Cu负载花生壳生物炭对Cr(VI)的吸附性能研究

本文以花生壳作为原料,成功制备出了活化生物炭与Cu负载生物炭。所制备的活化生物炭对Cr(VI)去除量可达225.7 mg∙g−1,Cu负载后,去除量达到244.74 mg∙g−1。等温吸附模型的数据拟合结果表明活化生物炭更加符合Freundlich模型,而负载生物炭更加符合Langmiur模型,说明负载使得生物炭从非理想多层吸附向理想单层吸附转变。动力学吸附模型的数据拟合结果表明活化生物炭更加符合Elovich模型,而负载生物炭更加符合准二级动力学模型,说明负载后生物炭的吸附过程转变为化学吸附。本文的研究成果在废水中Cr(VI)的处理方面具有良好的应用前景。

Cu负载TiO_2及其CdS复合物的光解水性能

光解水制氢技术是解决能源环境问题的重要手段.本研究通过负载非贵金属Cu于TiO_2表面,提高光催化活性,并与CdS进行复合从而获得高活性的可见光催化材料.利用X射线衍射、紫外-可见漫反射和高分辨透射电镜手段表征了Cu的物种、催化材料的光吸收性能及复合物的形貌和复合状态.活性测试显示Cu的负载可以显著提高TiO_2的光催化活性,当Cu负载量为2%(质量分数)时光催化活性产氢最高,为未负载的29倍.Cu/TiO_2与CdS复合后,CdS的电子可以快速的传递到TiO_2表面的Cu上,从而达到电子和空穴的分离,提高了CdS在可见光下的产氢活性.

基于光沉积法Cu负载TiO2光热化学循环分解CO2

光热化学循环是一种可同时利用太阳能中高能部分和低能部分将CO2转化成CO或其他碳氢燃料的方法。利用光沉积法制备Cu负载TiO2催化剂CuTiO2(记为CT),用于光热化学循环分解CO2,通过比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)等技术手段对催化剂进行表征并探究其催化机理。实验结果表明,CT分解CO2的平均速率(29.81μmol/(g·h))较P25型TiO2(记为PT)分解CO2的平均速率(2.23μmol/(g·h))提高13倍。UV-vis吸收光谱显示CT吸收边红移,从XPS表征可看出光照后CT表面形成了更多Ti3+;PL图谱显示负载Cu拓展了催化剂的可见光响应,降低了其光生电子空穴对复合率,使表面氧空位更易形成,增大了CO2分解速率。

Cu负载量对CuO/γ-Al_2O_3催化低浓度甲烷燃烧性能的影响

采用浸渍法制备了CuO/γ-Al_2O_3催化剂,用于低浓度甲烷(甲烷体积分数0. 7%)催化燃烧反应,考察了Cu负载量对催化剂性能的影响,并运用SEM、XPS对催化剂进行了表征。结果表明,不同Cu负载量的催化剂中铜均处于Cu2+氧化态,同时,当催化剂Cu负载量低于7%时,随着Cu负载量的增加甲烷转化率逐渐升高,但当Cu负载量继续增加至10%时,低浓度甲烷催化燃烧反应的表观活化能升高、甲烷转化率降低。SEM和XPS表明,Cu负载量达到10%时,CuO晶体颗粒变大、Cu周围电子云密度升高、活性组分分散性变差,从而影响了催化剂的催化性能。

固相反应制备无氯CuY催化剂及其催化氧化羰基化--固相反应温度和铜负载量的影响

以乙酰丙酮铜Cu(acac)_2为铜源、NH_4Y分子筛为载体,采用固相反应制备了无氯Cu Y催化剂,考察了在甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯过程中固相反应温度和Cu负载量对Cu Y催化剂催化性能的影响,分析了Cu Y催化剂物相结构、可还原性Cu物种和织构性质对催化性能的影响.结果表明,随着固相反应温度的升高,与NH_4Y中NH_4^+发生离子交换的Cu^(2+)交换度和活性中心Cu^+含量先增大后降低,Cu Y催化剂活性也呈现出相同的变化趋势;负载量(质量分数)低于10%时,受分子筛残留B酸位影响,碳酸二甲酯的选择性较低,而负载量高于12%时,Cu Y催化剂中出现了Cu O物种,且粒子逐渐长大,覆盖部分活性中心,甚至堵塞孔道,使催化剂活性降低.当固相反应温度为250℃,Cu负载量为12%时,活性中心Cu^+含量最高,催化剂表现出最佳的催化活性,碳酸二甲酯基于甲醇的时空收率为267.3 mg·g^(-1)·h^(-1),甲醇转化率为6.9%,碳酸二甲酯(DMC)的选择性为69.2%.

