李力成
,
石康中
,
涂睿
,
钱祺
,
李东
,
杨祝红
,
陆小华
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60946-9
高效TiO2基光催化材料的开发一直是催化领域的研究热点，主要的策略是如何有效地分离光生载流子.制备多晶相的TiO2材料可引入异质/相结结构使电子与空穴朝不同方向移动，从而避免电子与空穴复合；另外，在TiO2中掺杂其他金属或非金属也可以有效地降低电子与空穴的复合率，掺杂的元素作为电子捕获阱俘获光生电子，以实现电子空穴的有效分离.近些年，作为一种全新的掺杂剂，氧空穴可以有效改善TiO2的光催化活性，所制TiO2具有可见光的全光谱吸收能力，因此该类TiO2呈现出黑色.通过上述方法均可以制备出高活性TiO2基光催化材料，如果能够将这些方法耦合一起，则可能制备出活性更高的光催化剂.因此，本文将异相结结构和空穴掺杂耦合起来，用多孔钛酸盐衍生物在H2中高温焙烧制得一种全新的黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x纳米纤维.不同于其他TiO2基光催化材料，该样品仅由Ti和O元素组成，通过Ti和O元素的组合，形成了双晶结构和空穴掺杂两种特殊的结构，借助场发射(FESEM)、拉曼光谱(Raman)、氮气物理吸脱附、X射线光电子能谱(XPS)、热重(TG)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)等表征分析了样品的结构及其光催化性能间构效关系. FESEM结果显示，黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x为长1–5mm、宽0.2mm的纤维结构， Raman结果表明，锐钛矿相在特征波段(140 cm–1左右)和TiO2(B)的特征波段(220–260 cm–1)均发生蓝移，说明该两相中均存在氧空穴；该样表面未检测到Ti3+，因此氧空穴可能分散在TiO2(B)和锐钛矿相的体相中.根据黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x和白色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2的失重差，估算出前者的O/Ti原子比为1.97.光催化降解甲基橙实验结果显示，黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x的光催化活性是白色双晶TiO2的4.2倍，锐钛矿TiO2的10.5倍，且连续反应10次后未出现失活现象，显示出了良好的光催化稳定性.前期，我们已经证明了白色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2由于具有TiO2(B)和锐钛矿的异相结结构，致使其电子空穴有效地分离，从而表现出优异的光催化活性；本文的PL结果显示，由于氧空穴的引入，异相结与氧空穴两者共同作用，进一步促进了黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x电子与空穴的有效分离，因此黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x表现出高的光催化活性.由于其特殊的结构，黑色TiO2(B)/锐钛矿双晶TiO2–x纳米纤维将在环境与能源领域表现出良好的应用前景.
关键词:
黑色氧化钛
,
双晶
,
光催化
,
氧空穴
李力成
,
何甜甜
,
赵学娟
,
钱祺
,
王磊
,
李小保
无机材料学报
doi:10.15541/jim20160069
通过MoO3与TiO2相互支撑的方法制备了一系列多孔钼钛氧化物,并在此基础上研究了该材料结构在随焙烧温度变化过程中的转变机制,通过XRD、BET、FESEM、TG/DTG等表征分析,当焙烧温度低于600℃时,MoO3呈固体状态,通过MoO3与TiO2相互支撑可以制备出比表面积高达182 m2/g的介孔钼钛氧化物,可负载更多分散良好的MoO3,其加氢脱硫性能显著优于常规浸渍法制备的催化材料;当焙烧温度高于600℃时,MoO3呈熔融状态,“自支撑效应”消失,钼钛氧化物孔结构发生坍塌.
关键词:
钼钛氧化物
,
自支撑
,
比表面积
,
结构转变
,
加氢脱硫
李力成
,
王磊
,
赵学娟
,
钱祺
,
宋珊珊
,
李小保
中国有色金属学报
对比盐酸、硫酸、硝酸和草酸等几种常规酸对废弃脱硝催化剂活性组分五氧化二钒(V2O5)的提取效果,并考察酸的种类、浓度以及提钒温度对提钒效果的影响.结果表明:盐酸的提钒效果最佳,可将V2O5含量降至0.191％(质量分数),几种酸的提钒效果由大到小的顺序依次为盐酸、草酸、硫酸、硝酸.其次,硫酸的浓度对其提钒量影响最大,浓硫酸的效果是稀硫酸的2.8倍;而处理温度则对草酸的提钒效果影响最为显著,室温下草酸较高温少提取58.4％的V2O5.Uv-vis结果显示:V2O5经盐酸、硫酸以及草酸提取后,在浸渍液中出现(VO)2+的低价钒离子,这有利于提升酸的提钒效果.此外,酸处理对样品的比表面积影响较为显著,经浓草酸处理比表面积可恢复至60.8m2/g,相比原有废弃催化剂的提升39.6％.
关键词:
脱硝催化剂
,
酸
,
提钒
,
(VO)2+
