复合催化论文

复合催化论文（精选10篇）

复合催化论文 篇1

药物及个人护理品(PPCP,包括处方与非处方药物、兽医药剂、化妆品、遮光剂、诊断剂以及营养保健品等)是一类重要的潜在新生污染源[1]。近几年,我国也开始了相关研究,在水体、大气等环境介质中均检测到了残留PPCP。布洛芬是苯丙酸类非甾体抗炎药物,是一种重要的PPCP类物质[2]。环境中的布洛芬主要来自制药企业排放的废水及人体排泄物。布洛芬不易挥发、物理性质稳定、半衰期较长、不易被吸附、较少发生化学降解,故被认为是“持久性”环境污染物,其残留危害和污染风险较大。纳米Ti O2作为一种半导体光催化剂,具有光照下氧化能力强、物理化学性质稳定、无毒、价格低廉等优点,能有效降解烃类和多环芳烃、染料、表面活性剂及农药等,可将其脱色、矿化为无毒的无机小分子物质,从而消除对环境的污染[3,4,5,6],应用前景光明;但同时存在着催化效率不高、回收困难等问题。近年来,高效负载型光催化剂的研制成为光催化领域重要的发展方向之一。活性炭(AC)孔隙结构发达,比表面积大,吸附能力强,是一种理想的催化剂载体。研究结果表明,Ti O2/AC复合物可显著提高光催化体系的综合效率[7]。但以Ti O2/AC为催化剂光催化处理布洛芬废水的研究至今未见有文献报道。

本工作以钛酸丁酯为钛源、粉末AC为载体,采用溶胶-凝胶法制备了Ti O2/AC负载型复合催化剂,并采用XRD和FE-SEM技术对其进行了表征;研究了Ti O2/AC光催化降解布洛芬的影响因素。

1 实验部分

1.1 试剂、材料和仪器

布洛芬:纯度大于等于98%;钛酸丁酯:分析纯。

AC:粉末状,比表面积500~1 000 m2/g,吸碘值大于900 mg/g,灰分小于5%。

TU-1810型紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司;6100型X射线衍射仪:日本岛津公司;LEO 1550型场发射扫描电子显微镜:Zeiss集团;Zetasizer Nano型纳米粒度、Zeta电位和绝对分子量分析仪:Malvern仪器公司;TL-D 18W/BLB型紫外灯:Philips公司;SK 3200H型超声波清洗器:上海科导超声仪器有限公司;ZNCL-DS型数显智能磁力多点搅拌器:河南爱博特科技发展有限公司。

1.2 催化剂的制备

取一定量的粉末AC,用1 mol/L的HNO3浸泡2.5 h,在超声波清洗器中清洗0.5 h,用蒸馏水洗至中性,置于105℃烘箱中烘干3 h,得处理后的粉末AC。将适量处理后的粉末AC加入到10 m L钛酸丁酯、20 m L无水乙醇和5 m L冰醋酸的混合液中,磁力搅拌均匀,得A液;将15 m L无水乙醇加入到5 m L蒸馏水和2 m L冰乙酸中,并用2 mol/L的H2SO4调节溶液p H至2~3,混合均匀,得B液。强力搅拌下逐滴将B液缓慢加入到A液中,滴加完毕后,继续搅拌1 h,得溶胶。将该溶胶在室温下凝结老化24 h,再于105℃下干燥12 h,研磨后置于马弗炉中,以不同温度焙烧3 h,冷却至室温,研磨,得Ti O2/AC催化剂(AC含量为10%(w))。同时,以相同的方法制备纯Ti O2催化剂,以作性能比较。

1.3 布洛芬的光催化降解

吸附及光催化降解实验在自制箱式反应器中进行,反应器侧面安装有小型电风扇以维持体系的温度。将一定量的Ti O2/AC催化剂加入到100 m L质量浓度为40 mg/L的布洛芬溶液中,以6 mol/L的H2SO4调节溶液p H,于温控多点磁力搅拌器上避光搅拌60 min,达到吸附-脱附平衡后将反应器置于5支紫外灯管(18 W、主波长为365 nm)下10 cm处进行光照,反应器底部用微型泵以15 m L/min的流量鼓入空气以增加溶解氧含量,每隔30 min取样一次,反应180 min。如无特殊说明,反应均在室温下进行。

将使用过的Ti O2/AC催化剂离心分离,用95%的乙醇洗涤3次,于85℃下真空干燥,重复上述光催化实验操作,以验证Ti O2/AC催化剂的稳定性。

1.4 分析方法

采用XRD技术考察不同焙烧温度对Ti O2/AC催化剂晶粒尺寸、晶体结构的影响。采用FE-SEM技术观察Ti O2/AC催化剂的微观形貌。以去离子水为分散剂,以0.01 mol/L的Na OH溶液和HCl调节溶液的p H,将Ti O2/AC催化剂超声分散5 min,静置10min,取上层分散液,采用纳米粒度、Zeta电位和绝对分子量分析仪测定分散液的Zeta电位。

取自反应器的试样以0.2μm的膜过滤器过滤后,采用紫外可见分光光度计测定溶液的吸光度(最大吸收273 nm),并计算不同反应时间(t,min)下的布洛芬降解率(η,%)。

2 结果与讨论

2.1 XRD和FE-SEM表征结果

不同焙烧温度下Ti O2/AC催化剂的XRD谱图见图1。由图1可见:Ti O2/AC催化剂在500℃及以下焙烧时为锐钛矿型结构;当焙烧温度高于600℃时,即有明显的金红石相特征衍射峰出现。Scherrer公式[8]计算结果表明,随热处理温度的升高,Ti O2的平均晶粒尺寸逐渐增大,由400℃时的15.2 nm增至700℃时的23.2 nm。

焙烧温度为500℃的Ti O2/AC催化剂的FE-SEM照片见图2。由图2可见,试样总体呈现无定形多孔结构,Ti O2以AC为成核基体,分布在AC表面及其孔道内,颗粒间团聚较少,粒径较小。试样兼具AC的多孔结构和Ti O2纳米粒子的高分散特性。

2.2 不同体系的吸附及光催化性能比较

在布洛芬质量浓度40 mg/L、焙烧温度500℃、催化剂加入量2.0 g/L、溶液p H 3.0的条件下,暗箱吸附阶段的取样分析结果表明,AC、纯Ti O2及Ti O2/AC催化剂体系均可在30 min内达到吸附-脱附平衡。纯Ti O2对布洛芬的吸附率较低,仅为3.6%;而AC的吸附率最大,达到12.6%,Ti O2/AC催化剂的吸附率也达到了8.2%。

以此条件下光照阶段布洛芬的降解率表示光催化效果,不同体系的布洛芬降解率见图3。由图3可见:布洛芬在光照条件下的自降解率几乎为0;相同条件下AC无光催化活性;纯Ti O2表现出了较好的光催化活性,180 min时布洛芬的光催化降解率达到了55.0%;Ti O2/AC催化剂的光催化活性最高,180 min时布洛芬的降解率达85.6%。光催化属于非均相反应,其反应机理为吸附-表面反应-解吸,Ti O2/AC催化剂可发挥AC的吸附性能及Ti O2光催化的协同效应,故其光催化效果最佳。

2.3 光催化降解布洛芬的影响因素

2.3.1 反应温度的影响

反应温度是光催化研究的重要因素之一。在焙烧温度500℃、布洛芬质量浓度40 mg/L、催化剂加入量2.0 g/L、溶液p H 3.0的条件下,光催化反应60 min时,反应温度对布洛芬降解率的影响见图4。

由图4可见:在所研究的温度范围内,光催化降解过程对温度的依赖性不强;随温度的升高,降解率略有增大,但变化不大。综合考虑,选择在室温下进行实验即可。

2.3.2 焙烧温度的影响

研究结果表明,Ti O2/AC催化剂的焙烧温度对其光催化性能有显著影响[9]。在室温、布洛芬质量浓度40 mg/L、催化剂加入量2.0 g/L、溶液p H 3.0的条件下,焙烧温度对布洛芬降解率的影响见图5。由图5可见,焙烧温度对催化剂的催化效果有较大的影响,焙烧温度为500℃时Ti O2/AC催化剂具有最高的光催化降解活性,这与其具有适宜的表面结构、粒子大小及晶相结构有关。因此,选择焙烧温度为500℃。

2.3.3 Ti O2/AC催化剂加入量的影响

在室温、布洛芬质量浓度40 mg/L、焙烧温度500℃、溶液p H 3.0的条件下,Ti O2/AC催化剂加入量对布洛芬降解率的影响见图6。由图6可见,起初,布洛芬的降解率随催化剂加入量的增加而增大,催化剂加入量为2.0 g/L时降解率最高,随后出现减小的情况。这可能是因为:催化剂加入量较少时,催化剂不能完整地接收入射的紫外光,表现为其光催化活性较低;当催化剂加入量过多时,催化剂颗粒对紫外光的漫反射加强,降低了紫外光辐射强度,从而导致其光催化效果降低。因此,选择催化剂加入量为2.0 g/L。