浸渍条件对负载型Cu/FSC催化剂影响的研究

Cu/FSC是一种以过渡金属为活性组分的负载型催化剂,实验中考察催化剂制备中金属盐浸渍条件的影响。实验结果表明:浸渍状态和浸渍温度对催化剂活性组分Cu的负载量存在最佳条件;而随着浸渍时间以及浸渍液浓度的增加,Cu负载量增加;模拟水样的COD去除率、出水Cu溶出浓度也随着浸渍液浓度的增大呈现增大的趋势,而浸渍液浓度存在最佳值6wt%Cu。

负载Fe/Cu腐植酸吸附剂的制备及其性能

以陕西黄陵风化煤腐植酸为原料,采用浸渍法合成负载Fe/Cu腐植酸吸附剂。以产率为指标,确定最佳合成条件,采用红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对最佳条件所合成的腐植酸进行表征,并研究负载Fe/Cu后的腐植酸吸附剂的吸附性能.结果表明最佳负载条件为:pH=3,FeSO4与Cu(NO3)2的质量比为1∶1,改性时间为60min,反应温度为60℃.负载后吸附剂表面凹凸不平,形成大量孔隙结构,有利于提高其吸附能力;负载后吸附剂的碘吸附值为219.1mg/g,远大于腐植酸的碘吸附值158.4mg/g;负载Fe/Cu后的腐植酸吸附剂对结晶紫的最大吸附率可达96.9%,对亚甲基蓝的最大吸附率可达98.2%,说明其吸附性能大大提高.

交联蒙脱土负载型Cu催化剂用于CH_4燃烧反应的研究

在蒙脱土原粉中引入Al 、AlZr 、AlCe 交联剂,分别制备交联蒙脱土。测试表明:与蒙脱土原粉相比,Al 、AlZr 、AlCe 交联蒙脱土的底面间距明显增大,热稳定性显著提高;AlZr 、AlCe 交联蒙脱土的底面间距比Al 交联蒙脱土更大,热稳定性更高。以交联蒙脱土为载体,制得负载型Cu催化剂,考察了它们对甲烷燃烧反应的催化活性。结果表明:AlZr 、AlCe 交联蒙脱土催化剂活性明显高于Al 交联蒙脱土催化剂,反应温度为550℃时,甲烷在AlZr 、AlCe 交联蒙脱土催化剂上的转化率约90%。

乙醇/水体系负载型纳米Cu/Fe二元合金的合成、改性及其还原三氯乙烯的性能

在乙醇/水体系中采用KBH4液相还原法,以石墨微粉为载体,Cu为复合金属,通过两步法合成了具有球状团簇结构的负载型纳米Cu/Fe二元合金.与单纯负载型纳米Fe0相比,该复合材料对三氯乙烯(TCE)具有更高的还原脱氯性能,纳米Fe0的质量浓度为10 g/L时,5 h内能将10 mg/L的TCE完全去除.将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)用于负载型纳米二元合金的表面改性,改性后的材料对TCE的还原脱氯性能提高.改性材料连续降解TCE 36 d,10.2 mg/L TCE在7 h内即完全去除,材料改性后不易氧化失活,还原性能保持长期稳定.

Cu(Ⅰ)NH_(4)Y吸附剂的制备及其乙烯/乙烷吸附分离性能

本研究采用液相离子交换法,用不同浓度的CuCl_(2)对NH_(4)Y分子筛进行离子交换制得系列CuNH_(4)Y-x分子筛吸附剂,并通过固定床吸附穿透实验及一系列表征手段探究了Cu的价态和负载量对乙烯/乙烷吸附分离性能的影响。吸附穿透实验结果表明,Cu(Ⅰ)NH_(4)Y0.10的乙烯吸附量明显高于Cu(Ⅱ)NH_(4)Y0.10,且Cu(Ⅰ)NH_(4)Y系列吸附剂的乙烯吸附量随着Cu负载量的增加呈现先增加后减小的趋势。H_(2)-TPR和HRTEM表明,当Cu的负载量较低时,高度分散落位于Y分子筛超笼中的Cu(Ⅰ)物种是乙烯有效吸附位点。然而,当Cu的负载量较高时,部分Cu物种发生团聚,造成对乙烯吸附能力的减弱。DFT密度泛函理论计算表明相比于Cu(Ⅱ)NH_(4)Y吸附剂,乙烯更容易吸附在Cu(Ⅰ)NH_(4)Y吸附剂上。该研究结果可为乙烯分离用高效Cu离子改性分子筛吸附剂的开发提供重要理论依据与指导。

