钴离子交换H型及Na型ZSM-5的表征及乙烷氨氧化反应性能

采用液相离子交换法制备了不同钴含量的Co-HZSM-5和Co-NaZSM-5分子筛催化剂, 通过NH3-TPD,IR,UV-Vis及H₂-TPR等手段对催化剂的酸碱性质及氧化还原性质进行表征, 并与乙烷氨氧化反应性能进行了关联. 结果显示, 无论H型或Na型ZSM-5分子筛, Co²⁺离子的引入均导致两种新的L酸中心生成. 共存阳离子（H⁺,Na⁺）对Co²⁺离子的氧化还原性质有很大影响, 从而对乙烷氨氧化反应性能产生影响.     

铜锰复合氧化物低温催化氧化甲醛的性能研究

 采用简单的氧化还原方法,通过控制Cu和Mn物质的量之比及煅烧温度等条件合成了一系列铜锰复合氧化物。通过考察合成条件对催化剂的晶相、形貌以及催化活性的影响,从而确定最佳的工艺条件,结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等多种表征手段揭示催化剂结构和活性的关系。研究结果表明,在单一锰氧化物中,铜的掺杂促进氧物种移动,使得铜锰复合氧化物具有较低的还原温度和较强氧化还原能力,且结晶度差的无定型态同样有利于氧空穴的增加,从而有利于甲醛的催化氧化。当Cu/Mn物质的量之比为1：2、煅烧温度为300℃时制得的铜锰复合催化剂催化性能最佳,能够在90℃下完全降解甲醛。     

锆掺杂TiO2负载锰铈氧化物低温催化还原NOx

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂、ZrO₂和不同比例TiO₂-ZrO₂等载体,超声波浸渍负载一定量的Ce-Mn活性组分.通过扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和比表面积（BET）法对催化剂进行表征,并考察催化剂的氨气低温催化还原NO_x的活性.结果表明,TiO₂-ZrO₂（3:1,摩尔比）载体为介孔材料,颗粒粒径较小且高度分散,比表面积高达151 m²·g^-1由于Zr⁴⁺取代Ti⁴⁺掺杂进入TiO₂晶格内,导致其晶格畸变,抑制TiO₂晶型转变,获得了良好的热稳定性,加之活性组分以无定形态存在,催化剂表面存在Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原电对,从而提高催化剂的低温催化还原活性.在550℃下焙烧的催化剂10%Ce（0.4）-Mn/TiO₂-ZrO₂（3:1）的活性最高,其在140℃、体积空速67000 h^-1的条件下,NO_x的转化率达到99.28%.140℃时单独通入体积分数为10%的H₂O以及同时通入体积分数为10%H₂O和2×10^-4SO₂,催化剂显示出较强的抗H₂O和SO₂中毒能力.     

铜锰铈三元复合氧化物的共沉淀法制备及其甲苯催化氧化性能研究

选用共沉淀法制备了不同Cu/Mn/Ce摩尔比的铜锰铈氧化物催化剂,采用催化氧化法降解甲苯,对其理化进行了XRF、BET、XRD、H2-TPR表征。材料制备时在Cu/(Mn+Ce)摩尔比恒定的前提下用Mn元素取代Ce元素,考察其材料表征结果与催化降解甲苯性能之间的关系,研究发现加入的Mn元素将与Cu元素结合形成新的表面活性中心,并在CeO2的作用下高度分散,有利于催化剂上氧的移动性,从而提高催化剂催化氧化甲苯活性。结果显示,当Cu/Mn/Ce摩尔比为1∶1∶3时所合成催化剂催化氧化甲苯的性能最佳,T90为193℃。     

CeO_2-MnO_x/CF对甲苯的催化氧化性能

为提高Ce基催化剂对挥发性有机物(VOCs)的催化氧化性能,采用超声辅助浸渍法制备CeO_2-MnO_x/CF复合氧化物催化剂,以甲苯为探针分子,考察制备条件和反应条件对催化剂甲苯催化氧化活性的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析仪(XRD)、全自动比表面积及孔隙分析仪(BET)等对催化剂的形貌结构进行表征。研究结果表明:CeO_2-MnO_x/CF催化剂比表面积高,孔容大,活性组分在载体上高度分散,双组分间具有协同催化作用;在铈锰物质的量比为2:3、活性组分负载量为14%(质量分数)、空速为22.5 L/(g·h)、甲苯初始质量浓度为1 g/L条件下,CeO_2-MnO_x/CF催化剂的甲苯催化氧化活性最高,228℃下2Ce3Mn/CF催化剂对1 g/L甲苯的催化降解率可达到90%。     

