吕倩
,
孟明
,
查宇清
催化学报
采用三嵌段共聚物聚乙醚-聚丙醚-聚乙醚EO20PO70EO20(P123)为有机模板剂合成了介孔TiO2载体,用沉积-沉淀法制得Au/TiO2催化剂.运用N2吸附-脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱和高分辨电镜技术对催化剂的结构与形貌进行了表征.采用P123模板剂合成的TiO2具有较均匀的介孔结构,孔径集中在6.1 nm附近,负载金后,其介孔结构保持良好,但孔径下降至5.4 nm.400℃焙烧后,介孔TiO2负载的Au催化剂中Au主要以金属态存在.负载在三种TiO2载体(介孔TiO2、溶胶-凝胶法合成的TiO2和工业TiO2)上的Au晶粒大小和分散度差异较大,其中介孔TiO2载体更有利于金的分散,以该载体制备的催化剂400℃焙烧后金的晶粒尺寸在1～5 nm范围内,催化剂显示了很好的CO氧化活性和抗热稳定性,即使在420℃焙烧,其室温下CO的转化率也在90%以上而溶胶-凝胶法制备的TiO2和工业TiO2负载的纳米金催化剂中,金晶粒尺寸约为10 nm,催化剂的CO氧化活性和抗热稳定性较差.
关键词:
金
,
介孔二氧化钛
,
负载型催化剂
,
一氧化碳
,
氧化
,
三嵌段共聚物P123
,
模板剂
刘二强
,
郭晓玲
,
秦雷
,
申国栋
,
王向东
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60437-3
以钛酸丁酯为钛源,尿素为氮源,聚丙烯酰胺(PAM)和聚乙二醇(PEG)为复合模板剂,采用溶胶-凝胶法,在氮气和空气气氛中分段煅烧,制得高结晶度氮掺杂介孔TiO2光催化剂.利用X射线衍射、透射电镜、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等技术对其进行了表征.结果表明,当PAM和PEG的质量比为1:4时,先在氮气中600℃煅烧,后在空气中500℃煅烧所得样品是锐钛矿相,具有良好的孔隙结构和较高的结晶度,平均孔径为5.11 nm,晶粒尺寸为12.5 nm,比表面积110.8 m2/g.掺杂介孔TiO2的氮主要以取代氮和化学吸附分子γ-N2的形式存在,少量以间隙氮形式存在.氮掺杂使TiO2的能带变窄,吸收带边明显红移,且使光吸收强度显著增大.光催化降解甲基橙实验结果表明,与未掺杂样品相比,氮掺杂介孔TiO2在可见光作用下表现出较高的催化活性.
关键词:
介孔二氧化钛
,
氮掺杂
,
高结晶度
,
光催化活性
,
甲基橙
沈俊
,
田从学
,
张昭
催化学报
采用硫酸钛水解法在不使用有机模板剂的条件下合成了高热稳定的锐钛矿型介孔TiO2. 以工业硫酸钛溶液为原料,经两步水解得到介孔结构的偏钛酸, 500 ℃下焙烧后得到比表面积为202.2 m2/g、平均孔径为2.8 nm并具有超强酸特性的介孔TiO2. 使用X射线衍射、 N2吸附、扫描电镜、 X射线能谱和红外光谱对该样品进行了表征,初步讨论了介孔的形成机理. 吸附在偏钛酸孔壁上的硫酸分子和孔壁上的自由羟基键合,起到了孔结构的导向作用及支撑作用.
关键词:
介孔二氧化钛
,
硫酸氧钛
,
热稳定性
,
模板剂
,
超强酸
陈垚翰
,
沈俊
,
张昭
催化学报
在不使用模板剂的条件下,以工业硫酸氧钛溶液为原料合成介孔偏钛酸前驱体,再经正硅酸乙酯浸渍焙烧制备了具有良好热稳定性的Si掺杂介孔SO2-4/TiO2.采用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、X射线能谱和傅里叶变换红外光谱等表征方法对样品的组成和结构进行了分析,并考察了该材料在亚甲基蓝氧化降解反应中的光催化性能.结果表明,在焙烧过程中,被吸附在偏钛酸孔道内的正硅酸乙酯发生水解,并与偏钛酸孔壁上的自由羟基形成 Ti - O - Si 键;Si进入二氧化钛骨架中,对孔结构起到了支撑作用,从而提高了介孔SO2-4/TiO2的热稳定性.700 ℃焙烧 2 h 后,Si掺杂介孔SO2-4/TiO2材料的比表面积仍达到189 m2/g,平均孔径为2.8 nm.400 ℃焙烧的样品在亚甲基蓝降解反应中表现出较好的光催化活性.
