Фотокаталитическое разложение фосфор- и сераорганических веществ для очистки окружающей среды и получения водорода

• Автор: Козлова, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Фотокаталитические реакции на диоксиде титана
1.1.1. Принцип действия ТЮ?
1.1.2. Механизм адсорбции возможных компонентов фотопроцессов глубокого окисления на поверхности ТЮ2
1.2. Приготовление мезопористого ТЮ2 и модификации поверхности катализатора благородными металлами
1.2.1. Методы приготовления диоксида титана
1.2.2. Приготовление мезопористого диоксида титана
1.2.3. Оптимальная температура прокаливания ТЮ2
1.2.4. Влияние метода приготовлении темтштного диоксида титана на его каталитическую активность
1.3. Модификация поверхности диоксида титана благородными металлами
1.3.1. Механизм увеличения фотокаталитической активности диоксида титана
1.3.2. Методы нанесения платины
1.3.3. Особенности катализаторов фотокаталитического выделения водорода
1.4. Влияние кислотной обработки на активность диоксида титана
1.5. Особенности фотокаталитического окисления на нанесенном
фотокатализаторе
1.6. Кинетика фотокаталитического окисления растворов органических веществ
на ТЮ2 и РРТЮ2
1.6.1. Кинетические закономерности окисления ДММФ
1.6.2. Механизм окисления ДММФ
1.6.3. Механизм фотокаталитического выделения водорода
1.7. Выводы по обзору литературы и постановка задачи
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Реактивы
2.2. Приготовление и модифицирование катализаторов
2.2.1. Приготовление ПО2 гидролизом сульфата титанша
2.2.2. Приготовление ПО2 гидролизом тетрабутшата титана
2.2.3. Приготовление мезопористого ПО2 методом темплатного синтеза

2.2.4. Нанесение платины методом мягкого химического восстановления (МХВ)
2.2.5. Нанесение платины методом фотонанесения (ФН)
2.3. Проведение кинетических экспериментов
2.3.1. Измерение скорости окисления в жидкой фазе
2.3.2. Измерение скорости газофазного окисления ацетона в проточноциркуляционном реакторе
2.3.3. Проведение реакции фотокаталитического окисления в рециркуляционом реакторе с нанесенным катализатором
2.3.4. Фотокаталитическое выделение водорода
2.4. Анализ промежуточных продуктов фотокаталитического окисления ТЭФ и ТМФ на хромато-масс-спектрометре
2.5. Физические методы исследования полученных катализаторов
2.5.1. Определение фазового состава
2.5.2. Определение текстурных характеристик
3. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В
КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ И БЕСКИСЛОРОДНОЙ СРЕДЕ
3.1. Кинетические зависимости окисления ДММФ, ТМФ, ТЭФ и ДЭФА
3.2. Промежуточные продукты фотокаталиического окисления ТМФ и ТЭФ
3.3. Фотокаталитическое окисление ЦФНС 7*1
3.4. Заключение
4. СИНТЕЗ ВЫСОКОАКТИВНОГО НЕДОПИРОВАННОГО ДИОКСИДА ТИТАНА
4.1. Синтез диоксида титана гидролизом сульфата титанила
4.2. Синтез диоксида титана из тетрабутилата титана при различных pH
4.3. Мезопоритый диоксид титана, синтезированный темплатным методом
4.3.1. Характеризация мезопористых образцов
4.3.2. Активности мезопористых образцов в реакиях окисления ацетона и ДММФ
4.3.3. Зависимость температуры гидротермальной обработки на свойства мезопористого диоксида титана
4.3.4. Кинетические зависимости окисления на мезопористом катализаторе А-160
4.4. Заключение

5. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДИОКСИДА ТИТАНА БЛАГОРОДНЫМИ МЕТАЛЛАМИ И ДОБАВЛЕНИЕМ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
5.1. Нанесение платины и палладия на катализатор Degussa Р25
5.1.1. Нанесение платины и палладия методом мягкого химического 98 восстановления и комбинирование с обработкой серной кислотой
5.1.2. Фотонанесение платины на катализатор Degussa Р25
5.1.3. Фотонанесение и нанесение платины мягким химическим
восстановлением на темплатный диоксид титана
5.2. Заключение
6. ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА
6.1. Фотокаталитическое выделение водорода из воды и водных растворов различных органических веществ
6.2. Стехиометрия выделения водорода при полном разложении
фосфорорганических веществ
6.3. Механизм фотокаталитического выделения водорода из водных растворов фосфорорганических веществ
6.4. Сравнение активности фотокатализаторов выделения водорода
6.5. Сравнение катализаторов для фотокаталитического окисления ДММФ и выделения водорода
6.6. Заключение
7. ИЗУЧЕНИЕ ОКИСЛЕНИЯ ДММФ С НАНЕСЕННЫМ КАТАЛИЗАТОРОМ В РЕЦИРКУЛЯЦИОННОМ РЕАКТОРЕ
7.1. Увеличение размеров реактора и нанесение диоксида титана на пористый носитель
7.2. Главные критерии массопереноса в рециркуляционном реакторе
7.3. Изменение концентрации кислорода в растворе в ходе проведения реакции
7.4. Сравнение маленького статического реактора и укрупненного рециркуляционного реактора
7.5. Заключение
ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

2.2.3. Приготовление мезопористого ТЮг методом темплатного синтеза
A. Ti0S04 + додециламин (Н20). В качестве прекурсора использовали сульфат титанила. Синтез проходил по следующей методике: 2 г додециламина растворяли в 5 мл дистиллированной воды при непрерывном перемешивании, после этого по каплям добавляли 100 мл 10 масс. % раствора СТ. Полученный осадок перемешивали в течение часа, затем проводили гидротермальную обработку в автоклаве при 80, 100, 120, 140, 160 или 180 "С в течение 48 часов. В дальнейшем эти катализаторы будут называться А-80, А-100 и т.д. Катализатор был промыт смесью спирта и воды 1:1, высушен при 80 °С и прокален при 350 °С в течение дня.
B. Ti0S04 + цетил триметиламмоний бромид (Н20). Синтез проходил по той же процедуре, что и для образца А-100, только ДДА был заменен цетил триметиламмоний бромидом (ЦТАБ) (Aldrich, 99%) и прокаливание длилось 2 дня.
C. Ti(OBu)4 + додециламин (EtOH). Смесь 2 г ДДА и 4 г тетрабутилата титана (ТБТ) (Aldrich, 98%) перемешивали в течении 10 минут, затем был добавлен абсолютизированный спирт при перемешивании. К полученному гомогенному раствору было прилито 20 мл воды, выпал осадок, который затем автоклавировали при 100 °С в течении 48 часов. Катализатор был промыт, всушен и прокален так же, как образцы А и В.
D. Ti(OBu)4 + додециламин (EtOH- + HNO3). 3,2 г ДДА и 8,2 г ТБТ были растворены в 10 мл абсолютного этанола, была добавлена азотная- кислота («Лаверна», х.ч.). После перемешивания в течение 40 минут добавили 11 мл этанола и 1 мл дистиллированной воды по каплям в раствор. Смесь перемешивалась в течение часа, старение геля проходило 24 часа. Полученный гель был промыт смесью спирта и воды и высушен при 80 °С. Темплат был удален экстракцией смесью этанола и азотной кислоты (5:1) при 70°С, высушен при 80 °С и прокален в течении 20 минут при 350 “С.
E. Ti(OBu)4 + ЦТАБ (Н20). Катализатор был синтезирован по следующей методике: 10 мл ТБТ было по каплям добавлено к водному раствору, содержащему 2 г ЦТАБ. Полученная смесь перемешивалась в течение часа, а потом стояла на воздухе в течение суток. Гидротермальная обработка, отмывка темплата, сушка и прокаливание проходили так же, как для образца А.
2.2.4. Нанесение платины методом мягкого химического восстановления (МХВ)
Приготовление катализатора проводили добавлением в суспензию, содержащую диоксид титана Degussa Р25, Hombifme N или образец А-160 раствора платинохлороводородной кислоты («Реахим», ч) или хлорида палладия(П), (ОАО