化活性较好,在124℃左右能使气体中含量为2.94%的CO基本完全转化。     

纳米CeO2催化氧化甲苯的形貌效应研究

采用水热法合成CeO2纳米棒、纳米颗粒和纳米立方体,利用XRD、BET-N2、TEM/HRTEM、Raman、O2-TPD和H2-TPR等表征手段进行表征,并利用连续流固定床反应法研究各催化剂对甲苯的催化氧化性能.结果表明,CeO2纳米棒因具有高比表面积和细颗粒尺寸,且表面主要暴露高活性的{100}/{110}晶面,拥有更多的氧空位和高活性氧物种,因此,催化活性最高,CeO2纳米颗粒次之,立方体最低.原位红外甲苯催化氧化机理分析进一步表明,CeO2纳米颗粒和纳米立方体上生成的羧酸盐物质难以进一步深度氧化,而纳米棒能在贫氧和低温条件下诱导甲苯的完全氧化和产物脱附,使甲苯得以快速降解.     

铈改性ZIF-8材料催化降解甲苯的性能研究

文章利用水热法合成不同比例铈改性ZIF-8催化剂,研究其在催化降解甲苯反应中的催化活性,从而筛选出最佳铈锌比例的复合催化剂,并采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、热重分析(TG)及低温氮气吸附技术对催化剂进行表征。结果表明:铈改性ZIF-8催化剂表面分散的铈显著提高了ZIF-8的甲苯催化氧化活性,Ce∶Zn(摩尔比)=0.6∶0.4时催化剂的活性最高,甲苯转化率达90%时的温度为247℃。材料表征结果表明,合成催化剂颗粒尺寸不均一,热稳定性良好。     

杂多酸/TiO2复合光催化材料的制备及光催化性能

采用浸渍法制备了复合杂多酸(H3PW12O40/TiO2,H4SiW12O40/TiO2)催化材料,通过UV-Vis、IR和XRD对其结构进行了表征,研究了合成的催化剂对有机染料亚甲基蓝降解的催化活性.讨论了催化剂投加量、亚甲基蓝溶液的初始浓度、酸度等对催化脱色效果的影响.结果表明,当溶液酸度为pH=3,催化剂用量为4...     

聚合物辅助成型法制备纳米Co3O4/CeO2催化剂及其对CO低温氧化性能研究

采用聚合物辅助成型法,以乙二胺四乙酸(EDTA)和聚乙烯亚胺(PEI)为配位体制备了Co_3O_4/CeO_2催化剂,对其进行了氮气吸附、XRD、XPS、SEM、TEM、H2-TPR和CO-TPR等表征,并考察了材料的CO低温催化性能.结果表明,采用聚合物辅助成型法能够合成出具有三维空间网络结构的纳米Co_3O_4/CeO_2催化剂,Ce的加入有利于获得具有更小尺寸的Co_3O_4颗粒,并提高Co3+的相对含量,从而有利于CO低温催化性能的提高;Ce/Co的摩尔比为1时,样品具有最佳的CO催化性能,在催化温度为30℃时,可使初始浓度为100 ppm的CO完全转化;同时,纯氧气加热吹扫有利于催化剂的稳定再生.本研究可为CO低温催化剂的制备提供重要参考.     

暴露不同晶面的锐钛矿及其光催化反应

文章研究了采用水热法制备双椎体矿锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜和暴露(001)和(101)晶面的去顶端双椎体锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜。再利用光还原沉积贵重金属(Ag、Au)到锐钛矿TiO_2晶面上的方法研究所制备的TiO_2纳米晶体结构对光催化性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)观察贵重金属(Ag、Au)粒子在锐钛矿TiO_2晶面上的光沉积情况,结果表明暴露的(001)和(101)晶面在锐钛矿TiO_2的光催化氧化还原反应中分别起到不同的作用。通过X射线衍射仪(XRD)分析所制备的锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜的材料成分以及晶型结构。利用制备的锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜对亚甲基蓝进行光催化降解,探究其光催化效率及影响因素。通过对我们制备的矿锐钛矿TiO_2纳米晶体的研究可以认为同是暴露分别进行氧化还原反应的晶面和光还原沉积贵重金属都能有效促进光催化效率。     

