花生壳活性炭基产氢催化剂性能研究

生物质活性炭作为载体制备产氢催化剂可应用于便携式氢燃料电池领域,解决氢燃料电池动力不足问题,能变废为宝,具有很好的环境、社会和经济效益.采用花生壳生物质废弃物为原料,在流化床中经炭化、活化制备成生物质活性炭,并将其作为载体负载Co-B催化剂.将该炭基Co-B催化剂用于催化NaBH4水解制氢,考察了不同炭化时间、炭化温度、活化时间、活化温度等因素对生物质炭基Co-B催化剂的产氢性能影响.利用SEM和EDX对活性炭和催化剂的形貌及结构进行表征分析.结果表明:炭化温度为400℃、炭化时间1h,活化温度800℃,活化时间为2h时所制得活性炭基催化剂的性能远远优于商业活性炭基Co-B产氢催化剂,其平均产氢速率可以达到3 200mL·min~(-1)·g~(-1) Co-B催化剂.     

4-甲氧基二苯甲酰基甲烷的合成研究

以苯甲醛、4 甲氧基苯乙酮为原料,经缩合,加成,成环,水解四步反应合成了4 甲氧基二苯甲酰基甲烷.较系统地研究了反应温度,反应时间,催化剂用量对产品收率的影响.实验表明:苯亚甲基4 甲氧基苯乙酮(Ⅰ)用甲醇作溶剂,NaOH(ωNaOH=10%)作催化剂,反应温度50～55℃,反应时间50min时收率可达92%.4 甲氧基二苯甲酰基甲烷(Ⅱ)用二甲苯作溶剂,0.08mol的CH3ONa/CH3OH(ωCH3ONa/CH3OH=30.0%)和HCl(ωHCl=37.0%)作催化剂,加成,成环,水解反应时间为1h,1h,2h;反应温度为48～50℃,80℃,80℃时收率达58%.产品总收率为53.4%.     

NaBH_4水解制氢泡沫镍载钌催化剂

研究了泡沫镍载钌催化剂制备过程中,RuCl3溶液浓度、pH值和浸渍时间对催化剂性能的影响,以及反应放热与体系温度之间的关系.结果表明,当0.2 g泡沫镍在浓度为0.025 mol.L-1、pH值为5～7的RuCl3溶液中浸渍25 h后,制备出的催化剂在质量分数15%NaBH4、3%NaOH溶液中的平均制氢速率可达到600 mL.min-1.用该催化剂在20 mL NaBH4碱性溶液中使用时,水解放出的热量可使反应体系温度达到80℃.     

SCR废催化剂中钒和钨常温常压浸出新工艺

基于SEM-EDS，XPS，获得常温常压下SCR废催化剂二段式浸出新工艺，采用Box-Behnken试验设计(BBD)方法分段研究了各因素及其交互作用对钒和钨浸出影响，得到了最佳工艺参数，并分析了浸出机理.结果表明，采用二段式浸出工艺，各因素影响顺序为:第一阶段提钒，反应温度＞浸出时间＞浸出剂浓度;第二阶段提钨，反应温度＞浸出剂浓度＞浸出时间.第一段当NaOH浓度0.5mol·L^-1，60℃下反应10min时，钒浸出率为(61.40±0.24)%;第二段当NaOH浓度2.5mol·L^-1，90℃下反应50min时，钨浸出率为(55.73±0.22)%.废催化剂中钒以V₂O₃，VOSO₄和V₂O₅形式存在，与NaOH反应生成可溶性钒酸盐，少部分V₂O₃和V₂O₅在反应过程中生成VOSO₄后溶解.     

苯选择加氢制环己烯无负载Ru-Zn-B催化剂的研究

以NaBH4为还原剂用化学还原法制备了无负载Ru-Zn-B催化剂.探讨Zn含量、加料方式和洗涤等制备条件对催化剂性能的影响.研究结果表明,当Zn含量为10%、采用反加法、洗涤至pH值为7.5时制备的催化剂具有较好的活性选择性.XRD分析表明,催化剂为非晶合金结构.     

