La2O3／ZnO／TiO2光催化降解活性艳红K-2BP的研究

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3/ZnO/TiO2复合光催化剂,以紫外灯为光源,活性艳红K-2BP为模型降解物,研究了La2O3/ZnO/TiO2的光催化性能。结果表明:当锌和镧的掺杂量w(ZnO)=20%,w(La2O3)=0.5%,煅烧温度为500℃时,La2O3/ZnO/TiO2复合光催化剂的光催化活性最高;当催化剂投加量4 g/L,通气量800 mL/min,初始pH值3.12时,La2O3/ZnO/TiO2对活性艳红K-2BP的降解效果最好。实验证明,La2O3/ZnO/TiO2对活性艳红K-2BP的降解遵从Lang-muir-Hinshelwood动力学模型,测得其反应速率常数k=11.5 mg/(L.min);吸附常数K=2.88×10-2L/mg。

La_2O_3/TiO_2纳米粒子超声光催化降解邻硝基苯酚

以钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶(So l-ge l)法制备了L a2O3/T iO2纳米粒子。采用X光衍射仪对粉体的粒径、物相进行了表征。研究了超声光催化协同降解水中邻硝基苯酚的效果,考察了超声波声强、反应温度和催化剂投加量对邻硝基苯酚降解速率的影响。研究结果表明,超声光催化协同降解要比单独超声波或光化学处理效果显著,证实了声光联合技术具有明显的协同效应。

La^(3+)掺杂TiO_2薄膜制备及其电致变色特性研究

基于提高TiO_2薄膜的光学属性和着色效率,以钛酸四丁酯和氧化镧为主要原料,采用溶胶-凝胶法,在ITO玻璃表面制备La^(3+)掺杂TiO_2薄膜。通过XRD、SEM、EDS、TG-DTA等手段对制备La^(3+)掺杂TiO_2凝胶粉末进行表征,使用电化学工作站CHI660E和紫外-可见光分光光度计UV-5500PC对La^(3+)掺杂TiO_2薄膜的电致变色性能进行测试。结果表明:凝胶在加热的过程中发生一系列的物理和化学反应,且当温度升高至400℃时,系统达到相对热稳定状态。经600℃热处理,La^(3+)掺杂TiO_2转化为金红石相。外加电压为-2 V时,薄膜显示为深蓝色,反向施压至+2 V时,蓝色褪去。金红石相TiO_2无定形程度随La^(3+)掺入量增加而提高,对应其着色效率提高。La^(3+)掺杂TiO_2薄膜在可见光范围内透过率均在70%~80%,光学性能良好。

SO_4^(2-)/TiO_2-La_2O_3催化剂催化合成苹果酯-B

制备了稀土改性固体超强酸SO42-/TiO2-La2O3催化剂。以SO42-/TiO2-La2O3为多相催化剂,对以乙酰乙酸乙酯和1,2-丙二醇为原料合成苹果酯-B的反应条件进行了研究。实验表明:固体超强酸SO42-/TiO2-La2O3是合成苹果酯-B的良好催化剂,最佳反应条件为:n(乙酰乙酸乙酯)∶n(1,2-丙二醇)=1∶1.5,催化剂用量为反应物料总质量的1.5%,环己烷为带水剂,反应时间1.5h,反应温度85℃～110℃。在上述条件下,苹果酯-B的收率可达88.6%。

稀土固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/La^(3+)的制备及其催化酯化作用

制备了稀土固体超强酸 SO2 - 4 / Ti O2 / L a3+ ,研究了以其为催化剂 ,癸二酸和无水乙醇为原料合成癸二酸二乙酯 ,并考察了影响反应的因素。结果表明 ,它是一种良好的酯化催化剂。

La^(3+)掺杂TiO_2纳米纤维的制备、表征与光催化性能

结合溶胶-凝胶法、静电纺丝技术和高温煅烧制备了La3+掺杂TiO2纳米纤维。采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、比表面积及孔隙分析仪、X射线衍射仪和紫外分光光度计对纳米纤维的形貌、晶型、表面和孔隙结构以及光催化性能进行了表征和测试。结果表明,La3+掺杂TiO2纳米纤维表面为多孔的纤维状结构。La3+掺杂明显改善了TiO2纳米纤维的表面孔隙结构,对TiO2纳米纤维的粒子生长有一定的抑制作用。光催化降解性能测试结果表明,当La3+掺杂量为0.04%(质量分数)时,TiO2纳米纤维的光催化性能最佳。

