TiO2担载在新型载体上的光催化电极

介绍了一种将TiO₂光催化剂担载在新型载体上的光催化电极.新型载体是用炭质材料和聚四氟乙烯制备的,它具有电合成H₂O₂的功能.在电流密度为15mA/cm²时,光催化电极不仅具有高达80%的电合成H₂O₂的电流效率,而且该电极的电位处在0.02V(SCE)左右,使载体表面的TiO₂光催化剂获得了约+0.47V的阳极偏压(相对平带电势),对增加TiO₂光催化反应效率十分有益.在具有新型光催化电极的光反应体系中,水中的有机分子受到来自溶液中大量·OH自由基(H₂O₂被紫外光分解的中间产物)的均相氧化(即光化学氧化),以及来自TiO₂表面光生空穴的复相氧化(即光催化氧化).在光化学氧化和光催化氧化的联合作用下,有机分子的矿物化反应速度显著提高.     

醋酸钯和四氯对苯醌催化氧化低浓度煤矿瓦斯制甲醇

利用自制的实验系统进行了醋酸溶液中低浓度瓦斯催化氧化制甲醇研究。实验结果表明,以Pd(OAc)₂为催化剂,反应体系中添加对苯醌或四氯对苯醌可改善甲烷活化环境,四氯对苯醌对瓦斯催化氧化过程的作用效果好于对苯醌。四氯对苯醌用量、反应压力和反应温度对瓦斯催化氧化具有重要影响。甲醇生成量随四氯对苯醌用量、反应压力和反应温度升高而增加。CH₃OH是通过反应过程中产生的H₂O₂与CH₄相互作用形成的。CH₃COOCH₃一部分是由Pd²⁺直接氧化CH₄得到的;另一部分是由CH₃OH与反应溶剂CH₃COOH通过酯化反应形成的。     

硫化镉晶体结构形态对乙醇光催化脱氢活性的影响

有关醇类水溶液光催化贮能脱氢反应研究大多集中在提高半导体TiO₂和CdS表面修饰组分的光催化活性^[1～3]及考察TiO₂半导体晶体结构与光催化性能的关系上^[4,5],CdS半导体晶体结构形态对光催化性能的影响尚未见报道.本文在这方面进行了一些有益的研究.     

TiO2光催化消除H2S的研究

在TiO₂上进行了气相H₂S光催化氧化消除的研究.氧对H₂S的光催化氧化消除过程是不可缺少的,对含量为560mg/m³的H₂S,当加入的氧气与原料气中H₂S的分子比为42:1,空速为28000h^-1时,去除率达到97%.在H₂S光催化氧化消除过程中,单质硫的产生可使TiO₂失活,经光照再生单质硫转化为SO₄^2-后,TiO₂活性恢复,而且SO₄^2-的生成对催化剂的中毒有抑制作用.     

基于杯[4]芳烃的银离子荧光探针的合成及性能

合成了25,27-二羟基-26,28-二{3-[N-(2-萘基)-2-硫代乙酰胺]丙氧基}-5,11,17,23-四叔丁基杯[4]芳烃(2), 并利用荧光光谱考察了其在乙醇-水混合溶液中对Ag⁺的光谱选择性. 结果表明, 含有S₂O₂结合位点的探针分子2对Ag⁺具有良好的选择性. 通过荧光光谱连续滴定测得探针分子2-Ag⁺体系的猝灭常数为3.39×10³ L/mol, 探针分子对Ag⁺的检出限可达2.34×10^-7 mol/L. 在实际的Ag⁺检测中, 探针分子2具有一定的应用前景.     

天然高分子壳聚糖作为吸附剂的吸附特性研究

甲壳素经化学改性制得的壳聚糖吸附Cu²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Rb⁺、Cs⁺、Cd²⁺、Pb²⁺等离子的研究已有报道^[1],但吸附Pd²⁺等贵金属离子的研究尚不多见.本文报道了壳聚糖及其交联产物的造粒方法,并测定了该糖吸附Hg²⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Pd²⁺等离子的特性.结果表明,化学交联后的颗粒(作吸附剂)在酸性条件下仍保持相当好的刚性,对Pd²⁺离子的吸附容量较大,在Pd²⁺、Cu²⁺共存时可选择性吸附Pd²⁺.     

