张贵彬
,
孙晓冬
,
史峰山
,
赵秀峰
,
王胜
,
王莉
,
余东
催化学报
研究了NO2-离子在TiO2表面的光催化反应.结果表明,体系pH值升高及Cr(Ⅵ),Cl-,SO42-离子的加入均对NO2-离子在TiO2表面的暗态吸附产生抑制作用,而NO2-在TiO2表面的光照反应转化率则随pH值的升高出现先减小后增大的总体变化趋势.SO42-对反应具有明显的协同作用.Cr(Ⅵ)在强酸性条件下促进反应,pH＞5时则抑制反应进行.Cl-对反应具有一定的抑制作用,但与Cr(Ⅵ)共存时,二者对反应的抑制作用明显减弱.该反应具有比较特别的动力学规律,反应为零级反应,但反应速率却与NO2-的初始浓度相关.
关键词:
亚硝酸根离子
,
光催化
,
二氧化钛
,
表面态
,
光生载流子
赵秀峰
,
孟宪锋
,
张志红
,
刘浪
,
贾殿赠
无机材料学报
以硝酸铅和钛酸丁酯[Ti(OBt)4]为前驱体,用溶胶-凝胶法在活性炭表面制成了Pb掺杂TiO2薄膜.并用X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-VIS)、透射电镜(TEM)对制得的Pb掺杂TiO2薄膜进行了表征.分别用甲基橙水溶液的光催化脱色反应、有机磷农药一氧化乐果(omethoate)水溶液的光催化降解反应评价了不同Pb掺杂TiO2薄膜的光催化活性.结果表明,薄膜为金红石和锐钛矿的混合晶相.相对于未掺杂的TiO2薄膜,由于金红石含量的增加,不同Pb掺杂TiO2薄膜的吸收带发生了微小的红移.Pb掺杂使薄膜的光催化活性明显提高,当Pb/TiO2质量分数为1.7％时,薄膜显示出最高的光催化活性. TiO2薄膜中的Pb可能以Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)两种形态存在,在紫外光的辐射下,Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)可能通过浅势俘获TiO2的光生电子和空穴而发生相互转化,减少了光生电子和空穴的简单复合,从而提高了薄膜的光催化活性.
关键词:
Pb掺杂
,
TiO2 thin film
,
sol-gel method
,
preparation
,
photocatalytic activity
尹冬菊
,
张立忠
,
赵秀峰
,
陈汉
,
翟倩
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)61011-7
Fenton氧化法通过Fe2+离子催化分解H2O2产生羟基自由基,能够氧化降解绝大多数有机污染物.但是传统的均相Fenton氧化法使用高浓度二价铁盐作为催化剂,催化剂不便于回收利用,而且还会引发新的环境问题.另外,均相Fenton氧化法通常需要在pH约为3的酸性条件下进行,在较高pH条件下,有机物氧化降解速率降低,同时铁盐水解产生铁泥.文献报道了一些含铁固体材料作为非均相类Fenton催化剂,能够解决催化剂回收和重复利用问题,但是许多固体催化剂仍然只在酸性条件下表现出较高催化活性.多金属氧簇是除过渡金属氧化物之外的一类光催化剂.近年来,多金属氧簇在Fenton氧化过程中的应用开始受到关注.可以预计,含铁的多金属氧簇固体化合物有可能同时具有类Fenton催化活性和光催化活性.本文以三价铁盐(FeI I)、谷氨酸(Glu)和硅钨酸(SiW)为原料在水溶液中合成了一种不溶性的三元固体配合物FeШGluSiW,并用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FE-SEM)对FeШGluSiW进行了表征.根据ICP-AES, TG和FT-IR结果推断, FeШGluSiW可能的化学组成为[Fe(C5H8NO4)(H2O)]2SiW12O40·13H2O,其中含有铁、谷氨酸根单元和Keggin结构的SiW12O404?阴离子. FE-SEM和XRD测试结果表明, FeШGluSiW是由结晶度较低、尺寸为100–200 nm的无规则颗粒组成,并含有无定形相.通过考察在自然初始pH 6.5条件下100 mg/L 4-氯酚(4-CP)在FeШGluSiW(1.0 g/L)/H2O2(20 mmol/L)体系中的氧化降解反应,我们发现在暗态和光照条件下,4-CP完全降解所需时间分别为40和15 min,延长反应时间至2 h,总有机碳(TOC)去除率分别达到27%和72%.结果表明, FeШGluSiW具有很高的催化活性,而且在光照条件下活性更高.进一步研究发现, FeШGluSiW在pH 3–6.5范围内均表现出高的催化活性,而且在酸性条件下活性更高.用ICP-AES测定Fe元素在溶液中的析出量,证实4-CP氧化降解主要发生在固体催化剂表面.在反应体系中加入正丁醇能显著抑制4-CP降解,说明4-CP降解反应涉及羟基自由基的氧化作用.在光照反应条件下,催化剂颜色明显变深,表明光照条件下的反应机理涉及催化剂中SiW12O404?阴离子的还原.考虑到催化剂中含有谷氨酸根和SiW12O404?杂多阴离子,推测H2O2有可能通过氢键吸附于催化剂表面,这可能是FeШGluSiW表现出高催化活性的重要原因.结合文献报道的含铁固体材料类Fenton催化机理和多金属氧簇光催化机理,可以很好地解释4-CP降解反应实验结果.在暗态条件下, FeШGluSiW的催化机理归因于催化剂表面FeII的氧化还原循环FeII?FeI,即H2O2分子在催化剂表面分解产生羟基自由基,从而导致4-CP氧化；而在光照条件下,除了催化剂中FeI I的类Fenton催化作用之外,催化剂中SiW12O404?杂多阴离子的光催化作用同时发生,导致4-CP降解速率加快.在光催化过程中,4-CP可以被激发态SiW12O404?直接氧化,也可以被激发态SiW12O404?与H2O相互作用产生的羟基自由基氧化.被还原的杂多阴离子可以被O2氧化,也可以被H2O2氧化,因而H2O2的存在也促进了FeШGluSiW的光催化作用.