镧钴钙钛矿催化剂制备及其催化氧化甲苯性能与机理

开发高效、稳定、经济的催化剂是催化氧化技术在消除气态VOCs中的核心问题.探究了溶胶凝胶形成温度和煅烧温度对最终制得的镧钴钙钛矿(LaCoO₃)催化剂的结构及催化氧化甲苯性能的影响,并研究其作用机理.结果表明,在以80℃为最佳溶胶凝胶形成温度、700℃为最佳煅烧温度的条件下,稳定制得的LaCoO₃催化剂在225℃下达到90%的甲苯转化率(甲苯浓度：436 mg/L,空速：22 500 mL/(g·h)),在98%甲苯转化率稳定运行24 h后,催化剂依然能保持完整结构.机理研究表明,在LaCoO₃催化氧化甲苯的过程中,催化剂上的氧物种能够直接参与到反应中,同时气相氧的加入可以促进甲苯在催化剂上的转化.     

SnOx-CeOx/沥青基球形活性炭催化剂选择性催化还原NO的脱硝性能

以高软化点石油沥青原料制备的沥青基球形活性炭(PSAC)为载体，采用浸渍法负载锡、铈氧化物制备SnO_x-CeO_x/PSAC系列催化剂，考察催化剂在低温下的脱硝性能，并采用N₂吸附/脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂进行表征。结果表明，在CeO_x/PSAC催化剂中添加SnO_x后催化剂的脱硝活性显著增加，但随着金属担载量(质量分数)增加，脱硝活性呈现先升高后降低的趋势，Sn、Ce担载量分别为5%和13%的SnO_x-CeO_x/PSAC(以Sn(5%)Ce(13%)/PSAC表示)催化剂具有最高的脱硝活性，在该催化剂条件下，100～300℃时可得到最高的NO转化率(98%)。添加SnO_x后，CeO₂在载体表面的分散性得到提高，由于Sn⁴⁺替代Ce⁴⁺掺杂于立方相CeO₂晶格中形成固溶体，因而催化剂的脱...     

钐对SmxMn0.3?xTi催化剂NH3选择性催化还原NOx过程中N2选择性的影响

本文研究了Sm对Mn基催化剂NH₃选择性催化还原NO的改善作用。采用共沉淀法制备了一系列Sm_xMn_0.3?xTi催化剂(x = 0, 0.1, 0.15, 0.2和0.3)。活性测试表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂在180?300°C条件下,NO转化率达100%,N₂选择性达87%以上。表征结果表明,Mn基催化剂中添加Sm,抑制了TiO₂和Mn₂O₃相的结晶,提高了比表面积和酸性,其中Sm改性催化剂的比表面积从152.2增加至241.7 m2·g?1。这些作用有利于提高催化活性。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti的Sm3+/Sm和O_β/O的相对原子比分别为76.77at%和44.11at%,添加Sm增加了表面吸附氧(O_β),降低了Mn4+的表面浓度;程序升温还原H₂(H₂-TPR)结果表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂还原温度提高,H₂消耗量降低至0.3 mmol?g?1。Sm的引入降低了催化剂Mn4+表面浓度,使得该催化剂氧化还原性能降低,进一步抑制NH₃氧化和非选择性催化还原反应生成N₂O,从而提高了催化剂的N₂选择性。原位漫反射红外傅立叶变换光谱(DRIFTs)表明,Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的NH₃-SCR反应主要遵循Eley?Rideal机制。Sm掺杂增加了Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的表面吸附氧(O_β),降低了氧化还原性能,提高了Sm_0.15Mn_0.15Ti催化剂的NO转化率和N₂选择性。     

碱式碳酸铜层状复合材料制备及类芬顿催化性能研究

以层状双金属氢氧化物(LDHs)作为载体,采用机械混合法将催化活性物质负载于LDHs表面,制备了碱式碳酸铜/NiAl-LDHs层状复合催化剂。以亚甲基蓝为降解物,研究了碱式碳酸铜,NiAl-LDHs和复合后样品的类芬顿反应活性。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等方法分析了复合物的结构和形貌、复合材料中碱式碳酸铜和NiAl-LDHs界面结合方式,研究复合催化剂制备方法、界面结合方式等对其催化性能的影响。实验结果表明：复合催化剂中碱式碳酸铜和NiAl-LDHs以片/片界面方式结合;碱式碳酸铜/NiAl-LDHs层状材料作为催化剂时反应速率增加,表现出最佳的催化活性;催化反应2 min后亚甲基蓝完全脱色,反应速率常数为1.367 min^-1。最后,结合亚甲基蓝降解反应动力学阐释了降解机理。     

