构建光催化氧化-还原体系的研究进展

光催化氧化-还原体系能够同时驱动光催化氧化反应和还原反应,产生协同效应,从而提高光催化反应的活性。在此,提出了构建光催化氧化-还原体系的原则,并介绍了光催化还原硝基芳烃耦合氧化有机物、光催化还原重金属离子协同氧化有机物、光解水制氢协同氧化有机物三个方面的实例。接着,阐述了光催化氧化-还原体系的反应机理,期望通过构建光催化氧化-还原体系,更有利于太阳能转化并缓解环境和能源问题。

光催化水还原4-氯硝基苯制备4,4′-二氯氧化偶氮苯

以便宜无毒的水为还原剂,实现了4-氯硝基苯的还原,发展了1种合成4,4′-二氯氧化偶氮苯的绿色方法。反应在光照和无催化剂条件下进行,避免了传统工艺中加热和污染性还原剂及催化剂的使用。研究了多种条件对反应的影响.结果表明:1,4-二氧六环是最佳溶剂;在光功率和波长分别为75 W和365 nm时,目标产物的产率最高,达到92%。

C0_3^(2-)在纳米LaCoO_3悬浮体系中的光催化还原

用柠檬酸络合法合成了纳米钙钛矿型LaCoO3,复合氧化物,并在其悬浮体系中对CO32-进行光催化还原实验,测定催化剂的用量、反 应时间、溶液pH值及CO32-浓度等条件对还原产物甲酸、甲醛产量的影响。结果表明,纳米LaCoO3具有光催化还原活性,在其悬浮体系中 CO32-可以被还原为甲酸、甲醛等有机基本原料。

辐射接枝制备聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯-TiO_(2)光催化剂及其对Cr(Ⅵ)的吸附还原性能

以二氧化钛(TiO_(2))为基材,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)为单体,采用共辐射接枝法成功合成了聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯-TiO_(2)(TiO_(2)-g-PDMAEMA)吸附-光催化剂。同时探究了单体浓度和吸收剂量对重金属离子吸附作用的影响。利用扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱分析仪、热重分析仪、X射线光电子能谱、接触角等表征手段,证实了电子束共辐射接枝法成功将DMAEMA单体接枝到TiO_(2)表面。在吸收剂量为60 kGy、单体浓度为20%时,TiO_(2)-g-PDMAEMA对10 mg/L Cr(Ⅵ)具有较佳的吸附能力,吸附容量可达10.75 mg/g。在可见光诱导下,吸收剂量为60 kGy、单体浓度为10%时,制备的TiO_(2)-g-PDMAEMA具有最佳的吸附-光催化还原能力,对10 mg/L Cr(Ⅵ)的去除率达85.56%。该新型光催化剂上的吸附-光催化协同效应可以满足去除水中Cr(Ⅵ)污染的要求。

Cr(VI)-乙酸复合体系中硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原Cr(VI)

采用煅烧的硫酸盐掺杂的含钛高炉渣作光催化剂,研究了Cr(VI)-乙酸(AA)复合体系中Cr(VI)的光催化还原效率,考察了初始pH值、Cr(VI)初始浓度、AA/Cr(VI)体积比、协同效率因子、光催化剂使用寿命等因素的影响.结果表明,增大AA/Cr(VI)比到0.2%,Cr(VI)的还原效率先增大到27.55%随后逐渐降低.酸性条件下,Cr(VI)单一体系和Cr(VI)-AA复合体系中Cr(VI)的还原率和吸附率都明显提高;相同反应时间下(110min),初始pH1.5时,2种体系中Cr(VI)的还原效率分别为76.32%(单一体系)和100%(复合体系).复合体系中协同效率因子始终大于0.循环使用5次后催化剂对Cr(VI)的光催化还原率为92.2%.Cr(VI)在Cr(VI)-AA体系中的光催化还原遵循Langmuir-Hinshelwood动力学规律.