三维网状Dy3+:YVO4/TiO2复合纤维的制备及光催化产氢性能

以电纺TiO₂纳米纤维为基质, 柠檬酸为软模板, 采用一步水热法制备了具有三维立体网状结构的稀土Dy ³⁺掺杂YVO₄/TiO₂复合纤维. 通过X射线衍射、 扫描电子显微镜、 X射线光电子能谱、 N₂吸附-脱附、 紫外-可见漫反射光谱及荧光光谱等手段对材料的组成、 表面形貌和性能进行表征, 以光分解水产氢实验考察其光催化活性. 结果表明, Dy ³⁺∶YVO₄纳米枝与TiO₂纳米纤维相互交联构筑的纳米纤维网具有大比表面积, 可提供更多活性位点, 改善了多相光催化反应的传递过程; 稀土Dy ³⁺掺杂的YVO₄与TiO₂复合形成异质结相互促进, 在拓宽光谱响应范围、 提高太阳光利用率的同时使光生电子-空穴对得到较好分离, 从而提高了样品的光催化活性. 模拟太阳光照射下, Dy ³⁺∶YVO₄/TiO₂复合纤维光催化产氢速率达到8.63 mmol· h ^-1·g ^-1, 是纯TiO₂纳米纤维的10倍.     

纳米TiO2异相光催化降解2,6-二甲酚中间过程的UV吸收光谱和荧光光谱示踪研究

用半导体纳米材料(如TiO₂,SnO₂,CdS等)进行光降解消除污染物因其能最大限度利用太阳能和降解完全(有机质最终全部转化为CO₂,H₂O等)以及降解速率高的特点被认为是环境科学的新领域。异相光催化降解是有机物作为电子供体捕获TiO₂表面光生空穴自身被氧化降解的过程,因TiO₂价带空穴所具有强的氧化性,一般有机物都可进行光化学反应^[1]。这一过程总是以一系列的中间反应步骤所构成,中间体形成的峰形动力学曲线及其异于原初态的光谱特性对揭示光催化降解动力学过程至为重要。本文主要对2,6-二甲酚-纳米TiO₂悬浮体系光降解动态分子光谱进行示踪研究。     

光催化分解硫化氢制取氢气的研究

以连续流动进H₂S气体系统,在室温条件下研究了用Xe灯照射含有催化剂的NaOH水溶液时,H₂S光催化分解为H₂气和元素S的反应。分别采用CdS、V₂O₅/TiO₂和V₂O₅/Al₂O₃为催化剂,考察了产氢量与介质中NaOH含量及照射时间的关系,讨论了光催化分解H₂S的反应机理。结果表明,连续流动通入H₂S气体进行光催化分解的方法是可行的,并接近实际可能应用的情况。     

贵金属对TiO2悬浮液光照过程中H2O2形成的促进作用

众所周知,TiO₂是一种能进行光能-化学能转换的半导体材料.70年代初期,日本的Fujishima等人[1]发现TiO₂电极能利用光能将水分解为氢气和氧气.从此,TiO₂作为光能转换材料,在太阳能利用,环境保护,卫生医疗等许多领域逐渐引起研究人员的注目并相继在许多基础和应用方面得到了大量的研究^[2～5].     

Ag/AgBr/TiO2 visible light photocatalyst for destruction of azodyes and bacteria

Ag/AgBr/TiO2 was prepared by the deposition-precipitation method and was found to be a novel visible light driven photocatalyst. The catalyst showed high efficiency for the degradation of nonbiodegradable azodyes and the killing of Escherichia coli under visible light irradiation (lambda>420 nm). The catalyst activity was maintained effectively after successive cyclic experiments under UV or visible light irradiation without the destruction of AgBr. On the basis of the characterization of X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and Auger electron spectroscopy, the surface Ag species mainly exist as Ag0 in the structure of all samples before and after reaction, and Ag0 species scavenged hVB+ and then trapped eCB- in the process of photocatalytic reaction, inhibiting the decomposition of AgBr. The studies of ESR and H2O2 formation revealed that *OH and O2*- were formed in visible light irradiated aqueous Ag/AgBr/TiO2 suspension, while there was no reactive oxygen species in the visible light irradiated Ag0/TiO2 system. The results indicate that AgBr is the main photoactive species for the destruction of azodyes and bacteria under visible light. In addition, the bactericidal efficiency and killing mechanism of Ag/AgBr/TiO2 under visible light irradiation are illustrated and discussed.     

