TiO_2纤维的制备及其光催化活性研究

K2 Ti4 O9纤维为前驱体经过离子交换合成纤维 Ti O2 .通过甲基橙废水模型体系考察了纤维 Ti O2 的光催化活性 ,同时研究了在不同 p H值条件下 Ti O2 纤维分散体系的稳定性能 .结果表明 ,Ti O2 纤维光催化活性与微米级 Ti O2 相当 ,且控制溶液的 p H值可实现 Ti O2

用溶剂热处理法制备TiO_2纤维及其光催化降解甲基橙的活性

在不同温度下 ,用甘油常压热处理层状水合钛酸 (H2 Ti4O9·nH2 O)制备了TiO2 纤维 ,并用XRD进行了表征 .结果表明 ,经 6 0 ,15 0和 2 5 0℃甘油热处理后 ,样品的主晶相均为H2 Ti8O17,得到有较大比表面积和有微孔结构的TiO2 纤维 ;当处理温度为 15 0℃时 ,制得的TiO2 纤维比表面积由原来的 30m2 /g增大到 12 7m2 /g ,其中小于 1nm的微孔比表面积为 79m2 /g .以甲基橙为代表物 ,考察了TiO2 纤维的光催化活性 .与在空气中热处理相比 ,甘油常压热处理提高了TiO2 纤维的光催化氧化活性 ,其降解甲基橙的能力优于P 2 5 .

磷化镍/介孔TiO_2催化剂的制备及其催化加氢脱硫性能

以介孔TiO2(m-TiO2)为载体,采用程序升温还原法制备了Ni2P/m-TiO2催化剂,考察了不同起始Ni/P摩尔比及活性组分负载量对该催化剂结构及其催化加氢脱硫(HDS)性能的影响.结果表明,当Ni/P摩尔比为1.25时,活性组分以Ni2P为主,催化剂的最佳Ni负载量为10%.采用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、场发射扫描电镜和程序升温还原等技术表征了m-TiO2及其它不同载体负载的Ni2P催化剂.结果表明,高结晶度m-TiO2载体使Ni和P物种的还原温度大幅度降低,在450～600oC还原制得的Ni2P/m-TiO2催化剂的结构参数基本一致,比表面积均为90m2/g左右,具有很高的热稳定性和对二苯并噻吩的HDS催化性能.在相同的反应条件下,m-TiO2负载的Ni2P催化剂HDS性能最好,各载体负载的Ni2P催化剂活性大小顺序为Ni2P/m-TiO2>Ni2P/SiO2>Ni2P/P25.

不同氨基修饰条件对NH_2-MIL-53(Al)CO_2吸附性能的影响

采用水热合成法，通过改变配体中2-氨基对苯二甲酸的含量制备了不同氨基含量的NH2-MIL-53（Al），考察了氨基含量，氨基功能化方法和氨基种类对NH2-MIL-53（Al）的CO2吸附性能的影响。傅里叶变换红外光谱表征（IR）发现在3500～3900 cm-1处存在-NH2基的伸缩振动带，氨基修饰成功。低压下，NH2-MIL-53（Al）的CO2吸附容量随氨基含量的增加而增大，且当氨基含量100%时，其CO2吸附性能优于直接合成的NH2-MIL-53（Al）。合成前修饰比合成后修饰，更有利于提高 CO2吸附容量。采用乙醇胺、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯、N,N′-二亚乙基三胺进行后氨基功能化都不能提高MIL-53的CO2吸附能力。

高级氧化技术矿化水中痕量有机物能力的研究进展

综述了各高级氧化技术(AOPs)降解饮用水中痕量有机物的反应机制,并对痕量有机物的降解难易程度进行了动力学和热力学分析。分析表明:矿化反应Gibbs能判据与高级氧化技术降解难易程度存在一定关联,从而可有效地判断痕量有机毒物的降解难易程度。热力学分析方法可为高级氧化技术的动力学研究提供理论指导。

介孔TiO_2的孔结构调控及其蛋白质固定化性能

以水合二钛酸(H2Ti2O5·xH2O)为前驱体,通过改变热处理条件制备不同孔径尺寸的介孔TiO2。采用X线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、N2吸附-脱附方法对TiO2的结构进行表征,同时以牛血清蛋白(BSA)为模型蛋白,考察介孔TiO2的孔结构对BSA固定化性能的影响。结果表明:介孔TiO2的孔径可实现9～30 nm范围内可调,其中650℃焙烧得到的介孔TiO2孔径为21.6 nm,对BSA的吸附量达69.6 mg/g,优于其他孔径尺寸的介孔TiO2,且与纳米TiO2(P25)的吸附量相当。吸附的BSA分子进入TiO2的孔道内,介孔TiO2比P25具有较好的吸附稳定性,经过6次循环后吸附的BSA残余量仍有65%,而P25上BSA的残余量仅为17%。介孔TiO2为微米级颗粒,有利于从反应体系中分离回收,是一种极有潜力的生物分子固定化载体。

