Co修饰碳纳米管促进的Cu-ZrO2催化剂上CO2加氢制甲醇

利用微波助多元醇化学还原沉积法,制备一类Co修饰的多壁碳纳米管(CNT)基复合材料(y%Co/CNT),进而用其作为添加剂,制备共沉淀型y%Co/CNT促进的Cu-ZrO2催化剂,CuiZrj-x%(y%Co/CNT).Co对CNT的修饰明显地提高了该催化剂对CO2加氢制甲醇的催化活性.在Cu1Zr1-10%(4.3%Co/CNT)催化剂上,5.0 MPa,513 K,V(H2)/V(CO2)/V(N2)=69/23/8,GHSV=8 000 mL/(h·g)的反应条件下,CO2加氢的转化频率(TOF,即单位时间(s)内在单个表面活性金属Cu0位上CO2加氢转化的分子数)达2.89×10-3s-1,是相同条件下非促进的原基质Cu1Zr1和单纯CNT促进的对应物Cu1Zr1-10%CNT上这个值(2.36×10-3s-1和2.40×10-3s-1)分别的1.22和1.20倍;在CO2加氢产物中甲醇的C-基选择性为～92%,时空产率达176 mg/(h·g-cat.).催化剂的表征研究显示,Co修饰CNT促进的催化剂对H2优良的吸附活化性能对CO2加氢转化频率(TOF)的显著提高起着重要作用.     

CO_2加氢制甲醇用碳纳米管促进的高效新型CuO-ZnO-ZrO_2基催化剂

用一种金属Co修饰多壁碳纳米管基复合材料(y%Co/CNT)作为促进剂,制备一种高效新型的y%Co/CNT促进CuO-ZnO-ZrO2基催化剂(记为CuiZnjZrk-x%(y%Co/CNT)),考察其对CO2加氢制甲醇的催化性能.实验结果显示,在组成经优化的Cu8Zn2Zr5-10%(4.5%Co/CNT)催化剂上,5.0 MPa,523 K,V(H2)∶V(CO2)∶V(N2)=69∶23∶8,GHSV=25 000 mL/(h.g)的反应条件下,CO2加氢的转化频率达4.99×10-3s-1,分别是相同条件下非促进的原基质Cu8Zn2Zr5和单纯CNT促进的对应物Cu8Zn2Zr5-10%CNT上的相应值(4.31×10-3和4.64×10-3s-1)的1.16和1.08倍;催化剂的表征结果显示,金属Co修饰CNT促进的催化剂对H2优良的吸附活化性能对CO2加氢转化频率(TOF)的显著提高起主要作用.在CO2加氢产物中甲醇的C-基选择性达97.9%,单程时空产率为699 mg/(h.g),具有实用前景.     

CH4三自热重整制合成气催化剂的制备与性能

以稀土氧化物(CeO2、La2O3)为助剂对Ni/类水滑石催化剂进行改性,用于CH4三自热重整反应,旨在改善催化剂的活性和稳定性。以共沉淀法先制得铈(镧)掺杂的镁铝类水滑石(LDHs),焙烧后再以浸渍法负载镍活性组分得到Ni/LDHs前驱体,再焙烧得到NiO/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂。用ICP-AES进行Ni、Mg、Al元素分析,BET法测试催化剂比表面积,XRD表征催化剂物相,H2-TPR表征催化剂活性中心。考察了原料气组成为n(CH4)∶n(CO2)∶n(H2O)∶n(O2)=1∶0.5∶1.8∶0.1时催化剂在750℃、0.1MPa条件下CH4三自热催化重整的稳定性及积炭性能。结果表明,制得的Ni/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂中,Ni组分以NiO形式存在于催化剂表面,能降低催化剂还原活化温度;在催化剂中掺杂CeO2(La2O3)对其活性有一定程度的调控作用,且能够很好地改善催化剂的抗积碳性能;当Ni的质量分数为10%、Al与Mg的质量比为1.7时,催化活性较好,750℃、0.1 MPa时,CH4转化率达到92.3%,CO2转化率达到98.3%;反应100 h后,Ni/CeO2(La2O3)-MgO-Al2O3催化剂上的CH4转化率仍可维持在75%以上。     

