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
王艳杰
,
刘瑞
,
吕广明
,
孙聆东
,
黄云辉
,
严纯华
中国稀土学报
doi:10.11785/S1000-4343.20140301
纳米CeO2作为一种重要的催化材料,在CO催化氧化、有机合成催化、光催化,以及生物抗氧化等方面都有着重要的应用.纳米CeO2中Ce3+和Ce4+间的可逆转变过程伴随着氧空穴的生成与消除,从而赋予了纳米CeO2优异的氧存储与氧释放能力,也成为CeO2催化应用的基础.本文在简要总结近年来CeO2催化研究及应用进展的基础上,以CO催化氧化反应为例,分别从尺寸、形貌、氧缺陷活性位点三个方面介绍了影响CeO2催化活性的因素,对纳米CeO2的催化基础研究及应用发展提出了展望.
关键词:
纳米CeO2材料
,
氧空穴
,
CO催化氧化
,
催化剂
李春成
,
刘晓晖
,
卢冠忠
,
王艳芹
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60163-7
利用乙二醇的还原性，采用乙二醇溶剂热法制备了表面具有丰富氧空穴的CeO2-GST纳米晶，对其进行了X射线衍射、透射电镜、X射线光电子能谱、原位H2还原-O2氧化循环和CO2原位红外漫反射表征，并研究了其可逆氧化还原性及CO2捕获性能。结果表明，与CeO2-nanorod和柠檬酸溶胶法合成的CeO2-CA样品相比， CeO2-GST纳米晶具有最好的可逆氧化还原性能和循环稳定性，同时在50 oC下具有最好的CO2吸附性能(149μmol/g)。利用原位红外漫反射光谱研究了CO2在还原CeO2表面的吸附情况，发现CO2主要以双齿碳酸盐和桥连碳酸盐两种形式吸附在CeO2表面，其中桥连碳酸盐物种不稳定， He吹扫可脱附。此外， CO2在CeO2-nanorod上还会生成稳定的甲酸盐和单齿碳酸盐物种。
关键词:
氧化铈
,
氧空穴
,
可逆氧化还原性
,
二氧化碳捕获
,
二氧化碳原位红外漫反射
余运波
,
赵娇娇
,
韩雪
,
张燕
,
秦秀波
,
王宝义
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(11)60484-1
采用沉淀法制备了Co3O4,考察了焙烧和预处理条件对其结构、低温催化氧化CO性能的影响.热重分析表明,未经焙烧的样品以Co(OH)2CO3的形式存在,150～400℃空气气氛中焙烧后,样品以立方相Co3O4的形式存在.N2吸附-脱附法、X射线衍射、透射电镜及活性测试结果表明,以纳米颗粒物存在的Co3O4的比表面积、颗粒尺寸、催化氧化CO活性与焙烧温度密切相关.正电子湮没寿命谱、O2-程序升温脱附与定温条件下CO氧化测试结果表明,合适温度(150～250℃)下N2预处理有利于Co3O4表面氧空穴团的形成,它在吸附活化分子氧以及CO催化氧化反应中起到关键作用.同时讨论了预处理作用下Co3O4表面氧空穴的再构机制.
关键词:
四氧化三钴
,
焙烧
,
预处理
,
氧空穴
,
一氧化碳氧化