Pd2Ag triangle supported by two micro3-amidopyridine ligands

[Pd(tmeda)(Hampy-N1)(H2O)]2+ (tmeda=N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine; Hampy=2-aminopyridine) forms in the presence of Ag+ at pH 8-9 a triangular Pd2Ag complex containing two deprotonated ampy- ligands. It has been crystallized and structurally characterized with nitrate anions and a second co-crystallized AgNO3, [{Pd(ampy)(tmeda)}2Ag(micro-NO3)2Ag(NO3)2]. The two amidopyridine ligands are triply bridging, binding to Ag+ in a monodentate fashion viaN1, and to two PdII centres in a micro2-bridging fashion via the monodeprotonated N2 position. The resulting four-membered Pd(ampy)2Pd metallacycle is syn-planar with Pd[dot dot dot]Pd separations of 3.0878(13) A. The Pd...Ag distances are 3.0879(14) A in (isosceles triangle). In solution (D2O), the two ampy- ligand in are non-equivalent as concluded from a detailed 1H NMR spectroscopic study and confirmed by a 13C NMR spectrum. Removal of Ag+ from, as achieved by addition of Cl-, causes cluster degradation and linkage isomerization of PdII(tmeda) from the exocyclic N2 to the endocyclic N1 position.     

Pd促进ZnO/Al2O3催化乙醇水蒸气重整制氢

采用浸渍法制备了Pd促进ZnO/Al2O3催化剂, 考察了该催化剂作用时, 在水醇摩尔比为3, 常压和450 °C工作条件下乙醇水蒸气重整(SRE)制氢反应性能. 研究结果表明, 在该催化剂体系作用下的SRE反应过程中, H2、CH3CHO为主要产物, 与ZnO/Al2O3催化剂不同, Pd能促使CH3CHO发生C-C键断裂反应, 显著提高C2H5OH转化率及H2选择性, 分别达65%、55%. 还利用BET比表面积、透射电子显微镜(TEM)、热重-差示扫描量热-质谱(TG-DSC-MS)等表征手段考察了催化剂失活以及表面积炭情况, 发现Pd的加入对催化剂总积炭量并无明显影响.     

Formation of Isolated Single-Atom Pd1 Sites on the Surface of Pd–Ag/Al2O3 Bimetallic Catalysts

Kinetics and Catalysis - The structure of Pd–Ag/Al2O3 samples with different Ag/Pd ratios has been studied by a complex of physicochemical methods (H2-TPR, XRD, H2-TPD, TEM). Catalysts have...     

Photocatalytic disproportionation of nitrite to dinitrogen and nitrate in an aqueous suspension of metal-loaded titanium(IV) oxide nanoparticles

Photocatalytic reaction of a nitrite ion in aqueous suspensions of bare and metal-loaded TiO(2) particles was examined without electron and hole scavengers under irradiation of UV light. In the bare TiO(2) system, disproportionation of NO(2)(-) to N(2) (or N(2)O) and NO(3)(-) with nitrogen balance (NB) and redox balance (ROB) close to unity within experimental errors was observed, although the reaction was slow. Palladium (Pd)-loaded TiO(2) particles exhibited an extraordinarily large rate of disproportionation of NO(2)(-) in their aqueous suspension, i.e. NO(2)(-) was almost completely converted to N(2) (or N(2)O) and NO(3)(-) even after only 3 h of photoirradiation, both the values of NB and ROB being close to unity. This result suggests that Pd loaded on TiO(2) particles acted as storage sites for photogenerated electrons and effectively transferred the electrons to NO(2)(-) and, therefore, that the reduction process in the photocatalytic disproportionation of NO(2)(-) was accelerated by Pd loaded on TiO(2). Effects of the amount of Pd and pH of the suspension on the reaction rate were also examined.     

