在紫外光下以玉米秸秆为牺牲剂提升光催化分解水制氢

将玉米秸秆加入Pt/TiO₂的悬浊液中,在紫外光照射下实现了光催化分解水制氢速率的提升。通过SEM、XRD、FT-IR和TGA对玉米秸秆在光催化反应后的结构特征的变化进行了表征和分析讨论。通过单因素实验和正交实验研究了辐照时间、玉米秸秆颗粒浓度、秸秆颗粒粒径和催化剂浓度对氢气产率及产氢量的影响。实验结果表明：催化剂浓度和秸秆颗粒浓度对产氢的影响较大。产氢量随着催化剂浓度的增加先增后减,在催化剂浓度为4\times10^-3～6\times10^-3 g/ml时产氢量最高。当秸秆颗粒浓度大于0.5\times10^-3 g/ml时,产氢量随着秸秆颗粒浓度的增加出现明显的下降,而且在不同的秸秆颗粒浓度下氢气产率随着反应时间的增加呈现出不同的变化规律,而过小的秸秆颗粒粒径会产生负面的影响。     

NiPd/TiO2催化剂的制备及其催化甲酸分解制氢性能

高效、清洁且无毒无害的催化剂是实现以甲酸(HCOOH)为化学储氢材料分解制氢的重点。本文采用水热法在453K的条件下制备TiO₂载体,再通过浸渍法向其中加入总量为0.1 mmol的NiCl₂.6H₂O和K₂PdCl₄金属溶液,将活性组分Ni、Pd负载到TiO₂载体上合成NiPd/TiO₂催化剂,并探究其对催化甲酸分解制氢的性能的影响。探究结果表明,在光照条件下,NiPd/TiO₂催化剂中,当金属Ni:Pd比例为2:8时,催化剂的反应转化频率(TOF)值最大,此时催化剂的 TOF 为3528 h_-1^,且该催化剂上甲酸分解的活化能(E_a)为53.9 kJ/mol。关键词：镍钯催化剂;甲酸;分解制氢;二氧化钛;光照中图分类号：TQ630 文献标识码： A 文章编号：     

TiO2纳米管阵列电极制备与光催化制氢性能的关系

通过正交试验分析不同阳极氧化电压、氧化时间、氧化次数以及热处理温度对TiO2纳米管阵列电极性能的影响机理,使用电化学工作站测试电极光电化学性能,结合扫描电子显微镜、X射线衍射、紫外–可见漫反射光谱等表征手段着重研究影响电极催化性能的内在机理。结果表明:不同阳极氧化和热处理使电极获得不同的微观结构和晶型,导致电极光催化性能差异明显。60V恒压下1次阳极氧化1h的样品经500℃热处理后,保持规整的纳米管阵列结构和较大的活性面积,并获得了特殊的分层混晶结构,具有较好的催化活性。同时,使用同一电极进行多次光催化制氢反应。紫外光照下,在0.5mol/LNa2SO4+0.5 mol/L乙二醇水溶液中,0.5 V偏压下获得了5.3 mL/(h cm2)的稳定产氢速率,证明电极具有稳定的光催化制氢活性。     

玉米秸秆发酵制氢影响因素及变化规律研究

在批式和小试实验的基础上,以牛粪堆肥作为菌种来源,以玉米秸秆作为发酵底物,进行了5L和30L规模的产氢对比实验,对玉米秸秆厌氧发酵制氢的影响因素及变化规律进行了研究。结果表明,前期小试实验条件在放大试验产氢过程中能够取得很好的产氢效果,影响因素的变化也有类似的规律性。其中主要影响因素为温度、pH、底物浓度、底物停留时间、搅拌转速以及溶液中的微量营养元素-重金属离子等,最适宜的温度为37℃,最佳pH为5.0～5.2。     

TiO2负载Co基纳米材料催化硼氢化钠水解制氢性能的研究

通过化学沉积法在TiO₂载体上制备三元非贵金属Co-Ni-B催化剂,其中载体TiO₂采用水热法合成。实验通过调节化学沉积法制备催化剂的反应时间对样品进行最优选择,进而探究出本实验体系的最佳制备催化剂的反应时间。结果表明：反应时间为7min所制备的Co-Ni-B/TiO₂催化剂在硼氢化钠水解制氢中表现较高活性,其放氢的速率可以达到6 298.1 mL·min^-1·g^-1。     