2.3.4 溶液p H的影响

在室温、布洛芬质量浓度40 mg/L、焙烧温度500℃、Ti O2/AC催化剂加入量2.0 g/L的条件下,溶液p H对布洛芬降解率的影响见图7。由图7可见,随p H的增大,降解率先增大后减小,当p H=3.0时达到最大。这可能与溶液p H会影响纳米粒子的表面电荷分布等电性质,而表面电荷对吸附性能会产生一定影响有关。Zeta电位的测试结果显示:p H为5.0和7.0时,分散液的Zeta电位均为负值且绝对值较低,分别为-8.82 m V和-19.72 m V,说明此时催化剂表面带负电,分散液的稳定性较差;随p H的减小,分散液的Zeta电位转为正值且逐渐增高,说明在低p H条件下,催化剂表面质子化,带正电;当p H=3.0时,Zeta电位达到31.02 m V,说明此条件下纳米粒子之间的排斥力较大,分散液的稳定性高,有利于对布洛芬的吸附和降解。因此,选择溶液p H为3.0。

2.3.5 小结

综上所述,布洛芬质量浓度为40 mg/L时,Ti O2/AC光催化降解布洛芬的最佳条件:室温,焙烧温度500℃,催化剂加入量2.0 g/L,溶液p H 3.0。

2.3.6 共存离子的影响

溶液中分别加入Cl-,NO3-,Fe2+,Cu2+,在最佳条件下,光催化反应120 min时,共存离子对布洛芬降解率的影响见图8。由图8可见:Cl-对光催化降解有抑制作用,当Cl-的浓度达到3.0 mmol/L时,随Cl-浓度的增加,这种抑制作用趋于平缓;NO3-对光催化降解起到明显的抑制作用,当NO3-浓度达到1.0 mmol/L后降解率明显降低,这可能是因为NO3-更容易被Ti O2/AC催化剂吸附而占据了吸附活性位所造成的。由图8还可见:Fe2+和Cu2+对布洛芬的光催化降解作用均呈现两面性,随金属离子浓度的增加,降解率先增大后减小;当Cu2+浓度为0.2mmol/L、Fe2+浓度为0.5 mmol/L时,光催化效果最佳。这可能是因为:Fe2+与Cu2+均是电子的有效接受体,在一定浓度范围内可以接受电子,减小了光生电子和空穴的复合几率,从而提高了降解率;随Fe2+和Cu2+浓度的继续增加,过多的Fe2+与Cu2+成为光生电子和空穴的复合中心,导致体系的光催化活性降低。

2.3.7 氧化性物种H2O2的影响

氧化性物种H2O2等的存在对Ti O2光催化反应体系会产生一定的影响[10]。H2O2的加入不会引入新的杂质,且产物不会产生环境污染。在最佳条件下,光催化反应60 min时,H2O2浓度对布洛芬降解率的影响见图9。由图9可见,随H2O2浓度的增加,降解率先逐渐增大,当H2O2浓度超过0.5 mmol/L后降解率反而下降。这可能是因为:H2O2作为一种电子接受体在一定浓度范围内会吸收电子产生·OH,从而加速布洛芬的降解;但当H2O2浓度过高时,反而会与体系中的·OH反应,使反应活性物种的浓度降低,导致降解率减小。

2.3.8 Ti O2/AC催化剂重复使用的性能

在最佳条件下,光催化反应60 min时,Ti O2/AC催化剂使用次数对布洛芬降解率的影响见图10。由图10可见,体系中布洛芬的残留浓度基本无变化,说明该催化剂具有良好的稳定性,可多次重复使用而不失活。

3 结论

a)采用溶胶-凝胶法制备、经500℃焙烧3 h得到的Ti O2/AC催化剂为多孔结构的锐钛矿相。

b)布洛芬质量浓度为40 mg/L时,在室温、焙烧温度500℃、Ti O2/AC催化剂加入量2.0 g/L、溶液p H 3.0的最佳条件下,光催化降解180 min时布洛芬的降解率达85.6%。Cl-和NO3-对布洛芬的降解有强烈的抑制作用;Fe2+,Cu2+,H2O2对布洛芬的降解作用均呈现两面性,随物种浓度的增加,布洛芬的降解率先增大后减小。

c)Ti O2/AC催化剂具有良好的稳定性,可多次重复使用而不失活。

复合催化论文 篇2

摘要：用一种等离子体-光催化复合技术净化污水处理泵站臭气,研究表明该复合技术具有较显著的协同促进效应,通过改变等离子体发生单元与光催化单元的距离以及在两者之间放置去静电网,可消除等离子体单元产生的负电荷对光催化单元的不利影响,进一步提高其复合效应.同时还对这一复合技术产生协同效应的`机理进行了分析,并在污水处理泵站实地考查了这种复合技术对臭气的净化效果.该技术对臭气中NH3的降解率可达46.1%,对H2S的降解率可达67.3%.作 者：刘伟 陈爱平 李春忠 陈刚 牛炳晔 Liu Wei Chen Aiping Li Chunzhong Chen Gang Niu Bingye 作者单位：刘伟,陈爱平,李春忠,Liu Wei,Chen Aiping,Li Chunzhong(华东理工大学超细材料制备与应用教育部重点实验室,上海,37)

陈刚,牛炳晔,Chen Gang,Niu Bingye(上海锦惠复洁环境工程有限公司,上海,33)

复合催化论文 篇3

【关键词】复合表面活性添加剂；石油活化；催化裂化；应用工艺

从化学分析角度来讲，石油是一种混合体，也就是说石油是由多种不同物质混合而成的，在某些特殊的条件下，可以将石油中的物质分别分散出来。一般会采用沸腾、浸取、吸附、结晶、凝固、以及催化等手段，来对石油进行分散加工，这也是当前石油加工中最常使用的加工工艺，这种的生成或者旧相转变为新相的过程，都是需要石油达到一定的分散状态才能实现，这也就是说在对石油进行加工时，需要使石油处于最佳的活化状态中才能最大程度是分散物质，促使物质分离，达到最佳的提取加工效果。为此，若能掌握石油分散所需活化状态的规律，就能够极大的提高石油加工效率，减少石油加工的时间。本文中采取了测定石油运动粘度、胶团粒径以及凝点等性质，来探讨了活化剂的剂量大小对石油分散系统的最佳活化状态的影响。

1.实验部分

在石油碱性氮化物中，还有着多数的孤对电子，这些电子的存在具有着强烈的吸附性和结合性能，导致在石油强化催化裂化中所使用的差异化剂的种类要因时制宜的选用。一般在石油强化催化裂化的过程中是通过对复合表面活性剂的详细认识和判定，针对其中活性表面存在的酸性来产生结合性，使得对电子给预提，并且形成络合物，这些络合物能够掩蔽催化剂上存在的活性中性，墙底催化剂的活性，使得在反应过程中反应的深度和效率下降，轻油的吸收率较低。

在实验的过程中，为了避免水对实验结果的影响，一般都是在进行复合表面活性剂的调试前先对石油进行一定的脱水处理。而对于一些必须要保留一部分纯水的实验要求下，则需要根据实验要求做出一定的保留。但在实验中可以发现，若对石油提出保留纯水的要求时，石油的运动粘度大小是与含水量的大小有着很大关联的，这也再次证明了石油在加工的过程中，是需要根据所添加的复合表面活性剂以及剂油的含水量来决定其运行粘度的，并且还需要根据所测定的凝点来决定其所存在的问题，然后再依照此刻的粘度分析判定原油所需的额定值。同时还要考虑到温度对实验结果的影响。添加剂一般都是采用带有酸性物质和中核原料的碱性氮化物，避免在使用中造成催化剂中毒或者表面形成新的不利物质和影响方式。各种设备和原材料应当选择具有一定量渣油和碱渣的原油，这样能够在实验中避免擦弧线催化不平衡和混合材料影响。

2.强化催化裂化工艺实验

实验采用文献的各试样，在当前某炼油厂工作中，强化催化裂化是通过具有装置应用的m（RHZ-300）：m（CRC-1）：m（Y-15）=3：1：1的混合物配料过程中形成的一种小型固化强化催化裂化反应装置。在进料的时候要严格控制进料的配比和进料量。避免在反应的时候发生装置通气和质量重量的变动。在实验中用集气袋收集后进行气相色谱分析，并且要准确合理的记下气体重量和综合使用效率。采用气体相色谱测定方法对立面存在的氢气和甲烷进行分析和处理是目前复合表面活性剂在石油强化催化裂化中应用的主要方式，也是主要措施。一般在实验中都是采用蒸馏分离法进行记录和实验。

2.1反应温度对产品分布的影响

停留在相同的情况下，温度对空白样、加1%稀释剂样和加1%稀释剂样及1%003群复合表面活性剂样的转化率、干气、液化气、焦炭、汽油、柴油产率的影响。从可以看出，各试样的转化率均随温度的升高而升高，但加1%稀释剂样和加l%稀释剂样及l%o3群复合表匝活性剂增加的幅度较小，在低温时这些添加剂能使反应相对充分，所以转化率增加较缓慢。千气收率和液化气收率随反应温度的升高呈上升趋势，相同温度下，加1%稀释剂样的十气收率比空白样低，比加1%稀释剂样及l‰3#复合表面活性剂样高；而液化气体收率比空白样高，比加1%稀释剂样及1%003#复合表面活性剂样低；在510 ℃之前，焦炭产率随温度升高而升高，加1%稀释剂样的焦炭产率比空白样低，比加1%稀释剂样及1‰3#复合表面活性剂样高，当温度过高时，复合表面活性剂逐渐失去对焦炭的影响；汽油产率随温度的升高在500℃左右出现一个最高点，柴油收率随温度的升高首先下降，500℃左右开始卜升，加入3#复合表面活性剂样具有很好的强化作用，有效提高轻油收率降低反应对柴油的进一步裂解。