在Pd/TiO2上CO的光催化增强效应

在Pd(2％)/TiO2上CO催化氧化的研究中发现：室温下， 以黑光灯（λ=365 nm）照时， CO的氧化活性比暗态显著提高，产生了明显的光催化增强效应（两者速率常数比约为15）.但在TiO2上，无论暗态还是黑光灯（λ=365 nm）照，均无CO氧化反应发生.这可能是由于氧分子解离吸附时的键能减弱，使Pd表面氧原子（或O－）浓度增加和氧原子的溢流（oxygen spillover）两种效应结合产生的.     

可控碳改性Pd/TiO2用于直接合成双氧水:非均相界面对催化性能的影响（英文）

双氧水(H2O2)是一种重要的绿色氧化剂,广泛应用于纺织、医疗、废水处理、军事等重要领域.目前, H2O2的工业生产以蒽醌法为主,该法设备投资大、运行成本高,同时工艺涉及大量的有机溶液,活性中间体蒽醌也会发生缓慢降解,产生有毒副产物.与蒽醌法相比,通过负载型贵金属催化剂催化H2与O2反应直接合成H2O2,过程绿色环保且生产工艺简单,引起了各界广泛关注.然而,从热力学上分析, H2和O2更容易反应生成H2O, H2O2只是该反应的中间产物,会继续发生加氢和直接分解反应生成H2O,导致H2和O2的低效利用,开发高H2O2选择性且高反应效率的催化剂已成为氢氧直接合成H2O2研究的重点与难点.目前大部分研究策略旨在通过调控或影响反应中心结构、价态来抑制H2O2的副反应,进而提升H2O2的选择性和反应效率;尽管已取得了良好的进展,但仍需发展新的调控策略来满足工业应用的要求.本课题组前期研究表明,促使H2O2从催化剂上脱附可以有效地提升H2O2的选择性和产率.相比于针对反应中心的调控,不稳定的H2O2从催化剂上快速脱附同样起到抑制H2O2参与副反应的作用.为此,本文提出一种炭量可控的非均一界面改性方法,以常规的Pd/TiO2作为研究对象,借助各种结构表征,发现炭物种在TiO2表面呈非均一分散状态,而且改性对于催化剂的几何结构影响较小;另外,催化剂表面的疏水性会随着碳含量的增加而增加,导致其与H2O2间的吸附能相应变小.反应结果显示,表面非均一的炭化改性技术可以显著提升Pd/TiO2催化剂的H2O2选择性和产率.通过构效关系分析,可知这种改性技术可以保持Pd颗粒与TiO2间相互作用的同时,还可以促进H2O2的快速脱附,进而提升改性Pd/TiO2催化剂的H2O2直接合成效率.该改性方法简单、易控,可拓展应用到其他类型催化剂的H2O2直接合成性能调控与改进.     

Cobalt Ion-Doped TiO(2) Photocatalyst Response to Visible Light

Photocatalytic activity under visible light irradiation was generated by doping a small amount of Co(2+) ions into TiO(2) particles. Nanometer-sized particles with the composition xCoO-(100-x) TiO(2) (xCo/TiO(2); 0300 nm) light irradiation but also induced the visible light (lambda>400 nm) response. The highest photocatalytic activities were obtained at x=0.03 for both irradiations. Copyright 2000 Academic Press.     

In situ FTIR study of surface site transformations in Pd3In/α-Al2O3 and Pd3Ag/α-Al2O3 induced by CO adsorption

In the course of the treatment of Pd3Ag/α-Al2O3 in 0.5%CO + He at 200 °C, intense transformation of single atom Pd1 surface sites isolated from each other by Ag atoms to multiatomic Pdn (n ≥ 2) ensembles occurs, as revealed by a rapid increase in the intensity of multibonded CO bands in FTIR spectra. The structure of intermetallic Pd3In nanoparticles is significantly more stable, and the formation of new multiatomic adsorption centers was not observed even after extended CO exposures.