Se掺杂改性对Pt/TiO_(2)催化剂结构及其CO催化性能的影响

Pt/TiO_(2)催化剂已被用于环境中CO的催化氧化,其在工业烟气CO排放治理方面取得了许多进展。本文通过制备不同Se含量掺杂的Pt/TiO_(2)催化剂,利用SEM(EDS)、XRD检测手段研究Pt/TiO_(2)催化剂的结构组成和微观形貌,通过XPS、CO-TPD和H_(2)-TPR检测手段研究催化剂表面的元素价态,总结Se掺杂对Pt/TiO_(2)催化剂性能的影响机制。结果表明:Se的掺杂促进了金属-载体中的电子转移,增加了Ti^(3+)和氧空位,有利于活性氧的流动;同时,Se的掺杂增强了催化剂的强金属-载体相互作用(strong metal-support interaction,SMSI)效应,促进电子由Pt向Se移动,使Pt的价态升高,增加了活性位点中的PtO_(x)含量,使反应的活性氧增多。催化剂性能测试结果发现,掺杂0.1%Se时,Pt/TiO_(2)催化剂的CO催化氧化性能最佳。

Pt掺杂MoSe_(2)吸附CF_(3)I分解组分的第一性原理研究

CF_(3)I作为SF_(6)最具潜力的新型环保绝缘气体,在电气设备出现局部放电、过热等缺陷故障时,会产生C_(2)F_(6)和C_(2)F_(4)等强温室气体,为确保电力设备稳定运行,有必要对CF_(3)I典型分解组分吸附去除.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过吸附能、吸附距离、电荷转移和态密度等吸附指标,分别探究了不同数量Pt掺杂MoSe_(2)对C_(2)F_(6)和C_(2)F_(4)气体分子的吸附性能.研究结果表明:不同数量Pt掺杂在MoSe_(2)表面均存在稳定的掺杂结构,且相较本征MoSe_(2),Pt掺杂后的MoSe_(2)导电性均得到了有效增强;Pt掺杂MoSe_(2)对CF_(3)I分解组分的吸附效果:Pt_(2)-MoSe_(2)>Pt-MoSe_(2)>Pt_(3)-MoSe_(2)>Pt_(4)-MoSe_(2),且Pt_(2)-MoSe_(2)对C_(2)F_(4)表现出强烈的化学吸附作用,而对C_(2)F_(6)为弱物理吸附;Pt_(2)-MoSe_(2)对CF_(3)I分解组分具有选择吸附性,有望用作CF_(3)I典型分解组分C_(2)F_(4)的吸附去除材料.

Ir掺杂MoSe_(2)吸附气体分子的第一性原理研究

基于第一性原理,通过密度泛函理论(DFT)分析了CO、SO_(2)、H_(2)S、NH_(3)、CH_(4)和C3H6O气体分子在掺杂贵金属Ir的MoSe_(2)体系上的吸附,研究了基底材料的能带结构和电子性质,以及目标气体分子与掺杂Ir的MoSe_(2)之间的吸附能、吸附距离、电荷转移、态密度、功函数和恢复时间。计算结果表明Ir掺杂后材料的形成能为-5.43 eV,表明掺杂Ir原子是自发的放热反应,在Se空位的MoSe_(2)超胞中掺杂Ir原子后体系是稳定的。材料的带隙从掺杂前的1.46 eV降至掺杂后的0.77 eV,说明掺杂增大了基底材料的载流子浓度,提高了材料表面的转移电荷量。相比本征体系,掺杂体系增大了SO_(2)、H_(2)S和NH_(3)吸附能,显著缩短了吸附距离,提高了二维MoSe_(2)对气体分子的吸附能力,增加了转移电荷量,增强了气体分子与基底表面的电子相互作用,从而提高了二维MoSe_(2)对SO_(2)、H_(2)S和NH_(3)的气敏性能,为开发基于MoSe_(2)的高性能气体传感器提供了理论参考。