炭纤维表面生长纳米碳管对CVI热解炭结构的影响

以单向长纤维预制体为骨架,CO为碳源,Ni为催化剂颗粒,在预制体炭纤维表面催化热解生长纳米碳管(CNT),采用CVI工艺增密,制得含CNT的C/C复合材料,研究纤维表面生长不同加载量的CNT对CVI过程所沉积热解炭微观结构的影响。研究结果表明:由于CNT具有特殊结构,纤维表面适当含量CNT能诱导CVI过程中热解炭的有序沉积,在近纤维层得到高织构度热解炭,改善炭纤维与热解炭的结合状态,拓宽制备粗糙层热解炭的CVI工艺条件范围;但当有过量CNT存在时,由于CNT之间的纠结,反而不利于发挥CNT对热解炭的催化诱导作用。     

镍基催化剂上焦油组分裂解反应研究

以甲苯为煤焦油模型化合物,研究了镍基催化剂对焦油组分催化裂解反应特性的影响.采用浸渍和分步浸渍的方法制备了Ni/Al2O3和Ni/MgO-Al2O3两个系列镍基催化剂,考察了催化剂组成(Ni含量、MgO含量)、反应条件(温度、空速、水蒸气含量)对焦油组分催化转化的影响.结果表明:Ni含量在0.2％左右时,Ni/Al2O3具有较高的催化活性,催化剂的活性随着Ni含量的继续增加而下降,作为助催化剂的MgO可以减少催化剂表面积炭.高温有利于H2和CO的生成,但不利于CH4的生成.水/甲苯比是影响焦油催化裂解的重要因素,较高水/甲苯比有利于H2的产生,而不利于CO和CH4的生成.     

由（CO2+H2）直接合成二甲醚用的CNT促进Cu-ZrO2-HZSM-5混合型催化剂

CO2加氢被认为是目前固定大量排放CO2的最好方法之一.研发出一种碳纳米管(CNT)促进的Cu-ZrO2-HZSM-5沸石分子筛双功能混合型催化剂,将其用于CO2加氢合成甲醇和甲醇脱水生成二甲醚(DME)二步串联催化一器化,实现由(CO2+H2)直接合成DME.在5.0 MPa,523 K,V(H2)∶V(CO2)∶V(N2)=69∶23∶8,空速(GHSV)=25 000mL/(h.g)的反应条件下,在所研发(Cu2Zr3-10%CNT)-30%HZSM-5催化剂上,CO2加氢的转化率达9.44%,比相应单功能加氢催化剂(Cu2Zr3-10%CNT)的相应值(7.00%)提高35%.CNT能作为Cu-ZrO2-HZSM-5双功能混合型催化剂的促进剂.在上述反应条件下,含CNT的催化剂的DME时空产率达438mg/(h.g),比不含CNT的原双功能混合型基质催化剂的相应值(395mg/(h.g))提高11%.结果证实,利用双功能混合型催化剂,将CO2加氢合成甲醇和甲醇脱水生成DME两个过程串联催化一器化,能大幅度提高CO2加氢转化的效率.     