TiO2自清洁薄膜制备条件对光催化降解影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制得TiO2薄膜,以370 nm的紫外光为光源研究甲基红在TiO2薄膜上的光催化降解效果。结果表明制备薄膜原料中,钛酸丁酯∶无水乙醇∶蒸馏水∶聚乙二醇体积比为4.5∶30∶1.5∶2.0,PH值为2.5的时候对甲基红溶液降解率最大,达到47.0%。并且提拉次数为5降解率能达到80.32%。     

常见离子对玉米秸秆为牺牲剂的光催化制氢影响

以玉米秸秆为牺牲剂、Pt/TiO₂为催化剂,研究玉米秸秆不同部位、不同组分以及液相环境的pH、常见阴阳离子的加入对光催化制氢的影响。利用XRD、TGA和UV-vis DRS表征玉米秸秆的组分和光吸收特性。结果表明,在pH=5~7时制氢量适中、pH<5和pH=8~10时制氢受到抑制、pH>10时制氢得到提升;强酸阴离子、强碱金属离子对该体系制氢无影响;\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}和\mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}对制氢有不同程度的促进作用;Fe³⁺、Cu²⁺和Zn²⁺因其氧化性强弱顺序和弱电离性对制氢有不同程度的抑制作用。综合上述实验结果分析了不同离子对制氢影响规律和作用机理。     

三维WO3/rGO复合物的制备及光解水制氢性能研究

通过水热法制备出WO₃/rGO复合物用于可见光下光解水制氢。采用XRD和SEM表征手段对复合物组成、形貌进行研究,同时进行光解水制氢性能测试并对其机理进行探讨。研究结果表明,WO₃样品呈海草状,具有丰富的空隙,可以更大程度上提升光解水制氢性能,WO₃/rGO复合物与未复合石墨烯的WO₃样品比较,其形貌没有明显变化。并且还原氧化石墨烯(rGO)的导电性在提高光感应电荷载流子分离效率中也起着关键作用。WO₃/rGO复合物产氢速率为236μmol/h,而WO₃样品的产氢速率为212μmol/h,氧化石墨与WO₃复合后样品对光解水制氢性能得到提升。增强的光解水制氢性能归因于rGO的优异电导率和WO₃/rGO复合物纳米结构的协同作用。     

TiO2/FACs与TiO2/Mullite复合材料的制备及其光催化性能

分别以粉煤灰漂珠(简记为FACs)与海胆状莫来石球(简记为Mullite)为基体,采用溶胶浸渍工艺制备了TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite型复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子能谱(EDS)对制备的材料进行了表征。研究了TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite型复合材料在紫外光照射下对罗丹明B(RhB)的光催化性能。结果表明：经500℃煅烧后形成的锐钛矿型TiO₂均成功负载到粉煤灰漂珠与莫来石晶体上,在粉煤灰漂珠表面覆盖了一层厚薄不均的纳米级别的TiO₂薄膜,而在莫来石晶体上则出现了大量细小的TiO₂颗粒;在降解染料时间为180 min,TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite复合材料对罗丹明B染料的降解率分别为84.8%和96.4%,降解速率为0.01088min^-1和0.02885 min^-1。     

BiOCl/TiO2复合材料的制备与光催化性能

基于半导体异质结原理,设计并制备了新型氯氧铋/二氧化钛复合光催化材料,以甲基橙为目标污染物,研究了氯氧铋制备条件和复合比例对复合材料的光催化特性的影响,随后利用XRD、UV-Vis DRS、TEM、EPR等方法对催化材料进行表征,从表面形貌、自由基等角度,分析其光催化原理。结果表明,新型复合光催化材料相对氯氧铋、二氧化钛的单体,具有更强的紫外催化能力,对传统有色染料均具有良好的去除效果。这是由于氯氧铋和二氧化钛可以形成半导体异质结,光生电子传递降低了载流子负荷率,羟基自由基生成量增加,因此光催化性能大幅提升。     

可见光响应Pt掺杂纳米TiO2的光催化氧化NOx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。     

SiW12/聚苯胺/TiO2复合材料的光催化性能

以SiW12/PANI/TiO2为光催化剂。在紫外灯辐射下,研究了模拟染料废水甲基紫溶液的光催化降解的反应,考察了催化剂投加量、染料浓度、溶液的pH值对甲基紫降解率的影响。结果表明,甲基紫溶液光催化降解的最佳条件为:pH=5,SiW12/PANI/TiO2催化剂投加量为0.0125 g,浓度为5 mg/L,经30 W紫外灯照射90 min后,其降解率为90.69%。     