关键词:
多金属氧簇
,
硅钨酸
,
非均相催化
,
Fenton氧化
,
4-氯酚降解
张志红
,
赵秀峰
,
张立忠
,
史峰山
,
孟宪锋
材料导报
制备了杂多化合物(C12 H8 N2)3·H3 PMo12 O40和空心结构复合催化剂(C12 H8N2)3·H3PMo12 O40/WO3,采用等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、元素分析(EA)、热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱( FTIR)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)进行了表征.在高压汞灯照射下,研究了杂多化合物(C12 H8N2)3·H3PMo12O40、空心WO3微球和空心复合催化剂(C12H8 N2)3·H3 PMo12 O40/WO3对罗丹明B水溶液的光催化降解活性,结果表明,在复合催化剂中,杂多化合物(C12H8 N2)3·H3 PMo12 O40和WO3具有协同作用,光催化活性比单独的杂多化合物和WO3都高.
关键词:
杂多化合物
,
WO3
,
空心结构
,
光催化
赵秀峰
,
孟宪锋
,
张志红
,
刘浪
,
贾殿赠
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2004.01.023
以硝酸铅和钛酸丁酯[Ti(OBt)4]为前驱体,用溶胶-凝胶法在活性炭表面制成了Pb掺杂TiO2薄膜.并用X射线衍射(XRD)、紫外可见光谱(UV-VIS)、透射电镜(TEM)对制得的Pb掺杂TiO2薄膜进行了表征.分别用甲基橙水溶液的光催化脱色反应、有机磷农药一氧化乐果(omethoate)水溶液的光催化降解反应评价了不同Pb掺杂TiO2薄膜的光催化活性.结果表明,薄膜为金红石和锐钛矿的混合晶相.相对于未掺杂的TiO2薄膜,由于金红石含量的增加,不同Pb掺杂TiO2薄膜的吸收带发生了微小的红移.Pb掺杂使薄膜的光催化活性明显提高,当Pb/TiO2质量分数为1.7%时,薄膜显示出最高的光催化活性.TiO2薄膜中的Pb可能以Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)两种形态存在,在紫外光的辐射下,Pb(Ⅳ)和Pb(Ⅱ)可能通过浅势俘获TiO2的光生电子和空穴而发生相互转化,减少了光生电子和空穴的简单复合,从而提高了薄膜的光催化活性.
关键词:
Pb掺杂
,
TiO2薄膜
,
溶胶-凝胶法
,
制备
,
光催化活性
赵秀峰
,
张志红
,
孟宪锋
,
刘浪
,
贾殿赠
应用化学
doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2003.04.011
以钼酸铵和钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法在活性炭(AC)表面制备了Mo掺杂TiO2/AC负载膜. 用紫外可见吸收光谱、透射电镜和X射线衍射法对负载膜进行了表征. 考察了Mo掺杂TiO2/AC负载膜对甲基橙和氧化乐果水溶液的光催化降解活性. 结果表明,Mo掺杂TiO2/AC负载膜的TiO2为锐钛矿和金红石的混合晶相,而未掺杂的TiO2/AC负载膜其TiO2为金红石晶相. Mo掺杂使TiO2/AC负载膜的吸收带边位置发生红移. Mo质量分数为1.5%时(以TiO2质量计),负载膜的光催化活性最高.
关键词:
Mo掺杂
,
TiO2负载膜
,
溶胶-凝胶法
,
制备
,
光催化活性
张贵彬
,
孙晓冬
,
史峰山
,
赵秀峰
应用化学
doi:10.3969/j.issn.1000-0518.2004.03.018
研究了悬浮体系中金属组分Ag(Ⅰ)、Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅶ)、Ce(Ⅳ)和Fe(Ⅲ)的浓度、体系pH值对NO-2-TiO2光催化氧化反应的影响. 结果发现,金属组分对NO-2-TiO2光催化氧化反应的协同催化能力取决于组分的电子俘获能力及在TiO2表面的吸附能力,俘获电子能力强且在TiO2表面有适度吸附时,其协同光催化能力较强. Fe(Ⅲ)在组分质量比大于TiO2催化剂的0.25%及体系pH=4的条件下具有较强的协同催化能力. Ce(Ⅳ)对TiO2光催化氧化NO-2有明显的抑制作用.
关键词:
亚硝酸根离子
,
氧化
,
TiO2
,
光催化
