项目名称: 工业钛液一步合成复合掺杂多孔二氧化钛的机理及应用研究

项目编号: No.50804025

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 化学工业

项目作者: 田从学

作者单位: 攀枝花学院

项目金额: 20万元

中文摘要: 掺杂二氧化钛在污染物处理等方面应用广泛,但制备工艺繁琐,成本高。本项目首次采用工业硫酸钛液一步制备掺杂多孔二氧化钛,对水解工艺条件、水热制备工艺条件、掺杂多孔偏钛酸的粒度及结构表征、热处理工艺条件进行了系统实验研究和理论分析,并用于亚甲基蓝光催化降解、苯酚废水处理、麻疯油预酯化及NO选择性催化还原等催化体系。开发了一步合成掺杂多孔二氧化钛的工艺路线和控制条件,样品比表面积大、结构良好、催化活性高。在掺杂多孔结构制备方面,优化出最佳制备工艺条件,研究了水解过程及水解动力学,得出了硫酸根、铁离子等的掺杂机理及多孔结构的形成机制,常规水解和水热方式均制备出结构良好的掺杂多孔二氧化钛。热处理条件对掺杂多孔二氧化钛的晶粒尺寸、比表面积等结构影响大,并增强掺杂离子与基体的作用,影响其催化应用性能。系统研究了亚甲基蓝的光催化降解及吸附热力学和动力学,考察了催化剂的使用寿命和再生方法,分析了掺杂离子对二氧化钛能级结构的作用机制。固体酸特性使其在麻疯油预酯化应用中表现出高催化活性;对NO选择性催化还原催化活性高,低温催化反应性能良好。首次开发出掺杂多孔偏钛酸的粒度表征方法,并解析了掺杂多孔结构。

中文关键词: 多孔二氧化钛;工业钛液;掺杂;水解;催化应用

英文摘要: Doping titanium dioxide has wide applications in many fields such as contaminant treatment, while complex preparation process and high cost limits its applications. Doping porous titania with anatase phase was first single-step prepared from industrial titanyl sulfate solution. And systematical experiments and theoretical analysis was conducted on hydrolysis process conditions, hydrothermal preparation conditions, particle size distribution for doping porous metatitanic acid, structure characterization and calcinations conditions. The as-prepared catalyst has applied in photo-catalytic degradation of methylene blue, phenol waste water treatment, pre-esterification of free fatty acid in high acid value Jatropha curcas L. oil with methanol, and selective catalytic reduction of NO using NH3. Single-step preparation process and controlling conditions for doping porous titania has developed, and the as-prepared samples have high specific surface area, well structure and high catalytic activity. In preparation doping porous structure, we optimized the best preparation conditions, studied the hydrolysis process and hydrolysis dynamics, discussed the doping mechanism of sulfate radical and ferrous ion, investigated the formation mechanism of porous structure. Well-structured doping porous titania has been prepared via conventional hydrolysis and hydrothermal method. Calcinations condition has great effects on crystal grain size and specific surface area of doping porous titania, also improves the interaction between doping ion and matrix, influences its catalytic application. Photo-catalytic degradation of methylene blue, adsorption thermodynamics and kinetics was systematical investigated, as well as catalyst life and catalyst reactivation. The action mechanism of doping ion changing level structure of titania was also analyzed. It shows high catalytic activity in pre-esterification of Jatropha curcas L. oil due to its solid acid feature. And it also shows high catalytic performance in selective catalytic reduction of NO, with good low temperature catalytic reaction activity. Particle size distribution test method for doping porous metatitanic acid has been developed for the first time, and doping porous structure has been analyzed.

英文关键词: porous titanium dioxide; industrial titanyl sulfate solution; doping; hydrolysis; catalysis application

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