镧或钕掺杂TiO_2可见光催化剂及其对甲基橙的降解活性

用溶胶-凝胶法制备的La2O3/TiO2和Nd2O3/TiO2等催化剂,在可见光下降解甲基橙活性顺序为:Nd2O3/TiO2>La2O3/TiO2>Fe2O3/TiO2>TiO2。焙烧温度为500℃的掺Nd为0.7%(摩尔分数)的催化剂活性最高。用XRD、DTG分析了催化剂的晶型结构,探讨了稀土对晶格畸变和催化活性的影响。

电气石复合Nd/TiO_2材料光催化活性研究

以硝酸钕、天然矿物电气石和钛酸丁酯为原料，采用凝胶法制备了电气石复合Nd／TiO2和钕掺杂TiO2。用XRD、UV-VIS、ESR对电气石复合Nd／TiO2材料进行了表征；以苯酚为目标降解物，考察了电气石复合Nd／TiO2材料的光催化活性。结果发现TiO2的相变转化区间在600—750℃范围内；电气石掺入对Nd／TiO2材料的光吸收范围基本没有影响，在300—750℃范围煅烧后，随温度升高UV-VIS图谱有逐渐红移现象；电气石的加入使得Nd／TiO2材料在光照及未光照条件下都起到增强·OH强度的作用；在Nd／TiO2材料中掺入0．6％的电气石获得最好的光催化活性，600℃下煅烧光催化效果较优。

(Ag,Nd)/TiO_2纳米材料光催化活性及其表面能带结构分析

以硝酸钕、硝酸银作为掺杂的前驱物，纳米TiO2为载体，采用表面浸渍法制备了Ag、Nd复合掺杂纳米TiO2和钕掺杂纳米TiO2。用ESR、UV-vis、STM／STS对（Ag，Nd）／TiO2纳米材料进行了表征。结果表明：复合掺杂纳米TiO2经355nm波长光激发后产生了高强度的能引起物质发生氧化反应的活性物种·OH；在200-250nm波段内出现两强吸收峰值，且紫外区内吸光度远低于纳米TiO2；相较于纳米TiO2，其表面Eg大大拓宽，从而使得其在紫外光区具有良好的光催化活性。

掺杂钕离子纳米TiO_2的制备及光催化降解水中苯酚的研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Nd3+的纳米TiO2光催化剂,探讨了掺杂对二氧化钛光催化活性的影响。通过X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)对制备的Nd3+掺杂TiO2样品的相组成和晶粒大小进行了分析,并以苯酚为降解对象,考察了不同掺杂浓度,不同热处理温度下掺杂TiO2对苯酚的光催化降解效果。结果表明:掺杂Nd3+的TiO2为锐钛矿和金红石的混合晶相,Nd3+掺杂可阻碍TiO2的晶相转变,减小催化剂的晶粒尺寸,提高TiO2粒子的光催化活性。在本实验范围内,当Nd3+质量分数为0.8%(以TiO2质量计),处理温度为500℃时,TiO2光催化活性较高。与未掺杂的TiO2相比,其光催化活性提高约70%。

高热稳定性锐钛矿型Nd掺杂纳米TiO_2的制备与表征

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶凝胶法合成了纯TiO_2与Nd掺杂TiO_2纳米粉体,对其进行了350℃至850℃的热处理。利用XRD、SEM、和EDS对粉体的晶型结构,微观形貌和元素成分进行表征,研究了Nd掺杂对TiO_2晶粒尺寸以及晶型转变的影响。结果表明:样品晶粒尺寸达到纳米级别,Nd掺杂后TiO_2晶粒尺寸减小。纯TiO_2在550℃时已经有金红石生成,750℃完成锐钛矿向金红石的转变;Nd掺杂TiO_2在750℃时仍然是锐钛矿,850℃时有少许金红石生成,Nd掺杂提高了TiO_2锐钛矿结构的热稳定性。