粒径对K_2Ti_6O_(13)大孔陶瓷的制备及性能影响

以K2Ti6O13晶须、K2CO3和TiO2为原料,通过调变K2Ti6O13晶须的粒径,采用不同尺寸晶须间的混合,制备了孔结构可调的K2Ti6O13大孔陶瓷,考察了陶瓷的纯水通量和机械强度与K2Ti6O13晶须粒径及不同尺寸晶须间的配比关系。研究结果表明,随着K2Ti6O13晶须粒径的减小,K2Ti6O13陶瓷体积密度增大,开孔率和纯水通量随之减小,机械强度逐渐升高。当采用中位粒径为7.50μm和1.60μm的K2Ti6O13晶须以质量比为3∶1的比例为原料时,陶瓷物料间形成了大晶须与中细颗粒的搭接,得到了最佳的综合性能,相应的机械强度为42.8±0.2MPa,开孔率为36.4%,纯水通量为2366L.m-2.h-1.MPa-1,在分子筛膜领域具有良好的应用前景。

过渡金属离子掺杂改性TiO_2的光催化性能研究进展

对近年来利用过渡金属离子掺杂改性TiO2 的光催化性能研究进行了综述 .分析了掺杂金属离子的种类、掺杂浓度和掺杂制备方式等对TiO2 光催化性能的影响 。

新型介孔SO_4^(2-)/TiO_2固体酸的制备及其催化酯化性能

以无定形高比表面积水合钛酸(H2Ti2O5·xH2O)为载体,采用等体积浸渍法制备了新型晶须状介孔SO42-/TiO2固体酸催化剂,利用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、红外光谱、热重和氨程序升温脱附等技术考察了催化剂的结构特征和表面酸性及其对乙酸与正丁醇液相酯化反应的催化活性.结果表明,SO42-/TiO2固体酸催化剂不仅具有纳米级晶粒、晶须状形貌、高比表面积和介孔结构,还保持了完善的锐钛矿晶型、较强的酸性和较高的热稳定性;当焙烧温度高于500oC时,催化剂表面结合的SO42-逐渐流失,酸中心数逐渐减少.在m(催化剂)=0.2g、n(正丁醇)/n(乙酸)=1.5和反应时间3h条件下,500oC焙烧的催化剂活性最高,正丁醇转化率达94%,乙酸正丁酯选择性为100%,且催化性能和分离沉降性能均优于SO42-/P25催化剂.

新型Ni/TiO_2催化剂用于对硝基苯酚催化加氢

以介孔氧化钛晶须为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO2催化剂,通过扫描电镜、X射线衍射、N2吸附脱附、热重分析和程序升温还原技术对催化剂及其前驱体进行了表征,考察了催化剂中Ni含量及焙烧和还原温度对催化剂催化对硝基苯酚加氢反应性能的影响.结果表明,Ni/TiO2催化剂不仅具有晶须状形貌和高结晶度的锐钛晶型,还保持了高比表面积和介孔结构.随着Ni/TiO2催化剂中镍负载量的增加,对硝基苯酚转化率逐渐增加,当镍负载量超过10%时,催化剂活性和选择性没有明显变化.当镍负载量为10%,焙烧和还原温度分别为500和450oC时,Ni/TiO2催化剂的加氢活性最佳,是RaneyNi的4倍.该催化剂循环使用7次后未发现明显失活.

新型Mo/TiO_2的噻吩加氢脱硫性能

以二氧化钛(TiO2)晶须成型材料为载体,采用过量浸渍法制备了MoO3负载量为7.2%(质量分数)的新型Mo/TiO2加氢脱硫催化剂。利用XRD、BET等手段对该催化剂进行表征,并且在催化剂中压微反活性评价装置上考察了不同操作条件对其噻吩加氢脱硫性能的影响。结果表明,新型Mo/TiO2为纯锐钛矿相;TiO2晶须成型载体负载了7.2%MoO3后,比表面积由93m2/g变为72m2/g,孔容由0.27cm3/g变为0.23cm3/g,下降均不明显。该Mo/TiO2催化剂直接用于噻吩加氢脱硫反应时,5h内即达较高活性,能把模型溶液中的噻吩质量分数由1300μg/g降至5μg/g以下。在反应温度300～330℃、H2分压1.5～3.0MPa、氢/油体积比155～250、体积空速3.0～5.0h-1的条件下,新型Mo/TiO2催化剂上噻吩加氢脱硫转化率接近100%,运行500h没有明显失活迹象。

金属有机骨架材料在CO_2/CH_4吸附分离中的研究进展

CO2/CH4分离能耗高是生物甲烷过程核心难题之一。金属有机骨架材料(metal organic frameworks,MOFs)由于其优异的CO2吸附分离性能,被视为最具潜力的CO2分离捕集材料,近年来引起了广泛的关注。本文结合沼气的特点和MOFs研究的最新进展,对MOFs材料在CO2/CH4吸附分离过程的相关实验研究工作进行了综述。

含TiO_2(B)介孔氧化钛材料的制备、特性和应用

综述了近年来本课题组依据材料化学工程研究思想,对含TiO2(B)(一种比金红石和锐钛矿相结构更松散的氧化钛晶型)介孔氧化钛材料在制备、结构和性能方面所取得的研究进展.该介孔材料由二钛酸钾经水合、离子交换和热处理得到,具有良好原子尺度晶格匹配界面特征的锐钛矿和TiO2(B)核壳结构.研究表明,该介孔材料在兼备高比表面积、高晶化孔壁和高热稳定性的同时,还表现出良好的纳米颗粒担载稳定性,在光催化、油品加氢精制、药物载体、固体酸催化和电化学电容器等方面已凸显出良好的应用潜力和推广价值.目前该新型含TiO2(B)介孔氧化钛材料已经实现低成本、规模化制备.

