Cu-MOF前驱法制备CuO-TiO_2及其光催化产氢性能

利用Cu的有机骨架材料(Cu-MOF(Cu BTC))中金属离子高度有序的特性,基于高比表面的介孔TiO_2载体,通过煅烧前驱体Cu BTC-TiO_2复合物制备纳米负载型CuO-TiO_2催化剂。使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附、X线光电子能谱仪(XPS)和紫外-可见光吸收光谱仪(UV-Vis)对催化剂的形貌和结构进行表征,并以甲醇-水体系为气相光催化产氢评价体系。结果表明:通过MOF前驱法制备的CuO-TiO_2催化剂,平均产氢速率达到0.32 mmol/(g·h),在多次循环实验中产氢速率没有明显下降趋势,稳定性较好,明显优于通过沉积沉淀法制备的CuO-TiO_2催化剂。

锰配合物促进CuO-TiO_2光催化分子氧氧化环己烯的研究

以醋酸铜、氢氧化钠、钛酸正丁酯为原料及PEG6000为活性剂,采用共沉淀法制备了CuO-TiO2复合型半导体氧化物催化剂,借助固体紫外、氮气吸附脱附、XRD、TEM对其进行了表征,考察了催化剂在可见光照射下分子氧选择氧化环己烯反应过程的光催化性能.结果表明,CuO-TiO2在催化该光化学反应时显示比其纯氧化物稍高的催化活性,而且金属配合物的加入能不同程度地促进光催化反应,其中8-羟基喹啉锰类配合物的促进作用最显著.在优化反应条件下,环己烯的转化率为32.2%,氧化产物为环氧环己烷、环己烯醇和环己烯酮.

CuO-WO3/TiO2催化氧化燃煤烟气中Hg0试验研究

提高燃煤电厂现有选择性催化还原(SCR)催化剂催化氧化单质汞(Hg^0)的性能,能够有效增强燃煤电厂利用现有烟气污染物控制装置协同脱汞效率。采用分步浸渍法制备了一系列CuO-WO3/TiO2(CuWTi)催化剂,在温度150~350℃时模拟燃煤烟气条件,考察了催化氧化Hg^0性能,并与商用脱硝催化剂进行了比较。探究了烟气中O2、SO2和NO等气体对Hg^0氧化性能的影响规律。发现商用脱硝催化剂和WTi催化剂在不含HCl的模拟烟气中对Hg^0氧化率均在30%以下,而Cu2W8Ti催化剂具有较好的Hg^0氧化性能。采用X射线光电子能谱分析仪(XPS)对催化剂进行了表征,结果表明,CuO与WO3的相互作用在催化剂表面生成了丰富的化学吸附氧,促进了Hg^0的氧化。Hg^0在Cu2W8Ti催化剂表面的氧化过程遵循Mars-Maessen机制。

烧结制度对添加CuO-TiO_2制备的Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能的影响

研究以α-Al_2O_3为骨料、羧甲基纤维素(CMC)为成孔剂和黏结剂、丙三醇为润滑剂和增塑剂、CuO-TiO_2为烧结助剂,用挤压成型法制备单管式α-Al_2O_3陶瓷膜支撑体,并讨论了烧结制度对Al_2O_3陶瓷膜支撑体性能的影响.通过扫描电镜、红外光谱、热重分析仪及自制装置对Al_2O_3陶瓷膜支撑体的微观形貌、孔隙率、抗折强度及抗酸碱腐蚀性等性能进行分析表征.其结果为:孔隙率30.98%;抗折强度104.88 MPa;酸、碱腐蚀重量损失率分别为0.95%、1.31%.

CO_2加氢合成甲醇CuO-ZnO-TiO_2催化剂的制备与表征

采用添加表面活性剂并流浆态沉淀法制备了CuO-ZnO-TiO2催化剂,利用N2吸附脱附、XRD、SEM、EDS和H2-TPR等方法对催化剂进行了表征。结果表明,CuO-ZnO-TiO2催化剂为平均孔径3.7436nm的介孔材料,CuO在催化剂上的分散性较好,还原温度较低。在反应温度230℃、反应压力2.0MPa、反应空速2100h-1、H2和CO2摩尔比为3:1的条件下,CO2加氢合成甲醇效果较好,甲醇选择性为19.68%,甲醇产率为2.26%。