2.2不同剂油比对产品分布的影响

在500℃不同剂油比的条件下，各试样催化反应的转化率，干气收率、液化气收率、焦炭产率、汽油产率、柴油产率的变化及对比关系。

随剂油比的增大乳化油和未乳化油的转化率、干气收率、液化气收率、焦炭产率、汽油产率都有所提高；相同剂油比的条件下，加1%稀释剂样和加1%稀释剂样及1‰3#复合表面活性剂样的转化率比空白样高，但加l%稀释剂样和加1%稀释剂样及1‰3#复合表面活性荆样的转化率存在稀释剂添加量的影响；干气、液化气、汽油、焦炭都呈现加1%稀释剂样的强化性能优于空自样，加1%稀释剂样及l‰3#复合表面活性剂样优于加l%稀释剂样。柴油产率均随剂油比增加而下降。

2.3添加剂对产品分布的影响

考虑习惯用法和柴油已是裂化产物的实际情况，分别按下述两种方法定义转化率：-每（气体+汽油+焦炭）/进油量y一（气体+汽油+柴油+焦炭）/进油量计算反应温度为500℃，剂油比为6时的各试样141的转化率。

产物中气体产率高，加1%稀释剂样和加1%稀释剂及l‰撑复合表面活性剂样式有效提高转化率，但加1%稀释剂样的转化率的提高主要来自于较高的气体和焦炭产率。

3.结束语

总之，在当前石油资源严重短缺的形势下，为了能增大石油的利用效率，从而最大化的利用原油资源，通过分散的方式将石油中所有的物质都进行有效提取与分离，以此来实现石油资源的最大价值。而在分散石油体系的过程中，若能加入适量的复合表面活性剂，再辅以适合的温度和添加剂，就能够使石油达到最佳的活化状态，从而提高了提取效果，增大了石油的分化效率。因而，对复合表面活性剂在石油强化催化裂化中所起到的作用和其应用工艺进行探讨是具有一定研究意义和价值的，通过本文的实验研究与分析，希望能够为各位同仁提供一些参考依据，来进一步研究复合表面活性剂在石油加工中的应用。

【参考文献】

[1]侯美丽，宋官龙，赵德智，郭永钢.强化催化裂化工艺研究[J].辽宁石油化工大学学报，2008（02）.

复合催化论文 篇4

随着当前水环境污染情况的日益严重,净化污水的研究引起了国内外学者的广泛关注。由于二氧化钛的性能稳定、适用范围广、氧化能力强等特性而使其成为光催化材料的首选材料。但是它具有其光生电子-空穴对极容易复合,导致其光催化活性降低,而且由于二氧化钛的宽带隙使得其只具有紫外光活性[1]。因此,可以通过降低二氧化钛中的光生电子-空穴的复合率从而赋予其可见光活性来提高其光催化性能。

目前向二氧化钛内复合其他材料是提高二氧化钛光催化活性的常用途径,主要有非金属掺杂如C、P、N、S等[2]~[5],这些非金属原子可以进入二氧化钛晶格,或成为间隙离子,或占据氧原子的位置,形成杂质能级后使二氧化钛的带隙宽度减小,将其光吸收扩展至可见光区域。但是这些掺入的杂质原子有可能会成为二氧化钛中光生电子-空穴对的复合中心,不利于提高光生电子和空穴的利用率。因此较好的方法是在二氧化钛表面复合其他具有可见光活性的物质作为光敏化剂来提高其光催化性能。

本文采用水热法合成了石墨烯/二氧化钛复合催化剂,并研究其在光照条件、石墨烯含量、光催化时间和p H等因素改变时对罗丹明B的降解影响。

2 实验内容

2.1 药品和实验仪器

药品:纳米二氧化钛;P25;石墨粉;罗丹明-B;十二烷基硫酸钠;高锰酸钾;浓硫酸;硝酸钠;双氧水(30%);异丙醇;硼氢化钠;实验用水为去离子水。实验仪器:主要有高压反应釜;电热鼓风干燥箱;氙灯;电化学工作站。

2.2 复合催化剂的制备

首先采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)。将1 g GO分散于60 m LH2O中,超声震荡60 min后得到分散均匀的氧化石墨烯溶液,然后加入适量的硼氢化钠,并在100℃的水浴中冷凝回流并搅拌8 h,然后把溶液置于60℃的烘箱中烘干清洗得到氧化石墨烯。

第二步取4 m L钛酸四丁酯溶于50 m L异丙醇中混合均匀后,边搅拌边缓慢向混合溶液中滴加蒸馏水,把制得的凝胶于60℃下烘干,在250℃下煅烧3h,自然冷却后加去离子水浸洗,于60℃下烘干得到纳米二氧化钛。

最后将4 m L钛酸四丁酯溶于50 m L异丙醇中,边搅拌边滴加氧化石墨烯,所得凝胶在250℃下煅烧3h后,加入10 m L水均匀搅拌,加入适量硼氢化钠,在100℃下冷凝回流并搅拌8 h,然后在60℃下烘干得到复合催化剂。

2.3 光电催化分解罗丹明-B实验

光电催化反应系统由500W的氙灯、红外截止滤光片和电化学工作站组成,将100ml罗丹明-B溶液(10mg/L)置于电化学工作站的反应容器中。将复合催化剂均匀涂抹于导电玻璃上,制成光电催化反应的阴极,将其置于距光源20cm处。在开始实验之前,将罗丹明B溶液在黑暗中搅拌2h,以期达到吸附平衡。然后开启稳压直流电源施以直流电压,每间隔一定时间取样分析。

3 实验结果与讨论

3.1 催化剂及光照对降解率的影响

将5 mg的复合催化剂加入到100 m L罗丹明-B溶液(10mg/L)中,反应30 min后,计算降解率,所得光照和加入催化剂与降解率的关系实验结果如表1所示。由表1可见:在可见光下罗丹明-B很难被降解;无催化剂的条件下,在紫外光下罗丹明-B的降解率为40%,发生较弱的降解过程;加入催化剂后,在紫外光下罗丹明-B的降解率增至96%,说明在紫外光照下复合催化剂对罗丹明-B降解具有较强的催化活性。

3.2 反应时间对降解率的影响

取5 mg复合催化剂于100 m L罗丹明-B溶液(10mg/L)中,进行不同反应时间下的降解率实验,所得实验结果如图1所示。由图1可知:在30min内,罗丹明-B溶液降解率随着反应时间的增加而增加,复合催化剂的催化降解效果越好。而30 min后降解速度逐渐变缓慢。因此其余实验选择30 min作为该催化剂的最佳反应时间。

3.3 石墨烯含量对降解率的影响

取5 mg不同石墨烯质量分数的复合催化剂于100 m L罗丹明-B溶液(10mg/L)中,反应30min后计算罗丹明-B的降解率,所得实验结果如图2所示。由图2可知:石墨烯质量分数在10%时罗丹明-B的降解率最大,罗丹明-B的降解率为96%,此时二氧化钛与石墨烯表现出了较好的协同催化性能;而石墨烯质量分数低于或超过10%时降解率都趋于下降。这说明可能是由于石墨烯含量过低时未能有效截取光子,而石墨烯含量过高则减少了二氧化钛催化表面积,或者是石墨烯含量过高使溶液透光度降低从而减少了下层复合催化剂接触光的表面积,而不利于把石墨烯截获的光子传递给二氧化钛反应中心。

3.4 溶液p H对降解率的影响

取5 mg复合催化剂于不同p H的100 m L罗丹明-B溶液(10mg/L)中,反应30 min后,测定罗丹明-B溶液的降解率,所得实验结果如图3所示。由图3可知:当p H<7时,罗丹明-B溶液的降解率基本变化不大;当p H>7时,随p H值增大罗丹明-B溶液的降解率则快速的下降。究其原因可能是因为溶液p H值较低时,二氧化钛表面质子化带正电荷,从而有利于光生电子向二氧化钛催化剂表面迁移;而当溶液p H值较高时,由于OH-的存在使二氧化钛催化剂表面带负电荷,从而不利于光生空穴向表面迁移。由图3可见,在p H=6时光催化降解率达到96%。但考虑到实际应用时溶液p H值往往是不断变化的,因此选用该催化剂进行光电催化时适宜的p H值范围为6~7。

4 结语

采用纳米二氧化钛和石墨烯为原料,按照水热合成法制备了一系列石墨烯二氧化钛复合催化剂,并将其制作成光电催化氧化反应的阴极,同时辅以以电化学工作站的铂电极做为阳极,对此复合催化剂的光电催化降解罗丹明-B的性能作了初步研究。通过实验发现这类复合光催化剂具有较好的可见光活性和电化学降解污染物能力。并初步分析探讨石墨烯在光电催化过程中所起到的作用,得到适量石墨烯的掺入有利于提高纳米二氧化钛的光催化降解罗丹明-B性能,其中以石墨烯的含量为10wt%的样品性能最好。

摘要：本文将钛酸四丁酯和石墨粉为基本原料,采用水热合成法制备了石墨烯/二氧化钛复合材料,并研究了其在不同光照条件、石墨烯含量、光催化时间和p H值等因素对罗丹明B的降解效果影响。实验结果表明:对于此复合催化剂,当在石墨烯质量分数为10%、p H为6~7、光催化30 min等条件下,石墨烯/二氧化钛复合材料在紫外光下对罗丹明B的光电催化降解效率能达到96%以上。

关键词：石墨烯,二氧化钛,复合催化剂

参考文献

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复合催化论文 篇5

丙烷选择氧化用BiCeVMoO复合氧化物催化剂中Ce组分的作用

用X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)、程序升温还原(TPR)、催化剂晶格氧反应性和微反测试等手段考察了BiCeVMoO复合氧化物催化剂的组成、结构、氧化-还原性质与催化丙烷选择氧化性能. 结果表明,n(Ce)/n(Ce+Bi)≤0.15时,Ce组分可能占据BiVMoO结构中Bi离子所处的晶格位置. 催化剂对丙烷选择氧化的催化性能与Ce组分的含量密切相关,随着Ce含量的.增加,丙烯醛选择性显著升高,在n(Ce)/n(Ce+Bi)=0.15时达极大值. 随着Ce含量的进一步增加,丙烯醛选择性下降,完全氧化产物COx选择性上升. 可以认为,适量Ce组分的引入提高了催化剂晶格氧物种的反应活性,从而改善了催化剂对丙烷选择氧化的催化性能.