分光光度法测定二氧化钛悬浮体系中甲基橙及光催化降解效果的表征

首次利用三波长分光光度法在二氧化钛(TiO2)悬浮体系中直接测定了甲基橙(AO)并用于光催化降解效果的表征.根据三波长原理,用计算机程序选出的最佳三波长组合为420、476和516 nm.在浑浊度不同的二氧化钛悬浮体系中,用三波长法直接测定了标准加入的甲基橙,其回收率为96.7%～101%;同样,在浑浊度一定的悬浮体系中,测定了不同浓度的甲基橙,回收率为99.0%～101%.该法用于表征紫外光照射下的二氧化钛(P25,TiO2纤维)光催化降解甲基橙实际体系,其实际效果与常规测量体系得出的结论完全一致,且不同浑浊度下测量结果的重现性良好.结果表明,三波长分光光度法可以有效地消除悬浮体系中浑浊的干扰,为实现二氧化钛光催化体系的在线监测及光催化降解机理的动力学研究提供了一条可行的途径.

氧化剂增强TiO_2纤维光催化降解DMF研究

研究TiO2纤维光催化降解DMF水溶液的结果表明:氧化剂增强了TiO2纤维对DMF的降解能力,在其它反应条件相同情况下,O3/TiO2(F)对DMF降解率是air/TiO2(F)和H2O2/TiO2(F)的1.5倍左右,且降解速率提高2倍左右,COD分析表明DMF几乎完全矿化.同时实验过程中确定了DMF光催化降解中间产物仲胺的存在.以二甲胺为仲胺代表物进行光催化降解研究表明,中间产物仲胺的迅速降解是O3增强TiO2纤维降解效应的主要因素.

化工新视野下中国生物甲烷跨越式发展策略

生物甲烷作为战略资源和可再生能源已在德国和瑞典等发达国家得到快速发展,我国尚处于起步阶段。目前,对生物甲烷物质高效转化和能量有效利用机制缺乏深入了解仍然是制约其大规模应用的瓶颈。本文从化学工程前沿理论出发,分析生物甲烷高效转化存在的关键科学问题,认为基于中国国情的生物甲烷工业,可以在化工界面传递新理论、纳微尺度新材料和系统优化方法介入下,获得物质转化和能量利用方面的突破,实现生物甲烷产业的跨越式发展。

一种具有CO催化氧化稳定性的金铜双金属/介孔氧化钛催化剂(英文)

将金、铜前驱体沉积沉淀到介孔氧化钛材料上,再经氢气活化后制备了双金属催化剂Au-Cu/TiO2,并采用N2吸附/脱附、X射线粉末衍射、紫外-可见光谱和高分辨透射电镜等对样品进行了表征.结果显示,金和铜形成合金相,且良好地分散在介孔氧化钛上.CO氧化反应结果表明,Cu可以提高Au催化剂的催化性能,Au-Cu/TiO2催化剂比Au/TiO2和无孔氧化钛负载的Au催化剂具有更好的CO催化氧化稳定性.这可能与Au,Cu合金化和氧化钛的介孔结构有关.

钛酸钾晶须的微波合成

应用微波合成技术,以碳酸钾和水合氧化钛为前驱体,CuO和Fe3O4为加热介质,合成出系列钛酸钾(K2Ti2O5, K2Ti4O9和K2Ti6O13)晶须和高结晶度的六钛酸钾粉末. 考察了微波加热介质、反应时间和反应Ti/K比等因素对产物物相和形貌的影响,证明微波条件下晶须的生长符合液相熔体诱导模型.

Pt改性的高结晶度TiO_2晶须的光催化性能

以二钛酸钾(K2Ti2O5)为前驱体,通过离子交换和800°C焙烧制备了TiO2晶须(TiO2(800°C)),并采用乙二醇胶体法,在TiO2(800°C)样品上负载1%Pt纳米颗粒制成了Pt/TiO2(800°C)催化剂.采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X荧光光谱和低温N2吸附-脱附等技术对催化剂进行了表征,并考察了该催化剂光催化降解苯酚活性及稳定性.结果表明,TiO2(800°C)样品为结晶度较高的纯锐钛矿TiO2,载Pt后催化活性提高到原来的2.3倍,具有很高的单位比表面积活性.催化剂经10次重复使用后,Pt流失量仅为6%,活性为新鲜催化剂的91%.而低结晶度的纯锐钛矿或混晶的TiO2负载Pt催化剂的活性和稳定性均不及Pt/TiO2(800°C).