Ce-Mn复合氧化物对二溴甲烷燃烧的催化性能

采用共沉淀法制备CeMn复合氧化物及单组分Ce、Mn氧化物催化剂, 考察它们对精对苯二甲酸氧化尾气中二溴甲烷燃烧的催化活性. 通过X线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2TPR)对催化剂的晶相结构进行表征. 结果表明: 由于Mn3+进入了CeO2晶格中, 制备的CeMn复合氧化物形成均一的固溶体结构, 具有优异的低温还原性能, 对二溴甲烷的催化燃烧性能显著优于单组分Ce、Mn氧化物催化剂. 当催化剂床层入口温度高于283℃, 二溴甲烷体积分数为0.4%～1.0%, 空速小于24000 h-1时, 二溴甲烷转化率大于95%, Br2及HBr的总收率可以达到83%以上.     

xCeO2-yWO3-TiO2脱硝催化剂的 制备与性能

我国面临着大气污染物氮氧化物排放限制要求,以及商业催化剂(V₂O₅-WO₃/TiO₂)危废处理困难等问题.以工业偏钛酸为钛源,采用共沉淀法制备了xCeO₂-yWO₃/TiO₂催化剂,研究了活性组分Ce,W含量对催化剂脱硝效率的影响,其中30Ce4W催化剂脱硝率90%和95%的温度区间最宽分别达到了310℃和285℃.采用XRD,XPS,BET,NH₃-TPD,H₂-TPR等测试方法对催化剂结构及脱硝性能机理进行表征.结果表明,30Ce4W催化剂表面较高的Ce⁴⁺占比和化学吸附氧含量、较高的比表面积有利于提高脱硝性能,且该催化剂表面氧化物更容易被还原并对NH₃的吸附能力较大,因此其脱硝效果最佳.     

Ce掺杂的NiCo2O4催化氧化甲苯性能研究

NiCo₂O₄是一种很前景的甲苯氧化催化剂。本文以Ce为杂原子,利用水热法制备Ce/NiCo₂O₄催化剂,以提高NiCo₂O₄尖晶石表面活性氧生成速率。采用氢气程序升温还原(H₂-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、以及透射电子显微镜(TEM)等表征催化剂。通过改变铈掺杂量,得到最佳掺杂比例。甲苯降解实验表明,在甲苯浓度为2538ppm,空速为10000h^_-1,催化剂体积为0.5mL 时,一次水热法制备得到的15%Ce/NiCo₂O₄催化剂降解性能最优(T₉₉=267℃),在267℃下进行催化反应72h后催化剂性能无显著变化。机理研究发现,掺杂铈可提升催化剂中高价金属含量,同时催化剂良好的氧化还原性能可加快表面活性氧生成速率,从而催化性能得以提升。     

柴油气-液-固催化氧化脱硫研究

从七种金属无机盐和氧化物中筛选出较优的柴油氧化脱硫催化剂,通过采用纯氧和优选催化剂及不同萃取剂对柴油进行气-液-固三相催化氧化脱硫研究。实验表明,选用Al2O3作氧化催化剂,以含水糠醛溶液作脱硫萃取剂,在搅拌速度700r/min、催化剂用量5%(W)、反应温度140℃、氧化时间90min和充氧压力0.6MPa的操作条件下,对直馏柴油进行催化氧化脱硫,其硫含量由1441μg/g降到262μg/g,脱硫率达到81.8%。     

堇青石负载Mn-Zn-O复合金属氧化物的甲苯催化燃烧性能

以堇青石蜂窝陶瓷为载体、Mn(NO3)2和Zn(NO3)2为原料,采用过量浸渍法制备负载型Mn-Zn-O复合氧化物催化剂,考察Mn与Zn摩尔比、负载量及焙烧温度对甲苯催化燃烧性能的影响,并采用表面积分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)和X线衍射仪(XRD)对催化剂进行表征。结果表明:n(Mn)/n(Zn)为2,负载量为10%,经450℃焙烧的催化剂表现出最佳的甲苯催化燃烧性能,在300℃及体积空速为10 000 h-1条件下,催化燃烧质量浓度为3.8μg/m3的甲苯,催化转化率可达91.4%。     