作 者：杨汉培 范以宁 许波连 陈懿  作者单位：南京大学化学系介观材料科学实验室,江苏南京,210093 刊 名：催化学报  ISTIC SCI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF CATALYSIS 年，卷(期)： 24(4) 分类号：O643 关键词：氧化铋   氧化铈   氧化钒   氧化钼   复合氧化物   丙烷   选择氧化   丙烯醛  

复合催化论文 篇6

关键词：一氧化二氮,催化分解,铜铈复合金属氧化物,负载量,浸渍法,废气处理

N2O是主要的大气污染物之一,不仅易产生温室效应,而且对臭氧层具有破坏作用[1,2,3]。N2O主要来源于固定流化床燃煤烟气及己二酸、硝酸、尼龙等化工产品生产过程中产生的废气和汽车排放的尾气[4,5,6,7]。催化分解N2O是一种经济、环保、高效的N2O处理方法,其原理是通过催化剂的作用,将N2O直接分解为N2和O2。催化剂是催化分解N2O的技术核心,常用的有贵金属催化剂、分子筛催化剂、复合金属氧化物催化剂等。文献[8,9,10]报道了铜氧化物催化剂对选择性还原NOx和直接分解N2O的催化性能优良。CeO2是一种常用的助催化剂,具有优良的贮氧能力、d电子轨道效应及独特的氧化还原性能[11]。CeO2的加入能有效改善金属氧化物催化剂催化分解N2O的性能[12,13]。

本工作以蜂窝陶瓷为载体,采用浸渍法制备了负载型铜铈复合金属氧化物催化剂(以下简称催化剂),考察了n (Cu):n(Ce)、活性组分负载量和焙烧温度等制备条件对催化剂催化分解N2O活性的影响。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

陶瓷载体:自制Al2TiO5-TiO2-SiO2多相蜂窝陶瓷载体[14]。Cu (NO3)2、Ce (NO3)4:分析纯,纯度大于等于99.0%。

GC2014型气相色谱仪:日本岛津公司;Rigaku D max/RB型XRD仪:日本理学株式会社;ASAP 2020MV 3.00H型比表面积及微孔分析仪:美国Micromeritics公司。

1.2 催化剂的制备

分别按照不同配比称取Cu (NO3) 2和Ce (NO3) 4,加入适量蒸馏水将其配成均匀溶液。称取一定量的陶瓷载体置于配制好的溶液中,静置12 h后放入烘箱,80℃干燥2 h,干燥后放入马弗炉中于一定温度下焙烧2 h,制得不同n(Cu):n (Ce)的催化剂,同时按照上述方法分别制备CuO和CeO2催化剂进行比较,所得催化剂活性组分(CuO与CeO2之和)负载量均为12%,负载量的计算方法见式(1)。

选定最佳n (Cu):n(Ce)后,按上述方法制备不同活性组分负载量的催化剂。

1.3 实验方法

称取5 mL催化剂置于常压固定床石英管反应器中,用程控炉控制反应温度,用质量流量计控制气体流量为200 mL/min,其中N2O体积分数为0.5%,化为平衡气。采用气相色谱仪在线检测反应尾气中N2O含量,计算N2O的分解率。测试条件为:热导检测器,Ar为载气,载气流量30 mL/min,进样口温度65℃,柱温40℃。在反应气氛中加入一定量的O2,考察反应气氛中O2体积分数对N2O分解率的影响。

1.4 催化剂的表征

采用XRD仪表征催化剂的晶相,扫描范围为5°～80°,Cu Kα靶(入射光波长为0.154 nm),管电压40 kV,管电流40 mA,扫描速率10℃/min,扫描步长0.02°。

采用比表面积及微孔分析仪测定催化剂的比表面积及孔径分布,测试条件:90℃,1 h;350℃,4h。

2 结果与讨论

2.1 n(Cu):n(Ce)对N2O分解率的影响

在焙烧温度为500℃、活性组分负载量为1 2%的条件下,n (Cu):n(Ce)对N2O分解率的影响见图1。由图1可见:CuO催化剂的N2O分解率很低;CeO2催化剂基本上无催化活性;随着Ce加入量的增加,N2O分解率逐渐提高;当n(Cu):n(Ce)=1:1时,N2O分解率最高,反应温度为500℃时,N2O分解率达85.8%;但是随着Ce加入量的继续增加,N2O分解率反而降低。这可能是由于过多的CeO2取代了CuO,占据了催化剂的活性中心,导致催化剂活性下降。因此,本实验最佳n (Cu):n(Ce)为

在焙烧温度为500℃、活性组分负载量为12%的条件下,不同n (Cu):n(Ce)的催化剂及CuO催化剂的XRD谱图见图2。

由图2可见:C uO催化剂的XRD谱图上只出现了斜方晶相CuO;当n(Cu):n(Ce)=9:1时,催化剂的XRD谱图上开始出现萤石类结构的CeO2的衍射峰;随着Ce加入量的增加,CeO2的衍射峰强度逐渐增强,CuO的衍射峰强度逐渐减弱,且半峰宽有所增加。由图2还可以看出,加入CeO2的催化剂的CuO衍射峰与CuO催化剂的衍射峰的2θ值不一致。若铜铈氧化物是简单的CuO和CeO2的混合物,则其CuO和CeO2的衍射峰应分别出现在XRD谱图上,且2θ值应与原来的单一晶体相同[15]。可见本实验制备的催化剂中CuO和CeO2不是简单的机械混合,而是形成了复合金属氧化物。

在焙烧温度为500℃、活性组分负载量为12%的条件下,不同n (Cu):n(Ce)的催化剂及CuO催化剂的比表面积见表1。由表1可见:Ce的加入提高了催化剂的比表面积,且随着Ce加入量的增加,催化剂的比表面积逐渐提高;当n(Cu):n(Ce)=1:1时,催化剂的比表面积最大,为21.632/g;Ce的加入量继续增加,催化剂的比表面积反m而降低,结合XRD表征结果,可能是因为CeO2在催化剂表面的结晶度增加,导致催化剂的比表面积降低。本实验结果与陈瑜等[16]的研究结果一致。朱鹏飞[17]和刘志刚[18]的研究表明,适量加入CeO2有利于减小CuO的晶粒尺寸,增强CuO在催化剂表面的分散性,增大催化剂的比表面积。

2.2 活性组分负载量对N2O分解率的影响

在焙烧温度为500℃、n (Cu):n(Ce)=1:1的条件下,活性组分负载量对N2O分解率的影响见图3。由图3可见:随着活性组分负载量的增加,N2O分解率逐渐提高;当活性组分负载量达18%时,N2O分解率最高,反应温度为500℃时,N2O分解率达97.4%,同时催化剂的低温活性也得到增强;当活性组分负载量达21%时,N2O分解率有所降低,与活性组分负载量为16%时相近,这可能是由于活性组分负载量增加,铜铈复合金属氧化物富集程度增加,覆盖在催化剂的活性中心上,使催化剂的比表面积减小,导致催化剂的活性下降,N2O分解率降低。

2.3 焙烧温度对N2O分解率的影响

在n(Cu):n(Ce)=1:1、活性组分负载量为18%的条件下,焙烧温度对N2O分解率的影响见图4。由图4可见:500℃焙烧制得的催化剂的N2O分解率最高;400℃焙烧制得的催化剂的N2O分解率略低于500℃;焙烧温度为600℃和700℃时制得的催化剂的N2O分解率明显降低。

在n(Cu):n(Ce)=1:1、活性组分负载量为18%的条件下,不同焙烧温度制备的催化剂的XRD谱图见图5。由图5可见,随着焙烧温度的升高,CuO和CeO2的结晶度有所提高,半峰宽减小,说明氧化物的晶粒在逐渐长大[15]。焙烧温度为400℃和500℃的两个催化剂试样,衍射峰强度相差不大;焙烧温度在600℃以上时,CeO2和CuO的衍射峰显著尖锐化,说明二者的结晶度明显增加,并且会引起催化剂表面烧结而导致比表面积减小,以上原因都会导致催化剂活性降低。可见对于活性组分负载量为18%的催化剂,最佳焙烧温度为500℃。

2.4 反应气氛中O2体积分数对N2O分解率的影响

在n (Cu):n(Ce)=1:1、活性组分负载量为18%、焙烧温度为500℃的条件下,反应气氛中O2体积分数对N2O分解率的影响见图6。由图6可见:反应气氛中O2的存在会引起N2O分解率下降,当反应气氛中O2体积分数为2%时,N2O分解率略有降低;当反应气氛中O2体积分数为4%时,N2O分解率显著降低。这是因为O2和N2O存在着竞争吸附,O2吸附在催化剂的活性位上,抑制了N2O分解反应的进行[19,20]。