一般性问题

X701200503301低温燃烧法制备La1-xCsxFeO3复合氧化物及其贫燃条件下对NO催化净化的活性与机理/王海燕(哈尔滨师范大学呼兰分院化学系)…∥黑龙江大学自然科学学报/黑龙江大学.-2005,22(1).-25~27,33环图N-69采用低温燃烧合成法制备了La1-xCsxFeO3系列复合钙钛矿氧化物。X射线衍射分析和IR结果表明:x=0.0~0.6时都形成了钙钛矿结构。催化性能测试发现,x=0.5时催化活性最好,TPR分析证明:其催化活性与高价铁离子的出现及氧空位有关。图3表1参6X701200503302TiO2/SiO2纳米粒子气相光催化降解甲苯的研究/李晓红(吉林大学环境与资源学院…     

OMS-2负载Ag催化剂的制备及催化氧化性能研究

以KMnO4和MnSO4为基底采用回流法合成了氧化锰八面体分子筛(OMS-2)。以OMS-2为载体采用前掺杂法和浸渍法制备了不同Ag含量的负载型OMS-2催化剂,对所制催化剂进行了结构和织构表征。并研究了不同制备方法和Ag负载量对Ag/OMS-2催化氧化CO性能的影响。结果表明,OMS-2为典型的cryptomelane一维隧道结构,适量掺杂Ag使OMS-2载体分子筛的有序性得到改善。负载型Ag/OMS-2的催化活性均明显优于OMS-2载体,且前掺杂法催化活性优于浸渍法。这与Ag/OMS-2-PI催化剂中Ag颗粒大小及OMS-2载体与Ag之间存在强相互作用有关。Ag负载量明显影响Ag/OMS-2-PI催化剂的催化活性,3Ag/OMS-2-PI催化剂(Ag=3.0 wt%)催化活性最高,这是由于适当Ag负载量,Ag颗粒较小,与载体OMS-2的相互作用较强,能较好地活化OMS-2晶格氧,同时Ag的引入使OMS-2对CO的吸附性能及晶格氧的扩散能力得到显著增强,提高了催化剂对CO的氧化催化能力。     

埃洛石/g-C_3N_4-Cu_(2+1)O催化剂的制备及催化性能研究

文章以埃洛石(HNTs)、g-C_3N_4和硝酸铜为原料,一步合成了埃洛石/g-C_3N_4-Cu_(2+1)O催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)、程序升温还原(TPR)对催化剂进行了表征。研究了埃洛石/g-C_3N_4-Cu_(2+1)O对结晶紫的吸附性能、光催化降解性能和催化氧化CO性能。结果表明,将Cu_(2+1)O负载到埃洛石和g-C_3N_4的表面能显著地改善Cu_(2+1)O的分散性,减小Cu_(2+1)O的粒径和增强Cu_(2+1)O的热稳定性。当埃洛石、g-C_3N_4和Cu_(2+1)O的质量之比为5∶10∶4时,催化剂具有最优的光催化和低温催化活性。在最优条件下,该催化剂对结晶紫的吸附率为58.64%;添加6‰的H2O2水后,对结晶紫的降解率为97.53%。在温度为200℃时,催化剂连续催化氧化CO 12 h时,CO的转化率仍为92.5%。催化剂具有较好催化活性的原因可能是催化剂中的g-C_3N_4和Cu_(2+1)O存在较强的协同作用。另外,催化剂具有较大的比表面积,Cu_(2+1)O在埃洛石/g-C_3N_4上较好的分散性和较小的Cu_(2+1)O粒径也能显著增强催化剂的催化活性。     

纳米Au/TiO2薄膜真空紫外光催化降解甲醛

为提高真空紫外光催化对甲醛的去除率并降低副产物O3的浓度,采用低温吸附法在TiO2薄膜上负载纳米Au.研究比较了UV254nm光催化(TiO2/UV)、真空紫外光降解(VUV)、真空紫外光催化(TiO2/VUV)等3种方法对低浓度甲醛的降解效果.结果表明,TiO2/VUV对甲醛的去除率显著高于VUV和TiO2/UV.TiO2表面负载纳米Au粒子能促进光生电子和空穴的分离.因此,在真空紫外光催化降解过程中, Au/TiO2不仅提高甲醛的降解率,还显著分解副产物臭氧,使尾气臭氧浓度降低32%.而且Au/TiO2薄膜在真空紫外光催化过程中具有很好的稳定性.     