关键词:
介孔二氧化钛
,
硅掺杂
,
浸渍
,
热稳定性
,
光催化
温美成
,
章姗姗
,
戴文锐
,
李贵生
,
张蝶青
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60992-5
半导体光催化剂TiO2因具有绿色环保无污染、化学稳定性好及可实现稳定产氢等优点而广泛应用于光解水、废水处理和空气净化等领域.然而,锐钛矿相TiO2禁带宽度约为3.2 eV,仅对紫外光响应.而在太阳光中,44%左右为可见光,紫外光仅占不到4%.为了提高TiO2对太阳光的利用率和在可见光照射下的光催化活性,近年来人们采用掺杂金属/非金属离子以及与可见光催化剂复合等方法对TiO2进行改性.但是这些离子掺杂的方法会不可避免地在TiO2晶格中形成结构缺陷,这些结构缺陷作为光生电子和空穴的复合中心不利于电子和空穴分离.最近研究表明,通过Ti3+自掺杂可以很好提高TiO2可见光催化活性,但是目前制备Ti3+掺杂TiO2的方法较复杂,形成的Ti3+掺杂易在表面积聚而被进一步氧化,影响其光催化稳定性,不利于实际应用.因此,开发具有良好电子-空穴分离效率的可见光催化剂引起了广泛的研究兴趣.本文通过原位自掺杂Ti3+来提高TiO2可见光光催化活性.以TiCl3为钛源, H2O为溶剂, F127为软模板,采用溶剂挥发诱导自组装的方法制备了蠕虫状Ti3+自掺杂的介孔TiO2.采用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附、紫外-可见漫反射(UV-vis)、透射电子显微镜和电子顺磁共振(EPR)对所制备样品结构、结晶度和形貌等进行了表征分析.通过控制表面活性剂用量和焙烧温度优化了Ti3+自掺杂介孔TiO2的光催化活性.结果表明,在模拟太阳光照射下,所制样品对气相光催化氧化NO和水相降解有机染料亚甲基蓝表现出优异的催化性能和稳定性. Ti3+自掺杂介孔TiO2有效扩展了催化剂的光吸收范围,提高了光生电子空穴的迁移效率.其优异的光催化活性和稳定性主要归因于掺杂在TiO2骨架中的Ti3+和所合成催化剂多孔性之间的协同效果.固体UV-vis结果表明,所合成的TiO2具有很好的可见光响应,主要归因于在TiO2材料合成过程中,部分Ti3+未被完全氧化, Ti3+掺入可以有效降低TiO2的禁带宽度.通过计算可知合成的TiO2禁带宽度为2.7 eV.通过低温EPR测试进一步证明了Ti3+的存在,而且Ti3+主要掺杂在TiO2体相中. N2物理吸附结果表明,随焙烧温度不断提高,所得产物的比表面积先增加后减少,当焙烧温度在500 oC时,比表面积最大,但至550 oC时,比表面积、孔径和孔体积增大,表明催化剂的孔结构被破坏.表面活性剂F127的用量对样品比表面积和孔径大小也有影响,当其用量为0.54 g时,所得产物的比表面积最大.我们将所合成的TiO2应用于污染气体NO的氧化,考察了焙烧温度和表面活性剂用量对光催化剂性能的影响.结果表明,当表面活性剂用量为0.54 g,焙烧温度为500oC时,所制催化剂在模拟太阳光和可见光照射下都表现出最好的NO去除转化率.将使用过的催化剂离心洗涤后进行连续反应3.5 h,依然保持很高的NO去除转化率.催化剂高活性及稳定性的主要原因是Ti3+的掺杂将TiO2光响应范围拓展到可见光区域,且Ti3+掺杂和介孔结构之间的协同作用有利于促进光生电子和空穴的分离.当催化剂在低于500 oC焙烧时,所得催化剂结晶度较低,不利于光生电子-空穴的分离,而高温焙烧则会导致催化剂介孔结构遭到破坏,不利于NO气体吸附和产物脱附.表面活性剂对催化剂活性影响较小,在可见光照射下催化剂均表现出很好的光催化活性.此外,该Ti3+自掺杂介孔TiO2在液相条件下对有机染料亚甲基蓝也表现出很好的去除效果,可见光照射2 h,亚甲基蓝去除率接近100%.
