CuO-Fe2O3吸附水中酸性红B及其催化热解再生机制

采用共沉淀法制备出具有较强磁性和较大比表面积的CuO-Fe2O3复合氧化物, 并研究了其吸附偶氮染料酸性红B(ARB)及其通过催化热解有机物进行再生的性能.结果表明, 该CuO-Fe2O3复合氧化物在弱酸性条件下对酸性红B(ARB)有较强的吸附能力, 溶液中共存的Cl?对吸附基本没有影响, 而对吸附却影响显著.吸附后经磁分离, 可在300℃、空气气氛中催化氧化吸附质而使吸附剂再生, 吸附剂经连续7次吸附-再生使用, 性能稳定.用原位FTIR反射光谱法研究了偶氮染料酸性红B单独热解及在CuO-Fe2O3复合氧化物上热解的反应过程, 通过跟踪反应体系IR谱图随温度及时间的变化, 推断了反应历程及其产物.研究证明, 酸性红B在两种条件下的氧化反应有很大区别: CuO-Fe2O3复合氧化物对酸性红B的氧化有很强的催化作用, 不仅大大降低了染料的降解温度, 而且可使其发生完全氧化, 无有机副产物产生; 而对无CuO-Fe2O3吸附的酸性红B进行热氧化时, 需在较高温度下进行, 而且氧化不完全, 产生大量含N有害化合物.     

CuO-Fe2O3吸附水中酸性红B及其催化热解再生机制

采用共沉淀法制备出具有较强磁性和较大比表面积的CuO-Fe₂O₃复合氧化物, 并研究了其吸附偶氮染料酸性红B(ARB)及其通过催化热解有机物进行再生的性能. 结果表明, 该CuO-Fe₂O₃复合氧化物在弱酸性条件下对酸性红B(ARB)有较强的吸附能力, 溶液中共存的Cl-对吸附基本没有影响, 而SO₄^2-对吸附却影响显著. 吸附后经磁分离, 可在300℃、空气气氛中催化氧化吸附质而使吸附剂再生, 吸附剂经连续7次吸附-再生使用, 性能稳定. 用原位FTIR反射光谱法研究了偶氮染料酸性红B单独热解及在CuO-Fe₂O₃复合氧化物上热解的反应过程, 通过跟踪反应体系IR谱图随温度及时间的变化, 推断了反应历程及其产物. 研究证明, 酸性红B在两种条件下的氧化反应有很大区别: CuO-Fe₂O₃复合氧化物对酸性红B的氧化有很强的催化作用, 不仅大大降低了染料的降解温度, 而且可使其发生完全氧化, 无有机副产物产生; 而对无CuO-Fe₂O₃吸附的酸性红B进行热氧化时, 需在较高温度下进行, 而且氧化不完全, 产生大量含N有害化合物.     

层状La-Ba-Cu复合氧化物在CO还原NO反应中活性的研究

氮氧化物是严重的空气污染物,催化消除氮氧化物是环保催化研究的热点问题,在已有报道的催化剂体系中复合氧化物和含铜分子筛受到人们的普遍关注,文献中已有报道ABO_3(A=Ln;B=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)型复合氧化物作为CO还原NO反应的催化剂.但迄今尚未见有合成LaCuO_3的报道,有关含铜复合氧化物作催化剂的大多是A_2BO_4型的.呈ABO_3结构的含铜复合氧化物只有成层状的超导体如YBa_2Cu_3O_7,本文为了探讨复合氧化物晶体结构对催化活性的影响,首次研究了3种层状ABO_3结构的La-Ba-Cu复合氧化物对CO还原NO反应的活性,发现它们均具有较高的活性,并首次提出了Ba离子在此反应中的作用.1 实验方法催化剂的制备和Cu价态分析见文献[4,5]CO还原NO反应在固定床流动反应体系中进行,反应管为内径6mm石英管,催化剂粒度为40～80目,用量0.2g,空速为7000h~(-1),原料气为NO7.5×10~(-3),CO8.0×10~(-3),He平衡.采用英国产的Pyc Pan气相色谱分析检测N_2O,CO_2,0.5nm分子筛色谱柱检测NO,CO转化率. H_2-TPR在自制装置上进行:样品在氧气氛下于850℃处理1h后,于氧气氛中冷却至室温,以组成为5%H_2 95%N_2的还原气(35mL/min)还原,升温速率20℃/min,记录H_2-TPR图.2 结果与讨论2.1 结构与化学组成XRD结构分析表明,3个样品均属正交晶系的AB     

基于碳纳米复合材料的乳液催化新技术研究进展

碳纳米材料具有大的比表面积、发达的孔结构和丰富的表面化学性质,可与各种无机纳米材料耦合/复合构筑新结构、高性能、表面物理化学性质可调的碳纳米复合材料并用于乳液催化领域.本文介绍了固体颗粒乳化机理,影响乳化体系的因素及基于固体颗粒构建的乳液催化体系的基本原理;综述了氧化物、氢氧化物、碳素材料及其碳纳米复合材料固体颗粒乳化剂的特点,及基于这些固体颗粒构筑的乳液催化新技术的研究进展;指出了目前乳液催化技术研究存在的问题,认为基于碳纳米复合材料作为固体颗粒乳化剂的乳液催化新技术,是未来催化技术的重要发展方向之一.     