3 结论

a)以蜂窝陶瓷为载体,采用浸渍法制备了负载型铜铈复合金属氧化物催化剂,CeO2的掺入可以明显提高CuO催化剂催化分解N2O的活性,当n(Cu):n(Ce)=1:1时,N2O分解率最高,反应温度为500℃时,N2O分解率达85.8%。

b)活性组分负载量及焙烧温度对催化剂的活性有很大影响,对于n(Cu):n(Ce)=1:1的催化剂,最佳活性组分负载量为18%,最佳焙烧温度为500℃。

复合催化论文 篇7

关键词：双模板法,介孔CuO-CeO2,催化氧化,甲苯

近年来,随着经济的快速发展,人们对于高品质生活的追求不断提高,空气污染尤其是室内空气污染越来越受到人们的重视[1,2]。苯系物和多环芳烃类物质能够引起人类精神疾病、呼吸道疾病甚至癌症。目前治理室内空气污染比较有效的方法有植物净化法、吸附法、金属氧化物催化氧化法[3]等。这其中金属氧化物催化氧化法因其操作简便、催化效率高而受到广泛关注。

根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义[4],介孔材料是一种孔径介于2~50nm的多孔材料,具有较大的比表面积和孔容等优势,在催化、吸附等方面有着广泛的应用。而介孔金属氧化物兼具金属材料的纳米特性和介孔材料高比表面积的优势,是金属氧化物催化氧化领域研究的热点之一[5]。介孔CuO-CeO2因Ce的引入而具有独特的储放氧功能以及快速氧空位扩散能力被广泛应用于水煤气变换、挥发性有机气体处理等领域[6]。Ma等[7]以介孔材料制备过程中常用的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板,通过一锅法成功合成了介孔CuO-CeO2复合催化剂,该催化剂对二氯苯表现出了很强的催化效果。Poyraz等[8]以CTAB和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123)为共模板合成了介孔SiO2,并探究了有机和无机组分的添加对介孔SiO2粒子形貌的影响。

因此本研究选取CTAB和P123为双模板,通过改进的模板法制备介孔CuO-CeO2复合催化剂,并以甲苯为目标降解物测试其催化性能。通过一系列测试方法进行表征,探究反应温度、模板剂配比、Cu/Ce比等因素对复合催化剂形貌以及性能的影响,确定最佳制备工艺。

1 实验部分

1.1 原料

硝酸铜、硝酸铈、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、盐酸(3.7%),天津市光复化工精细研究所;柠檬酸、无水乙醇、甲苯,天津市风船化学试剂科技有限公司;聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(P123,Mw=5800),Sigma-Aldrich公司;所有化学试剂均为分析纯。

1.2 介孔CuO-CeO2的制备

称取一定比例的硝酸铜、硝酸铈于烧杯中,并加入柠檬酸作为络合剂,加入蒸馏水搅拌溶解;称取CTAB于烧杯中,加入无水乙醇,微热溶解;另称取P123于另一烧杯中,加入无水乙醇搅拌溶解;将溶解好的CTAB和P123依次加入到铜铈混合盐溶液中,搅拌均匀后加入盐酸(3.7%);将盛有混合溶液的烧杯转移至恒温水浴锅中,磁力搅拌挥发溶剂;一段时间后得到蓝色凝胶,冷却,烘至干凝胶,最后在马弗炉中高温焙烧除去模板剂得到介孔CuO-CeO2粉末,研磨待用。

1.3 催化活性评价

选取的目标测试样品为液态甲苯,采用分光光度法来评价催化剂的催化效果。

1.3.1 绘制甲苯标准曲线

按文献方法[9]配制不同浓度甲苯标准液并在紫外可见光分光光度计(TU-1802型)上以无水乙醇作空白调零,于λ=265nm下分别测不同浓度甲苯溶液的吸光度,并作出A-C关系曲线。

1.3.2 催化实验测试

将一定质量的催化剂放入一定浓度的甲苯溶液中,每隔24h用紫外可见光分光光度计测定溶液中甲苯的吸光度值,并根据标准曲线计算出相应浓度,同时做相应浓度的空白实验。按式(1)计算甲苯的去除率。

式中,C0为催化前甲苯的初始浓度,g/L;Ct为催化后甲苯浓度,g/L;x为去除率,%。

2 结果与讨论

2.1 介孔CuO-CeO2复合催化剂的TEM分析

图1为使用模板前后制备的CuO-CeO2复合金属氧化物纳米催化剂的TEM图片,由图可知,图1(a)中无任何通透的介孔孔带形成;而图1(b)中已经形成了明显的介孔带;在图1(c)中介孔带更为明显,并且纳米粒子均匀性变好。因此使用CTAB和P123为复合模板剂可以成功制备介孔CuO-CeO2复合金属氧化物催化剂。

[(a)无模板;(b)CTAB;(c)CTAB+P123]

2.2 介孔CuO-CeO2复合催化剂的布鲁尔-艾米特-泰勒(BET)分析

由图2吸附-脱附等温曲线可以看出具有明显特征滞后环,吸附由孔壁的多分子层吸附和空气凝聚两种因素产生,而脱附则是由毛细管凝聚所引起,在相同的压力下,脱附量总小于吸附量,这就出现了图中显示的滞后环。按照孔模型区分的5类等温线,催化剂的N2吸附-脱附等温曲线属于Ⅳ等温线,是典型的介孔材料。通过BET法计算催化剂的比表面积为107.2m2/g。BET分析进一步证明了以CTAB和P123为复合模板剂成功制备出了高比表面积的介孔CuO-CeO2复合金属氧化物催化剂。

2.3 反应温度对介孔CuO-CeO2复合催化剂的影响

反应温度对胶束的生成和介孔材料的性质起着很重要的作用。反应温度过低不利于反应的进行,溶胶不能或不易生成,影响效率,且形成的纳米颗粒粒子较大;而温度过高则反应太迅速,进程难控制,所得粉体不均匀且分散性不好,团聚较为严重,影响产品功能及使用。

因此,在介孔CuO-CeO2制备过程中的溶胶化阶段需要适当的温度,图3为不同反应温度下制备的介孔CuO-CeO2催化剂的扫描电镜(SEM)图片,由图可知,70℃反应条件下制备的介孔CuO-CeO2粉体均匀、分散性良好。因此,选取70℃为最佳反应温度。

[(a)50℃;(b)60℃;(c)70℃;(d)80℃;(e)90℃]

2.4 模板剂配比对介孔CuO-CeO2复合催化剂的影响

实验在制备介孔CuO-CeO2复合催化剂的过程中选择CTAB和P123作为模板,因此模板剂的不同配比会对介孔材料的形貌产生一定影响。图4不同模板剂配比[n(CTAB)∶n(P123)]介孔CuO-CeO2的SEM图片,由图可知,随着CTAB量的增加,制得的介孔CuO-CeO2纳米颗粒粒径变小且均匀,但当n(CTAB)∶n(P123)达到20∶1时,纳米催化剂中开始有结块,同时纳米粒子团聚现象明显,这主要是由于过量的CTAB会对P123的胶束形成产生一定影响,从而会导致结块、粒子团聚等现象的出现。

[(a)10∶1;(b)15∶1;(c)20∶1;(d)25∶1]

对比发现,当n(CTAB)∶n(P123)=15∶1时复合催化剂的比表面积、孔容和平均孔径均达到最大。继续增大CTAB的比例后,介孔催化剂的各项数据出现明显下降。这与SEM照片中n(CTAB)∶n(P123)增大到20∶1后体系出开始出现结块、团聚现象,最终导致比表面积下降,是由于胶束之间的互相影响所致。因此,选取n(CTAB)∶n(P123)=15∶1为最佳的模板剂配比。

2.5 Cu/Ce比对介孔CuO-CeO2复合催化剂的影响

2.5.1 结晶性的影响

图5为样品的XRD谱图,对比可见,当Cu∶Ce=1∶1时样品中还有CuO的特征峰,但相对于纯CuO衍射强度明显弱,同时还存在Ce2O3的衍射峰;进一步增大Ce的量,CuO的特征衍射峰消失且Ce2O3的特征峰开始减弱,这主要是因为此时CuO的粒径非常小,且高分散于CeO2的表面,并根据相关文献推断此时可能已经形成了铜铈固溶体。形成铜铈固溶体后Cu2+粒子可以进入到CeO2的晶格中,而CeO2晶胞参数的变化有助于氧空位的产生,进而提高催化效果。

(a:CuO;b:Cu∶Ce=1∶1;c:Cu∶Ce=1∶3;d:Cu∶Ce=1∶5;e:Cu/Ce=1∶7;f:CeO2)

2.5.2 氧物种、氧空位密度的影响

图6为样品的XPS谱图,由图可见,每个样品的O1s谱在529.3和531.8eV处有两个不对称峰,分别代表表面晶格氧(Olatt)物种和吸附氧(Oads,如O-,O22-或O2-)物种。通常吸附氧物种位于CeO2的氧空位,吸氧物种量越多意味着体系中的氧空位密度越大[10]。表2中给出了不同Cu/Ce条件下制备的催化剂的氧空位密度。通过对比可以看出当Cu∶Ce=1∶5时复合催化剂的氧空位密度最大,各样品中氧空位密度差异是由于其表面铜铈固溶体的形成使得Ce物种氧化态(Ce3+/Ce4+)分布不同所致,这与制备时铜铈的含量有关。氧空位的存在有利于改善体系的储氧放氧能力,增加催化剂的催化氧化效果。

[(a)Cu∶Ce=1∶1;(b)Cu∶Ce=1∶3;(c)Cu∶Ce=1∶5;(d)Cu/Ce=1∶7]

