邹谷初
,
范泽云
,
姚鑫
,
张溢
,
张志翔
,
陈铭夏
,
上官文峰
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(17)62758-X
柴油车由于其良好的燃油经济性及强劲的动力得到了广泛应用,但同时柴油车尾气排放中颗粒物(PM)也对环境造成巨大污染,并严重威胁人类健康.与气体污染物相比,PM的处理难度更大,其组分复杂,起燃温度高,是当前柴油车排放问题的瓶颈和难点.颗粒过滤器(DPF)是一种有效消除PM的手段,它需要及时再生以保证其较高的碳烟捕集效率.与其他再生方案相比,连续催化再生系统工艺简单,能耗低,研发一种能够连续催化再生柴油车DPF的催化剂也成为当务之急.Ag是一种比较特殊的贵金属,其工业属性较强,价格也相对低廉.Ag基催化剂在环境催化领域有着广泛应用,已被应用于CO催化氧化、VOC催化去除及甲醛催化氧化等领域.目前的文献报道主要集中于研究Ag基催化剂负载于惰性载体对O2气氛下碳烟起燃性能的影响,并基于此讨论Ag的作用.本文利用柠檬酸络合法合成了高性能低温催化氧化材料体系xAg/Co0.93Ce0.07,探讨了不同Ag负载量对在两种气氛O2及O2+NO中催化性能的影响,并深入分析了引起此现象的原因.结果表明,Ag对Co-Ce复合氧化物的催化性能有显著的促进作用;Ag/Co-Ce复合氧化物在O2气氛下的起燃活性取决于Ag含量,Ag含量最高的样品0.3Ag/Co0.93Ce0.07催化性能最佳.而在NOx气氛下,Ag基催化剂的起燃性能不及在O2中的数值;0.2Ag/Co0.93Ce0.07与0.3Ag/Co0.93Ce0.07催化活性并列最优,其起燃温度可低至226oC.XRD及Raman的表征结果证实了Ag主要以单质形态存在,且其对Co-Ce复合氧化物的晶体结构未产生显著的影响,Ag的晶粒尺寸也未明显变化.H2-TPR则表明了Ag的负载未能提高催化剂的整体氧化还原能力,soot-TPR预示Ag甚至恶化了催化剂在惰性气氛下表面晶格氧及体相晶格氧的活性.NOx-TPD表征结果则证明了Ag对催化剂的NOx吸附有积极作用.此外,Ag/Co-Ce复合氧化物催化剂也具备了优异的耐久性及稳定性.本文还依据催化性能及表征结果剖析了碳烟在不同气氛下的催化氧化机理.在O2气氛下,Ag为反应的活性位,Ag与其表面的氧化物层AgOy之间存在一个自再生的反应循环.Ag吸附解离氧原子后,将其转化为AgOy,这表明此氧化物层不仅能够在低温下贡献表面晶格氧去除碳烟,促进氧分子向超氧物种转化,它在分解后也能将吸附氧解离为过氧物种及超氧物种.在NOx气氛下,催化剂表面硝酸根物种是催化剂催化性能维持稳定的重要因素;反应过程中催化材料表面硝酸盐物种的热稳定性筛查结果也进一步佐证了催化剂表面的AgNO3物种是碳烟起燃的决定性因素,其自身的氧化还原活性及Ag离子移动性均有利于降低碳烟的起燃温度.TGA结果说明了NOx气氛中的活性中间产物AgNO3的氧化还原活性劣于O2气氛下活性中间产物Ag2O,这直接导致催化剂在O2气氛下具备更好的碳烟起燃性能.本文工作有助于启发其他研究者开发高活性催化氧化催化材料.
关键词:
催化去除
,
碳烟
,
NOx
,
氧化银
,
Co-Ce复合氧化物
,
硝酸银
袁坚
,
陶武刚
,
陈铭夏
,
上官文峰
机械工程材料
doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2004.06.015
采用分析纯TiO2、Nb2O5和K2CO3粉末为原料,采用高温固相反应制备出具有层状结构的K4Nb6O17和K2Ti4O9粉末,经过湿磨和离心沉淀分离,用旋转涂敷法在石英玻璃基片表面制备K4Nb6O17和K2Ti4O9薄膜.对所制备K4Nb6O17薄膜进行H+离子交换和正丙胺层间插入反应,用XRD对所制备的粉末和薄膜进行了表征.结果表明:所制得的薄膜均具有层状结构,因此有希望用此方法制备半导体复合金属化合物光催化薄膜.