Cu、C共负载ZnO光催化剂固氮性能及机理

为提高ZnO催化剂光催化固氮性能,克服其光生电子-空穴复合率高、可见光响应能力差以及易光腐蚀等缺点,本研究采用Cu、C共负载方式对ZnO催化剂进行改性(以下简称CuCZ催化剂)。结果显示,CuCZ‑3%(Cu占ZnO质量的3%)催化剂的光催化固氮速率最大,达到4.96 mmol·g_(cat)^(-1)·h^(-1),为ZnO(0.612 mmol·g_(cat)^(-1)·h^(-1))的8.10倍、CZnO(C负载ZnO,3.00 mmol·g_(cat)^(-1)·h^(-1))的1.65倍。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV‑Vis DRS)、光致发光光谱(PL)以及电化学阻抗谱(EIS)对CuCZ催化剂进行表征以探究其光催化固氮效果提高的机理。结果表明,Cu、C共负载产生的界面电荷转移机制和C的“电子桥梁”作用提高了ZnO催化剂的光催化固氮性能,降低了光生电子-空穴复合率。CuCZ‑3%催化剂的4次光催化循环固氮速率稳定于4.61~4.96 mmol·g_(cat)^(-1)·h^(-1)之间,这说明C层的包覆削弱了CuCZ催化剂的光腐蚀过程,增强了其稳定性。

CuNaY分子筛的有效吸附位与其脱硫性能的关联性研究

以液相离子交换法制备了一系列不同Cu负载量的Cu Na Y分子筛;采用XRD及N2吸附-脱附表征分子筛的微观结构和织构性质,采用动态吸附法考察其对噻吩模拟油的吸附脱硫性能,结合NH_3-TPD和Py-FTIR方法对CuNaY分子筛的酸量和有效Cu^+物种进行定量分析,研究了CuNaY分子筛的表面酸性和铜物种形态结构对其吸附脱硫性能的影响机制。结果表明,通过改变铜负载量可有效调控改性Y分子筛的表面酸性以及铜物种化学形态;适量铜物种的引入可以最大限度的形成有效吸附位,从而获得最优吸附脱硫性能,而过量的Cu物种会在Y分子筛笼内形成多核铜物种结构,导致有效吸附位点的减少,影响其对噻吩的吸附能力。

Cu/AC催化湿式氧化垃圾渗滤液纳滤浓缩液及机理探究

论文以北京市某填埋场的垃圾渗滤液纳滤浓缩液为研究对象,采用浸渍法制备的Cu负载型活性炭作为催化剂,H2O2为氧化剂,在反应釜中采用催化湿式氧化技术处理垃圾渗滤液浓缩液。实验分别考察了反应时间、反应温度、氧化剂当量3个因素对催化湿式氧化实验的影响,探究了Cu/Ac催化剂催化湿式氧化处理浓缩液的机理,催化湿式氧化实验对垃圾渗滤液有机物的去除是活性炭催化剂的催化活性和吸附作用协同作用的结果。并且对催化剂进行XRD和BET分析。实验结果表明当反应温度为220℃,反应时间为2h,氧化剂当量为1.8时,催化湿式氧化实验效果最佳,此时浓缩液COD去除率为88.5%。紫外光谱和三维荧光光谱的结果表明,用所制备的Cu负载型活性炭催化湿式氧化垃圾渗滤液纳滤浓缩液,可以较好地除去浓缩液中的难降解有机物。催化湿式氧化实验对垃圾渗滤液有机物的去除是活性炭催化剂的催化活性和吸附作用协同作用的结果。

Rose Bengal-Cu-TiO2的制备及可见光制氢活性研究

用光还原方法制备了负载Cu的光催化剂Cu-TiO2，并通过染料Rose bengal敏化，制备了具有可见光活性的Rose bengal-Cu-TiO2光催化剂，通过可见光下光解水制氢考察了催化剂的活性，并利用XRD、UV-Vis等手段对样品进行了表征。实验表明：载Cu增强了TiO2对可见光的吸收，Cu负载量对催化剂活性有一定的影响，Cu的最佳负载量为5％（质量分数）。Cu的负载也增加了TiO2对染料的吸附强度和吸附量，从而提高了TiO2对可见光的吸收和光催化活性。但载Cu的TiO2催化剂的活性和传统的载贵金属Pt的TiO2催化剂相比，其光催化活性较低，有待进一步提高．

Cu_2O/TiO_2光催化降解罗丹明B工艺条件的研究

采用负载型催化剂Cu2O/TiO2，以太阳光为光源，研究了其对可溶性染料罗丹明B的降解情况。主要考察了催化剂投加量，H202投加体积分数，溶液的酸度和反应物初始浓度等条件对罗丹明B催化降解过程的影响，从而研究催化降解的工艺条件。结果表明：Cu2O/TiO22对罗丹明B有较好的降解效果，其最佳工艺条件为：催化剂用量为1g/L，H2O2投加体积分数为1．5％，pH为5-7。此条件下，10min就能使5mg/L的罗丹明B溶液达到96％的降解率。