介孔纳米二氧化锆的微观结构及其应用

在无任何稳定剂存在的条件下, 用固态反应-结构导向合成出了介孔纳米二氧化锆分子筛. 所得产品拥有层状或MSU结构, 比表面明显高于文献值, 同时, 其介孔纳米特性稳定性高, 在较高温度下仍能维持. 将该样品引入到甲醇合成用Cu基催化剂后赋予催化剂纳米尺度, 从而改变了催化剂的理化结构和电荷性质, 使Cu基催化剂显示较高的催化活性和优良的选择性. 由不同制备方法所得催化剂反应性能的差异, 探讨了甲醇合成催化剂的可能活性位结构.     

α-Fe_2O_3基纳米材料催化和气敏性质的研究

α-Fe_2O_3作为良好的气敏基体材料得到了广泛应用,而钙钛石型复合氧化物ABO_3(B为Mn,Fe,Co元素)被认为是优良的催化剂.遗憾的是,至今尚未有人对α-Fe_2O_3系纳米材料的气敏性能与其催化能力之间联系作深入的研究.我们采用共沉淀的方法合成了一系列碱土金属掺杂的α-Fe_2O_3纳米材料,初步探讨了晶粒尺寸、材料电导、催化性能与气敏特性的关系.     

气凝胶超微粉Fe/ZrO2的光声光谱研究

当固体材料的晶粒直径达到激子的Pole直径时,其电子性质开始发生变化 这种量子尺寸效应使得材料显现出许多奇特的物理和化学性质,引起了许多科学工作者的浓厚兴趣.然而,以往的研究集中在单元素系统(如Ge,Ag等)、二元素系统(如SnO_2,ZrO_2,CdS等)的纳米固体材料.对于三元素系统固体材料的量子尺寸效应的研究尚未见报道.本文研究了三元素系统纳米材料Fe/ZrO_2的量子尺寸效应.Fe/ZrO_2是一种重要的Fischer-Tropsch反应的催化剂.Fe/ZrO_2用超临界流体干燥(SCFD)方法制备.该方法可极大地克服使凝胶粒子聚集的溶剂表面张力,是目前获得大孔容积高比表面氧化物气凝胶(Aerogel)超细粒子的最有效方法之一.本文研究了不同铁含量的几种不同粒子尺寸的Fe/ZrO_2的光声谱,并作了初步的理论解释.     

不同结构类型贵金属-二氧化铈纳米材料的制备及催化性能

纳米CeO2是一种性质独特的稀土氧化物,具有优异的催化活性、良好的热稳定性和化学稳定性以及电子、氧空位传递能力,常被用作贵金属催化剂的载体来提升材料的催化性能.贵金属-二氧化铈(M-CeO2)复合催化剂被广泛应用于CO催化氧化、水煤气转换、NOx还原以及固态氧化物燃料电池等领域,对治理环境污染和解决能源危机做出了重要贡献.CeO2与贵金属之间存在复杂的相互作用,这种相互作用对M-CeO2复合催化剂的催化性能有重要影响,而M-CeO2的结构类型与这种相互作用之间有着密切的关系,不同的结构类型会影响催化剂的稳定性、活性和选择性等.本文从M-CeO2复合催化剂的结构类型出发,以传统CeO2表面直接负载贵金属(M/CeO2)以及M@CeO2的核-壳结构、卵黄-壳结构、核-鞘结构和层状结构等类型作为对象,总结了贵金属与载体之间相互作用以及这种相互作用对催化剂性能的影响,分析了M/CeO2结构类型中CeO2形貌与催化活性之间的关系,归纳了不同类型M-CeO2催化剂的结构特点、合成方式以及在催化领域的应用表现,阐述了材料结构对催化活性的影响.这项工作将有利于合理地设计高效的M-CeO2复合型催化剂,实现经济高效的催化反应.     

石墨烯模板法制备超薄二氧化硅纳米片

石墨烯是一种具有二维纳米结构的材料,也是制备二维材料理想的模板.本文报道了一种以氧化石墨烯为模板制备二氧化硅纳米片的方法,利用原位自由基聚合将含硅聚合物聚(3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)接枝到氧化石墨烯片上,经过氨水交联、冻干和700℃下热处理,获得二氧化硅纳米片.     

