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2021年张昕彤教授:光热协同体系下(纳米二氧化

目录:行业资讯发布时间:2021-04-01 09:11点击率:

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高结晶性大比表面积(纳米二氧化钛)TiO2(B)多孔微球应用于光热协同体系下对于氮氧化物进行深度催化氧化,相比于光催化体系,相对湿度为40%条件下,NO去除比提升1.37倍的同时,非NO2选择性提升1.2倍。体系中适当的热量引入促使水分子在催化剂表面的逸出,提升反应过程中强氧化性超氧自由基含量,完成氮氧化物的深度氧化过程。

相比于常规催化剂高湿度条件下失活的问题,本工作首次报道了不同湿度条件下(纳米二氧化钛)TiO2(B)多孔微球仍保持优异的NO降解率和非NO2选择性,为高湿度环境下光催化反应提供了一定的参考。

要点1:催化剂的合成及表征

本工作采用溶胶凝胶—水热法得到高结晶性(纳米二氧化钛)TiO2(B)微球,所得样品为直径为1-2 μm多孔微球,其结晶性相比之前所报道的水热法制备得到的(纳米二氧化钛)TiO2(B)样品显著提升。

图1. TiO2(B) 微球样品(a)X射线衍射(XRD)图谱;(b)拉曼光谱;(c)扫描电镜图;(d)高分辨透射电镜图

要点2:催化测试结果

以商用P25作为参照对象,在光热系统体系下,(纳米二氧化钛)TiO2(B)微球相比于单纯光催化体系,NO降解效率明显提升,可与商用P25媲美,同时,(纳米二氧化钛)TiO2(B)微球在二氧化氮释放及其相应的非二氧化氮选择性方面明显优于商用P25,表明光热体系下,高结晶性大比表面积的(纳米二氧化钛)TiO2(B)微球更有利于NO的深度氧化,减少毒副产物NO2的生成。

与此同时,(纳米二氧化钛)TiO2(B)微球样品在光热协同体系下在不同的相对湿度条件下均表现出优异的NO催化氧化活性和良好的非二氧化氮选择性,适用于不同湿度环境体系氮氧化物降解。

图2. 1 mW/cm2紫外光辐照(相对湿度40%)商用P25样品与TiO2(B)微球样品NO、NO2浓度变化曲线及NO转化率、非NO2选择性、NO2释放率,(a)、(b)、(c)光催化环境;(d)、(e) 、(f)60 ℃光热催化环境

要点3:机理探索 相较于室温下的光催化反应,光热协同体系下,水分子更容易从催化剂的表面脱除,促进催化剂表面生成更多的超氧自由基,与羟基自由基相比,超氧自由基更有利于NO的深度氧化以及抑制毒副产物NO2的生成,有效地提高了NOx的去除效率,提升其在反应中非NO2选择性。
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