Pt掺杂对Ti/SnO_(2)-Sb-Nd纳米球状电极性能的影响

采用一步水热法成功制备出不同Pt掺杂量下Ti/SnO_(2)-Sb-Nd-Pt纳米球状电极,通过SEM、XRD和XPS表征电极表面的形貌、结构和化学组成,LSV、CV和加速寿命(ALT)测试电极的电化学性能和稳定性,并通过降解硝基苯(NB)能力验证电极催化活性。结果表明,Pt掺杂不会改变电极的SnO_(2)晶型结构,适量Pt掺杂可以使电极表面涂层更加均匀致密,提高电极稳定性,但降低了涂层中吸附氧含量,使得电极催化活性降低。掺杂1.5%Pt后,电极ALT由28.0 min延长至78.2 h,虽然NB去除率由96.53%降至80.61%,但在电极实际使用寿命内,NB理论降解总量由62.6 mg/cm^(2)增至8 754.1 mg/cm^(2)。显示了该电极具有良好的应用潜力,为开发高效、稳定的电极材料提供了参考。

Pt、N共掺杂TiO_2在可见光下对三氯乙酸的催化降解作用

采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂纳米TiO2(N-TiO2),并用光分解沉积法在N-TiO2表面负载微量金属Pt(0.5%(w)),形成铂-氮共掺杂纳米TiO2(Pt/N-TiO2).实验结果表明,Pt、N共掺杂纳米TiO2紫外可见光吸收边带较纳米TiO2红移约20nm,并在400～500nm处有弱的吸收.Pt/N-TiO2电极在可见光区的光电流约为纳米TiO2电极的6倍.以Pt/N-TiO2为催化剂,催化三氯乙酸(TCA)光降解反应,室温下经可见光照射2h后TCA降解率约为8%.N掺杂减小了TiO2的禁带能隙,使它在可见光区具有光催化活性,适量Pt掺杂抑制了光生载流子的复合,加速了电子界面传递速度,Pt、N共掺杂使两种效应相结合,进一步提高了光催化反应性能.

Pt掺杂SnO_2花状纳米结构的合成及其气敏性能的研究

用原位掺杂法制备了Pt/SnO2花状纳米结构。通过控制反应源物中n(Pt4+)/n(Sn4+)比率,可以获得不同Pt掺杂量的复合纳米结构。采用SEM、XRD、TEM和Raman光谱对样品的形貌、结构等进行了分析,并测试了材料的NH3气体敏感性能。结果表明,Pt掺杂的SnO2纳米花大小约为2μm,由平均直径为180nm,长度约为500nm的纳米棒组成;掺杂后SnO2的拉曼振动峰有了较大的偏移,并出现了新峰148cm-1,这可能与Pt掺杂造成的晶格畸变有关;由Pt/SnO2纳米材料制得的气敏元件在300℃时对2.00×10-4的NH3的灵敏度可达80。

Pt掺杂锐钛矿相TiO_2光催化剂的微观机理研究

采用第一性原理平面波超软赝势方法研究了Pt掺杂锐钛矿相TiO2的晶体结构、电子结构和光学性质,结果表明,Pt掺杂后锐钛矿相TiO2晶格产生畸变,晶胞体积增大晶胞内部八面体偶极矩增加;Pt5d轨道与O2p轨道、Ti3d轨道杂化,分别在价带顶和导带底产生杂质能级,禁带宽度变小,光吸收带边红移至可见光区。理论计算结果与文献报道的实验结果基本一致,较好地阐明了Pt掺杂提高锐钛矿相TiO2光催化性能的机理。

纳米TiO_2掺杂贵金属Pt抑制蓝藻的生长

制备并研究了纳米TiO2和Pt掺杂纳米TiO2对蓝藻生长的影响。结果表明,在太阳光照射下,Pt掺杂纳米TiO2能够破坏蓝藻藻囊;与纳米TiO2相比,Pt掺杂纳米TiO2能够更有效地使蓝藻内叶绿素含量、光合速率和呼吸速率以及超氧化物岐化酶(SOD)活性降低,超氧自由基增多;当Pt掺杂量为1%时,掺Pt纳米TiO2对蓝藻的抑制效果最好。

水热沉淀法制备Pt掺杂TiO_2空心球及其对罗丹明B的降解

以硫酸钛、尿素为原料,碳球为模板,采用水热沉淀法制备了TiO2空心球,用水合肼还原氯铂酸的方法得到Pt掺杂的TiO2空心球.利用X线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等测试手段对所得的样品进行了表征,并以高质量浓度的罗丹明B为降解物考察了其在紫外光下的光催化活性.实验结果表明,掺杂少量的Pt不会影响TiO2空心球的晶型.光催化降解实验表明,水热沉淀法制备的Pt-TiO2空心球在紫外光下具有比商品二氧化钛P25(Degussa)更高的光催化活性,特别是Pt掺杂量2.0%的TiO2空心球的光催化活性最高,当光催化反应2 h后对罗丹明B的脱色率可达100%.

