Ce掺杂改性Ni-Al-Ox催化剂CO-NO反应性能

通过尿素法制备了一系列Ce掺杂改性的Ni-Al-O_x复合氧化物催化剂,并研究了催化剂的CO-NO反应性能.活性测试结果表明,Ni-Al-Ce-O_x的催化活性明显优于Ni-Al-O_x,且活性随着Ce含量的增加而提高.当Ce的掺杂量为20%时,250℃条件下,NO转化率高达95%以上,同时催化剂具有良好的抗H₂O性能.XRD和Raman分析表明,Ce掺杂Ni-Al-O_x催化剂促进了氧空位产生.而XPS结果显示,氧空位随着Ce含量的增加而增加.H₂-TPR结果表明,Ce的掺杂使催化剂的氧化还原性能增强.结合NO-TPD和FTIR的表征结果,进一步发现Ce的加入使表面氧难以将NO氧化成硝酸盐,有利于NO在Ce的氧空位上分解为N₂或N₂O,促进CO-NO反应的进行.     

钐掺杂磷酸铋的制备及其光催化研究

采用一步水热合成法制备不同掺杂量的Sm~(3+)-BiPO_4光催化剂。用XRD,EDS,SEM和DRS手段对光催化剂的特性进行表征。以亚甲基蓝为目标污染物,考察了Sm~(3+)-BiPO_4的光催化活性。结果表明,适量的钐掺杂使BiPO_4光催化活性提高了30%。当钐掺杂量为5%时,紫外光照射90 min,亚甲基蓝的降解率可达86.1%。     

离子液体[bmim]BF_4掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化性能的研究

采用以离子液体为模板剂,辅助溶胶-凝胶法制备纳米级锐钛矿型二氧化钛。探索了合成N-甲基咪唑的实现条件,用微波法实现离子液体中间体及离子液体[bmim]BF4的合成,以合成的离子液体[bmim]BF4为模板制备纳米级光催化剂二氧化钛,研究该二氧化钛的光催化性能。在离子液体辅助下以溶胶-凝胶法制备的二氧化钛粒径更小,有更好的吸附性能和降解性能,光催化效果更好。     

Fe-Ce/ZSM-5复合催化剂的制备及其催化性能

采用浸渍法制备了Fe-Ce/ZSM-5复合催化剂,并将其用于甲基橙的催化降解。利用单因素实验考察了溶液pH、初始甲基橙质量浓度、催化剂加入量、初始H_2O_2浓度及反应温度对准一级动力学方程反应动力学常数的影响,对催化剂的稳定性进行了测试,并探讨了甲基橙的催化降解机理。实验结果表明:在溶液pH 5.0、初始甲基橙质量浓度100 mg/L、催化剂加入量1.0 g/L、初始H_2O_2浓度20 mmol/L、反应温度20℃的优化条件下反应60min,反应动力学常数高达0.034 min~(-1),甲基橙降解率高达87%,铁离子流失量仅为0.019 mg/L;催化剂重复使用3次后,甲基橙降解率仍高于80%,保持了较高活性。     

正交法设计Fe、N共掺杂TiO2/Ti液膜可见光光催化处理染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了Fe、N共掺杂TiO_2膜电极(Fe,N-TiO_2/Ti),并设计三因素五水平正交试验对电极制备条件进行优化.结果表明,各因素影响主次顺序为:煅烧温度Fe掺杂量N掺杂量;最优制备条件为:煅烧温度550℃,Fe掺杂量0.3%(质量分数),N掺杂量0.3%(质量分数);共掺杂电极光催化活性优于单掺杂和未掺杂电极.紫外-可见漫反射和光电性能测试表明,催化剂有可见光响应;XRD表征结果表明,Fe、N共掺杂细化了晶粒,有效抑制了金红石相的形成,其晶型为锐钛矿型,粒径为11.48 nm.利用Fe,N-TiO_2/Ti与Cu阴极组装成斜置双极液膜反应器,可见光激发光催化降解苋菜红,考察了主要影响因素.结果发现,最佳条件为:初始pH 2.50,废水流量5.1 L·h~(-1),在此条件下处理20mg·L~(-1)苋菜红80 min,脱色率达到91.6%.电极重复使用10次,每次60 min,脱色率下降了12.99%,说明电极稳定性较好.     

纳米TiO2-x (BN)x材料制备及其光催化性能研究

首次使用常温络合-控制水解法,以TiCl_4、氨水、尿素、硼酸、有机羧酸为主要原料,制备了硼氮共掺杂的纳米TiO_2光触媒乳液。样品的粒径、晶型、元素类型、光吸收能力及结合键能分别通过纳米激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、X射线光电子谱仪(XPS)等进行表征。结果表明:当B和N离子的掺杂物质的量分数为0.1%时,溶液中粒径最小,达到3.4 nm;掺杂少量B和N离子并不会改变TiO_2的晶型;测量值与实际投料值一致;在TiO_2中加入适量B和N离子,会使其光谱吸收范围红移;掺杂的B和N离子进入了TiO_2晶格,分别形成了O—Ti—N键和B—N键。以酸性红3R染料为降解材料,研究了硼氮共掺杂纳米TiO_2光触媒的催化特性。结果表明,当物质的量分数为0.1%、回流时间为10 min、溶液p H=3时,光催化性能最好,原因可能是10 min的回流时间使光触媒复合乳液达到稳定,溶液p H=3时,光触媒表面吸附的染料分子数与表面的羟基数达到了平衡。动力学研究表明酸性红3R染料的降解符合一级反应动力学。试验结果与表征结果一致。     