响应曲面法优化酸/盐催化玉米芯产糖的工艺

将生物质水解转化成可发酵糖是生物转化利用的重要途径。本研究以玉米芯为原料,在传统单酸催化剂水解的基础上,研究了H2SO4/Fe2(SO4)3催化剂对玉米芯水解产糖的影响,结果表明:当单独采用H2SO4或Fe2(SO4)3催化玉米芯水解时,总糖产率均低于40%;而将H2SO4、Fe2(SO4)3混合后催化水解时,总糖产率高于使用2种单催化剂所得总糖产率之和。采用响应曲面法优化了H2SO4/Fe2(SO4)3催化玉米芯水解的工艺条件,通过验证实验得到:当H2SO4浓度为0.7 mol/L,Fe2(SO4)3浓度为2.0 mol/L,反应温度为150℃,时间为47 min时,玉米芯水解所得的总糖产率最高,为79.98%。本研究通过对玉米芯水解条件的优化,提高了玉米芯水解制糖的产率,为玉米芯的高值化利用奠定应用基础。     

炭微球负载钴催化剂的原位制备及其催化产氢性能研究

分别以葡萄糖和硝酸钴为炭源和钴源,采用水热炭化法原位制备了炭微球负载钴金属催化剂(Co/CMS),借助扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)表征所制催化剂微观形貌和元素组成,利用该催化剂进行了催化硼氢化钾水解产氢实验并分析了相关催化反应的动力学过程。结果表明,所制Co/CMS催化剂球状形态完整、尺寸分布均匀,炭微球平均直径约为3.98μm,钴金属均匀负载于炭微球表面;Co/CMS催化剂对硼氢化钾水解产氢反应具有较高的催化活性,负载钴金属对催化剂的性能有显著影响,钴负载量为25%的Co/CMS催化剂催化产氢效率达到11 088 mL_(H_2)·g■·h~(-1);产氢速率受硼氢化钾溶液浓度影响不大,但对反应温度较敏感;钴负载量为25%的Co/CMS催化剂催化硼氢化钾溶液水解制氢反应的活化能约为33.75 kJ·mol~(-1),低于Pt/C和Ru/C贵金属催化剂相应值,表明所制Co/CMS催化剂对硼氢化钾水解产氢具有较好的催化性能。     

凹土负载零价铁去除水中Cr(Ⅵ)的研究

以FeC12·4H2O和NaBH4为原料,凹土为载体,采用液相还原法制备凹土负载零价铁,并用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)进行表征.考察了Cr(VI)溶液初始浓度,pH,凹土负载零价铁投加量及反应时间等条件对Cr(VI)去除效果的影响.结果表明,Cr(VI)的去除率随反应时间和凹土负载零价铁投加量增加而升高,而随pH和Cr(VI)溶液初始浓度升高而降低;凹土负载零价铁对Cr(VI)的还原去除基本符合伪一级反应动力学模型.凹土负载零价纳米铁Cr(VI)的良好去除效果表明其在地表水原位修复领域具有较好的应用前景.     

UV-TiO_2/硅藻土光催化降解DMF的影响因素分析

为探讨废水中DMF光催化氧化的降解规律,采用溶胶-凝胶法水解钛酸四丁酯制备硅藻土负载TiO2复合光催化剂.以DMF溶液的光催化降解为模型反应,研究了初始质量浓度、催化剂质量浓度、pH值、光强、外加双氧水等因素对DMF去除效果的影响.结果表明:随初始质量浓度增加,光强增大,H2O2用量增加,去除率提高;去除DMF的最佳催化剂质量浓度为2~4g/L,pH为5.36;在初始质量浓度为200mg/L、紫外灯功率为300W时,最大去除率达89.3%.设计正交实验确定了各因素对光催化降解DMF反应影响的重要性为:光照时间>初始质量浓度>光照强度>H2O2浓度>催化剂质量浓度.     

不同载体的固体酸催化剂对糠醛渣水解制乙酰丙酸催化性能的影响

首先用一步法合成了一种介孔分子筛,然后分别以常规微孔分子筛ZSM-5、介孔分子筛SBA-15以及自制分子筛为载体制备了三种不同载体负载的TiO_2/SO_4~(2-)固体酸催化剂.以糠醛渣为原料,研究了三种不同载体负载的TiO_2/SO_4~(2-)固体酸催化剂对纤维素水解制乙酰丙酸催化性能的影响,在相同的反应条件下自制载体负载的TiO_2/SO_4~(2-)催化剂显示了较好的催化性能.在优化的反应条件下,反应温度在220℃、反应时间60 min、固体酸用量10%左右、液固比15∶1,自制载体催化剂乙酰丙酸收率可以达到72.3%.     