2.5.3 催化性能的影响

图7为样品的催化性能曲线,由图可知,与单纯的介孔CuO和CeO2相比,复合催化剂在催化甲苯的性能上有明显提升,并随着复合催化剂中Ce含量的增多,催化性能呈增加趋势,这由于随着Ce含量的增多,体系中形成的Cu-Ce固溶体的量也会随之增加,而固溶体的形成又会增大复合催化剂的储氧放氧能力,进而提高催化能力。但Cu∶Ce=1∶7时复合催化剂的催化效率反而下降,这主要是由于该反应活性组分为CuO,此时在复合催化剂中Cu的含量减少,从而影响了催化效果。当Cu∶Ce=1∶5时,制备的复合催化剂催化性能最佳。

3 结论

以CTAB和P123为双模板,通过改进的模板法成功制备了介孔CuO-CeO2复合催化剂。TEM和BET测试结果表明成功制备了介孔CuO-CeO2金属氧化物催化剂。同时研究了反应温度、模板剂配比、Cu/Ce比对介孔CuO-CeO2金属氧化物催化剂的影响,并以甲苯为目标降解物测试了复合催化剂的催化性能。最终结果表明:反应温度为70℃,n(CTAB)∶n(P123)=15∶1,Cu∶Ce=1∶5制备的CuO-CeO2复合催化剂粒径均匀、分散度良好,且对甲苯催化降解效果最佳。

参考文献

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复合催化论文 篇8

本研究以CQDs作为还原剂和溶剂原位反应制备CQDs/ Ag,分析其在可见光下的催化性能。

1 实验部分

1.1 CQDs的制备

取25mL乙二醇加入到50mL的聚四氟乙烯高压反应釜中,不锈钢套密封,将反应釜置于干燥箱中,加热到200℃,保温5h后,自然冷却到室温,然后将反应釜中的悬浮液离心,得到上层清液即为CQDs溶液。

1.2 CQDs/Ag的制备

实验中先将0.75g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(黏度η=30k, 相对分子量Mw=40000)加入到含 有50mL CQDs的100mL烧杯中,超声分散均匀,然后边搅 拌边加入0.05g硝酸银,形成完全透明的溶液。将烧杯置于干燥箱中加热到120℃,保温1.5h得到黄色胶状物,在冰水中冷却得到透明黄色溶胶。产物用丙酮 反复洗涤 和离心,最后将CQDs/Ag颗粒分散 到10mL水中,置于冰箱中保存。

1.3 可见光催化实验

取2mL待测的光催化剂 溶液(CQDs或CQDs/Ag)分散在50mL 20mg/L的亚甲基蓝溶 液中,在黑暗处 磁力搅拌1h以达到吸附解析平衡,然后将300W氙灯放置 在距离溶 液表面25cm处照射,照射光强度为550mW/cm2,用滤波片滤除波长小于420nm的光。每隔一定时间,取出3mL溶液离心去除光催化剂粒子,上层溶液放入比色皿中,利用岛津UV-2550紫外-可见分光光度计在激发波长为664nm条件下检测亚甲基蓝的浓度,并计算其降解率。

1.4 材料的表征

CQDs和CQDs/Ag的形貌和大小采用透射 电镜(TEM, JEOL-JEM-2010,日本电子公 司)观察。 将CQDs或CQDs/ Ag溶液分别滴加在 铜网上,室温下自 然干燥后 在电镜下 观察。红外光谱用傅里叶变换红外光谱仪(SHIMADZU FT-IR8400S,日本岛津)测定。荧光光谱 采用荧光 分光光度 计 (F280型,天津港东科技发展股份有限公司)测定。吸收谱利用紫外-可见分光光度计(UV-2550,日本岛津)测试。

2 结果与讨论

2.1 样品的表征

图1为CQDs的红外谱图。由图1可看出CQDs中含有3200~3600cm-1处的OH伸缩振动,OH具有供电子的能力, 即有还原性。2944cm-1处的C C伸缩振动和1640cm-1处的C O伸缩振动,1147cm-1和869cm-1处的C—O—C伸缩振动。

图2中CQDs成球形,粒径比较 小,平均粒径 约为3.5nm。插图中CQDs的晶面间距d=0.32nm,对应石墨碳的 (002)晶面。图3(a)为CQDs/Ag的透射电镜图,由图中可以看出实验中制得 的CQDs/Ag为类球形,且属于纳 米粒子范 围,图3(b)中粒子的晶面间距d=0.204nm,根据PDF ﹟652871查得,对应银的(200)晶面,图中圆圈标识的为CQDs,由此可以看出,利用CQDs表面的基团还原 硝酸银方 法能够使 得CQDs和银纳米 粒子紧密 结合在一 起,形成稳定 的复合结构。

[(a)CQDs的透射电镜图;(b)CQDs的粒径分布图]

[(a)CQDs/Ag的透射电镜图;(b)CQDs/Ag的晶面间距]

2.2 样品的可见光催化

图4中,经可见光照射35min后,CQDs对亚甲基蓝的降解仅为15%,而CQDs/Ag能够使亚 甲基蓝完 全降解。由此可以看出碳量子点与银复合能够提高催化降解能力。为揭示CQDs/Ag的催化机制,本研究进行了荧光光谱分析如图5,吸收光谱分析如图6,羟基自由基分析如图7。

图5荧光光谱表明激发波长为420nm时,CQDs有很强的荧光发射峰,峰值为481.2nm,CQDs和Ag原位复合后 没有荧光产生,而是出现了荧光猝灭现象,这是由于CQDs表面影响发光的羟基用于还原制备银,另外CQDs在吸收可 见光光子后,其内部电子会由基态跃迁到激发态,而Ag纳米粒子的存在减少了CQDs的受激辐射作用,使大量处 于激发态 的电子可以迁移到Ag纳米粒子[15,16],从而使碳量子点的光致发光强度下降。这些处于激发态的电子容易脱离催化剂进入溶液,光照过程中脱离材料的电子会增多,相对应的空穴(h+)就更多。空穴氧化催化剂表面的OH-或H2O生成羟基自由基 (·OH)更多,亚甲基蓝 的降解更 快[14],可能的反 应方程式 如下。

图6中CQDs的吸收峰为255nm,是由于 π-π*跃迁引起的紫外光区的吸收,对可见光的吸收较弱,因而对亚甲基蓝的降解速率慢。CQDs/Ag在紫外光 区和可见 光区都有 吸收存在,紫外区的吸收比较弱,吸收峰为423nm的可见光区吸收更强,能够延伸到600nm。也就是说CQDs和Ag复合后,CQDs的表面状态发生了改变,从而使吸收发生了变化。可见光的 利用率提高,电子-空穴对形成的几率增加。由此可以推断出, 在光催化过程中,Ag受到可见光的照射后,由于表面 等离子共振作用下产生电子,这些电子在碳量子点和银复合形成界 面上产生肖特基势垒[17],能够有效地阻止电子与空穴的复合。 在可见光照射下,CQDs/Ag比CQDs产生了更多的电子和空穴,即能够生成更多的羟基自由基(·OH)。实验中通过活性羟基自由基测试来说明这一点,如图7。

图7中CQDs和CQDs/Ag与对苯二甲酸(TA)混合后经可见光照射一定时 间后,在激发波 长为312nm时,发射峰为425nm,此发射峰为·OH与TA反应生成的羟基 对苯二甲 酸 (TAOH)的荧光峰,TAOH的荧光强度高低可以用来表征生成的·OH的多少,·OH使亚甲基蓝中发色基团的不饱和共轭键断裂,进而氧化分解,颜色由蓝色变为无色[18,19]。两种混合液的荧光强度都随着光照时间的增加而增强,CQDs与TA混合液的强度增加的比较缓慢,CQDs/Ag与TA混合液的强度增加的比较快,而且同样 的照射时 间后,CQDs/Ag与TA混合产生的荧光强度更高,说明在此过程中产生的·OH更多,因此CQDs/Ag催化降解亚甲基蓝的效率更高。

[(a)CQDs与 TA 在可见光照射下的荧光谱图; (b)CQDs/Ag与 TA 在可见光照射下的荧光谱图]

3 结论

复合催化论文 篇9

利用机械剥离方法可以制备石墨烯[1],也可以制备纳米级石墨,其中包括臼式研磨仪[2]、搅拌球磨法[3]和行星球磨法[4,5,6,7]等。

本课题所在实验室长期从事纳米材料的干法室温机械方法大批量制备和应用,发展了滚压振动磨,并已经成功制备了诸如锌、铝、铜纳米颗粒材料和钛-锆二元纳米合金、活性炭以及铁氧体等材料,且在可再生能源以及环境治理方面的应用也有广泛而深入的研究[8,9,10,11,12,13,14]。

本实验根据滚压振动磨制备纳米材料的经验,研究了锌与石墨在混合研磨过程中的结构演变及其相互影响,探索了混合研磨产物在室光下对甲基橙的催化降解性能及其机理,为复合材料的合成以及有机污染物的降解提供了一种新方法。

1 实验

1.1 研磨实验

石墨原料为上海华谊集团华原化工有限公司胶体化工厂生产的高定向热解石墨,纯度大于等于99.85%,烧灼残渣小于等于0.15%,颗粒度(≤30μm)大于等于95%,筛余物(0.065nm)小于等于5%。锌粉为国药集团化学试剂有限公司生产的AR级锌粉,颗粒原始平均粒径为50μm。