CuO-NiO助催化剂对TiO_2(P25)光催化活性的影响

采用简单的浸渍和化学热解的方法合成了CuO、NiO分别负载及共负载的TiO2(Degussa,P25)光催化剂CuO/P25、NiO/P25和CuO-NiO/P25。通过在紫外光下催化降解甲基橙,发现单独负载CuO能提高P25的光催化降解效率,单独负载NiO却降低了P25的光催化活性,而CuO和NiO共负载的P25体系(0.5%CuO-0.1%NiO/P25)的光催化降解效率比0.5%CuO/P25、0.1%NiO/P25、P25分别提高了近8%、17%、15%。实验结果说明:CuO能够有效地分离和累积光生电子从而提高了P25的光催化活性;由于NiO的导带位置与P25不匹配而使P25的光催化效率降低;在共负载的P25体系中,CuO和NiO之间的相互作用可能产生了活性更高的Cu、Ni混合氧化物助催化剂,进而提高了P25的光催化能力。

硬脂酸改性CuO-TiO_2薄膜的摩擦学性能

采用溶胶-凝胶技术在钢基底上制备CuO-TiO2薄膜,再用自组装技术在薄膜表面沉积硬脂酸分子获得有机-无机复合薄膜。利用接触角测量仪和X射线粉末衍射仪研究薄膜的润湿性和晶体结构,用球盘型微纳摩擦磨损试验机研究薄膜在干摩擦条件下与轴承钢球往复滑动的摩擦学性能。结果发现,CuO-TiO2薄膜经硬脂酸改性后得到的双层薄膜呈现高疏水状态,对水接触角达135°,具有优异的摩擦学性能,这主要是由于双层薄膜可充分利用CuO-TiO2薄膜自身的耐磨特性与脂肪酸薄膜的减摩特性以及两者之间可能存在的协同作用。

CuO-TiO_2气敏材料的制备及其低温丙酮气敏特性研究

采用溶胶-凝胶法制备了CuO掺杂TiO_2纳米材料并用于丙酮气敏传感器制备,通过XRD和SEM对样品的物相结构和表面微观形貌进行表征,利用EDS对样品的元素种类与平面分布进行了分析,研究了CuO掺杂量、工作温度、光激发等对元件气敏性能的影响。结果表明,CuO-TiO_2对丙酮表现出良好的选择性,掺杂6.6%(质量分数)CuO的CuO-TiO_2,经500℃退火后,在75℃下,对体积分数为1000×10^(-6)丙酮的灵敏度达到106.71,响应时间和恢复时间均为2 s;同时研究还显示光激发可以有效提高元件的气敏性能,紫外光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下增幅95%,而可见光照射下元件对丙酮的灵敏度相比无光条件下仍能增幅50%。

超细材料CuO-In_2O_3-TiO_2的制备与表征

以金属盐、硼酸和钛酸四丁酯为原料,采用硬脂酸凝胶法制备出了共掺杂纳米CuO-B2O3-TiO2材料,采用XRD、TEM、TG-DSC、FT-IR、等表征手段研究了该纳米材料的形成过程、颗粒形态及晶相组成。结果表明:随着煅烧温度的升高,X射线衍射峰逐渐变窄,峰强增加,粒径增大,锐钛矿的百分含量减少,CuO及In2O3的掺杂促进了锐钛矿向金红石的转化。

以TiO_2多孔微球为载体的CuO/TiO_2催化剂的制备、表征及CO氧化催化性能

利用高分子反相悬浮聚合技术结合溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2晶粒组成的多孔微球.以TiO2多孔微球为载体,利用浸渍法制备了CuO/TiO2催化剂,用示差扫描量热法、热重分析、X射线衍射和X射线光电子能谱(XPS)对TiO2多孔微球和催化剂进行了表征,并对其进行了CO催化氧化性能的评价.结果表明,于500℃焙烧的TiO2多孔微球基本为锐钛矿型结构,其粒径为19.5nm.XPS结果表明,催化剂中载体和活性组分存在相互作用,Cu除了以Cu2+的形式存在外,还以部分Cu+和Cu0的形式存在.CO催化氧化研究结果表明,催化剂的催化活性与浸渍液的浓度和催化剂的焙烧温度有关.用0.5mol/LCu(NO3)2·3H2O溶液浸渍得到的催化剂和于200℃焙烧得到的催化剂具有较好的催化活性.