活性碳负载磷钨杂多酸催化合成双(4-羟基苯基)苯基甲烷

对以活性碳负载磷钨杂多酸为催化剂 ,巯基乙酸为助催化剂 ,苯酚和苯甲醛为原料 ,催化合成双 (4-羟基苯基 )苯基甲烷的反应进行了研究 .试验发现 ,磷钨杂多酸的活性碳负载量为 5 0 %时 ,催化活性最好 .通过对缩合反应的正交试验表明 ,活性碳负载磷钨杂多酸的负载量、主催化剂用量、助催化剂用量、酚醛物质的量比、反应的温度及反应的时间对缩合反应的收率有影响 .反应的最佳条件为 :活性碳负载磷钨杂多酸的负载量为 5 0 % ,n(酚 ) /n(醛 ) =4∶ 1 ,反应温度 1 0 0℃ ,主催化剂2 .5 g,助催化剂 0 .1 m L,反应时间 2 h,收率可达 73 .8% .     

羟基磷灰石负载Ru催化氨硼烷产氢性能研究

采用浸渍-还原法制备了Ru/羟基磷灰石(HAP)催化剂,并考察了Ru负载量、还原剂硼氢化钠的用量、还原温度以及反应条件对催化剂Ru/HAP催化BH₃NH₃水解产氢的影响.结果表明:当Ru的负载质量分数为0.3%、Ru与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1.0:2.2、还原温度为303 K时,Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢的转化频率T_OF为125 mol H₂·mol^-1Ru·min^-1.当搅拌转速为450 r·min^-1时,外扩散限制消除,产氢速率最大.产氢速率与催化剂浓度成正比,氨硼烷水解产氢反应由催化剂界面反应控制,Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对催化剂浓度反应级数为0.8.随着反应温度的升高,氨硼烷产氢速率系数增大,副产物偏硼酸钠越易从催化剂表面脱附,产氢速率逐渐增大.反应动力学计算表明Ru/HAP催化剂催化BH₃NH₃水解产氢反应对氨硼烷浓度为0级反应,活化能为44 kJ·mol^-1.     

磷化镍助催化剂修饰石墨相氮化碳促进光催化重整杨树叶制氢性能

以双氰胺(C2H4N4)为原料,采用直接热聚合法制备石墨相氮化碳(g-C3N4);以六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)和赤磷(P4)为原料,采用简易的水热法将磷化镍(Ni2P)助催化剂负载到二维g-C3N4表面.通过X-射线衍射(XRD)、红外(IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、N2吸/脱附、固体紫外漫反射(UV-Vis DRS)、荧光(PL)等,表征所合成催化剂的化学结构、微观形貌及光电性质;以原生生物质杨树叶为牺牲剂,在碱性条件下(3 M NaOH)研究催化剂的光催化重整制氢性能.结果表明:单一的g-C3 N4材料无法实现光催化重整制氢,而少量的Ni2 P助催化剂负载后可以实现光催化重整制氢;当Ni2 P助催化剂负载量为4％(质量分数),杨树叶质量浓度为0.2 g/L时,催化剂展现出最佳的光催化重整制氢活性,平均产氢速率可达3.38μmol/(g·h).     

FeNi_3催化剂的制备及其对NaBH_4水解制氢的催化活性评价

以水溶性镍盐和铁盐为金属源,通过水合肼作为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮作为模板和稳定剂,采用水热法在碱性溶液中制备出了双金属化合物FeNi3。考察了聚乙烯吡咯烷酮和碱液浓度对产物形貌和物相的影响,借助X射线粉末衍射和透射电镜手段,分别对产物进行了表征和分析。同时,通过调控不同的反应条件,比较了FeNi3以及不同形貌的Ni粉对于NaBH4水解产氢速率的影响,从而对FeNi3的催化活性进行了评价。研究结果表明:在试验设定的条件下,所得产物均为结晶度良好的微纳米整比化合物FeNi3,聚乙烯吡咯烷酮的加入能够有效地改善产物的结晶习性,而且有助于形成粒径均匀的高分散性微纳米菱形片形状;在相同的水解条件下,30℃时,反应开始后10 min内FeNi3对NaBH4的催化水解制氢速率比单质金属镍微粉高出26.8%以上,表明FeNi3的催化活性明显高于单质镍粉。     