纳米复合永磁材料的交换耦合相互作用与有效各向异性

以Nd2Fe14B/α-Fe为例， 研究了纳米（软、硬磁性）双相复合永磁材料中晶粒间交换耦合相互作用对材料有效各向异性的影响。计算结果表明：交换耦合作用随纳米晶粒尺寸减小而增强，材料的有效各向异性随晶粒尺寸的减小而下降、 随软磁性相成分的增加而降低，综合考虑剩磁和各向异性随晶粒尺寸减小具有相反的变化趋势，为得到具有高磁能积的复合磁体，晶粒尺寸应在10－15nm范围内，软磁性相的比例应限制在50％以内。     

热氧化溅射镀铜膜制备CuO纳米棒及其光致发光特性

CuO纳米结构的物理化学性质使其成为纳米光电子器件、气敏传感器和光检测器等微/纳米器件应用中的关键材料.虽然热氧化法具有简单、高效、低成本和大范围制备等优点,但加热导致的崩裂问题仍限制了其广泛应用,目前仍需发展可在不同基体(特别是半导体Si)上直接生长CuO纳米结构的制备技术.本文通过先直流/射频磁控溅射镀金属膜,再电场辅助热氧化法的方法,成功在Si基上获得了膜基结合力好的CuO纳米棒,使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)分析了Cu膜和CuO的形貌和结构,并用荧光光谱仪测量了CuO纳米棒的室温光致发光性能.研究结果表明:直流磁控溅射获得了择优取向为(111)的柱状晶Cu膜,工艺改进后可完全氧化获得CuO纳米棒/CuO层/Si基的层状结构,其中纳米棒为单晶单斜CuO.本文还通过进一步添加Cr作为过渡层来改善膜-基结合力,解决加热Si-Cu膜时因热应力而导致的开裂问题.虽然射频溅射可在Si基底上获得细晶粒Cu膜,但热氧化后并没有获得一维纳米结构的氧化物.当以紫外光作为激发光源时,CuO纳米棒的发射峰主要为宽的390~470 nm间的深紫到亮蓝发光带,峰位的蓝移主要是源于纳米尺寸的下降.本文探究了CuO纳米棒的制备和光学性能,有助于设计和组装基于Si基-CuO纳米阵列的新型纳米器件.     

金掺杂TiO2纳米管的合成

纳米结构材料由于其独特的物理化学性能而备受人们关注[1~4].在催化、非线性光学器件、气敏元件和太阳能电池等领域具有广泛应用价值的纳米TiO_2是当前研究热点之一~[2,3].掺杂贵金属可以显著改善和提高TiO_2的性能~[5~7],如Au-TiO_2体系所表现出的良好催化性能~[7~9].文献报道:5nm以下的金纳米粒子具有好的催化活性~[5],但要在载体上控制金颗粒的尺寸和分散度是很不易的~[10],而适宜载体和金粒子的高度分散对于其功能的实现至关重要~[7,11].通过简单的水热处理可以得到高比表面的TiO_2纳米管~[12,13],但是具有高催化潜能的金搀杂TiO_2…     

蒙脱石载体对“核-壳”结构零价铁纳米颗粒制备及其尺寸控制的影响与机理

以蒙脱石为载体和分散剂, 通过硼氢化钠化学液相还原三价铁离子成功制备了负载在蒙脱石上的零价铁纳米颗粒. 所得零价铁纳米颗粒不含硼化物杂质, 具有较高的单分散性, 且在蒙脱石上分散良好. 铁颗粒本身具核-壳结构, 内核为单质铁, 外壳为铁氧化物. 外壳厚度保持在3 nm左右, 赋予铁纳米颗粒较强的抗氧化能力. 通过控制三价铁离子用量可对所得铁纳米颗粒尺寸进行调节, 这种调节主要与蒙脱石所起分散作用有关.     

晶态与非晶态双相结构的纯稀土纳米块体材料及其制备机制

以稀土单质钐为例, 研究了通过放电等离子烧结制备晶态与非晶态结构的纳米块体材料及其形成机制. 实验获得了非晶态、晶态与非晶态双相结构的纯稀土纳米块体材料及纳米多晶块体材料. 制备的纳米多晶块体晶粒尺寸均明显小于初始纳米粉末粒径, 改变了以往由纳米粉末烧结制备块体纳米晶材料时人们关于纳米晶粒尺寸必定大于初始粉末粒径的传统认识, 为粉末烧结制备纳米块体材料提供了创新思路和制备方法. 提出的材料制备机制及技术可推广至多种纳米块体材料的制备, 为研究稀土纳米材料的物理、化学、力学性能及其纳米尺寸效应提供了先决条件.     