磁性La^(3+)掺杂TiO_2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。

Fe^(3＋)/La^(3＋)共掺杂纳米TiO_2制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备系列Fe3+/La3+共掺杂的纳米TiO2,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),X-射线能谱仪(EDS),紫外-可见吸收光谱等技术对催化剂进行表征,并以甲基橙溶液为降解目标,测定其在紫外光下光催化活性.结果表明:Fe3+,La3+的掺杂能有效减小TiO2纳米粒子的平均晶粒尺寸,提高了TiO2纳米粉体的分散性;Fe3+/La3+共掺杂的纳米复合光催化剂的吸收强度明显增加,在紫外光下2h后,Fe3+/La3+共掺杂TiO2对甲基橙溶液的降解率达98%以上.

Fe^(3+)/La^(3+)共掺杂TiO_2光电极对表面活性剂的光电催化降解

采用溶胶-凝胶法制备了Fe3+/La3+共掺杂TiO2/玻璃电极,并将其作为工作电极,以饱和甘汞电极作参比电极,金属Ag片为对电极,0.1 mol/L Na2SO4为支持电解质,建立了三电极光电催化体系,对十二烷基苯磺酸钠配制的表面活性剂废水进行降解。实验表明,Freundlich等温吸附方程能很好地描述Fe3+/La3+共掺杂TiO2/玻璃电极对表面活性剂的吸附行为。实验同时考察了初始CODCr、外加偏压、电极面积、外加H2O2浓度以及涂覆层数对光电催化降解速率的影响,初步确定最佳的实验条件为:初始CODCr为20 mg/L,外加偏压为1.5 V,电极面积为44 cm2,外加H2O2浓度为55 mmol/L,涂覆层数为3层。

La^(3+)/Ce^(4+)掺杂对TiO_2光催化活性的影响

以钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备纯的及掺杂稀土的TiO2,重点考察了退火温度对纳米颗粒晶相转变的影响。通过光催化降解实验,探讨了退火温度、退火时间、稀土离子掺杂浓度等因素对TiO2光催化活性的影响。结果表明,TiO2粉末在400℃下为锐钛矿型,具有很高的光催化活性;掺杂的TiO2纳米样品在短时间内降解均较未掺杂TiO2纳米样品的催化活性高;掺La3+最佳摩尔分数为0.05,掺Ce4+最佳摩尔分数为0.20,最佳退火温度为400℃,退火时间为9 h。掺La3+量相对较少时催化活性高,而掺Ce4+的纳米粉体在相对较高的浓度下可达到完全降解。

La^(3+)、Nd^(3+)与非金属氮共掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ti O2、1%La/Ti O2、1%Nd/Ti O2和系列稀土La3+和Nd3+共掺杂Ti O2光催化剂,进而结合水热法制备了双稀土La3+、Nd3+和非金属氮共掺杂多元体系Ti O2光催化剂,并采用XRD、UV-Vis、SEM和XPS等测试手段对制备样品的微观结构、光谱学性能和离子掺杂形式进行了表征。研究表明,实验所制备样品均为锐钛矿型Ti O2光催化剂,稀土离子La3+或Nd3+的掺杂能有效抑制Ti O2颗粒尺寸的生长,而且双稀土离子的共掺杂更有效抑制Ti O2光催化剂颗粒尺寸的生长;非金属离子N的掺杂,能有效拓宽Ti O2光催化剂的光响应范围;多元体系Ti O2光催化剂中,稀土钕以+3形式掺杂,非金属氮以-3形式掺杂。实验以甲基橙为目标污染物研究其光催化性能,研究表明,所制备的光催化剂均有较高的紫外光光催化性能,其中样品1%(La∶Nd,1∶7),N/Ti O2的紫外光光催化性能最高,而且有较强的可见光光催化活性。