CNT/CS/Ni复合材料的制备及催化性能研究

通过溶液共混法将碳纳米管超声分散到壳聚糖的醋酸水溶液中,然后过滤、烘干得到碳纳米管/壳聚糖复合材料。将该复合材料吸附金属镍离子后,并用NaBH4溶液还原制备碳纳米管/壳聚糖/镍的复合材料(CNT-CS-Ni),研究CNT-CS-Ni复合材料催化硼氢化钠(NaBH4)还原对硝基苯酚(4-NP)的反应活性。探讨硼氢化钠的量、反应温度、催化剂的量等因素对反应活性的影响。研究结果表明:CNT-CS-Ni对NaBH4催化还原对硝基苯酚的活化能为50.28kJ mol-1,活化焓为47.66 kJ mol-1和活化熵-99.84 J mol K-1。NaBH4还原对硝基苯酚的反应速率常数与CNT-CS-Ni的量近似成线性增大。     

碳纤维负载零价铁的制备及其去除水溶液中的六价铬

以碳纤维作为载体,采用电沉积法制备碳纤维负载零价铁( PCF-ZVI),利用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪对其进行了表征,并考察了其对水溶液中Cr(VI)的去除效果.实验结果表明：碳纤维负载零价铁对水溶液中的Cr(VI)具有很好的去除效果.当铁碳质量比为2：1,投加量(以Fe0计)为2 g·L-1,Cr(VI)初始质量浓度为20 mg·L-1,pH值为5,反应时间40 min后,Cr(VI)的去除率可达99.96%,碳纤维上负载的零价铁对Cr(VI)的还原过程为准一级动力学,并且还原速率与反应温度的关系符合Arrhenius定律,反应活化能为20.683 kJ·mol-1.     

聚苯乙烯(ps)微球化学镀制备及其产氢性能研究

采用无皂乳液聚合法制备聚苯乙烯(ps)微球,利用其轻质的优点和Ni-B合金优异的催化性能,并结合化学镀的方法制备磁性ps/Ni-B催化剂.利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)表征ps/Ni-B催化剂的表面形貌、组成.研究了ps/Ni-B作为催化剂水解碱性NaBH4溶液产生氢气的速率,以及压力和循环次数对产氢速率的影响.结果表明,以1.2 mL 的化学镀液制备的ps/Ni-B催化剂,具有较高的催化性能,且可实现重复利用.     

直接甲醇燃料电池无担载铂黑催化剂的制备与表征

为了寻找适合于商用直接甲醇燃料电池的电催化剂,研究了无担载铂黑催化剂的制备方法.采用柠檬酸三钠为稳定剂和保护剂,在液相条件下以NaBH4为还原剂制备了铂黑催化剂.用X射线衍射、扫描电镜和电化学活性面积法研究了该体系的pH值、保护剂用量等因素对该催化剂性能的影响;分析了柠檬酸三钠的作用机理.结果表明:自制催化剂粒径为3.7 nm、分布更窄,当Pt∶C6H5O3-7的摩尔比为1∶1, pH=8时,制备出的铂黑催化剂性能较好,用它组装的单电池的电流-电压输出性能略优于商用催化剂.     

磷酸三苯酯对三醋酸纤维素水解产物取代度的影响

研究了增塑剂磷酸三苯酯(TPP)含量、含水量、催化剂的比例以及水解时间对三醋酸纤维素(CTA)水解产物取代度(DS)的影响。结果表明:加入TPP将降低CTA水解的效率,延长水解时间至6 h、提高H2O/CTA比例以及增大催化剂的浓度可以降低TPP带来的低效影响;当催化剂的质量分数达到0.15时,将给水解带来一定的副反应。     

活性炭负载Cs2.5H0.5PW12O40催化水解醋酸甲酯

采用两步浸渍法制备一系列不同负载量的活性炭负载Cs2.5H0.5PW12O40催化剂,通过X线衍射(XRD)、氮吸附比表面积(BET)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行了表征.结果表明:负载量为30%、活化温度573 K时,Cs2.5H0.5PW12O40在活性炭孔道内及表面分散良好,保持了原有的Keggin结构,表现出较高的醋酸甲酯水解反应活性;反应温度328K,反应2h下醋酸甲酯水解率为22.40%,重复使用6次后水解率为14.13%,催化剂活性无明显下降,具有较好的稳定性.