吸附相反应技术制备纳米TiO_2/SiO_2复合材料

以 Si O2 表面形成的吸附层为反应器 ,在载体表面制备了纳米 Ti O2 粒子 .溶剂置换实验直接给出了吸附层的存在以及吸附层作为纳米反应器的实验证据 ,TEM,XRD和电子能谱分析表明 ,载体表面形成一层比较均匀的纳米粒子 .初步探讨了温度和反应物浓度对产物分布的影响 ,分析了各种现象产生的可能成因 .

吸附相反应制备过渡金属离子掺杂TiO_2光催化剂

通过吸附相反应技术制备多个过渡金属离子掺杂的TiO2光催化剂,结合甲基橙光降解实验研究不同离子及其掺杂量对复合催化剂结构和活性的影响。TEM和紫外可见光谱分析显示,掺杂对复合光催化剂的形貌和吸收光谱均无影响。XRD结果表明,掺杂金属离子进入了TiO2晶格结构取代了Ti4+而抑制其结晶。掺杂离子大小与Ti4+越接近或掺杂量越高,其对TiO2结晶的抑制越明显。光降解实验结果表明,Fe3+和Cd2+的掺杂都存在最优掺杂量,但不同离子半径导致了不同的最优掺杂量。低掺杂量的Co2+对复合催化剂的活性没有影响,较高掺杂量的Co2+容易引起截流子复合而降低其催化活性。

吸附相反应技术制备TiO_2的结晶过程以及光降解气相甲苯

研究了吸附相反应技术制备纳米TiO2的结晶过程,并探讨了该过程对TiO2光催化活性的影响.利用XRD测定了不同温度和时间焙烧后TiO2的晶型以及晶粒粒径的变化,发现即使焙烧温度高达900℃,TiO2仍维持纯锐钛矿晶型.随着焙烧温度的增加,TiO2的晶粒粒径变化不大,均在7nm以下,在焙烧温度高于700℃时,锐钛矿结晶峰的峰面积随温度增加,峰面积保持不变.改变焙烧时间基本不影响TiO2的晶型和晶粒粒径,因而其光催化活性变化也较小.光降解气相甲苯实验表明,700℃焙烧后样品的催化活性最高,且优于商用P25光催化剂.

吸附相反应技术制备双金属Ag-Ni催化剂用于硝基苯液相加氢

采用吸附相技术在乙醇-水体系中分别制备了硅胶和高岭土负载的Ag-Ni双金属催化剂,并用于硝基苯低温液相加氢制苯胺反应.考察了催化剂中Ni含量和Ni/Ag比对催化剂形貌和活性的影响.结果表明,高岭土或硅胶负载的催化剂在Ni/Ag=5(摩尔比)时活性较高,且都存在一个最佳Ni含量,分别为0.04%和0.03%.在相同条件下,以高岭土负载的Ag-Ni催化剂的活性和苯胺收率更高.

掺杂Fe_2O_3对吸附相反应技术制备TiO_2的形貌和光催化性能的影响

利用吸附相反应技术制备得到了掺杂不同浓度的Fe2O3的TiO2复合光催化剂。通过透射电子显微镜(TEM)、紫外可见光谱和X射线衍射(XRD)研究不同掺杂浓度对TiO2形貌和结晶过程的影响,并利用3种波长光源下的甲基橙光降解实验考评了各个复合光催化剂的催化活性。结果表明,掺杂后复合光催化剂中Fe2O3分散性较好较均匀。在TiO2紫外可见吸收光谱中由于Fe2O3的掺杂而出现了红移,而且随着掺杂浓度增加红移越来越明显,复合光催化剂的禁带宽度也越来越小。在焙烧过程中无定形Fe2O3或Fe3+进入了TiO2的晶格结构,从而抑制了TiO2的结晶过程。半导体禁带宽度的减少以及TiO2结晶过程的抑制作用,都导致紫外光下复合光催化剂催化活性的降低。但Fe2O3的掺杂也使得复合光催化剂在可见光区出现了一定的光催化活性。

