g-C3N4基催化剂光催化还原CO2的研究进展

以光催化还原CO_2为出发点,介绍了石墨相氮化碳(g-C_3N_4)形貌调控、元素掺杂、p型半导体与g-C_3N_4形成p-n异质结等方法改性g-C_3N_4。相比较体相g-C_3N_4,改性后的g-C_3N_4具有更多的反应活性位点,能够显著降低光生电子空穴的复合几率,提高光催化还原CO_2性能。给出了可能的反应机理,对未来g-C_3N_4基催化剂还原CO_2的前景进行了展望。     

磷钨酸修饰铁改性类石墨相氮化碳的制备、表征及光催化性能研究

以三聚氰胺、Fe(NO_3)_3·9H_2O、磷钨酸(HPW)为原料,通过浸渍法制备了不同Fe含量的HPW/x%Fe-C_3N_4催化剂。采用紫外可见(UV-Vis)漫反射光谱、X射线衍射(XRD)光谱、红外傅里叶变换(FTIR)光谱、荧光(PL)光谱、扫描电镜(SEM)进行表征。结果表明,Fe和HPW的掺杂,改变了催化剂的能带结构,降低了光生电子-空穴的复合几率。并且Fe离子的掺杂抑制了氮化碳晶粒的增长。当x=1.5时,形成了大量的磷钨酸盐,与g-C_3N_4形成协同催化作用,进一步提高了光催化剂的活性。以罗丹明B的降解为研究对象,考察光催化剂在氙灯照射下的光催化性能。结果表明,当x=1.5时,催化剂表现出最佳的催化活性,降解率在2h的照射下达到96.10%,速率常数为0.039 4min~(-1),是纯g-C_3N_4的7倍。     

2D/2D g-C_3N_4-rGO的构筑及其界面效应

以三聚氰胺和氧化石墨为原料,于N_2气氛下构筑了一系列2D/2Dg-C_3N_4-rGO (CN-RGO)界面复合材料,对其进行SEM、TEM、UV-Vis、XRD和FT-IR等表征,考察界面效应对催化剂性能的影响。UV-Vis结果表明,相比纯g-C_3N_4(CN),CN-RGO的可见光吸收范围明显提升。同时,CN-RGO-2界面复合材料的光催化性能明显高于纯CN,对罗丹明B降解率达到了85.8%,这可能由于CN上产生的电子(e~-)通过界面效应转移到rGO上,促进空穴(h~+)和e~-迅速分离。淬灭实验结果表明,h~+和O_2~-·在RhB光降解过程中的作用比·OH与H_2O_2更重要。该研究为其它2D/2D界面复合材料的设计和应用提供了重要基础。     

石墨相氮化碳基Z-Scheme体系光催化分解水研究进展

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)以独特的电子结构、稳定的化学结构和显著的可见光活性而备受瞩目,g-C_3N_4基Z-Scheme光催化体系能够有效地降低光生电子空穴的复合几率,提高光源吸收利用率。介绍了光催化分解水的反应机理,综述了g-C_3N_4基Z-Scheme体系在光催化水氧化、光催化水解制氢、光催化全分解水方面的应用,并对未来Z-Scheme的发展进行了展望。     

Ni-MoO_3/La~(3+)-TiO_2/ZrAlO光催化CO_2和CH_3OH直接合成DMC

制备了CO_2和甲醇直接合成碳酸二甲酯的光催化剂Ni-MoO_3/LT-ZAO(复合载体La~(3+)-TiO_2/ZrAlO),以XRD、H_2-TPR、N_2吸附脱附表征了催化剂及载体的物相组成及还原性能,测定了催化剂及载体的比表面积和比孔容,采用紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)表征了光催化剂的光吸收性能,用连续流动固定床反应器评价了催化剂的光催化性能。结果表明:在TiO_2中掺杂La_2O_3使得催化剂的光吸收边带向可见光区迁移;MoO_3和La_2O_3使催化剂对可见光的吸收强度增强,有利于提高催化剂的光催化性能。12%(Ni-MoO_3)/LT-ZAO光催化剂显示出最好的活性和较好的选择性,其甲醇转化率高达12.1%而对DMC的选择性为91.1%。     

Ni掺杂TiO_2/ZSM-5光催化氧化脱硫及动力学研究

通过旋蒸法和离子交换法制备了TiO_2/Ni-ZSM-5催化剂,采用XRD、N_2吸附-脱附、UV-Vis、TG-DTA等手段对其进行表征,以石英管反应器考察了其光催化氧化脱硫性能,并研究了其光催化氧化反应动力学。实验结果表明:钛镍高度分散在ZSM-5表面上,镍的引入可以转移其对可见区域的光学响应程度,增强其光催化活性和其对太阳光的吸收。当催化剂用量为2 g/L、n(H_2O_2)/n(S)=4、反应温度为70℃、反应时间为3 h时,模拟柴油的脱硫率高达92.36%;其光催化氧化反应为一级反应,E_a=24.94 kJ/mol,指前因子A=1.08×10~5 min~(-1)。     