Cr(Ⅵ)-柠檬酸-硝酸铁复合体系中光催化还原Cr(Ⅵ)

利用高能球磨法制备了钙钛矿型硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化剂,考察了初始pH值对Cr(Ⅵ)-柠檬酸-硝酸铁(Cr(Ⅵ)-CA-FN)复合体系中Cr(Ⅵ)吸附效率和光催化还原效率的影响,并探讨了Cr(Ⅵ)-CA-FN复合体系中Cr(Ⅵ)可能的光催化还原机理。结果表明:在Cr(Ⅵ)-CA-FN复合体系中,酸性条件下有利于Cr(Ⅵ)的光催化还原,最佳pH值为2.5;柠檬酸和Fe(Ⅲ)降低了吸附对Cr(Ⅵ)还原率的影响,有效地抑制电子-空穴对的复合,促进光生电子还原Cr(Ⅵ)离子;六价铬浓度的降低一部分是光催化还原所致,另一部分是由于催化剂本身含有的二价锰离子还原所致。

铌酸锰-还原氧化石墨烯复合光催化剂的构建以及可见光下降解亚甲基蓝（英文）

通过水热法和光还原方法成功地制备了铌酸锰-还原氧化石墨烯复合光催化剂。这种复合光催化剂可以明显地提高光催化降解亚甲基蓝的光催化活性,降解效率在60 min内达到了78.2%,是单体铌酸锰降解效率的2倍。通过活性物质捕获实验的研究,增强的光催化性能可以归因于还原氧化石墨烯加速了光生电子-空穴的分离效率,进而解决了低光催化活性的问题。

均相体系可见光催化还原CO_2研究进展和面临挑战

利用太阳能将CO2还原成可以利用的燃料或者有机物,是洁净新能源的重要研究方向,具有很大的挑战性。均相体系作为光催化还原CO2最早研究的体系,对于CO2还原的分子机理研究、新型催化剂设计以及体系优化方面具有重要指导意义。近五年来,均相体系光催化还原CO2的研究取得了显著进展。本综述将对近五年来均相体系中光催化还原CO2取得的重要研究进展进行综述,并对均相光催化体系发展面临的挑战进行了总结。

丙烯酰胺/氧化-还原引发体系的反相乳液聚合

采用煤油为油相 ,Span80和Op10为复配乳化剂 ,以K2 S2 O8 Na2 SO3 氧化 还原体系为引发剂 ,研究了丙烯酰胺的反相乳液聚合。通过考察引发剂浓度、单体浓度、乳化剂用量、反应温度对反应速率及分子量的影响 ,确定了动力学表达式 :Rmax∝ [I]0 68[M]1 2 90 [E]0 71,Mη∝ [I]-3 66[M ]0 640 [E]-0 77;聚合表观活化能Ea=4 1 11kJ/mol。反应速率 时间曲线上未出现恒速平台 ,聚合过程不存在恒速期 ;扫描电镜未观察到反应后乳胶粒径比反应前乳胶粒径有数量级的下降 ;搅拌速率较低时 ,聚合反应的转化率—时间曲线常呈不规则形状 ,结果不易重复且乳胶粒径较大 。

VTES/BA/MMA氧化-还原引发体系的研究

用过硫酸铵((NH4)2S2O8)/亚硫酸氢钠(NaHSO3)氧化-还原引发体系制备了乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)改性甲基丙稀酸甲酯(MMA)/丙烯酸丁酯(BA)聚合物乳液,研究了不同引发体系和反应温度下的时间-转化率曲线,得出该体系的最佳实验条件为VTES(质量分数)为10%,氧化剂与还原剂摩尔比为1∶1,反应温度为50℃.在对乳液和乳胶膜的性能研究中发现,VTES的加入显著提高了乳胶膜的耐水性.由于交联结构的形成,乳胶膜的抗拉强度明显提高,但断裂伸长率有下降.

氧化-还原固化体系对丙烯酸酯胶粘剂固化反应影响的研究

利用差示扫描量热法(DSC),对未加氧化-还原固化体系的丙烯酸酯胶粘剂HCB1和加入氧化-还原固化体系的丙烯酸酯胶粘剂HCB2进行热分析,确定两种不同胶粘剂的固化温度范围,并利用K issinger,Ozawa和Crane方法计算出HCB1胶粘剂和HCB2胶粘剂的固化反应表观活化能和反应级数,研究和探讨氧化-还原固化体系在丙烯酸酯胶粘剂固化反应中所起到的作用。试验结果表明采用氧化-还原反应的固化体系,可以降低丙烯酸酯胶粘剂固化反应的固化温度和固化反应的表观活化能。