利用滚压振动磨对锌-石墨混合粉体进行研磨,实验含5个批次,每批次取14g锌粉和6g纯石墨混合,在研钵中均匀研磨至无明显白色锌粉浮于黑色石墨粉之上,然后一次性均匀放置到滚压振动磨中进行研磨。5批次的研磨时间分别为0.5h、1h、2h、3h、5h,将研磨后的混合粉体分别取样,置于广口烧瓶中干燥密闭储存。

另外,作为对比,还进行了纯石墨的研磨实验。按照研磨时间不同分为5个批次,依次为0.5h、1h、2h、3h、5h。每批次均取6g纯石墨进行研磨。

1.2 催化实验

采用甲基橙为目标降解物,往烧杯中加入100mL浓度为10mg/L的甲基橙溶液,取混合研磨3h的锌粉-石墨混合粉末0.5g作为催化剂。在降解之前,静置一段时间使催化剂和甲基橙之间达到吸附-脱附平衡,然后将反应体系置于室光下,在恒温60℃以800r/min进行磁力搅拌,每隔10min停止搅拌,静置5min后,取中层清液离心1min,测试甲基橙浓度。120 min后检测结 果表明,甲基橙的 降解率达 到了90%以上,此时,往烧杯中新加入100mL浓度为10mg/L的甲基橙溶液,重复上述操作步骤,继续测试降解率;待烧杯中甲基橙的降解率再次达到90%以上后,再次向烧杯中新加入100mL浓度为10mg/L的甲基橙溶液,并测试甲基橙的降解率。共完成3次循环降 解实验,其中甲基 橙溶液两 度刷新,但催化剂却没有任何增减或者改变。

作为对照,取6g纯锌和14g研磨3h的纯石墨粉人工混合至均匀,同样取0.5g混合粉体作为催化剂,在同样条件下对甲基橙进行催化试验。

1.3 样品的表征

采用Bruker公司生产的D8ADVANCE型X射线衍射仪进行XRD分析,采用Cu靶,Kα线,管电流为40mA,管电压为40kV,λ=0.154056nm,步长为0.02°,扫描速度 为4(°)/min。采用FEI公司的Quanta 450场发射扫描电子显微镜进行SEM分析。采用FEI公司的Tecnai Osiris透射电子显微镜进行TEM分析。采用Renishaw inVia Reflex型激光显微拉曼光谱 仪测定拉 曼光谱,514nm激光器。采 用TristarⅡ3020全自动比表面积和孔隙分析仪测定比表面积,测试温度为77K。采用日本岛津公司生产的UV-2501PC型紫外-可见吸收光谱仪测定光催化降解甲基橙浓度。

2 结果与讨论

2.1 材料的结构和形貌分析

图1为纯石墨研磨(a)和石墨-锌粉混合研磨(b)样品的XRD图谱。比较图1(a)、(b)可以发现,纯石墨研磨的石墨(002)峰整体较为宽化,(002)个别峰位左移,这可能是晶格畸变所导致的。石墨-锌粉混合研磨后,产物的(002)峰较尖锐,表明晶向取向良好,出峰位与原料石墨相近。

图2是锌-石墨混合研磨不同时间的激光拉曼光谱。石墨的激光拉曼光谱中主要有2个峰,一个峰在约1580cm-1处,为G峰,被认为是对应石墨结构的峰;如图2所示,原始石墨只在1580cm-1处有尖锐的吸收,说明它是石墨化度很高的六方石墨。另一个峰在约1360cm-1处,为D峰,这是由于其取向性低、石墨微晶不完整、结构缺陷多、边缘不饱和碳原子数目多而引起的,对各种碳材料的机械研磨都产生这个吸收[15,16],说明在机械研磨过程中石墨的晶体结构被破坏,同时引入了晶格缺陷,这与Nakamizo[16]和Nikiel[17]的实验一致。

D峰和G峰相对强度的比值R的大小常用来判断石墨化程度和石墨结构完整程度。而且在a轴方向上的晶粒大小La可以通过Matthews的修正经验公式及Tuinstra-Koe-nig公式得出[18,19]:La=(C0+KLC1)/R,R=ID/IG,其中,La为a轴石墨微晶尺寸,C0=12.6mm,C1=0.033,ID和IG分别为拉曼光谱中D峰和G峰的积分强度。

表1列出了混合研磨样品的R值和La值,可见,随着研磨时间的延长,R值递增,即石墨化度逐渐减小,无序度增加,La值递减,表明石墨的结构逐渐被破坏。纯石墨的变化与此一致。

Bannove等[18]的实验表明,碳纳米管在行星球磨中研磨12.5min,R值从原料的0.97增大到了1.39,样品的石墨化度遭大了很大的破坏。这与本研究得出的石墨化度变化趋势一致。

图3为样品经不同研磨时间后的SEM图像。原料石墨为片层状,片层较厚,表面平整,边缘清晰锋利,大小集中分布在10~50nm,如图3(a)所示。在混合研磨3h之后,石墨片层变化并不明显,仍为比较平整的光滑表面,如图3(b)所示。但是在研磨5h后,出现了较为明显的石墨片层破裂,边缘弯曲、卷曲、剥离、脱落,少数片层出现镂空,石墨尺寸迅速减小,并出现了较薄且平整的纳米级石墨片层及直径在30~50nm之间的高 度卷曲如 同球状形 态的石墨 结构,如图3(c)、(d)所示。另一方面,从图3(b)-(d)可以看出,锌颗粒较为均匀地镶嵌在大片石墨片的表面。这可能是在研磨过程中,相对脆性的锌颗粒对相对柔性的石墨片的“钉扎”作用造成的。

图4为混合研磨5h后石墨晶体的TEM图像。从图4(a)可见,在混合研磨的过程中,出现了直经分布在30~50nm的大量球形石墨纳米结构,类似于电弧放电所合成的碳巴基洋葱球[19],另外,还有少数剥离脱落、较薄、表面较为平整的石墨片层结构,如图4(b)所示。其原因可能在于微小的锌粉对石墨片层产生冲击,形成如图4(c)所示的90°、135°的石墨弯曲面。这种类似赛道的闭合弯曲石墨片层,其形成原因除了石墨面因降低表面能而整体直接弯曲之外[5],石墨面局部也在微小的锌颗粒冲击作用下发生了弯曲。而相邻两石墨面上的缺陷吸收了能量,致使碳原子相互键合,导致石墨晶体边缘消失,形成了较为稳定的石墨结构,出现了石墨面局部被破坏后再石墨化的现象。如图4(d)所示,在纳米尺度上,平坦的石墨片层因受到锌颗粒冲击作用而变得扭曲,晶格发生畸变。

石墨形貌的上述演变源于其层状结构的特殊性。石墨的层内是碳碳间由sp2杂化轨道形成的牢固的共价键,而层间是由离域的π键结合而成的。sp2键比金刚石的sp3键还要牢固,而靠范德华力结合的π键又很弱,这种特殊的成键方式使得石墨具有牢固的层内结构,但层间作用很弱,因而层间的结构很容易被破坏,而层内结构却特别稳定。

在受到滚压振动磨强烈的外部作用时,石墨的层间容易发生相对滑动,引入杂质、缺陷等,而层内结构却能容易地保存下来,有利于薄片状石墨结构的剥离和形成。在混合研磨过程中,由于脆性强于石墨,锌粉将优先于石墨晶体吸收振动能量,晶粒发生细化。与此同时,锌颗粒和石墨晶体之间发生激烈的相互作用,对石墨晶体表面进行冲击,在破坏石墨层间结构的同时,引入了各种晶格缺陷,使石墨晶体能量上升,结构不稳定,石墨片层本身也发生了细化乃至断裂,形成如图3(d)所示的镂空现象。

2.2 比表面积分析

图5(a)、(b)分别为石墨-锌粉混合研磨不同时间段石墨的比表面积和孔径变化图。由图5(a)可见,在研磨的前2h内,石墨晶体的比表面积变化不是很剧烈,这是因为锌颗粒脆性较强,优先于石墨吸收了滚压振动磨提供的能量而使晶粒细化,而石墨晶粒的细化受到了一定的影响。但在混合研磨3h后,锌粉细化进程开始变缓,而石墨开始大量吸收能量,致使石墨片层之间出现破裂、缺陷,导致夹层碳原子大量引入,石墨片厚度减小,比表面积呈直线上升。

由图5(b)可以看出,石墨片的孔径随研磨时间的变化呈起伏状,说明颗粒的团聚与解离交替出现,这种交替在研磨初期尤为明显。团聚使石墨的孔径一度上升,但随着研磨进程继续,石墨片层受到挤压,其表面积在较长时间内持续上升,孔径则持续下降。

2.3 锌对甲基橙的催化降解效果分析

图6为材料的室光催化效果。其中图6(a)为研磨混合的锌粉-石墨复合物以及锌粉-石墨人工混合(普通混合)物在室光下对甲基橙的降解效果,可见研磨混合催化剂的催化效果明显优于普通混合物。其原因在于,混合研磨过程中锌粉和石墨粉混合更为充分,同时由于石墨受到锌粉的影响,表面改性更好,更有利于锌颗粒的分散,增大了反应体系中锌与甲基橙的接触面积,同时有效地提高了石墨表面对甲基橙的吸附作用。另一方面,混合研磨克服了颗粒表面的惰性,保持了锌的催化活性。

图6(b)从左至右分别为3次循环降解的试验结果,可见,虽经多次利用,但研磨混合的锌粉-石墨的催化活性没有丝毫衰减,显示出特有的催化“硬特性”;由图6(b)还可以看出,在同样的反应时间内,3次循环的降解效率逐次有所上升,这可能是溶液样本累加后甲基橙的浓度有所降低所致。