异辛烷蒸汽重整制氢的研究Ⅲ.Gd2O3改性的Pt/CeO2/Al2O3催化剂的性能及表征

在 Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂中掺杂 Gd_2O_3制备了 Pt/Gd_2O_3/CeO_2/Al_2O_3催化剂,用氢程序升温还原(H_2-TPR)、X 射线衍射(XRD)和 CO 吸附原位漫反射红外光谱(DRIFTS)方法对 Gd_2O_3改性前后的 Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂进行了表征。H_2-TPR表征结果显示,Gd_2O_3改性促进了表面 CeO_2的还原,增强了 Pt-CeO_2间的相互作用;XRD 表征结果显示,这种强相互作用促使催化剂中的 Ce~(4+)向Ce~(3+)转变,有利于 CeAlO_3相的生成,抑制了 Pt 及 CeO_2在高温下的聚集;CO 吸附原位 DRIFTS 表征结果显示,Gd_2O_3改性 Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂后,Pt-CeO_2间的强相互作用使 Pt 的缺电子性增强。在含硫300μg/g 的异辛烷蒸汽重整反应中,Pt/Gd_2O_3/CeO_2/Al_2O_3催化剂在250 h 的运行过程中,表现出优异的活性和抗硫中毒稳定性,异辛烷转化率保持在100%,产物中H_2的摩尔分数维持在73%左右,甲烷的摩尔分数维持在1%以下。     

CdS/CeO2异质结纳米光催化剂催化还原CO2的研究

采用水热法制备CdS/CeO₂异质结纳米光催化剂，并采用X射线粉末衍射、高分辨率透射电子显微镜、紫外-可见光谱等对所合成催化剂的物理化学性质进行表征，评价其光催化CO₂还原性能。结果表明：相比于CdS及CeO₂纳米颗粒，CdS/CeO₂异质结纳米光催化剂可拓宽催化剂的可见光吸收范围，降低带隙，有效延缓电子-空穴对的复合，降低电弧半径及电子-空穴对转移运动电阻，从而提高催化剂的可见光感应范围及光催化活性，证实半导体复合制备的异质结纳米结构可有效提高催化剂光催化还原CO₂的活性；1 mmol Cd(OOCCH₃)₂·2H₂O水溶液中加入100 mg CeO₂纳米颗粒所制备的异质结纳米光催化剂CdCe-100具有最优的光催化CO₂还原性能，在反应时间为10 h时，CO产率为213μmol/g, CH₃OH产率为1 534μmol/g,且重复利用6次时催化...     

Au改性异构化原料预加氢催化剂

选取工业Al_2O_3载体,采用等体积浸渍法制备Pt/Al_2O_3和Pt-Au/Al_2O_3系列催化剂,对其进行了H2-TPR,HRTEM,XPS,XRD等表征,并分别采用含2%(w)苯的正己烷和含2%(w)苯、1%(w)1-己烯的正己烷溶液为模型化合物,在小型固定床加氢反应器上对所制备的系列催化剂进行加氢活性评价。表征结果显示,Pt与Au在催化剂表面形成新的Pt-Au合金簇,而Au的加入并未影响催化剂中Pt的电子性能。实验结果表明,Au的加入提高了Pt/Al_2O_3催化剂的苯加氢活性;保持Pt负载量为0.3%(w)不变,当Au含量为0.05%(w)时,Au-Pt合金存在最佳比例,催化剂加氢活性最高。     

微波辅助制备介孔SO_4~(2-)/Nb-TiO_2@SiO_2及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前体、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物为模板剂,采用溶胶-凝胶辅助微波加热法或常规加热法制备了介孔SO42-/Nb-TiO2@SiO2光催化剂,采用XRD、TEM、XPS、N2吸附-脱附和UV-Vis等技术对其进行了表征,并以光催化降解甲基橙为模型反应考察了加热方式及Nb掺杂量对其光催化性能的影响。实验结果表明,同常规加热法相比,微波加热法制备的SO42-/0.25%Nb-TiO2@SiO2(Nb与Ti的摩尔比为0.25%)的紫外及可见光催化性能得到明显增强,紫外光下60 min时甲基橙脱色率为99.28%,可见光下40 h时甲基橙脱色率为84.43%。表征结果显示,微波加热法制得的光催化剂具有较大的比表面积和孔体积、典型的锐钛矿型结构及高光生电子空穴分离效率;该光催化剂具有较好的重复使用性能。