关键词:
钛(III)自掺杂
,
介孔二氧化钛
,
溶剂挥发诱导自组装
,
一氧化氮氧化
,
光催化
徐丹
,
贾丽华
,
郭祥峰
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60487-7
将Cu作为第二金属,制备了不同Cu掺杂量的和不同温度下焙烧的双金属改性的Cu/VOx-TiO2复合催化剂,并用于液相苯直接羟基化制苯酚反应中.固定钒的含量为4.3％,合成了一系列不同Cu掺杂量(w=0.29％～2.5％)的催化剂,并在不同的温度下(350～650℃)进行了焙烧.利用X射线衍射、N2吸附-脱附、扫描电镜、透射电镜、H2程序升温还原以及X射线光电子能谱对催化剂进行了表征.结果表明,加入Cu后催化剂仍保持有序的介孔结构,并且有效地促进了VOx物种在载体TiO2上的分散和VOx物种的还原,同时提高了催化剂的热稳定性,其中Cu以+2价的形态存在于催化剂中.另外,考察了催化剂用量,反应温度等对苯羟基化反应性能的影响.
关键词:
铜
,
钒物种
,
介孔二氧化钛
,
苯
,
羟基化
,
苯酚
罗海英
,
聂信
,
李桂英
,
刘冀锴
,
安太成
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(10)60241-0
以聚丙二醇(PPG)为模板剂,采用水热法制备了可控介孔TiO2纳米晶体.醋酸水溶液为水解抑制剂和催化剂.运用X射线衍射、热重分析、扫描电镜和氮气吸附-脱附等技术对样品进行了表征.详细考察了制备过程、模板剂含量和煅烧温度等参数对样品结构和光催化活性的影响,并将样品用于紫外光下降解水体中典型溴代阻燃剂2,4,6-三溴苯酚的反应中,阐明制备的介孔TiO2结构与光催化活性之间的关系.结果表明,所制样品为具有规则孔道结构、较大的孔径和较高比表面积的介孔TiO2.其中,在400℃煅烧、PPG添加量为20％时所得介孔TiO2的光催化活性最高,反应1h可将100 μmol/L的2,4,6-三溴苯酚完全降解.
关键词:
介孔二氧化钛
,
水热合成
,
结构表征
,
光催化活性
,
2,4,6-三溴苯酚
张雪红
,
罗来涛
,
段战辉
功能材料
以氯化十六烷基吡啶(C16PyCl)为模板剂,在不同条件下合成了一系列介孔TiO2(m-TiO2),分别用红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)和BET比表面测定等技术对介孔TiO2的结构、晶相和比表面积进行了表征,探讨了模板剂、溶剂、溶液pH、老化温度和C16 PyCl/TTIP摩尔比的影响.结果表明,在本实验条件下,最佳合成条件是C16PyCl为模板剂,溶剂为C2 H5OH,pH=7～8,老化温度20℃,C16PyCl/TTIP摩尔比为2.
关键词:
介孔二氧化钛
,
氯化十六烷基吡啶
,
合成
,
表征
田从学
,
张昭
,
沈俊
,
罗妮
稀有金属材料与工程
以工业硫酸氧钛为钛源,采用复合模板合成路线,分别于超声,微波和水热外场作用下合成了介孔二氧化钛前驱体.通过调节反应体系的pH值来控制TiOSO4液的水解和缩聚速率.煅烧脱除模板后得到锐钛型的介孔二氧化钛.产物采用XRD,氮等温吸附脱附,粒度分布,SEM,TEM,SAD和X射线能谱分析(XPS)等技术进行了表征.结果表明:具有强极化作用和温和水热环境的外场利于制备结构更佳的介孔二氧化钛;超声振动利于介观结构的形成.在微波辐照下,所制得介孔二氧化钛的比表面积为146.6 m2/g,平均孔径2.57 nm,晶粒尺寸13.65 nm.超声、微波和水热较常规合成方法更利于形成和稳定介孔结构.
关键词:
介孔二氧化钛
,
外场作用
,
工业TiOSO4液
,
复合模板合成
沈岳松
,
王家雷
,
祝社民
,
丘泰
稀有金属材料与工程
采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛晶须及钛锆复合氧化物,研究锆掺杂对介孔二氧化钛催化性能的优化,采用X 射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析、以NH3为分子探针傅里叶红外(FT-IR)及N2物理吸附(BET法)等测试手段,分别考察锆掺杂对二氧化钛晶型、晶粒形貌、固体表面酸性、比表面积的影响.结果表明,锆掺杂可以稳定锐钛矿晶型,改变TiO2结晶形貌,增强二氧化钛固体酸性,增大介孔二氧化钛比表面积,从而优化介孔二氧化钛的催化性能.基于TiO2作为脱硝催化剂,以NH3为还原剂进行NO的选择性催化还原脱除,锆掺杂明显拓宽催化活性温度窗口,往高温区偏移50～100 ℃,最高催化活性提高26.9%.
关键词:
介孔二氧化钛
,
溶胶-凝胶
,
锆掺杂
,
脱硝