金属Nd增强TiO_2薄膜光催化性能的机理研究

用浸渍-提拉法在高硅氧玻璃纤维网格布上制备了掺杂金属Nd的TiO2薄膜,通过甲基橙的光催化降解实验来评价了催化剂薄膜的光催化性能,并用XRD、SEM和UV-Vis漫反射等分析方法对其结构进行了表征。结果表明:未掺杂和Nd掺杂均能得到锐钛矿型TiO2薄膜;适量掺杂金属Nd能够细化TiO2薄膜晶粒,使TiO2薄膜的拉曼和紫外可见漫反射峰位红移,拓宽了TiO2薄膜的光响应范围;与纯TiO2薄膜相比,掺杂金属Nd能够明显增强TiO2薄膜的光催化活性,当金属Nd的掺杂量为3wt%时,薄膜对甲基橙的降解最好。

Nd掺杂与人造沸石载体对TiO_2光催化活性的影响

以具有规则多孔结构的人造沸石为载体,以Nd(NO3)3和Ti(OBu)4为前驱体制备钕离子掺杂TiO2光催化剂.在紫外光的照射下,以甲基橙为光催化降解反应模型化合物,研究了TiO2、Nd-TiO2、TiO2/沸石、Nd-TiO2/沸石光催化剂的活性.通过FT-IR的表征,探讨了Nd和沸石对TiO2的光催化活性的影响.实验结果表明:掺杂钕离子能提高TiO2的光催化活性,催化剂用量为2 g/L,掺杂量为1.0%时,光催化活性最高;用人造沸石为载体所制得的TiO2光催化剂对甲基橙也具有较好的光催化降解效果.

Nd离子掺杂TiO_2纳米颗粒制备及其光催化降解性能

凝胶法制备了Nd离子掺杂TiO2纳米颗粒,采用X射线衍射(XRD)表征了催化剂的晶体结构·以甲基橙为有机底物,测试了Nd掺杂TiO2纳米颗粒光催化活性·结果表明:二氧化钛的主要晶相为锐钛矿相,Nd掺杂可阻止晶相转移·Nd掺杂量为1·5%时,催化活性最高,达到90%以上·

有序多级孔N/Nd/TiO_2的制备及其在可见光下催化降解甲基橙的性能

以聚苯乙烯为胶晶模板,采用溶胶-凝胶法制备了有序多级孔N/Nd/TiO_2(1),其结构和形貌经SEM,XRD,XPS和N2吸附-脱附表征。研究了1在可见光下催化降解甲基橙的性能。结果表明:1为有序大孔/介孔多级结构,大孔孔道/介孔孔窗呈相互通透三维有序结构,大孔孔道内径约230 nm,介孔孔窗约30 nm,比表面积为125.50 m^2·g^(-1),比孔容为1.124 5 cm^3·g^(-1)。1催化甲基橙的脱色率为42.76%。

固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2/Nd^(3+)催化合成糠酸乙酯

采用稀土元素Nd3+对固体超强酸SO24-/TiO2进行改性,制备出固体超强酸SO24-/TiO2/Nd3+为催化剂,以自制糠酸和乙醇为原料合成糠酸乙酯。通过正交法设计实验方案,对各种因素与收率的影响进行了讨论。实验结果表明,最佳反应条件为:催化剂用量为1.0g,醇酸物质的量比1∶4,反应时间为4h,该催化剂可再生重复多次使用,产品的收率达92.2%。

Nd^(3+)-TiO_2催化剂的制备及对合成甲醇的影响

用等体积浸渍法和溶胶凝胶法制备了两种Nd3+-TiO2催化剂,并用X射线衍射、透射电镜和紫外可见吸收光谱等技术表征了催化剂的形貌、结构及吸光性能,对比研究了两种Nd3+-TiO2催化剂对二氧化碳和水合成甲醇反应体系的催化活性,探索了最佳的Nd掺杂量、体系反应温度、二氧化碳压力、光照时间。试验表明,尽管两种合成方法所得的催化剂最佳的Nd掺杂量相差不大,但用溶胶凝胶法制备的Nd3+-TiO2催化剂平均粒径更小,分布均匀,对目的反应的催化效果更好。

