光催化CO-,2-和CH-,3-NH-,2-直接合成氨基乙酸的研究.pdf

1、CO<,2>和CH<,3>NH<,2>直接合成氨基乙酸在合成化學(xué)、CO<,2>資源利用及環(huán)境保護方面具有重要的理論意義和應(yīng)用價值.本論文將光催化技術(shù)應(yīng)用于這一反應(yīng)體系,設(shè)計并應(yīng)用溶膠一凝膠法制備了金屬修飾復(fù)合半導(dǎo)體系列材料Cu/Fe<,2>O<,3>-TiO<,2>,采用DTA-TG、TPR、XRD、TEM、BET、IR、Raman、UV-vis和光催化反應(yīng)等技術(shù)系統(tǒng)地考察了這些材料的化學(xué)組成、表面構(gòu)造和能帶結(jié)構(gòu)及其對吸光性能、化學(xué)吸附

2、性質(zhì)和光催化反應(yīng)性能的影響規(guī)律. 金屬修飾復(fù)合半導(dǎo)體材料Cu/Fe<,2>O<,3>-TiO<,2>的比表面積大于80m<'2>/g.其中,復(fù)合半導(dǎo)體Fe<,2>O<,3>-TiO<,2>的晶粒粒徑小于10nm,Cu以金屬狀態(tài)高度分散于復(fù)合半導(dǎo)體表面.材料表面存在著金屬位Cu,Lewis酸位Fe<'3+>和Ti<'4+>,Lewis堿位Fe-O<'->、Fe-O-Ti和Ti-O-Ti鍵中的橋氧. 復(fù)合半導(dǎo)體Fe<,2>O

3、<,3>-TiO<,2>在250～400nm內(nèi)具有優(yōu)異的吸光性能.負載金屬Cu后,其對可見光吸收明顯增強,400～1100nm處吸收率都在60﹪以上.CO<,2>在表面金屬位Cu和Lewis酸位Ti<'4+>的協(xié)同作用下,主要形成高活性的臥式吸附態(tài)Cu-C(O)O→Ti<'4+>.CH<,3>NH<,2>主要以甲基上的H吸附在Lewis堿位Fe-O<'->鍵的端氧上. 光催化性能的評價結(jié)果表明:復(fù)合半導(dǎo)體中Fe<,2>O<,3>

4、的含量對其光催化反應(yīng)性能有較大影響,組成為1﹪Cu/10﹪Fe<,2>O<,3>-TiO<,2>的材料性能最優(yōu).在主波長365nm、光強為0.65mw/cm<'2>的紫外燈照射下及溫度120℃、空速200h<'-1>及原料摩爾比C02:CH3NH2=1:1的操作條件下,CH3NH2的轉(zhuǎn)化率達到1.35﹪,NH<'2>CH2COOH的選擇性為92.0﹪. 根據(jù)實驗研究結(jié)果,探討了光催化CO<,2>和CH<,3>NH<,2>直接合成