La0.8Ce0.2Fe0.9Ru0.1O3/TiO2催化湿式氧化降解草甘膦废水

草甘膦是种广谱除草剂,草甘膦废水产量大、可生化性差。以钙钛矿型La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(0.9)Ru_(0.1)O_3/TiO_2为催化剂,采用湿式氧化(WAO)和催化湿式氧化(CWAO)法对草甘膦废水进行高效降解,并对草甘膦降解机制进行研究。应用XRD和XRF对催化剂进行表征,结果表明,合成的催化剂具有钙钛矿结构,但由于Ru原子半径太大可能没有完全进入钙钛矿骨架,导致CWAO反应后有微量Ru溶出。考察反应温度对草甘膦降解的影响,并对反应过程中C、N、P产物的选择性进行分析,结果表明,提高反应温度和加入催化剂有利于提高草甘膦转化率及对CO2和PO_4^(3-)的选择性,但反应温度过高不利于生成N_2,因为高温下NH3-N更容易被氧化成NO_2^-和NO_3^-。在实验条件下,合适的反应温度为200℃,反应180 min草甘膦转化率大于95%,同时对CO_2和N_2有较高的选择性,分别为54.59%和19.40%。应用计算量子化学计算草甘膦分子的净电荷分布,结果表明,WAO和CWAO中草甘膦反应的断键部位为C—C键、C—P键和C—N键,而后中间产物再进一步被氧化为CO_2、N_2、NO_2^-、NO_3^-、PO_4^(3-)等。

纳米La2O3／TiO2复合薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法在陶瓷基体上制备了纳米La2O3／TiO2复合薄膜。利用XRD研究了La2O3不同复合量对纳米TiO2晶型转化的影响，利用SEM研究了Al2O3底膜对La2O3／TiO2复合薄膜形貌的影响，利用亚甲基兰溶液紫外光降解实验研究了La2O3／TiO2复合薄膜的光催化性能．结果表明：复合0．5％（物质的量）La2O3的TiO2干凝胶经850℃煅烧后仍为锐钛矿（64％（质量分数））占主导的混晶结构，平均粒径在10nm左右；当Al2O3底膜和La2O3／TiO2复合薄膜的厚度分别为4层和3层时，经850℃煅烧后，复合薄膜致密且无微裂纹出现，而且具有佳的光催化性能．

SO_4^(2-)/TiO_2/La^(3+)催化剂的制备及催化性能研究

本文制备了ＳＯ４２－／ＴｉＯ２／Ｌａ３＋型固体超强酸。催化剂试验表明：Ｌａ与Ｔｉ原子比，焙烧温度和时间对催化活性都有显著影响。制得的超强酸强度Ｈｏ＜－１３．７５，通过乙酸和丁醇的酯化试验证明：ＳＯ４２－／ＴｉＯ２／Ｌａ３＋固体超强酸具有较高的活性和稳定性，选择性好，易于产物分离，与液体酸相比具有不腐蚀设备等优点，适用于乙酸和丁醇催化的酯化反应。

Y^(3+)和La^(3+)改性对CeO_2(ZrO_2)/TiO_2催化剂脱硝性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Y^(3+)和La^(3+)掺杂CeO_2(ZrO_2)/TiO_2(简称CZT)催化剂,研究Y^(3+)和La^(3+)掺入对其脱硝性能的影响。采用X射线衍射、氮气吸附脱附、氨气程序升温吸附、氢气程序升温还原以及紫外光光致发光光谱等实验方法对CZT催化剂进行表征。结果表明:Y^(3+)和La^(3+)的掺入抑制了TiO_2从无定形向锐钛矿型转变,不仅增大了催化剂的弱酸酸量和比表面积,同时提高了CZT催化剂的缺陷浓度和储释氧性能;弱酸酸量和比表面积的增大有利于CZT催化剂表面反应气体的吸附;缺陷浓度和储释氧性能的提高加快了吸附在CZT催化剂表面的NO被氧化速率,有利于催化反应的进行。因此,适量掺入Y^(3+)和La^(3+)会明显提升CZT催化剂的低温脱硝活性,拓宽其活性温度窗口。空速71 400 h-1条件下,0.2LaCZT催化剂在200℃的脱硝率达到85.1%,300℃达到最高(96.5%)。