纳米TiO2及其复合材料的抗菌性能研究

TiO2是一种宽禁带N型半导体纳米材料,也是具有光催化能力的光催化材料。本文概述了纳米TiO2的制备方法,分析了纳米TiO2的抗菌性及抗菌机理,并且综述了纳米TiO2掺杂阴、阳金属离子和复合半导体等后复合材料的抗菌性及抗菌机理,文末进一步思考展望了纳米TiO2在其他功能材料领域有待解决的研究问题。     

Pt/TiO2上的污染物降解耦合光解水制氢研究

以三乙胺和乙醚为目标污染物,研究了Pt/TiO₂上光催化分解水产氢和污染物同时降解的光催化反应。研究了作为电子给体的污染物浓度对光解水制氢反应的影响,污染物本身的降解规律符合Langmuir-Hinshelwood准一级动力学方程。使用拉曼光谱仪和紫外-可见光分光光度计对降解产物浓度进行了表征,讨论了可能的降解反应机理。     

TiO2-SiO2复合材料应用研究进展

无机材料TiO₂和SiO₂因稳定性好、无毒害等性能得到广泛关注和应用,TiO₂-SiO₂复合材料因TiO₂和SiO₂组分的协同作用,表现出更加优异的性能。综述TiO₂-SiO₂复合材料在药物缓释、光催化、吸附、抗菌等相关应用领域中的研究进展,以期为其后续研究提供参考。     

玉米秸秆纤维/环氧树脂复合材料的制备与性能研究

以缩二脲改性的环氧树脂为粘胶剂,玉米秸秆纤维为增强材料,多异氰酸酯为相容剂,丁基缩水甘油醚为稀释剂制备玉米秸秆纤维/环氧树脂复合材料。利用FTIR对其进行结构分析,万能试验机进行力学分析,并研究了玉米秸秆纤维用量对复合材料力学性能和耐水性的影响。结果表明,当粘胶剂质量分数为15%,相容剂与秸秆纤维质量比为1∶3时所制备的复合材料具有良好的力学性能,厚度溶胀率和吸水率较低,是一种性能较为优良的新型环保型复合材料。     

微乳液法制备纳米SiO2/TiO2及其光催化性能

以无机物聚合硅酸为硅源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备了SiO2/TiO2复合光催化剂,考察了制备条件对SiO2/TiO2光催化活性的影响,并利用SEM、FTIR、XRD和BET等技术手段对光催化剂进行了表征。结果证明,SiO2和TiO2颗粒之间存在着强的相互作用,形成了Ti-O-Si键,从而抑制了TiO2粒径的增大,延缓了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。对甲基橙等染料的光催化降解实验结果表明,SiO2/TiO2的光催化活性并非随着TiO2的含量增加而提高,当硅与钛物质的量比为1∶1并在160℃的温度下水热合成2.5 h时,SiO2/TiO2光催化剂在紫外光照15 min后对甲基橙的脱色率为85.5%,与同等条件下制备的TiO2相比具有更好的光催化活性和更大的比表面积。     

银表面等离子体效应增强TiO2纳米管阵列光解水制氢

采用阳极氧化法制备得到TiO2纳米管阵列(TiO2-NTA),同时借助光化学还原法将纳米Ag颗粒沉积于TiO2-NTA表面(Ag/TiO2-NTA)。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电镜(SEM)对样品的晶型、光响应性能、表面形貌等进行了表征。分析结果表明,TiO2-NTA管径约为150nm,壁厚约为20nm,纳米Ag颗粒以单质形态分散于TiO2-NTA表面,其等离子体效应可以有效促进TiO2-NTA对可见光的吸收,共振吸收波长位于420nm。光解水制氢实验结果表明,Ag/TiO2-NTA的光催化活性高于纯的TiO2-NTA,前者约为后者的2.3倍。     

MOFs衍生TiO2/杂多酸复合材料的制备及光催化性能

采用一锅法制备了金属有机框架 MIL-125（Ti）包裹的磷钼酸（HPMo）,并以其为前驱体,制备得到 HPMo/TiO₂复合材料,利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、X 射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及 N₂-吸附脱附等对其结构和形貌进行表征,结果发现 HPMo/TiO₂复合材料主要表现为介孔结构,且具有较大的比表面积。在可见光照射下,研究了HPMo/TiO₂复合材料对罗丹明B溶液的光催化降解,数据显示,可见光照射90 min 后,罗丹明 B 溶液的降解率达 89.6%,且重复使用 3 次后仍保持较好的催化效果。此外,HPMo/TiO₂复合材料还适用于催化降解其它有机染料。