Fe掺杂对Pt-Sn-K/γ-Al_2O_3异丁烷脱氢催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备不同Fe含量的Fe(x)-γ-Al_2O_3复合氧化物载体,并采用真空浸渍法制备了Pt-Sn-K/Fe(x)-γ-Al_2O_3催化剂。对制备的催化剂进行XRD、N_2物理吸附-脱附和NH_3-TPD表征,研究Fe的掺杂对Pt-Sn-K/Fe(x)-γ-Al_2O_3催化剂的结构及其催化异丁烷脱氢反应性能的影响。结果表明,Fe的引入可以改变催化剂的反应活性和产物选择性,当Fe_2O_3掺杂质量分数为4%时,催化剂具有最高的异丁烯收率,50 h的平均收率达到42.9%。

溶胶-凝胶法制备Pt^(2+)掺杂Bi_2O_3及光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了Pt2+掺杂的Bi2O3光催化剂(Pt/Bi原子比分别为1/100、2/100、3/100和4/100),以甲基橙为模拟有机污染对催化剂的光催化性能进行了考察。光催化剂用BET、XRD、XPS和紫外-可见漫反射进行了表征,结果表明Pt/Bi原子比为3/100时催化剂的比表面最高;经500℃焙烧后光催化剂晶型为α-Bi2O3;掺杂Pt2+后Bi2O3在可见光区的吸收增强;掺杂Pt2+后Bi 4f7/2和O 1s结合能均向低能端偏移,催化性能测试结果表明Pt/Bi原子比为3/100时的催化剂活性最高。增加的比表面、对可见光响应增强和结合能向低能端偏移均有利于提高Bi2O3光催化活性。

Fe, Ag掺杂单层MoSe_(2)光电性质的第一性原理计算

本文基于第一性原理分别计算了Fe, Ag掺杂对单层MoSe_(2)电子结构和光电效应的影响,结果表明:与本征单层MoSe_(2)相比,Fe, Ag掺杂体系的能带更加密集,且费米能级附近均出现了较多杂质能带;通过对分波态密度进行分析,发现其分别是由Fe-3d、Se-4p轨道和Se-4p、Mo-4d轨道所贡献.在近乎整个可见光范围内,Fe, Ag掺杂有效加强了单层MoSe_(2)的光响应能力,其中Ag掺杂效果最好;这可以归结于掺杂显著改变了单层MoSe_(2)费米能级附近的能带结构.即掺杂进一步减小了体系的带隙,更有利于电子跃迁,进而产生较大的光响应.研究结果可为单层MoSe_(2)在光电器件的实际应用提供一定的理论参考.

Pt掺杂对Sb：SnO_2薄膜酒敏性能的影响

采用非醇盐溶胶-凝胶工艺在Al_2O_3基片上旋转涂敷制得掺Sb的SnO_2薄膜。再经直流溅射制得掺Pt的Sb:SnO_2薄膜,探讨了不同Pt添加量对气敏性能的影响。结果表明,对Pt的溅射时间为90s时,元件对50ppm浓度乙醇气体的灵敏度高达43。经选择性研究表明,该元件有较好的选择性和优异的酒敏特性。

可见光响应Pt掺杂纳米TiO_2的光催化氧化NO_x性能

采用溶胶-凝胶法制备不同Pt掺杂比例的Pt-TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、UV-vis表征光催化剂结构,在紫外光及可见光下考察其对NOx的光催化氧化活性。结果表明,所制备的Pt-TiO2均为锐钛矿相,对NOx有明显的可见光降解效果,并且以Pt/Ti比为0.4%时,其光催化活性最高。与P25及TiO2相比,Pt-TiO2在紫外光及可见光下的光催化活性均有较大提高,其NO转化率明显提高,NO2选择性生成率明显降低,归因于Pt的掺杂引入了杂质能级并促进了催化剂的光生电子-空穴对的分离。