具有无机/有机核壳结构的窄分散发光微球的合成与表征

纳米晶在光、电、磁、催化等方面都表现出优良的性质, 而复合了纳米晶的单分散无机或有机胶体微球在光子晶体的组装和研究中更展现了突出的优越性, 使含有纳米晶的无机或有机胶体微球的制备成为近来微球合成工作的重点[1,2]. 代表性的工作[2~8]有利用反复静电沉积技术, CdTe纳米晶被复合到二氧化硅或聚苯乙烯微球的表面; 利用溶剂的溶胀或溶胶凝胶法, CdTe纳米晶也被复合到无机或有机胶体微球里. 其中CdTe纳米晶复合的单分散无机/有机胶体微球发光性能稳定, 既可以将单个微球用作标记物, 也可以用以组装成具有有序结构的功能材料, 具有很好的应用前景. 本文中, 我们利用前面工作中制备的尺寸可控的SiO2-CdTe共混微球为模板1)进行乳液聚合, 成功地合成了窄分散的SiO2-CdTe/聚合物核壳微球, 以一种简便易行的方法实现了CdTe纳米晶与聚合物的复合, 并对其形貌和发光性质进行了详细的表征. 这些核壳微球在光子晶体、生物标记和发光高分子材料等方面具有潜在的应用前景.........................     

利用不同链长的磷脂酰胆碱制备纳米金颗粒

众所周知,金属或半导体的纳米颗粒因其大的比表面和量子尺寸效应而被广泛应用于各个领域.超细颗粒的制备,尤其是规则、稳定的量子尺寸颗粒的制备是许多科学家感兴趣的课题[1～3].目前,利用有序分子组合体制备无机纳米颗粒已愈来愈受到关注[4].近年来,我们曾经报道过利用自制的三室装置,可在花生酸单分子膜下生长尺寸小于2ｎｍ的银颗粒[5],但关于脂类憎水链长的影响却未作研究.本工作将报道利用不同链长的磷脂,二22烷基磷脂酰胆碱(ＤＢＰＣ)和二14烷基磷脂酰胆碱(ＤＭＰＣ)单分子膜来制备纳米尺寸颗粒.实验使用的ＤＭＰＣ和ＤＢＰＣ均从Ｓｉ…     

非化学计量氧化物CeO_(2-x)表面氧种的ESR研究

在氧化物表面上发生的催化氧化反应中,由分子氧活化形成的表面氧种起着十分重要的作用。目前,已确证的表面氧种有O~-,O_2~-,O_3~-,这主要归功于电子自旋共振(ESR)方法。     

共沉淀法制备膨胀石墨基Ca_xZn_y(OH)_(2(x+y))太阳能化学蓄热复合材料

报道了通过共沉淀法制备膨胀石墨基Cax Zny(OH)2(x+y)纳米复合太阳能化学蓄热材料的过程和材料特征.以膨胀石墨为基体,将复合的Ca(OH)2和ZnO微粒加入到多孔基体中,制备出膨胀石墨基Cax Zny(OH)2(x+y)纳米复合材料,通过扫描电子显微镜、能谱仪、差热热重分析仪和X射线衍射仪对所制材料的形貌、吸附特性、复合尺度、热力学性能进行了分析测试.研究结果表明,所合成的材料大部分组分为Ca(Zn(OH)3)2,复合材料的晶体尺寸粒径在31.2~86.4 nm范围内,其脱水温度为151.38℃.     

生物-化学复合纳米催化剂体系应用基础研究

细胞具有精确、高效的分子合成能力,细胞内复杂的多酶体系具有纳米尺度多层次构建的基本特征,纳米邻近效应、区域化效应、限域效应等是其高效催化的重要基础."去细胞之复杂,取细胞之精华",提取细胞生物催化关键元件,并以化学催化替代其中的局限步骤,模拟细胞内多级结构和纳米效应,设计简单、高效、稳定的生物-化学复合纳米催化剂,有望再现甚至超越细胞的催化能力,为传统工业生物催化提供革新技术.本项目以化学工业可持续发展的需求为导向,重点研究生物-化学复合纳米催化剂构筑及其工业化应用中的重要科学问题,并探索应用于手性化合物制备的工业催化过程.     

KNO3在沸石表面上分解以产生碱性位的新途径

碱性沸石的制备通常采用碱金属离子交换、碱金属叠氮化物和(或)碱金属氧化物及醋酸盐的负载和热分解等方法,但是极少使用中性盐进行改性。KNO_3通常主要作为催化剂助剂,最近我们发现KNO_3负载在γ-Al_2O_3上经873K热分解后具有强碱性,在273K的丁烯异构化反应中活性高于K_2CO_3/Al_2O_3,KOH/Al_2O_3或MgO。为制备具有更大比表面的碱性催化剂,我们将KNO_3负载于Y沸石表面,发现了促使KNO_3分解以形成碱性位的新途径。