用不同氧化-还原引发体系制备的聚醋酸乙烯酯乳液的动力学及聚合特征

使用不同的亚硫酸氢钠加合物(含等量的亚硫酸氢根阴离子)作为还原剂 ,过硫酸钾作氧化剂 ,在低温下进行醋酸乙烯酯的乳液聚合。定期取样测定聚合反应程度 ,应用透射电子显微镜(TEM)和图象分析技术计算出乳胶中每单位体积水(Nt)中聚合物粒子的体均粒径 ,面积和数量 ,发现聚合速度按以下次序减小 :丙酮合亚硫酸氢钠(AcSBS)>甲基丙基酮亚硫酸氢钠(MpKSBS)>辛醛亚硫酸氢钠(OASBS)>乙醛亚硫酸氢钠(ASBS)>苯甲醛亚硫酸氢钠(BSBS)>水杨醛亚硫酸氢钠(SSBS)>环己酮亚硫酸氢钠(ChSBS) ,而所得乳液粒子尺寸按以下次序递增 :(OASBS)<(SSBS)<(BSBS)<(ChSBS)<(MpSBS)<(AcSBS)<(ASBS)。最后 ,计算出聚合物乳胶的Dz、Dv/Ds粒子数/cm3 和Dw/Dn。

丙烯酰胺氧化-还原引发体系反相乳液聚合

以过硫酸钾和亚硫酸钠为引发剂,Span-80和OP-10为乳化剂,进行了丙烯酰胺的反相乳液聚合研究;对合成产物进行了FT-IR、线粒径分布测试和表征;探讨了反应温度、反应时间、引发剂用量、乳化剂用量以及油相与水相体积比对转化率的影响。研究结果表明,反应温度30℃,反应时间4 h,油水体积比4∶1,引发剂[n(过硫酸钾)∶n(亚硫酸钠)=1∶1]用量为单体质量的0.5%(质量分数),乳化剂[m(OP-10)∶m(Span-80)=1∶1]用量为单体质量的8.0%(质量分数),在此工艺条件下,单体转化率达98.8%,乳胶体积平均粒径112μm。

过硫酸铵-三乙醇胺氧化还原引发体系对丙烯酸镁固化的影响

为研究过硫酸铵-三乙醇胺氧化还原引发体系中,氧化剂、还原剂用量以及氧化还原剂配比对丙烯酸镁溶液固化时间以及固化物吸水膨胀性能的影响,实验设计氧化剂和还原剂用量为0.3%,0.5%,1%,1.5%,2%,2.5%,3%;氧化还原剂配比为3∶1,2∶1,1∶1,1∶2,1∶3,以此分别研究不同的氧化剂和还原剂用量对丙烯酸镁溶液固化时间的影响;以及不同氧化还原剂配比对聚丙烯酸镁水凝胶吸水膨胀率的影响,并在此基础上对比研究氧化剂和还原剂在体系中所占比重对凝胶体膨胀率及膨胀速率的影响。结果表明:增加氧化剂和还原剂用量固化时间均会变短;还原剂增加时固化时间缩短更加显著且当还原剂用量为1%~2%时能更好的加速氧化剂的分解;氧化剂或还原剂所占比重越大以及相同氧化还原配比下用量越多时,凝胶体能够达到的稳定吸水膨胀率越大;氧化剂还原剂占比相同时,与还原剂相比氧化剂能够提高凝胶体吸水膨胀速率,且能够使凝胶体更快的达到稳定的吸水膨胀率。

氧化还原体系溶液进样对原子吸收火焰的增温作用

研究了氧化还原体系溶液进样对原子吸收光谱法中空气-乙炔火焰的增温作用。应用双波长吸收法,首先采用镓(Ga)标准溶液进样,在不同乙炔流量、不同观察高度条件下对空气-乙炔火焰的温度进行测量,验证空气-乙炔火焰的温度分布情况,然后选定高氯酸、硝酸、无水乙醇、蔗糖4种试剂,以适当浓度、不同组合配制6种氧化还原体系介质的Ga标准溶液、使用其进样,在不同Ga标准溶液、乙炔流量与观察高度条件下进样,对空气-乙炔火焰温度进行测量,验证利用氧化还原体系介质溶液进样提高空气-乙炔火焰温度的可行性。结果表明,所选定试剂作为溶液介质进样增温空气-乙炔火焰是可行的,不同介质溶液进样对空气-乙炔火焰的增温效果有差异。根据实验数据确定了6种介质溶液进样、空气-乙炔火焰温度达到最高时的乙炔气流量和火焰观察高度,为使用空气-乙炔火焰原子吸收光谱法测定某些难熔元素如(Mo)、(Ba)、(Al)、(Sn)、(W)、(V)奠定了基础。