CuO/TiO_2-H_2O_2可见光催化亚甲基蓝脱色效果及影响因素研究

以水解法制备的锐钛矿型TiO2为载体,制备了CuO/TiO2型光催化剂。以亚甲基蓝为对象,在可见光照射下研究了H2O2加入量、pH值和催化剂投加量对脱色效果的影响,同时与改性前的TiO2催化剂进行了脱色效果的对比。结果表明亚甲基蓝在碱性条件下能较好脱色,H2O2用量和CuO/TiO2催化剂投加量分别为每1 000 mL反应液各加入10 mL和0.1 g时脱色最好;另外,TiO2催化剂也在碱性条件下能较好脱色,H2O2用量和催化剂投加量分别为每1 000 mL反应液各加入12.5 mL和0.1 g时脱色最好。最优条件下对比实验表明,CuO/TiO2型催化剂在可见光照射下具有很高的催化活性,亚甲基蓝2 h脱色率达到88%,远好于改性前的TiO2和Degussa P25催化剂。

CuO/SnO_2/TiO_2复合光催化剂的制备及光催化性能

采用硬脂酸法制备了CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂,采用XRD及TG-DTA分析对其物相和热稳定性进行了表征,并通过苯酚的光催化降解行为对所制备催化剂的活性进行了评价。结果表明,经500℃热处理的CuO/SnO2/TiO2复合光催化剂属于单一的锐钛矿相,且铜、锡氧化物的引入抑制了TiO2的结晶和晶粒的生长。当催化剂组成为Cu∶Sn∶Ti=0.25∶5∶100(物质的量比),焙烧温度为500℃,催化剂投加量为0.5 g.L-1,溶液pH为4.0时,经3 h光催化反应苯酚的降解率达97.1%。

等离子体协同CuO/TiO_2-γ-Al_2O_3催化CH_4脱除NO

对合成的12%CuO/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂进行了BET和XRD表征,并结合等离子体与催化协同脱除NO的反应装置,考察了单一等离子体、单一催化剂以及等离子体与催化协同脱除NO+CH4+O2的反应结果,研究了上述三种条件下NO和CH4的转化率.BET表征结果表明,15%TiO2/γ-Al2O3的孔径分布在微孔和介孔之间;XRD结果表明,催化剂表面有CuO晶相;反应活性数据表明,单一等离子体存在时,NO和CH4的转化率随着等离子体的输入功率增大而逐渐增加,反应体系引入体积分数为2.5%的O2气促进了NO和CH4的转化;使用单一催化剂时,NO和CH4的转化率随温度升高而分别增大至30%和20%.同时NO转化率随O2气浓度的增加先增加后降低,CH4随O2气浓度的增加转化率逐渐增大;等离子体与催化剂协同作用NO+CH4+O2反应中,NO和CH4的转化率随O2气浓度的增加与只有催化剂存在条件下的变化趋势一致,但是增大了NO的低温转化率,同时CH4的转化率提高到了90%.

简单浸渍法制备纳米CuO/TiO_2及其光催化剂活性

以Cu(NO3)2·3H2O和P25为前躯体,通过简单浸渍法制备了CuO/TiO2光催化剂,利用N2物理吸附、XRD、TEM、UV-vis漫反射光谱分析了催化剂的结构特性。研究了Cu组分的负载量、催化剂在反应液中的分散量、催化剂焙烧温度、反应液中甲醇浓度对CuO/TiO2光催化反应产氢活性的影响,并考察了催化剂的稳定性,提出了该体系光催化反应的机理。结果表明,Cu的适宜负载量为2.0%～7.5%(质量分数),在Cu质量分数2.0%、催化剂焙烧温度350℃、甲醇的体积浓度为10%、催化剂分散量为1.0 g/L时,产氢活性可达到1 022μmol/(h.g),并且该催化剂具有较好的稳定性。

表面活性剂对CuO/TiO_2结构和光催化活性的影响

在催化剂制备过程中分别采用阴离子型、非离子型和阳离子型表面活性剂对CuO/TiO2进行修饰。采用XRD、BET、UV-Vis、FTIR、三维荧光和SEM对催化剂进行表征,发现表面活性剂的加入和类型变化不对催化剂的晶型和紫外可见吸收特性产生影响,催化剂中均有CuO和锐钛矿TiO22种晶体,催化剂吸收阈均达900 nm。但表面活性剂类型会影响催化剂表面有机基团量、催化剂内氧空位量和催化剂的粒径大小。加入阴离子型表面活性剂后,得到的催化剂表面有机基团和氧空位量最丰富,粒径最小,具有最高的光催化活性;加入阳离子型表面活性剂后,得到的催化剂的活性最差。当用十二烷基硫酸钠为改性剂催化降解邻苯二甲酸二丁酯时,2 h内邻苯二甲酸二丁酯降解率达到93%。