吸附相反应技术用于不同载体表面纳米TiO_2的制备

研究了不同载体对吸附相反应技术制备TiO_2粒子的影响,设计了两种不同表面形貌载体的温度实验(A型SiO_2:粒径20 nm,比表面积640 m^2·g^(-1);B型SiO_2:粒径12 nm,比表面积200 m^2·g^(-1)),并用电子能谱仪测定了两种载体表面TiO_2含量随温度的变化.结果表明,两种载体表面Ti含量都随着温度的升高而减少,且在一定温度范围内存在着突变,但A载体突变的温度范围是40-60℃,而B载体为30-50℃.TEM表征结果则显示,B表面TiO_2粒子要比A表面的均匀.XRD得到的晶粒粒径曲线表明,A载体表面TiO_2晶粒粒径随着温度升高而减小并存在着突变,B载体表面粒子粒径则基本不变.根据硅胶表面的吸附特性,提出SiO_2吸附的共性导致载体表面Ti含量变化曲线存在着共同点,而载体内外表面的不同形貌则引起其表面吸附层的形貌以及温度敏感性不同,最终导致两种载体表面Ti含量、晶粒粒径以及形貌上的差别.

温度对吸附相反应技术制备纳米TiO_2的影响

为了研究温度对吸附相制备过程中吸附和反应的影响，在SiO2表面利用吸附相反应技术制备了不同温度下的TiO2纳米粒子．经过电子色散能谱仪和X射线衍射仪（XRD）对0～80℃样品的质量分数和晶粒粒径分析表明，载体表面Ti摩尔分数和晶粒粒径曲线在40-60℃有一个突变，而在其他温度范围则呈现比较平缓的变化．透射电子显微镜（TEM）照片显示样品存在着两个不同的形貌特征：均匀覆盖表面的黑色区域和少量粒径在几十个纳米的单一粒子．根据硅胶表面的吸附特性构建了吸附层的形成、随温度变化以及其中的反应过程理论，并在此基础上提出吸附层在法线方向和切线方向均存在不均匀性，法线方向上吸附层存在化学吸附和物理吸附两种状态，对应于Ti摩尔分数温度曲线上的两个平台；切线方向上吸附层厚度不等导致粒子大小的分布．

吸附相反应技术制备纳米TiO_2的反应过程

通过不同水量实验并结合同样条件下的浸渍法实验,研究了吸附相反应技术吸附层中钛酸丁酯的反应过程。用分光光度法测定乙醇体相中 Ti 含量随反应时间的变化,发现有外加水的条件下,Ti 含量曲线都呈现先快后慢的变化趋势,且水量在1.0～1.1 mL 时 Ti 含量曲线出现突变。Ti 含量的突变区域通过电子色散能谱仪对载体 SiO_2表面 Ti 含量的测定得到了进一步地确定,但浸渍法得到样品的 Ti 含量变化非常缓慢。透射电子显微镜(TEM)和 X 射线衍射(XRD)分析结果表明,吸附法得到的 TiO_2粒子粒径远远小于浸渍法得到的 TiO2,而且在 Ti 含量较高时也能保持非常高的分散性。实验结果发现,由于纳米级吸附层作为反应器的独特性,钛酸丁酯在吸附层中发生的反应有着不同于宏观反应的特点。

吸附相反应技术制备纳米TiO2光催化复合材料

利用吸附相反应技术制备了纳米TiO2光催化复合材料,并研究了不同水的加入量对TiO2粒子制备的影响.用能谱仪和XRD测定了载体表面TiO2的含量和粒子粒径随水浓度的变化,并用TEM表征了不同水量下粒子的形貌.最后结合实验现象和表征结果分析了这种现象产生的原因.

吸附相反应技术制备Ag纳米粒子的反应机理

利用吸附相反应技术在SiO2表面制备Ag粒子,研究了温度变化对载体表面NaOH的吸附、生成Ag的反应过程以及产物Ag粒子形貌的影响.NaOH的吸附率测定结果表明,吸附平衡时间随着温度升高而增加.温度升高加快了NaOH与Si—O—Si的反应,使得NaOH的平衡吸附率不随吸附层的破坏而减少.采用实时在线UV-Vis光谱研究了Ag粒子的生成过程,发现温度超过40℃时,反应体系中Ag出现的时间、Ag粒子的浓度和粒径分布范围都发生较大变化.样品的TEM和XRD分析也表明,当体系温度超过40℃时SiO2表面Ag粒子出现了团聚,其晶粒粒径也出现了突变.温度升高导致表面吸附层破坏,使得Ag的生成场所从吸附层转移到SiO2表面,最终导致Ag的反应机理和粒子形貌的变化.