Preparation and luminescence properties of Zn3 （BO3）2 doped with Ce3＋and Mn2＋

采用共沉淀法在700℃和较短的烧结时间下制备了Zn3（BO3）2和不同浓度的Ce3＋、Mn2＋离子掺杂的Zn3（BO3）2纳米晶粉末,对合成产物的发光性质及发光机理进行了研究。利用荧光分光光度计、X射线粉末衍射仪以及透射电镜对其光学性能和纳米晶形貌进行了表征。结果表明Ce3＋离子掺杂的Zn3（BO3）2样品在340～400nm之间有强的荧光发射,其最高发射峰峰位为365nm,在Ce3＋掺量为0.5%（摩尔分数,下同）时发光强度达到最高值。Ce3＋取代Zn2＋离子作为发光中心,Mn2＋离子作为激活剂加入,并不影响荧光发射峰的位置,但能够有效增强其发光强度。当Mn2＋离子掺量为0.7%（摩尔分数）时,Ce3＋、Mn2＋共掺杂的Zn3（BO3）2纳米晶发光强度达到最高值。     

镁铝共掺杂氧化锌薄膜的制备与光电性能研究

采用磁控溅射在玻璃衬底上制备镁铝共掺杂氧化锌(MAZO)薄膜。通过XRD、AFM、紫外-可见-近红外分光光度计和四探针测试仪综合分析溅射功率对MAZO薄膜结构特性、表面形貌和光电性能的影响。XRD测试表明,所有MAZO薄膜具有六方纤锌矿晶体结构,沿垂直衬底的(002)方向择优取向。AFM测试显示,所有MAZO薄膜的表面粗糙度低于10 nm。分光光度计测量结果表明,所有MAZO薄膜可见光区域平均透射率在90%以上。随着溅射功率从0增加至200 W,MAZO薄膜禁带宽度从3.46 eV增加至3.53 eV,电阻率从0.41×10~(-2)Ωcm增长至2.38×10~(-2)Ωcm,而品质因子从2.68×10~(-3)Ω~(-1)下降至0.87×10~(-3)Ω~(-1)。通过调控溅射功率,能改变MAZO薄膜中的Mg含量,进一步调节其光电性能。     

Fe-P双掺杂二氧化钛复合材料的制备及其对铊的吸附研究

以钛酸四丁酯为原料，利用水解法构造了Ti-O-Ti的空间结构，通过添加有机硝酸铁和磷酸氢二铵两种原料，向其空腔内引入Fe、P双元素掺杂，得到P-FeN-TiO₂复合材料。使用扫描电镜(SEM)观察了材料的表面形貌，通过吸附等温线、吸附动力学拟合模型分析材料对铊的吸附性能；考察不同溶液pH值、阳离子共存时对铊吸附进程的影响。结果表明：P-Fe-TiO₂复合材料具有多孔结构，吸附符合单分子层吸附，Langmuir拟合最大吸附容量283.1 mg/g，吸附大约2 h达到平衡，强酸性环境会抑制铊的吸附，随着p H值的升高吸附容量逐渐增大，K(Ⅰ),Na(Ⅰ)离子的存在对吸附干扰较小，Ca(Ⅱ)离子的存在会与Tl(Ⅰ)竞争有效的吸附结合位点，导致吸附效率降低，根据吸附前后材料的XPS表征分析，P-FeN-TiO₂复合材料对Tl(Ⅰ)的吸附机理为Ti-OH、P=O、Fe-OH三种基团与Tl(Ⅰ)发生了络合作用，从而实现铊的去除。     

掺铁TiO2纳米管阵列模拟太阳光光电催化降解双酚A的研究

双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰物,其处理技术的开发对环境治理和人类健康都非常重要.以氙灯为模拟太阳光光源,掺铁Ti O2纳米管阵列(Fe/TNA)为光阳极,对BPA进行光电催化降解实验研究.通过场发射扫描电镜、X射线衍射以及紫外-可见漫反射表征Fe/TNA的形貌、物相和光吸收性能.结果表明,与纯Ti O2纳米管阵列(TNA)相比,Fe/TNA光吸收边界发生红移,在可见光区的吸收增强.考察Fe掺杂量、电流密度、不同阴极材料下曝气速率等因素对光电催化降解BPA的影响.结果表明,降解反应符合准一级反应动力学方程,在以0.9 mol·L-1Fe(NO3)3浸渍改性的Fe/TNA为光阳极、钛箔为阴极,电流密度为1.15 m A·cm-2的条件下反应4 h,10 mg·L-1BPA降解率可达72.3%,反应速率常数为5.32×10-3min-1,分别是以TNA为光阳极时的1.24倍和1.52倍;曝气可提升光电催化降解BPA的效果,以钛箔为阴极,曝气速率为1.0 L·min-1和以碳布为阴极,曝气速率为0.2 L·min-1条件下降解4 h,BPA的降解率分别可达82.7%和94.1%,反应速率常数分别为7.20×10-3min-1和11.6×10-3min-1.