以乙二醇为电子给体在CuO／TiO2上光催化分解水制氢

采用浸渍、热分解的方法在TiO2纳米颗粒上负载CuO制备得到光催化剂CuO/TiO2。研究了以乙二醇为电子给体,在CuO/TiO2上光催化分解水制氢的反应过程。重点分析考察了影响光催化产氢速率的因素如CuO的负载量、反应时间、光催化剂用量、乙二醇初始浓度等,同时对光催化制氢的反应机理进行了初步探讨。结果表明,氙灯光源模拟太阳光下最佳产氢速率达到604.5μmol·h-1·g-1;CuO/TiO2催化剂改善了光吸收性能、减少了光生载流子的复合速率,CuO可以起到传输电子的作用;乙二醇为电子给体很可能经过羟基乙醛进一步被氧化。

CuO/TiO_2-H_2O_2光催化体系中亚甲基蓝脱色机理

采用水解法制备了具可见光响应能力的CuO/TiO2光催化剂。通过对不同光源和pH条件下体系中.OH存在量和脱色率的考察,提出了亚甲基蓝光催化脱色的机理。紫外光照射时,酸性条件下体系中有大量.OH生成,.OH扩散至液相中起主要脱色作用;碱性条件下.OH生成量较少,.OH通过与吸附于催化剂表面的亚甲基蓝作用来实现脱色;中性时两者协同作用。该3种条件下脱色率均远高于弱酸和弱碱时。光源为可见光时,光催化体系中电子传递产生回路,各种pH条件下体系中均只有少量.OH生成。酸性和中性条件下.OH必须扩散至液相中与亚甲基蓝反应,脱色率极低;碱性条件下亚甲基蓝被吸附于催化剂表面,.OH利用效率提高,同时由于光敏化作用的存在,使得脱色率极高。

亚甲基蓝的CuO/TiO2-H2O2光催化脱色效果及影响因素

以亚甲基蓝染料为对象,研究CuO/TiO2-H2O2光催化的脱色效果及影响因素.在CuO/TiO2光催化系统中,加入H2O2可以显著提高催化效率,但H2O2的加入量不宜太多;反应系统的pH值、催化剂用量以及初始色度等对CuO/TiO2-H2O2的光催化效果都具有显著影响.结果表明,在pH=7的溶液中,每1000ml溶液加入0.1gCuO/TiO2催化剂和10ml30%H2O2溶液,用ZY3-150型高压汞灯照射2h,色度为500倍的亚甲基蓝溶液脱色率高达90%.

金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)改性对TiO2纳米管阵列光电催化活性的增强效应(英文)

采用阳极氧化法和阴极电沉积法制备了Fe2O3,CuO和NiO纳米粒子改性的高度有序的TiO2纳米管(TiO2-NT)阵列.运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱等手段对Fe2O3/TiO2-NT、CuO/TiO2-NT和NiO/TiO2-NT复合电极进行表征.以苯酚为模拟污染物,考察复合电极的光电性能.结果表明,金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)纳米粒子成功沉积在TiO2-NTs的管口、内壁和管底.金属氧化物改性复合电极的光电催化活性比未改性的TiO2-NTs提高了2倍以上.Fe2O3/TiO2-NTs在可见光区显示出最高的吸收强度.以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极处理苯酚废水,光照120min后苯酚去除率达到96%,而未改性的TiO2-NTs的苯酚去除率只有41%.此外,Fe2O3/TiO2-NTs在生成低毒中间产物方面表现出良好的性能.较高的复合电极光电催化活性主要是由于TiO2纳米管和过渡金属氧化物纳米粒子间构筑的高界面面积异质纳米结构,有效地促进了电子转移,抑制了光生电子-空穴对的复合.

堇青石蜂窝陶瓷负载CuO/CeO_2-ZrO_2/TiO_2催化氧化含酚废水的性能研究

选取球状堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂基体,制备了堇青石蜂窝陶瓷负载CuO/CeO2-ZrO2/TiO2催化剂,采用XRD、BET等方法对其进行了结构表征,测定了其催化湿式氧化含酚废水的活性及抗压强度、脱落率、Cu2+溶出浓度等性能指标。结果表明,CuO/CeO2-ZrO2/TiO2堇青石蜂窝陶瓷催化剂在反应温度180℃、压力5Mpa、搅拌速率为600r/min时,催化湿式氧化反应200minCOD去除率可达92.7%;球状堇青石蜂窝陶瓷CuO/CeO2-ZrO2/TiO2催化剂具有强度高、易装填、易更换、脱落率低特点,Cu2+溶出浓度低于环保排放标准,适合工业化处理含酚废水。