CO_2加氢经甲醇串联催化一器化制二甲醚用的高效混合型催化剂

将CO2加氢用的金属Co修饰碳纳米管(x%Co/CNT)促进的Cu-Zn-Zr基催化剂与甲醇脱水用的HZSM-5沸石分子筛按一定比例和一定方式混合,制成CO2加氢经甲醇串联催化一器化制二甲醚(DME)用的双功能混合型催化剂,记为(CuiZnjZrk-y%(x%Co/CNT))-z%HZSM-5.实验结果显示,在经优化的(Cu8Zn2Zr5-10%(4.5%Co/CNT))-40%HZSM-5催化剂上,在5.0 MPa,523 K,V(H2)∶V(CO2)∶V(N2)=69∶23∶8,GHSV=20 000 mL/(h.g)的反应条件下,CO2加氢的转化频率达到5.62×10-3s-1,分别是相同条件下非促进的单功能原基质Cu8Zn2Zr5催化剂和非促进的双功能混合型催化剂Cu8Zn2Zr5-40%HZSM-5上相应值(4.26×10-3和4.96×10-3s-1)的1.32和1.13倍;在CO2加氢转化产物中,DME的选择性达到约80%,相应的DME时空产率为343 mg/(h.g).催化剂的表征研究显示,适量HZSM-5沸石分子筛与Cu-Zn-Zr基催化剂混合能将初级反应产生的甲醇大部分转化为DME;Co修饰CNT促进的催化剂对H2优良的吸附活化性能对CO2加氢转化频率的显著提高起着重要作用.     

焙烧温度对Ni-Al_2O_3甲烷化催化剂性能的影响

以偏铝酸钠和硝酸镍为原料,采用均匀沉淀法制备出Ni质量分数为40%的Ni-Al2O3催化剂,考察了不同焙烧温度(350,450,550,650,750℃)下制备的催化剂在CO甲烷化反应中的催化活性,使用TG-DTG、N2吸附、XRD、H2-TPR和H2化学吸附分析了催化剂的织构、晶相和活性金属的化学形态。结果表明,随着焙烧温度的上升,Ni与Al2O3载体之间的相互作用逐渐变强,形成大量的NiAl2O4,在450℃焙烧的催化剂活性最佳,在压力1.0 MPa、空速20 000mL/(g·h)和温度220℃的反应条件下,CO转化率达到99%以上;随着焙烧温度的增加,催化剂活性与镍的活性比表面积变化趋势一致,先增加、后降低,表明催化剂镍的活性比表面积影响其活性。     

铈锆改性镍基催化剂制备及其甲烷三重整性能

文章采用共沉淀法制得铈、锆掺杂氧化铝载体,以浸渍法负载活性组分镍得到Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂,改善了CH4三重整反应的活性和稳定性。用EDS、XRD、BET、H2-TPR分别表征催化剂的组成、物相、比表面积和还原活性。考察了原料气组成n(CH4)∶n(CO2)∶n(H2O)∶n(O2)=1∶0.5∶0.5∶0.1时,催化剂在750℃、0.1MPa下对CH4三重整的稳定性及积碳性能。结果表明:ZrO2掺杂提高了催化剂的活性和稳定性;CeO2掺杂降低了Ni基催化剂的还原活化温度,且催化剂的稳定性更好;Al/Zr、Ce/Al的原子比分别为8和0.015的10%Ni/CeO2-ZrO2-Al2O3对CH4三重整的性能最好;反应100h后,催化剂的CH4转化率仍然大于87%,CO2转化率大于89%,积碳量仅为3.8%,催化剂的使用寿命大为延长。     

Ca~(2+)、Mg~(2+)在MCM-41离子交换制备镍基催化剂对合成气甲烷化的性能分析

煤制天然气符合煤炭清洁利用的发展要求,其中合成气甲烷化是关键步骤,而合成气甲烷化催化剂则是关键的核心。为了探索高效、稳定的合成气甲烷化催化剂,本文采用过量浸渍法制取镍基催化剂,并采用离子交换法在载体MCM-41加入碱土金属Ca2+、Mg2+探索对催化剂活性的影响。研究结果表明:在n(H2)∶n(CO)=3∶1、反应压力1.5 MPa、反应温度350℃及质量空速30000 h-1的反应条件下,碱土改性的Ni/Mg O-MCM-41催化剂CO的转化率为99%,催化剂选择性达到90.4%;在250℃时碱土改性催化剂表现出良好的低温活性,比Ni/MCM-41的活性高60%;碱土改性催化剂高温活性稳定,在550℃时活性测试未出现明显下降。经过一系列表征和分析可知:镍颗粒细小的分布在载体表面,与载体有强相互作用并且碱土助剂Ca2+、Mg2+阻止了镍颗粒的烧结。     