吸附相反应技术制备纳米TiO_2及其气相甲苯光降解特性

以纳米SiO2粉体作为载体,釆用吸附相反应技术(adsorption phase reaction technique,APRT)在SiO2粒子表面制备纳米TiO2,研究了用水量、温度对纳米TiO2特性的影响,利用X射线色散能谱仪、透射电子显微镜与X射线衍射等研究了SiO2粒子表面TiO2含量、TiO2形貌和晶型的变化规律。利用气相甲苯的光降解实验评价不同样品的光催化活性,采用一级反应动力学拟合得到动力学常数。结果表明:催化剂中锐钛矿型TiO2的形成可以提高其光催化活性。随着制备水量的增加,SiO2表面TiO2含量和样品中锐钛矿型TiO2含量都增加。TiO2催化活性的增加与载体表面TiO2含量增加有着明显的相关性;随着制备温度的升高,载体表面的Ti含量很快下降,光催化活性却变化不大,这可能与吸附层的变化导致分散均匀性的改变有关。

吸附相反应技术制备纳米ZnO/SiO_2

采用吸附相反应技术制备ZnO/SiO_2纳米复合材料,考察了反应途径、体系中水含量和NaOH浓度对ZnO/SiO_2纳米复合材料的影响,并采用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、酸碱滴定和络合滴定等手段对ZnO/SiO_2纳米复合材料进行了表征。结果表明,利用吸附相反应技术能有效调控ZnO粒子粒径,吸附质种类与浓度以及吸附层厚度与性质均会影响粒子的粒径。随着吸附层厚度的增大,粒径逐渐增大;随着物理吸附层的形成以及吸附质浓度增高,粒径逐渐变小。与Ag纳米粒子制备过程对比,发现制备Ag和ZnO粒子的反应机理不同导致两种粒子的形成和生长过程有较大差异。

吸附相反应技术中物质的吸附和相间分配研究进展

吸附相反应技术是近年来发展起来的主要用于制备纳米复合材料以及纳米催化剂的新型微尺度反应技术。在反应过程中,载体表面吸附层是反应的主要场所,反应物在表面的吸附和在两相间的分配过程决定了反应进行的方式,并影响产物的形态。本文综述了水浓度、温度、吸附质浓度等因素对反应物的吸附过程和平衡吸附率影响,从过程的原理出发,对这些因素的作用规律进行了探讨,形成了较为全面、系统的认识。

用吸附相反应技术制备弱光响应的铈掺杂TiO_2复合光催化剂

为拓展多相光催化的实际应用和满足环境治理的严格要求,利用吸附相反应技术设计并制备了弱紫外光响应高效的TiO_2多组分催化剂。借助透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜和X射线衍射分析了不同焙烧温度下铈离子掺杂量对催化剂形貌的影响,并结合光致发光光谱和弱光降解甲基橙过程,探索了催化剂结构变化对光生载流子复合率和弱光催化活性的影响。结果表明,当掺杂量较低(小于0.10%)时,铈离子掺入引起TiO_2晶格膨胀,从而引入光生载流子的浅能级捕获中心,提升了催化活性;在较高掺杂量(0.20%以上)时,铈离子掺入抑制了TiO_2结晶,催化剂中大量无定形TiO_2严重抑制了其活性;焙烧温度越高,铈离子掺杂量对催化剂结构和活性的影响越显著;降解高浓度甲基橙时,催化性能最好的催化剂的活性是商用P25的2倍多。

吸附相反应技术制备MnO_x/CeO_2/SiO_2催化剂及其低温选择性催化还原NO_x

采用吸附相反应技术制备得到了MnOx/CeO2/SiO2催化剂,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外激光拉曼(Raman)等手段对催化剂进行了表征.HRTEM分析表明活性组分MnOx与CeO2都均匀分布在载体SiO2表面;XRD分析表明Mn3O4特征峰随着CeO2含量的增加逐渐减小至完全消失,CeO2的加入降低了MnOx的结晶程度,增加了MnOx的分散性;Raman光谱表明催化剂表面的Mn离子能够进入CeO2晶格,激发出空穴氧,随着CeO2负载量的增加,催化剂氧空穴浓度先升高后降低.以NH3为还原剂,考评催化剂的NOx低温选择性催化还原(SCR)性能,催化剂催化活性随CeO2负载量增加先升高后降低,与催化剂氧空穴浓度变化规律一致,说明催化剂活性受氧空穴浓度影响,氧空穴浓度升高,催化剂催化活性升高.