钕掺杂Ti/TiO_2电极的制备并用于油田废水的降解实验研究

以Ti(OBu)4、二乙醇胺、C2H5OH、Nd(NO3)3为前驱体,制备稀土(Nd)掺杂TiO2溶胶,以钛电极为基体,用溶胶-凝胶法制备稀土(Nd)掺杂TiO2电极,优化了制备改性TiO2电极的稀土掺杂量、热处理温度及热处理时间。以油田废水为目标有机物,借助于COD去除情况分析电极的电催化氧化能力;分析了电极结构与电催化特性之间的关系。采用SEM、EDX和XRD分析了制备电极的表面形貌、元素组成、晶体结构。掺杂Nd后电极的表面凹凸感变小,表面更为平滑、致密,几乎没有裂缝,这种均匀一致的高密度小碎片结构可能具有较大的表面粗糙度和比表面积,有利于催化反应。TiO2电极的晶体结构主要为锐钛矿型。稀土的掺入使得晶相所对应的衍射峰强度变弱且峰形宽化,这说明适量Nd的掺杂使涂层表面TiO2晶粒细化了。结果表明,掺杂Nd元素的电极,掺杂比(质量比)为Ti:Nd=100:1、热处理温度为540℃、热处理时间为60 min时电极催化性能最好,此电极对目标有机物CODCr去除率达到81.6%,而不掺杂稀土元素的Ti/TiO2电极为阳极时COD-Cr去除率在同样时间内仅为67.7%,说明稀土的掺杂有利于电极催化性能的提高。

Nd、N掺杂和Nd/N共掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了N掺杂,Nd掺杂,和Nd/N共掺杂对锐钛矿相TiO_2晶格参数、能带结构、电荷布居、电子态密度和光吸收性质的影响。结果表明,杂质的引入不同程度的改变了TiO_2的晶格参数,Nd的掺杂使TiO_6八面体畸变最大;N掺杂TiO_2使带隙宽度减小,且在价带顶出现杂质能级;Nd掺杂和Nd/N共掺杂不仅使TiO_2带隙宽度减小并在其价带和导带之间出现了空带,空带主要由Nd原子的4f轨道能级所贡献;由于禁带宽度的减小和杂质能级的出现使得掺杂后TiO_2的吸收光谱的吸收边向可见光方向移动,增加了物质对光吸收的响应范围。

Nd掺杂TiO_2涂层制备与耐蚀性能研究

采用溶胶凝胶-浸渍提拉法在304不锈钢表面制备了纯TiO2涂层与Nd掺杂TiO2涂层,采用SEM、XRD、EDS等测试方法对涂层的形貌、晶体结构、成分进行表征,采用tafel曲线测试涂层耐蚀性能。结果表明:Nd掺杂后,单颗粒子粒径减小,涂层更加均匀致密,TiO2与Nd掺杂TiO2均为锐钛矿结构。在光照条件下,Nd掺杂TiO2涂层的耐蚀性能高于纯TiO2涂层。

水热法制备Nd^(3+)-介孔TiO_2/GO复合材料及光催化性能研究

采用水热法首先制备稀土Nd^(3+)掺杂介孔TiO_2,进而复合氧化石墨烯(GO)合成了系列Nd^(3+)-介孔TiO_2/GO复合材料。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、孔结构分析(BJH与BET)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射(UV-vis)等测试手段对样品的微观结构、形貌、样品表面各元素价态及谱学性质进行表征,并以甲基橙模拟污染物测试其光催化性能。结果表明,所制样品均为锐钛矿结构TiO_2,晶粒尺寸在3~4 nm之间;从UV-vis测试结果分析可知,与Nd^(3+)-介孔TiO_2和TiO_2/GO相比,稀土Nd^(3+)和GO的协同效应更能有效减小TiO_2半导体禁带宽度,从而增加其对可见光的吸收。此外,不同光照射下光催化降解甲基橙的实验表明,所制备样品均有较强的紫外及可见光光催化性能,其中系列Nd^(3+)-介孔TiO_2/GO复合体系可见光光催化性能更为显著。