Cu掺杂对Pt/Ba/CuxMg1-xAl2O4催化剂高温稀燃NOx消除性能的影响

制备了一系列不同Cu掺杂量的Pt/Ba/CuxMg1-xAl2O4(x=0,0.1,0.3)催化剂,将其应用于高温NOx储存还原(NSR)反应,并探究了Cu掺杂量对催化剂NOx消除性能的影响.结果表明,储存组分Ba CO3在NSR过程中存在再分散现象.高温时催化剂的NOx消除性能取决于其NOx储存量,而不是NO氧化和NOx还原性能.高温时催化剂的NOx储存量与其上硝酸盐的热稳定性密切相关,Pt/Ba/Mg Al2O4上NOx主要以离子态硝酸盐形式存在,而掺杂Cu后催化剂上的NOx又增加了单齿硝酸盐的存在形式,单齿硝酸盐具有更高的热稳定性,因此掺Cu催化剂具有更大的NOx储存量.在450~500℃范围内,Cu的掺杂显著提高了Pt/Ba/Mg Al2O4的NOx消除性能;Pt/Ba/Cu0.1Mg0.9Al2O4催化剂的性能最佳,450℃时的NOx消除效率高达90%.

Pt掺杂TiO_2/粉煤灰漂珠的制备及光催化降解特性

以粉煤灰漂珠为载体、钛酸四丁酯为钛源、氯铂酸为铂源,采用溶胶凝胶法制备了Pt掺杂TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料。采用XRD、UV-Vis、XPS、SEM、EDS等对其进行表征,以亚甲基蓝为目标降解物对其光催化活性进行了研究。结果表明,负载在漂珠表面的TiO_2是锐钛矿型;Pt的掺杂能够促使TiO_2的吸收边红移,产生可见光响应,但是,掺杂过量的Pt会导致光催化活性下降;Pt元素在TiO_2中是以Pt4+和Pt单质的形式存在;Pt的最佳掺杂量为1.5%,在加入量为0.5 g时,暗反应30 min、光催化180 min后对浓度20 mg/L、pH=11.8的亚甲基蓝溶液的降解率达94.1%;无机阴离子的加入有利于光催化反应速率的提高,但是过多的阴离子反而会对光催化反应速率产生抑制作用。

Sn掺杂对Pt/Sn(x)-θ-Al_2O_3丙烷脱氢催化剂性能的影响

采用铝箔盐酸回流-油柱成型法制备了不同Sn掺杂量的Sn(x)-θ-Al_2O_3载体,并采用真空浸渍法制备了Pt/Sn(x)-θ-Al_2O_3催化剂。对制备的催化剂进行XRD、N2物理吸附-脱附、NH3-TPD、H2-TPR和TG-DTA表征,研究了在载体中掺入助剂Sn对Pt/Sn(x)-θ-Al_2O_3催化剂结构及丙烷脱氢催化反应性能的影响。结果表明,在载体制备过程中掺入Sn,可以提高催化剂反应活性和产物选择性,当Sn掺杂质量分数为1.0%时,催化剂具有最优的丙烷脱氢反应性能,15 h的平均丙烷转化率为32.4%,平均丙烯选择性为95.5%。

N、Pt共掺杂三维海胆型TiO2制备及光电性能研究

采用水热法制备了N、Pt共掺杂三维海胆型TiO2材料,通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对材料进行表征分析,同时采用电化学方法对其进行光电转化性能测试.结果表明,N取代TiO2中O晶格结点的位置,Pt取代Ti晶格结点,成功地掺杂至TiO2晶格中.N、Pt的掺杂不仅有利于TiO2从金红石相向锐钛矿相转变,而且对其晶体的生长也起了抑制的作用.N、Pt共掺杂的TiO2是由具有共同中心的纳米棒组装而成的三维海胆球形结构,球的尺寸分布较窄,直径约为1~2μm,组装纳米棒的直径约为7~8nm,长度约为100~150nm.当掺杂摩尔比为5∶5时,样品在紫外和可见光的吸收达到最高,UV-Vis吸收边红移将近100nm.从光电转换图和线性扫描伏安曲线可以看出,在比表面积、带隙宽度、晶型、载流子数量及元素间协同作用下,掺杂摩尔比为5∶5样品的光电转化效率高达22.4%,为纯海胆型TiO2的4.48倍.所有试剂均为分析纯.

Pt掺杂锐钛矿型TiO_2电子结构和光学性质第一性原理研究

为了研究Pt掺杂对锐钛矿型TiO2电子结构和光学性质的影响,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对未掺杂和Pt掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质做第一性原理计算。得到了掺杂前后的晶格结构常数、结合能电子态密度分布、能带结构、介电函数虚部、光吸收系数等性质,定性地分析了掺杂前后能带结构和光学性质的变化。研究结果表明,Pt掺杂锐钛矿型TiO2带隙中能产生新的能带,而且能带位置明显下移,掺杂后不但能使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,表现出较高的光催化活性,理论与实验基本吻合。