偏铝酸四(4-羧基)苯基铁卟啉催化氧化环己烷

为考察偏铝酸[MAA]负载四(4-羧基)苯基铁卟啉[Fe TCPP]选择性催化氧化环己烷生成环己酮和环己醇(K/A油)的能力,采用溶胶-凝胶-煅烧法制备了偏铝酸负载四(4-羧基)苯基铁卟啉[Fe TCPP/MAA]催化剂,采用紫外(UV-Vis)、傅立叶红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)以及透射电镜(TEM)等技术手段对该固体催化材料进行结构表征。研究其在无外加溶剂和助催化剂的条件下选择性催化空气氧化环己烷生成K/A油的产率。结果显示:在较优的催化条件下(155℃和0.8 MPa),用仅含1.14×10-6mol四(4-羧基)苯基铁卟啉的负载催化剂,既可回收又可重复有效催化11次,平均的环己烷转化率达到13.6%,K/A油的产率为10.8%,转化数为2.4×105,比未负载的四(4-羧基)苯基铁卟啉催化效率高11倍,也比当今工业用钴盐催化空气氧化环己烷生产环己酮和环己醇的收率(3.2%)高。     

总有机碳分析仪高温反应单元研制

研制适用于高温燃烧氧化-非分散红外吸收法的总有机碳(TOC)分析仪高温反应单元.该系统利用立式管式炉内侧的镍烙丝对石英管和石英管中的石英棉和催化剂进行加热,炉内安置K型热电偶,用于检测石英棉和催化剂的温度,管式炉外径达到130 mm,以保证保温性能.系统工作温度设定为680 ℃,以保证催化燃烧效果.分别在蜂窝陶瓷上进行负载质量分数为0.5%的Pd和0.07%的Pt两种催化剂测试.实验结果显示:这两种催化剂都能完全催化氧化TOC质量浓度为40 mg·L^-1的邻苯二甲酸氢钾和蔗糖有机物溶液;对TOC质量浓度高达1 000 mg·L^-1的试样,Pt催化剂效果稍稍优于Pd催化剂.     

改性赤泥负载氧化钴催化剂活化过一硫酸盐降解罗丹明B

赤泥是制铝工业排放的强碱性固体废弃物,利用改性赤泥制备类芬顿催化剂可以实现赤泥资源化利用。以酸化改性赤泥为载体,采用浸渍法制备了负载氧化钴催化剂。以罗丹明B为目标物,研究了酸化改性赤泥负载氧化钴催化剂活化过一硫酸盐（peroxymonosulfate,PMS）处理罗丹明B的性能,考察了催化剂用量、PMS浓度、罗丹明B初始浓度以及反应温度的影响。结果表明,在催化剂用量为0.05 g/L、PMS浓度为0.1 mmol/L、溶液初始pH为4.8、反应温度为65 ℃、罗丹明B质量浓度为10 mg/L、反应时间为50 min的条件下,罗丹明B的去除率达到95.9%。淬灭实验结果表明,反应体系中同时存在SO₄^-· 、·OH和单线态氧¹O₂,其中¹O₂的氧化反应起主导作用。4次循环实验后罗丹明B的去除率仍能维持在80.0%以上。     

V2O5/ZrO2-Al2O3催化甲醇选择性氧化合成二甲氧基甲烷

采用浸渍法制备了V₂O₅质量分数不同的V₂O₅/Al₂O₃催化剂,采用Zr对Al₂O₃载体进行改性并应用于催化甲醇选择性氧化制备二甲氧基甲烷(DMM)的反应中。经X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)和NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)表征分析,结果表明:与单一Al₂O₃负载的钒基催化剂相比,Zr改性提高了钒氧化物的分散性与稳定性,加强了催化剂中各组分间的相互作用,有效调变了催化剂的酸性和氧化性,进而提高了DMM的选择性。考察了反应条件对甲醇选择性氧化制备DMM的影响,最佳反应温度为175 ℃,经20%V₂O₅/12%ZrO₂-Al₂O₃催化氧化,甲醇转化率为27.9%,DMM选择性为99.9%。     

负载零价铜的纳米多孔碳材料催化氧化罗丹明B的研究

以铜基MOF (HKUST-1, [Cu₃(BTC)₂], BTC为1,3,5-苯三甲酸)为模板, 利用一步碳化法制备负载零价铜的纳米多孔碳材料NPC@Cu。以此 NPC@Cu为催化剂, 活化过一硫酸氢钾(PMS), 在常温常压下异相催化氧化处理模拟的偶氮染料废水。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行表征, 并研究反应过程中催化剂投加量、氧化剂投加量和初始pH值对降解效率的影响。实验结果表明, 在催化剂用量为0.1 g/L, PMS浓度为2.00 mmol/L, pH值为7的条件下, 反应进行45分钟后, 浓度为0.10 mmol/L的RhB降解率可达到 100%。通过自由基捕捉实验, 证明体系中存在SO₄^–·和·OH两种自由基,表明NPC@Cu是一种性能良好的催化材料。