吸附相反应技术制备Cu/SiO_2催化剂及其催化乙醇羰基化反应活性

为合成出高活性Cu基羰基化反应催化剂，采用吸附相反应技术制备了Cu／SiO2催化剂，并用透射电镜和X射线衍射对催化剂进行了表征分析，考察了负载量、修饰组分和载体对于所制催化剂催化乙醇羰基化反应活性的影响。实验结果表明，以NaBH4作为还原剂能够制得粒径为2～3nm的Cu颗粒均匀分散在载体表面，载体表面的Cu起催化作用，Cu活性位的高分散性使Cu／SiO2催化剂具有较高的羰基化催化活性。随着负载量的增加，羰基化活性呈先线性增加后缓慢下降的规律。活性位分散性的下降导致负载量高时羰基化活性降低；而后加入的修饰组分则是因包覆了表面Cu活性位使得催化活性下降。载体的影响实验表明，不具有微孔结构的SiO2载体的比表面积越大，越有利于Cu活性位的分散，催化剂的活性也越高。

吸附相反应技术制备纳米复合材料研究进展:Ⅰ.原理和吸附过程研究进展

吸附相反应技术是近年发展起来的新型微反应器制备技术,主要应用于纳米复合材料和纳米复合催化剂的制备。本文首先介绍了吸附相反应技术的基本原理,从原理出发给出了该技术中载体和二元液相组分的选择条件。在此基础上,系统全面地综述了吸附相反应技术中的吸附过程和反应物相间分配的研究进展,并探讨了反应条件等因素影响吸附和反应物相间分配的作用规律。

吸附相反应技术制备纳米复合材料研究进展:反应和结晶过程研究进展

本文综述了吸附相反应技术中反应和结晶过程的研究进展。根据制备中反应过程的特点,首先将制备体系分为简单反应体系和复杂反应体系两个方面,分别介绍了两个体系中不同的反应和结晶过程,并系统探讨了吸附层随着反应条件的不同变化过程和反应物相间分配的变化对反应场所、反应机理以及粒子生成过程和形貌的作用机理。

La^(3+)掺杂对吸附相反应制备TiO_2复合催化剂的结晶过程及弱紫外光下活性的影响

利用吸附相反应技术制备弱紫外光响应的高效催化剂,并通过XRD、XPS以及HRTEM探索了不同焙烧温度下La3+掺杂量对TiO2结晶过程的影响.结合弱紫外光下甲基橙的降解反应,深入研究催化剂结晶过程的变化对弱紫外光下催化剂活性的影响.结果表明,La3+掺杂会抑制TiO2的结晶过程.当焙烧温度或者掺杂量较低时,La3+不能进入TiO2的晶格结构但会轻微地抑制TiO2的结晶过程;未进入晶格结构的La3+存在会引入光生载流子的浅能级捕获中心,在弱光体系中极大提升了催化剂的活性.当La3+的掺杂量为0.05%(原子分数)时,经过900℃焙烧后催化剂降解能力最高,其活性超过商用P25的2倍多.在较高La3+掺杂量(超过0.20%)时,900℃焙烧后一定量La3+进入TiO2的晶格结构而大大抑制了TiO2结晶;这种强烈的抑制作用使得催化剂中存在大量无定形结构TiO2,无定形TiO2甚至多于700℃焙烧后的催化剂,反而大大抑制了弱光体系中催化剂活性.

吸附相反应技术制备微弱光响应的多组分掺杂TiO_2催化剂

利用弱光(紫外和可见)激发Ti O2光降解污染物是拓展多相光催化实际应用的关键之一.以吸附相反应技术为基础,利用N掺杂以及共掺杂两种方式制备多组分Ti O2光催化剂,并研究其在弱光下光降解甲基橙的过程.结合紫外可见漫反射光谱、X射线衍射、X射线电子能谱以及光致发光光谱等表征手段,探索焙烧温度、N掺杂量以及共掺杂对催化剂光吸收和可见光响应拓展的影响,进而研究弱光下催化剂活性的变化规律.结果发现,N掺杂可以显著增强催化剂的光吸收,从而显著提升其在弱紫外光下光降解甲基橙催化活性,所有N掺杂催化剂的活性均优于商用P25光催化剂.N掺杂对催化剂的可见光响应拓展作用不大,因而单一N掺杂后大部分催化剂在弱可见光下没有活性,仅5%N掺杂催化剂在900℃热处理后有微弱活性.N和Fe2O3二元耦合形成的共掺杂催化剂中,两者之间的协同作用既增强了复合光催化剂的光吸收,也显著拓展了催化剂的可见光响应,因而得到了在弱可见光下具有良好活性的复合光催化剂.