在同样的条件下,人工普通混合的锌粉-石墨的催化却呈现“软特性”,其催化效果一次比一次衰减,而且衰减幅度很大,这主要是由于零价锌因颗粒表面腐蚀而失效的结果[20]。

3 结论

在受到滚压振动磨强烈的外部作用时,石墨的层间容易发生相对滑动,引入杂质、缺陷等,而层内结构却能容易地保存下来,有利于薄片状石墨结构的剥离和形成。在混合研磨过程中,由于脆性强于石墨,锌粉将优先于石墨晶体吸收振动能量,晶粒发生细化。锌颗粒在石墨片上的分散和钉扎作用使得锌颗粒均匀地镶嵌在大片石墨片的表面,有利于锌颗粒的分散。

复合催化论文 篇10

1 实验部分

1.1 主要试剂

钛酸丁酯(TBOT,AR)、无水乙醇(EtOH,AR),上海国药集团有限公司;尿素(Urea,AR),天津市福晨化学试剂厂;氢氟酸(HF,AR),天津市富宇化工厂。

1.2 主要仪器

X射线衍射(XRD,D8Advance型),德国Bruker公司,实验条件:铜靶Kα源,管电压40kV,管电流40mA,步长0.02°,扫描速度4°/min,扫描范围10~70°;傅里叶红外光谱(FT-IR,Nicolet6700型),美国Thermo公司,实验条件:KBr压片,扫描次数64次,扫描范围400~4000cm-1;紫外-可见分光光度计(UV-Vis DRS,UV-2550PC型),日本Shimadzu,实验条件:采用小积分球附件,硫酸钡标准白板参比,扫描范围220~800nm;光致发光光谱(PL,Cary Eclipse),意大利Varian公司,实验条件:激发波长324nm。

1.3 介孔SiO2薄膜的制备

g-C3N4的制备:将5g尿素置于半闭带盖的坩埚中,然后15℃/min加热到550℃,保持2h,冷却到室温,得到g-C3N4。

{001}TiO2的制备:将4.4mL 40%(wt,质量分数,下同)的氢氟酸加入到20mL钛酸丁酯中,搅拌30min,然后180℃水热反应20h。所得固体用无水乙醇和去离子水洗至滤液呈中性。随后将残留的固体于100℃干燥8h,研细,得到表面有F-离子残留的{001}TiO2,记为F-TiO2。最后,将F-TiO2于550℃煅烧2h(升温速率15℃/min),以去除表面残留的F-离子,得到{001}TiO2。

g-C3N4/{001}TiO2的制备:将一定量的前述F-TiO2和5g尿素于坩埚中混合,半盖,然后以15℃/min加热到550℃,保持2h,冷却到室温,得到g-C3N4质量含量分别为1%、5%、10%、25%和40%复合样品。

1.4 光催化氧化NO活性评价

活性评价延用课题组的实验系统[6,7]。简要地说,所用反应器容积为4.5mL,规格60mm×15mm×5mm。NO初始浓度为40×10-6,流速200mL/min,湿度70%,由1000×10-6的NO与N2和湿空气混合而成。紫外光光源为高压汞灯(飞利浦125W);可见光光源为卤钨灯(通用电气500W),并采用420nm滤波片去除其中的紫外部分。实验时,紫外光强控制在1.6mW/cm2,可见光强控制在0.7mW/cm2。实验系统配有两个风扇来防止实验时反应装置温度的升高。每次反应催化剂用量为20mg。反应后的NO浓度在反应器的出口处被一台配备红外检测器的NO分析仪(GXH-1050E型,北京均方有限公司)持续不断的监测。光反应前先暗吸附10min以达到NO的吸脱附平衡。

对于数据分析,本实验将NO浓度的减少对时间积分,得到光反应60min内去除NO的总量,计算公式如式(1)所示:

式中,f为在标准状态下的气体流量。

2 结果与讨论

2.1 XRD和FT-IR分析

图1是不同g-C3N4含量的g-C3N4/{001}TiO2的XRD谱图。图中,F-TiO2和{001}TiO2的所有衍射峰都归因于锐钛矿相的衍射峰。进一步的观察显示,煅烧后,{001}TiO2的(004)半峰宽变窄,表明煅烧使F-TiO2沿c轴方面的各向异性生长减弱,(001)面向热力学更稳定的(101)面转变[8]。各复合样品的(004)半峰宽比{001}TiO2的更宽,表明煅烧时g-C3N4的形成有利于TiO2(001)面的保留,且随着g-C3N4含量的增大这种趋势愈加明显。所有复合样品,仅40%g-C3N4/{001}TiO2样品能在27.4°看到较明显的g-C3N4(002)衍射峰,其他样品均不能观察到明显的g-C3N4(002)衍射峰,这可能是这些样品中的g-C3N4含量较低且分布均匀导致的。

[a:F-TiO2;b:{001}TiO2;c~g分别表示g-C3N4含量为1%、5%、10%、25%和40%的g-C3N4/{001}TiO2复合光催化剂;h:g-C3N4]

图2是g-C3N4、{001}TiO2和10%g-C3N4/{001}TiO2的FT-IR谱图。对于纯g-C3N4,其808cm-1处的吸收峰归因于C—N杂环的面外弯曲振动,在1250、1328、1421和1635cm-1处的吸收峰归因于C—N的伸缩振动[9]。对于纯的{001}TiO2,其Ti—O—Ti特征峰出现在444cm-1处[10]。在复合催化剂的FT-IR谱图中,g-C3N4和{001}TiO2这两者的特征峰都有出现,表明所制备的复合催化剂确为g-C3N4/{001}TiO2。

2.2 光谱性能分析

图3是样品的紫外可见吸收光谱,是通过将实验得到的紫外可见漫反射光谱通过Kubelka-Munk转换得到的。纯的{001}TiO2吸收边在39nm处,这正好与锐钛矿{001}TiO2的本征禁带宽度3.18eV对应;而纯g-C3N4的吸收边在430nm处,与之对应的带隙能为2.88eV。对于10%g-C3N4/{001}TiO2复合样品,其吸收边相对{001}TiO2略有红移,且对可见光的吸收范围拓宽至520nm处。

为了证明复合催化剂相对于纯g-C3N4和TiO2具有更好的载流子分离效率,考察了样品的PL光谱。图4显示在393.5nm处的峰归因于{001}TiO2的带隙跃迁的激发,这与锐钛矿{001}TiO2的带隙能(390nm)大致相等[11]。而440nm左右的峰则归因于g-C3N4中光生电子和空穴的复合[12]。从图中很清楚的看到复合样品荧光响应明显减弱,表明g-C3N4与{001}TiO2的复合极大地促进了光生电子与空穴的分离,这将有利于复合催化剂光催化活性的提高。

2.3 光催化氧化NO活性评价

图5是不同含量的g-C3N4复合样品分别在紫外和可见光下光催化氧化NO的活性对比。从图中可见,无论是在紫外光还是可见光下,所有复合样品的活性均高于纯g-C3N4或{001}TiO2;且随着复合样品中g-C3N4含量的逐渐增大,催化剂的活性都呈现先升高后降低的趋势,当g-C3N4含量为10%时活性最高。这是因为g-C3N4与{001}TiO2复合后,光生电子和空穴得以快速有效分离所导致的。图4结果也支持这一推论。而过量的g-C3N4无法与{001}TiO2形成有效的连接,即无法真正的与{001}TiO2复合,这将导致催化剂整体量子效率的降低,故光催化活性降低。为了证明这个观点,将适量已制备好的g-C3N4与{001}TiO2通过机械搅拌,制得g-C3N4含量为10%的g-C3N4/{001}TiO2混合物,记为10%-机械混合,并考察其活性。结果发现,10%-机械混合的活性几乎和纯{001}TiO2相同,这证明了g-C3N4与{001}TiO2之间形成有效的连接是复合催化剂活性更高的关键,也进一步证明了本实验的制备方法是可行的。

3 结论

通过{001}TiO2与尿素直接煅烧制备得到不同g-C3N4含量的g-C3N4/{001}TiO2复合光催化剂。XRD和FT-IR结果显示复合催化剂中的两相分别保有原有属性,证明复合催化剂确为g-C3N4与{001}TiO2的复合。UV-Vis DRS分析显示所有复合催化剂的光响应范围拓宽至可见光范围。复合催化剂对NO的去除效果明显优于纯g-C3N4和{001}TiO2,且以g-C3N4含量为10%时,催化活性最高。复合催化剂光催化活性增强的原因归结于两种主体材料的成功复合,促进了光生电子和空穴的分离。

摘要：将制备好的{001}TiO2与尿素混合,通过煅烧处理得到可见光响应的g-C3N4/{001}TiO2。通过XRD、FT-IR和UV-Vis DRS来证实g-C3N4/{001}TiO2复合催化剂的形成,并分别在紫外和可见光下考察其对NO的光催化氧化性能。结果表明:所制备的g-C3N4/{001}TiO2对NO有明显的去除效果,且当g-C3N4质量比为10%时,其催化活性最高,在紫外光下分别是纯{001}TiO2的2.4倍,是纯g-C3N4的4.1倍;在可见光下是纯g-C3N4的5.8倍。g-C3N4/{001}TiO2复合催化剂活性增强的原因归结于两种主体材料的紧密复合,提高了载流子分离效率。

关键词：{001}TiO2,g-C3N4,NO,光催化氧化

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