钯修饰的TiO2光催化氧化NO反应机理研究

目前TiO2光催化氧化脱除环境中NOx主要存在着活性较低和易失活等问题。贵金属钯的改性可以有效地提高其反应活性并一定程度上解决失活问题，但其反应机理尚不明确。本申请拟从Pd掺杂物的氧化状态、TiO2的晶型及相组成以及NO在光催化剂表面的吸附行为这三个方面来探讨Pd改性TiO2催化氧化NO的反应机理。考察不同氧化状态（Pd2+、PdO及Pd0）的Pd改性催化剂对NO的光催化氧化效果，分析Pd氧化形态对催化剂中光生电荷的传输、NO及其氧化产物吸附行为的影响；考察不同形态Pd改性对电子在不同TiO2晶型及相组成催化剂中传输路线的影响，分析TiO2晶型与负载贵金属之间的相互作用，揭示其对光催化氧化NO的影响规律。结合原位XPS、FTIR等技术来研究反应过程中Pd元素价态变化和催化剂表面基团的变化，推断反应历程，提出Pd/TiO2光催化氧化NO反应机理，为该催化剂的进一步优化及应用提供理论基础。

分别利用浸渍法、沉淀法和光沉积法制得三种不同氧化状态的Pd/TiO2。其中，浸渍法制备的Pd/TiO2具有最好的光催化活性。进一步的机理研究表明：反应过程中有部分Pd2+被氧化生成Pd4+，表面的Pd4+可作为电子捕获位点，使得电子和空穴有效分离，从而提高其催化剂活性。为了简化催化剂制备工艺，采用一步水热法制备了Pd/TiO2光催化剂，并获得了较高的NO的氧化活性。采用强碱水热法制备了钛纳米管，并用钯进行了改性，考察了焙烧温度、改性方法、钯的掺杂浓度对Pd/TNTs催化剂的晶型、微观形貌及光催化氧化NO活性的影响，得到了优化的制备条件。同时，还针对沉淀沉积法制备Pt负载的TiO2光催化剂的制备条件进行了研究，指明优化的条件在其浆液等电点附近。最后对PtOx/TiO2催化剂光催化氧化NO的机理进行了深入研究。研究结果表明，PtOx中能促进光催化氧化NO活性的有效组分是PtO2，而反应过程中PtO2的消耗和NO在Pt2+离子上的吸附是催化剂失活的主要原因。.该项目在受资助期间，取得了良好的研究成果，共发表了SCI 论文5 篇，其中影响因子4 以上的3篇；并培养了博士1 人，硕士1 人。各项指标均完成了原计划书的任务。