Rose bengal-Cu-TiO_2的制备及可见光制氢活性研究

用光还原方法制备了负载Cu的光催化剂Cu-TiO2,用染料Rose bengal敏化Cu-TiO2制备了具有可见光活性的Rose bengal-Cu-TiO2光催化剂,通过可见光(λ≥420nm)下分解水制氢考察了催化剂的活性,利用XRD、UV-vis吸收光谱对样品进行了表征。结果表明:载Cu增强了TiO2对可见光的吸收,Cu负载量对催化剂活性有一定的影响,Cu的最佳负载量为5%(质量分数)。Cu的负载也增加了TiO2对染料的吸附,从而提高了TiO2对可见光的吸收和光催化活性。

Ti-交联蒙脱土(Ti-PILC)的制备及Cu/Ti-PILC对甲烷燃烧的催化活性

在蒙脱土原粉中引入Ti-交联剂,制备Ti-交联蒙脱土.测试表明:与蒙脱土原粉相比,Ti-交联蒙脱土的比表面积明显增大,热稳定性显著提高.以Ti-交联蒙脱土为载体,制得负载型Cu催化剂,考察了它们对甲烷燃烧反应的催化活性,获得了较高的CH4转化率.

CO2加氢催化剂Cu/ZrO2/SiO2上Zr（IV）表面位对甲醇生成速率的影响（英文）

Cu/ZrO2/SiO2是有效的CO2选择加氢制甲醇催化剂.为了理解混合氧化物基催化剂中ZrO2的作用,在Cu和Zr的K边进行了原位X-射线吸收光谱测试.在反应条件下, Cu保持金属态,而Zr以三类配位环境的形式存在:体相ZrO2,配位饱和的、以及不饱和的Zr(Ⅳ)表面位.配位不饱和Zr表面位可通过线性拟合参比的X射线吸收近边结构光谱进行定量,发现其数量与甲醇生成速率有关,因而表明Zr(Ⅳ)Lewis酸表面位在驱动选择生成甲醇反应中的重要性.这与提出的机理是一致的:在裂解H2的Cu纳米颗粒与稳定反应中间体的Zr(Ⅳ)表面位之间的界面上进行CO2加氢.

一种可见光活性的等离子体纳米Au-Cu(Ⅰ)@Na_2Ti_6O_(13)光催化滤膜的制备和对乙醛的降解(英文)

室内环境的空气质量对人们生活和健康的影响很大.其中挥发性有机物(VOCs)如乙醛、甲醛、丙酮、苯和甲苯等是室内环境污染的主要来源之一,它们会引起机体免疫力水平失调,影响中枢神经功能,还可影响消化系统,严重时可损伤肝脏和造血功能等.因此,消除这些VOCs变得刻不容缓.本文报道了一种新型等离子体纳米Au-Cu(Ⅰ)@Na_2Ti_6O_(13)光催化薄膜.钛酸盐材料容易制备,且具有良好的化学和机械性能,目前多应用于电容器、传感器和光催化领域.此薄膜采用水热法制备并进一步热处理得到,该法简单易操作,水热时间较短且成本低廉.另外通过热置沉积的方法分别将Au纳米颗粒和Cu(Ⅰ)成功负载到Na_2Ti_6O_(13)滤膜上.分别使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子光谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和UV-Vis光谱仪研究了薄膜的形态结构、元素组成、晶相组成和光学性能.SEM和TEM结果表明,Na_2Ti_6O_(13)滤膜由超长的Na_2Ti_6O_(13)纳米纤维组成.纳米纤维之间存在较大的孔,可以使空气自由通过.XRD,XPS和UV-Vis结果发现,Au纳米颗粒和铜纳米簇成功地负载在Na_2Ti_6O_(13)滤膜上,且铜呈无定形态,价态为+1.相应的催化结果表明,在可见光照射下,相比于纯Na_2Ti_6O_(13)滤膜,Au-Cu(I)@Na_2Ti_6O_(13)滤膜显示出非常高的降解乙醛活性.结果发现,Na_2Ti_6O_(13)滤膜的可见光活性随着负载的Au纳米颗粒含量的增加呈现先增加后降低的趋势,当Au纳米颗粒的含量为2.85 wt%时达到最大.使用超长Na_2Ti_6O_(13)纳米纤维作为支撑材料,Au纳米颗粒的等离子体可见光吸附导致电子从Au纳米颗粒迁移到Na_2Ti_6O_(13)的导带,并被表面负载的Cu(I)俘获,有效地避免了Na_2Ti_6O_(13)中导带电子和留在Au纳米颗粒上空穴的复合,延长了电子和空穴的寿命,进而提高了滤膜的可见光催化活性.Na_2Ti_6O_(13)滤膜可以有效地避免粉体在光催化反应过程中发生团聚,因而在实际应用过程中易分离,避免了二次污染,且可以循环使用,因此成本低,有望用作空气净化的功能材料.