La^(3+)、Ce^(4+)掺杂对纳米TiO_2-Fe_2O_3凝胶相变过程的影响

采用sol-gel法制备了掺杂La3+、Ce4+的TiO2-10wt%Fe2O3复合粉体,利用TG-DTA和XRD分析对凝胶的相变过程进行了表征。结果表明:TiO2-10wt%Fe2O3凝胶在450℃发生非晶态向锐钛矿相的转变,而在500℃煅烧2 h后未发现锐钛矿相向金红石相转变;随La3+、Ce4+掺杂量的增加,锐钛矿晶粒呈现细化→长大的趋势;随La3+掺杂量的增加,对Fe2O3微晶的生成作用呈现促进→抑制的趋势,而对Fe3O4微晶的生成呈现抑制→促进的趋势;随Ce4+掺杂量的增加,对Fe2O3微晶的生成作用随掺杂量的增加呈促进→抑制→促进的趋势,而对Fe3O4微晶的生成呈现抑制→促进的趋势;La3+、Ce4+掺杂对TiO2相变过程有重要影响。

La^(3+)掺杂TiO_2薄膜陶瓷的制备及其亲水性能

采用溶胶-凝胶法和滴液技术在釉面陶瓷表面制备TiO2薄膜和La3+掺杂TiO2薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构和表面形貌进行表征;通过对紫外灯照射下薄膜表面水滴的接触角变化来评价其亲水性能;研究不同La3+掺杂浓度和热处理温度对TiO2薄膜微结构及亲水性能的影响,并对其亲水性能的影响机制进行探讨。实验结果表明:适量La3+掺杂能抑制TiO2由锐钛矿向金红石的转变,细化晶粒,引起晶格膨胀,导致晶格畸变,有效地提高TiO2薄膜的亲水性能;La3+掺杂量为0.5%时,镀膜层数为5层的TiO2薄膜在550℃热处理2 h后,表面均匀,具有最佳的亲水性,水接触角在紫外光照射60 min后接近0°。

硅藻土负载La^(3+)/TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/硅藻土负载型光催化剂。以硝酸镧为镧源,采用等体积浸渍-焙烧法制备La^(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂。通过XRD和SEM对制备的催化剂进行表征,以亚甲基蓝溶液模拟有机废水,考察n(Ti)∶n(Si)及La3+掺杂量对催化剂光催化性能的影响,结果表明,硅藻土可提高TiO_2分散性,降低TiO_2晶粒尺寸,并抑制其由锐钛矿相向金红石相的转变。在n(Ti)∶n(Si)=1∶1、焙烧温度550℃和La3+掺杂质量分数1%条件下,La^(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂的光催化活性较好,紫外光连续照射180 min,亚甲基蓝降解率可达99.9%。

Au/La_2O_3/TiO_2催化甲醇水蒸汽重整制氢

用沉积-沉淀法制备了Au/La2O3/TiO2催化剂,考察了制备条件和反应条件对催化剂活性的影响,并利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对催化剂进行了表征.结果表明La2O3的加入可使催化剂催化甲醇水重整的催化活性明显提高,且明显降低产物气体中CO和CH4的含量,使氢气选择性明显增加.当nH2O/nCH3OH=1.0、液体进料空速WHSV=3.42h-1、反应温度为275℃时,Au/La2O3/TiO2催化剂催化甲醇水蒸汽重整制氢反应的效果最佳.

La^(3+)-SO_4^(2-)/TiO_2催化合成衣康酸二丁酯

研究了固体超强酸La^(3+)-SO_4^(2-)/TiO_2催化衣康酸与正丁醇合成衣康酸二丁酯的酯化反应,考察了催化剂种类,确定以La^(3+)-SO_4^(2-)/TiO_2为催化剂,催化剂La^(3+)-SO_4^(2-)/TiO_2的最佳焙烧温度为450℃。并考察反应物配比、催化剂用量和反应时间等因素对酯化反应的影响,确定最佳工艺条件:n(衣康酸):n(正丁醇)=1:3,催化剂用量为反应物总质量的4.5%,反应时间3.0h。在该条件下,衣康酸转化率达95.7%,产物衣康酸二丁酯收率为93.3%。并对La^(3+)-SO_4^(2-)/TiO_2的重复使用性能进行考察,结果表明,与SO_4^(2-)/TiO_2相比,La^(3+)-SO_4^(2-)/TiO_2重复使用5次后,仍具有较高的催化活性,衣康酸转化率为92.3%,衣康酸二丁酯收率90.8%,说明稀土元素La的添加对于增加固体超强酸的寿命起了主要作用。