混煤燃烧过程中汞释放特性

为了提高高-低硫混煤的燃烧特性,在混煤中加入添加剂(生物质、钙基添加剂、催化剂)后在管式炉中进行脱汞性能实验。采用微波辅助溶胶凝胶法制备了纯二氧化钛(TiO2)和钕掺二氧化钛(Nd-TiO2)。为探究脱汞机理,对催化剂进行了比表面积(BET)、X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和电子能谱(EDS)表征分析。对生物质进行了傅里叶红外光谱(FT-IR)分析,对确定方案样品进行了热重(TG-DTG)分析。脱汞性能实验结果表明:混煤选择低硫煤A和高硫煤C按质量比为4.5∶5.5进行混匀,在混煤中同时加入生物质油菜秸秆(煤油质量比为7∶3)、钙基添加剂氧化钙(CaO)(Ca/S物质的量比为2∶3)、催化剂Nd-TiO2(Nd-TiO2的质量=煤的质量×8%、1%Nd、500℃),脱汞效率为72.7%,比混煤中只加油菜秸秆和氧化钙的脱汞效率提高了14.1%,比混煤中只加入油菜秸秆的脱汞效率提高29.5%。表征分析结果表明:稀土离子Nd3+掺入二氧化钛在一定程度上造成晶体表面发生微小畸变但未改变其晶型结构,催化剂的比表面积从12.20 m2/g增加至66.79 m2/g,增大了近4.5倍,提高了TiO2的催化活性。油菜秸秆对Hg0的脱除主要集中在表面的羟基官能团的吸附作用和含氧官能团的氧化作用,同时,油菜秸秆中含有大量的碱性化合物Fe2O3等可以催化氧化Hg0;氧化钙降低烟气中SO2的浓度,解除了高浓度SO2对Hg0的抑制作用;Nd-TiO2协同油菜秸秆及氧化钙促进汞的去除。

钕掺杂锐钛矿二氧化钛的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势方法(PWPP),使用Material studio 4.3中的CASTEP软件对钕掺杂锐钛矿二氧化钛进行第一性原理计算,讨论了钕掺杂对锐钛矿晶体结构、能隙、态密度等的影响。结果显示,钕掺杂可以使晶体的禁带宽度减小,有效提高了锐钛矿二氧化钛的光催化活性。

Nd高掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构和吸收光谱的第一原理研究

基于密度泛函理论平面波超软赝势方法,采用第一原理研究未掺杂和不同浓度Nd高掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构和吸收光谱.计算结果表明,在本文限定的Nd高掺杂浓度范围内,Nd高掺杂浓度越小,锐钛矿相TiO_2的禁带宽度越窄,吸收光谱发生红移越显著.计算结果与实验结果变化趋势相一致.

La、Nd、Bi共掺杂制备TiO_(2)电致变色薄膜及其性能研究

为了提高TiO2薄膜的光学属性和着色效率,采用溶胶-凝胶工艺,以钛酸丁酯为前驱体在ITO导电玻璃基片表面制备了La、Nd、Bi共掺杂TiO2薄膜。采用XRD、UV-vis和化学工作站等手段研究了TiO2薄膜的结构和表面的光学和电致变色性能。结果表明:在400、500和600℃热处理的二氧化钛干凝胶中形成锐钛矿型二氧化钛,且热处理温度越高,晶体发育越完整。La、Nd、Bi掺杂TiO2增加了TiO2八面体的排列无序性,导致非晶化程度提高。体积分数为12%的钛酸丁酯相应制备的薄膜具有优良的电致变色性能。500℃热处理的TiO2薄膜电致变色性能最为优异。实验进行了La、Nd、Bi单独掺杂TiO2薄膜的性能分析,单独掺杂摩尔分数为8%La、18%Nd、6%Bi的TiO2薄膜具有较优异的变色性能,单独掺杂变色效果的顺序是6%Bi<8%La<18%Nd。La、Nd、Bi共掺杂锐钛矿型TiO2仍然具有很高的非晶化程度,且当掺杂摩尔比La:Nd:Bi=4:10:2时,取得薄膜最佳循环伏安特性,掺杂TiO2非晶化程度最高。

铋复合Nd^3+:TiO2纳米纤维制备及其光催化产氢性能

以静电纺丝技术制备的稀土Nd3+掺杂TiO2纳米纤维为基质,结合水热法制备了Bi/Nd^3+:TiO2复合纳米纤维光催化剂。利用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(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和瞬时光电流(IP)等分析测试手段对样品的物相、形貌和光电性能等进行表征。以三乙醇胺为牺牲剂,研究了Bi/Nd^3+:TiO2可见光催化产氢过程。结果表明:Bi作为一种新兴的非贵金属具有独特的等离子体光催化或辅助光催化性能,将其与稀土元素丰富的能级结构和4f电子跃迁特性相结合,对TiO2进行双重修饰改性,有效提高了TiO2的光催化活性和稳定性,可见光照射下产氢速率达到49.2μmol·g^-1·h^-1。