关键词:
旋转涂敷
,
K2Ti4O9
,
K4Nb6O17
,
薄膜
蒋丽
,
袁坚
,
陈铭夏
,
施建伟
,
上官文峰
功能材料
采用水热反应法制备了ZrW2O8粉体,利用XRD、SEM、UV-vis和BET等技术对样品的晶相组成、表面形貌、光吸收性能和比表面积等物理性质进行了表征,考察了其在紫外光照射下牺牲剂存在时的光催化产氢产氧性能,并结合电子结构第一性原理计算的结果推测了样品的能带结构.结果表明:制备的样品为结晶良好且晶相单一的α相ZrW2O8粉体,晶粒形貌呈竹叶状,吸收边为300nm,比表面积为3.58m2/g.在以CH3OH为牺牲剂的条件下,0.3%(质量分数)Pt/ZrW2O8的光解水产氢平均速率为23.4μmol/h,以AgNO3为牺牲剂的条件下ZrW2O8的产氧平均速率为9.8μmol/h.结果表明ZrW2O8是一种其能带结构能满足光解水要求的新型Zr基光解水材料.
关键词:
水分解
,
光催化剂
,
钨酸锆
,
水热反应法
曹铃林
,
袁坚
,
陈铭夏
,
上官文峰
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00448
以离子交换法获得的可溶性钨酸溶液与TiO2为原料，制备了TiO2-WO3复合光催化材料. 用电化学恒电流放电法表征了材料的储能特性，并结合XRD、TEM、BET、UV-Vis等手段，研究了材料中WO3的晶型和结晶度随热处理温度的变化及其对材料光催化储能效应产生的影响. 在电化学测试中，TiO2-WO3复合材料显示了一定的光催化储能特性. 且WO3的结晶度对材料储能性有一定的影响：WO3为水合态或结晶度很低时，材料几乎没有光催化储能性；随着结晶度的增强，储能性提高；TiO2-WO3的储能性能最高达到0.83×10-3C·mg-1； 结晶度过高，储能性反之降低. 利用材料的光催化储能特性，在黑暗条件下对罗丹明B的降解率为11％，显示了一定的储能降解活性.
关键词:
光催化
,
TiO2-WO3
,
energy storage
袁坚
,
陶武刚
,
陈铭夏
,
施建伟
,
刘震炎
,
上官文峰
稀有金属材料与工程
采用分析纯Nb2O5和K2CO3粉末为原料,通过高温固相反应合成具有层状结构的K4Nb6O17粉末,经湿磨和离心沉淀分离,用旋转涂敷法在石英玻璃基片上制备出K4Nb6O17薄膜,通过相应的层间离子交换、层间胺插入反应和硫化处理,制备了层间CdS插入的CdS/H4Nb6O17纳米复合薄膜.用XRD衍射分析证实了层间反应的发生,用紫外可见吸收光谱研究了材料的光吸收特性,用自制的光催化制氢装置在模拟太阳光的150 W氙灯下检测了材料的光解水制氢性能.结果表明,所制备的CdS/H4Nb6O17纳米复合薄膜具有良好的光谱利用率和光解水特性.)
关键词:
层间插入
,
CdS/H4Nb6O17薄膜
,
光解水
曹铃林
,
袁坚
,
陈铭夏
,
上官文峰
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00448
以离子交换法获得的可溶性钨酸溶液与TiO2为原料,制备了TiO2-WO3复合光催化材料. 用电化学恒电流放电法表征了材料的储能特性,并结合XRD、TEM、BET、UV-Vis等手段,研究了材料中WO3的晶型和结晶度随热处理温度的变化及其对材料光催化储能效应产生的影响. 在电化学测试中,TiO2-WO3复合材料显示了一定的光催化储能特性. 且WO3的结晶度对材料储能性有一定的影响:WO3为水合态或结晶度很低时,材料几乎没有光催化储能性;随着结晶度的增强,储能性提高;TiO2-WO3的储能性能最高达到0.83×10-3 C·mg-1; 结晶度过高,储能性反之降低. 利用材料的光催化储能特性,在黑暗条件下对罗丹明B的降解率为11%,显示了一定的储能降解活性.
关键词:
光催化
,
TiO2-WO3
,
储能
