鈦基半導體材料制備及其光催化丙烯氣相環(huán)氧化.pdf

1、環(huán)氧丙烷(PO)是重要的有機化工產(chǎn)品，主要生產(chǎn)聚醚多元醇、丙二醇和丙二醇醚，廣泛應用于聚氨酯泡沫、聚酯和溶劑等行業(yè)。目前工業(yè)生產(chǎn)主要是氯醇法、哈康法及過氧化氫氧化法等，氯醇法生產(chǎn)過程中廢水、廢渣量大，哈康法投資大、聯(lián)產(chǎn)物多，過氧化氫氧化法循環(huán)溶劑量大、能耗高，尋求新的環(huán)氧丙烷生產(chǎn)工藝一直是研究工作者的目標。本課題將開展以分子氧為氧化劑的光催化直接氧化法制備環(huán)氧丙烷的研究，以滿足經(jīng)濟效益與環(huán)境保護的需求。
　　本文采用水熱法制備了T

2、iO2載體，通過光沉積法得到不同Au負載量的Au/TiO2光催化劑，負載的金屬均勻分散于TiO2載體上，粒徑分布較窄(2-5nm)。考察了Au負載量、反應時間等因素對環(huán)氧丙烷生成速率的影響。結果表明:隨著Au負載量的增加，環(huán)氧丙烷生成速率也相應增加。當Au負載量增加為1wt％時，PO生成速率由38.15μmol·g-1h-1提高為40.70μmol·g-1h-1;選擇性由27.08％降為20.60％。負載金屬之后光催化活性提高，可能原因

3、如下:首先，紫外光激發(fā)下Au自身在等離子共振條件下產(chǎn)生電子與O2反應來形成自由基;其次，Au起到傳遞光生電子來抑制電子空穴復合的作用，進而提高了電子利用率。隨著Au負載量的增加，PO的選擇性降低，可能原因是金屬負載促進了副反應的發(fā)生。
　　此外，以四丙基氫氧化銨為模板劑制備了微球狀TS-1（鈦硅分子篩）載體，采用浸漬還原法在其表面進行了Au、Ag雙金屬的負載，考察了Au/Ag質量比、反應溫度等因素對丙烯環(huán)氧化速率的影響。實驗表明:

4、在T=323K，Au/Ag質量比為4/1時，光催化活性最高，其值為68.3μmol·g-1h-1，高于TS-1(52.5μmol·g-1h-1)和Au/TS-1(64.9μmol·g-1h-1)。隨著Ag負載量的增加，雙金屬粒徑增大，不利于氧的吸附以及電子傳遞，故催化活性降低。雙金屬負載有利于丙烯環(huán)氧化，機理如下:雙金屬的引入減小了TS-1的禁帶寬度，增強紫外光的利用率，同時有利于O2的吸附與活化。其次Ag的引入促進了光生電子的傳遞，從