氟盐-氧化物体系电解制备Al-Cu-Y合金的电极还原过程研究

采用Na_3AlF_6-AlF_3-LiF-MgF_2为基础电解质,Al_2O_3-CuO-Y_2O_3为原料的氟盐-氧化物体系熔盐电解制取Al-Cu-Y合金。重点通过循环伏安分析Y(Ⅲ)在阴极的电极还原过程,利用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)表征并对比分析热还原产物及电解产物的成分及物相组成。结果表明:AlF_3-NaF-5%LiF-5%MgF_2(质量分数,下同)(n(NaF)/n(AlF_3)=2.2)体系在温度1 208K、电压3.0V、阴极电流密度0.7A/cm^2、电解时间2h条件下能够制取Al-Cu-Y合金。Cu(Ⅱ)在碳质电极表面可一步直接还原为零价态Cu(0);Y(Ⅲ)不能在体系内直接还原为零价态Y,而是在预先形成的Al-Cu活性阴极表面还原并合金化,从而形成强化相Al_3Y,并与Al_2Cu强化相同时富集于铝基体相晶界。通过在熔盐底部的液态铝热还原CuO及Y_2O_3也可形成Al-Cu-Y合金,但铝基体相晶界富集AlCu相及AlY相,Cu及Y含量不易控制,且存在较多O、C杂质元素。

偏硼酸锶催化剂光催化还原CO_2合成CH_4

采用溶胶-凝胶法制备出偏硼酸锶(SrB_2O_4)光催化剂.紫外光催化还原CO_2合成CH_4(在液相水中)的实验证明:SrB_2O_4催化剂的光催化活性略高于TiO_2(P25).利用X射线电子衍射谱(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能潜(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、荧光(PL)光谱和紫外-可见(UV-Vis)漫反射吸收光谱等技术,研究了SrB_2O_4催化剂的晶体结构、形貌和能带结构.结果表明:SrB_2O_4的价带为2.07 V(vs normalhydrogen electrode(NHE)),低于(H_2O/H^+)的氧化还原电位E°_(redox)(0.82 V(vs NHE));而导带为-1.47 V(vsNHE),高于(CO_2/CH_4)的氧化还原电化E°_(redox)(-0.24 V(vs NHE)).因此,SrB_2O_4催化剂可以有效地光催化还原CO_2生成CH_4.与TiO_2(P25)相比,SrB_2O_4催化剂具有相对较高导带,光生电子的还原能力强于TiO_2(P25),更有利于CH_4的生成,从而决定了SrB_2O_4催化剂光催化还原CO_2合成CH_4具有较高的光催化活性.

RGO-BiVO_4复合材料的制备及其模拟太阳光光催化性能的研究

通过水热法制备了具有可见光光催化活性的还原氧化石墨烯-钒酸铋(RGO-BiVO4)复合材料。用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis/DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、能谱分析(EDS)表征了所制备的样品。在模拟太阳光和可见光下以罗丹明B为目标污染物来检测样品的催化活性。结果表明:GO的负载有效地提高了BiVO4的光催化活性,GO的质量分数为5%时,RGO-BiVO4的光催化活性最好。

Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系中Cr(Ⅵ)还原和酸性黄的协同降解

研究了在紫外光照射下,Fe(Ⅲ)-柠檬酸盐体系同时还原Cr(Ⅵ)和氧化酸性黄.同时,考察了溶液的pH值、Fe(Ⅲ)的浓度、柠檬酸盐(cit3-)的浓度、酸性黄(AY)的浓度以及Cr(Ⅵ)的初始浓度对反应速率的影响.分析了光反应动力学.研究结果表明,Cr(Ⅵ)的光还原和酸性黄的氧化互相促进,具有协同效应;Cr(Ⅵ)光还原的初始速率和酸性黄氧化的初始速率随着Fe(Ⅲ)的浓度、柠檬酸盐的浓度、酸性黄的浓度以及Cr(Ⅵ)的初始浓度的增加而增大;Cr(Ⅵ)的光还原和酸性黄光氧化的表观动力学方程分别为:-dCCr(Ⅵ)/dt=0.1123[Cr(Ⅵ)]0.16[Fe(Ⅲ)]0.4[cit3-]0.11[AY]0.37,-dCAY/dt=0.0916[Cr(Ⅵ)]0.72[Fe(Ⅲ)]0.74[cit3-]0.42[AY]0.3.

半导体光催化氧化在有机废水处理中的应用与研究进展

简要介绍了半导体光催化氧化降解有机物的作用机理,重点阐述半导体光催化氧化在处理有机废水中的应用,并就该技术之不足对其应用前景和发展方向作了展望。