改善酶固定以增强葡萄糖传感器的生物电化学活性

研制了一种基于多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化锌(ZnO)纳米颗粒协同作用的高灵敏稳定的葡萄糖传感器. 将ZnO颗粒淀积在带有负电荷的MWCNTs层上,由于等电点（IEP）的差异,葡萄糖氧化酶（GOx）能够牢固地固定在ZnO颗粒表面,最后将一层带正电的的聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)覆盖在GOx上. 这种特殊的自组装三明治结构(PDDA/GOx/ZnO/MWCNTs)能够很好地保持GOx的活性并防止酶泄露. 在0.05 mol/L的磷酸盐缓冲溶液（pH=6.8）中进行检测,电压为100 mV(参比为Ag/AgCl电极);用0.5单位GOx测得线性反应区域为0.1~16 mmol/L;用2.0单位GOx测得灵敏度为50.2 (mA&;#8226;cm^-2&;#8226;mol^-1),检测下限为 250 nmol/L (3σ) . 通过葡萄糖传感器直接检测100例人血清,与临床光学检测的结果比较发现,相关系数达到0.997.     

PtSn/MWCNTs纳米催化剂的制备及其对甲醇的电催化氧化

以乙二醇和甲酸钠为还原剂，用间歇式微波加热法快速制备了担载在多壁碳纳米管上的直接甲醇燃料电池阳极催化剂PtSn/MWCNTs.透射电镜（TEM）和X-射线衍射（XRD）测试结果表明，PtSn粒子在MWCNTs上高度分散，平均粒径约为3.2 nm.循环伏安和计时电流实验表明，PtSn/MWCNTs电催化剂较之Pt/MWCNTs有更好的对甲醇氧化催化活性和更强的抗毒化能力.     

二氧化锰/多壁碳纳米管复合材料对氧还原(ORR)催化作用的初步研究

用循环伏安方法制备了二氧化锰／多壁碳纳米管（MnO2／MwCNTs）复合材料,分别在中性和弱碱性的硫酸钠溶液中对其进行氧还原电化学测试。结果显示,在合适条件下,MnO2／MwCNTs复合材料的电催化还原氧气的电流值明显大于单独MWCNTs和单独MnO2电催化还原电流值,说明MnO2／MWCNTs复合材料具有良好的催化还原活性;在弱碱性的环境下,随着碱性的增强,MnO2／MWCNTs复合材料的电催化还原活性逐渐增强,同时显示出稳定的电催化还原～活性。     

不同络合剂对Pd/MWCNTs催化剂的甲酸电催化氧化性能影响

以添加Na2CO3和NH3.H2O为络合剂的微波多元醇法制备碳纳米管载Pd催化剂(Pd/MWCNTs),并考察了络合剂对催化剂甲酸电催化氧化性能的影响。结果表明,NH3.H2O络合剂制备的Pd/MWCNTs催化剂,其Pd晶粒平均粒径最小(5.2 nm),对甲酸氧化的催化活性和稳定性最好。NH3.H2O与PdCl2能形成络合物,可能会促进微波合成中碳纳米管上形成均匀分散且较小粒径的Pd粒子,因此提高了催化剂的甲酸氧化催化性能。     

Enhanced microwave absorption properties of rod-shaped Fe2O3/Fe3O4/ MWCNTs composites

A novel type of composite absorber,i.e.Fe_2O_3/Fe_3O_4/MWCNTs composites(0%,1.7%and 5%MWCNTs),with microwave absorption properties was successfully fabricated by a facile hydrothermal method.The preparedα-Fe_2O_3/Fe_3O_4nanoparticles displayed rod-shaped morphology.The complex permittivity and permeability of the Fe_2O_3/Fe_3O_4/MWCNTs composites distinctly increased,furthermore,with the introduction of MWCNTs,the Fe_2O_3/Fe_3O_4/MWCNTs composites exhibited fine microwave absorption performance with strong absorption and wide absorption band.In particular,for Fe_2O_3/Fe_3O_4/1.7%MWCNTs composite with an absorber thickness of 2.5 mm,the reflection loss(RL)reached a minimum of-44.1 d B at 10.4 GHz and the effective absorption bandwidth(RL-10 d B)covered 3.3 GHz.The enhanced microwave absorption performance of the Fe_2O_3/Fe_3O_4/MWCNTs composites was attributed to the high dielectric loss and improved impedance matching which was closely related to the rod-shaped morphology of Fe_2O_3,Fe_3O_4and the introduction of MWCNTs.     