β-MnO2纳米棒催化氧化碱性桃红染料的研究

采用自制的β-MnO2纳米棒在酸性条件下催化氧化碱性桃红染料模拟废水,反应过程不需添加过氧化氢、无需加热.实验结果显示,低pH值(pH=1)有利于染料的脱色和降解.动力学研究表明,以β-MnO2纳米棒为催化剂分解碱性桃红染料废水的反应近似为一级反应,反应速率常数为0.1378min-1.对反应前后的溶液进行紫外和红外光谱分析,结果表明,碱性桃红在催化处理过程中芳环断开,生成脂肪胺、NH4 和CO2.     

OMS-2负载Pt催化剂的制备及其催化氧化性能研究

采用前掺杂法、沉积-沉淀法和浸渍法制备了氧化锰八面体分子筛(OMS-2)负载Pt催化剂(Pt/OMS-2),对所制催化剂进行了结构和织构表征。并研究了不同制备方法和沉积-沉淀法中不同制备(Pt负载量和溶液的pH值)对Pt/OMS-2催化氧化CO性能的影响。结果表明,沉积-沉淀法制备的Pt/OMS-2-DP催化剂活性最好(T100=100℃)。这与Pt/OMS-2-DP催化剂中Pt颗粒大小及OMS-2载体与Pt之间存在强相互作用有关。Pt负载量明显影响Pt/OMS-2-DP催化剂的催化活性,3Pt/OMS-2-DP催化剂(Pt=3.0 wt%)催化活性最高,这是由于适当Pt负载量,Pt颗粒较小,并与载体OMS-2的相互作用较强,能较好地活化OMS-2晶格氧。pH值对Pt/OMS-2-DP催化剂催化性能影响较大,这与OMS-2的等电点和Pt在不同溶液中存在不同Pt配位体形式有关。     

吸附存储-间歇放电法氧化甲苯的反应过程研究

以SBA-15为催化剂,对比连续降解法和吸附存储-间歇放电法净化低浓度甲苯的活性,结果表明吸附存储-间歇放电法下甲苯去除率、碳平衡和CO2选择性更高.运用GC-MS分析了2种降解方式催化剂表面中间产物随时间的变化,苯甲醛进一步氧化分解进而打开苯环,是等离子体催化降解甲苯的控制步骤.对比SBA-15、Mn/SBA-15、Ag/SBA-15、AgMn/SBA-15 4种催化剂在吸附存储-间歇放电法下降解甲苯的活性.结果显示Ag和Mn的引入加速了对2-庚烯醇的氧化催化,AgMn/SBA-15表现出最好的碳平衡、CO2选择性.     

Pt颗粒尺寸对Pt/CeO2催化氧化甲苯性能影响

使用乙二醇还原法制备了一系列不同尺寸的Pt-x纳米颗粒(x=1.41、1.57、1.79、1.95、2.12、2.32 nm),将其负载于棒状(rod)CeO_2载体上.考察了不同尺寸的Pt颗粒催化剂Pt-x/CeO_2-rod在甲苯催化氧化反应中的催化性能.结果显示,随着Pt颗粒尺寸的增加,催化剂活性先升高后降低.其中,Pt颗粒尺寸为1.79 nm时催化剂催化活性最好,T90=133℃.一般认为,Pt颗粒尺寸增加其分散度减小,导致催化活性降低.然而本实验结果表明,随Pt尺寸增加催化活性先升高后降低,并且基于催化剂表面Pt原子计算的TOFs(turnover frequencies)随Pt尺寸增加逐渐变大.紫外拉曼光谱(UV Raman)、XRD、XPS显示,随着Pt颗粒尺寸增加,催化剂Pt-x/Ce-rod表面氧空位的浓度逐渐增加.氧空位有效提高了催化剂晶格氧的流动,促进了氧气的吸附活化及传递过程.Pt/Ce催化剂催化氧化甲苯反应活性是Pt分散度以及CeO_2表面氧空位浓度双重作用的结果.