碳纳米管改性聚四氟乙烯材料的滚动磨损性能

在16℃和32℃下,采用不同表面处理、不同质量分数的多壁碳纳米管(MWCNTs)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,在ISO 9352标准滚动磨损试验机上测定其钢轮滚动磨损率、连续滚动磨损钢轮表面温升变化和模拟磨粒磨损值。结果发现,在相同负载下,不同表面处理MWCNTs/PTFE复合材料的钢轮滚动磨损率比纯PTFE下明显减小,且MWCNTs/PTFE转移膜呈小面积点状形状,磨屑形态也有不同形态。通过观察磨屑照片、体视显微镜和扫描电镜(SEM)对MWCNTs/PTFE材料的钢轮滚动摩擦磨损和模拟磨粒磨损机理分析,推测MWCNTs填充后改变了材料的微观结构,从而导致了不同表面处理的MWCNTs/PTFE材料之间性能的差异。     

多壁碳纳米管上原位生长CdTe量子点及与牛血清蛋白的偶联

以巯基乙酸为稳定剂在水溶液中使 Cd2+与NaTeH在多壁碳纳米管（MWCNTs）上原位生长CdTe量子点(QDs),并与生物分子牛血清蛋白（BSA）偶联.通过电镜、荧光、紫外、傅立叶红外等技术,对量子点-碳纳米管异质结（CdTe-MWCNTs）及异质结-牛血清蛋白复合物（CdTe-MWCNTs-BSA）进行表征.结果表明,活化的碳纳米管有微弱荧光,CdTe-MWCNTs异质结及CdTe-MWCNTs-BSA复合物均具有荧光性质,在碳纳米管壁上的CdTe量子点直径大约5 nm,它们具有不同的红外光谱特征.     

碳纳米管改性聚四氟乙烯材料的导热性能

针对所制备的由不同表面处理和不同含量的多壁碳纳米管(MWCNTs)填充的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,测定其在变温度场下的导热系数、热扩散系数和热膨胀系数,得到了一系列关系曲线,初步分析了材料的热性能特点和规律。通过分析,发现随填充物含量的增加,由不同表面处理的MWCNTs填充的PTFE材料的导热性能均有所提高,但差异较大;特别是当热源输入温度较高时,导热系数和热扩散系数均显著增加。通过透射电镜(TEM)分析了不同表面处理的MWCNTs在PTFE中的微观结构,预测了在不同温度场下,材料各组分和内部结构对材料热性能的影响规律。     

碳纳米管/聚丙烯腈纳米纤维的制备

本文通过接枝共聚合方法合成了多壁碳纳米管/聚丙烯腈（MWCNTs/PAN）接枝共聚物,然后用静电纺丝装置对MWCNTs/PAN的二甲基甲酰胺（DMF）溶液进行电纺。重点研究了反应物配比、浓度、电压参数对电纺MWCNTs/PAN纳米纤维的影响。讨论了纳米纤维平均直径及直径分布的影响因素。     

在碳纳米管上CVD法原位生长CdSe纳米晶体

用化学气相沉积(CVD)法在多壁碳纳米管(MWCNTs)上均匀地生长了CdSe纳米晶体,并用TEM、SEM、EDS、UV-V is和XRD对CdSe纳米晶体的形貌和结构进行了表征.结果发现,CdSe纳米晶体的粒径约为18 nm,晶相为六方晶型,光谱分析表明CdSe纳米晶体的起始吸收大约在650 nm左右.