铁助剂对纳米ZSM-5负载钴催化剂的费-托合成催化性能的影响

以蒸气转晶法制备的纳米ZSM-5为载体,采用共浸渍法负载钴,并通过不同方法引入铁助剂,制备了纳米ZSM-5负载钴基费-托合成催化剂.采用XRD、N_2-物理吸附、H_2-TPR、NH_3-TPD、XPS、TEM等方法表征催化剂,并对催化剂的费-托合成(FTS)催化性能进行评价,研究了铁离子直接掺杂ZSM-5分子筛骨架、铁钴共浸渍、铁钴分步浸渍等三种铁助剂引入方式对钴基催化剂结构、性质及费-托合成催化性能的影响.结果表明:铁助剂引入方式影响了催化剂中钴物种的分散和还原性以及载体的酸性,由此影响催化剂的费-托合成催化性能.分步浸渍法所制备的催化剂的钴物种分散度最高,但是还原性最低,使其达到稳态后具有最高的CO转化率、最低的CH_4选择性和最高的C_(5+)产物选择性.此外,以浸渍法(共浸渍和分步浸渍)引入的铁助剂更有利于iso-C_5的生成,而直接掺杂法引入的铁助剂不利于异构烃的生成.     

不同孔径SBA-16负载钴基费-托合成催化剂催化性能研究

以不同孔径的SBA-16介孔分子筛为载体、硝酸钴为钴源,采用满孔浸渍法制备了钴基费-托合成催化剂,并在固定床反应器中考察了载体孔径对催化剂的费-托合成反应催化性能的影响.结果表明:大孔径的载体负载的催化剂具有较大的钴颗粒粒径,较高的还原度和较低的钴分散度,其费-托合成反应稳定性相对较差;而小孔径的载体负载的催化剂具有较小的钴颗粒粒径,较低的还原度和较高的钴分散度,其费-托合成反应的催化活性较低.对比可知,当SBA-16的孔径为10 nm时,其负载的催化剂15%Co/SBA-16-100具有较高的CO平均转化率和较好的催化反应稳定性.     

不同载体负载的钴基费-托合成催化剂的还原过程研究

研究了不同载体(SiO2、Al2O3、TiO2)负载的钴基费-托合成催化剂在氢气气氛下的还原行为.采用原位X-射线衍射(in-situ XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)技术对催化剂的还原过程进行原位表征,考察了催化剂中活性相Co3O4在还原过程中的物相变化和不同载体对Co3O4还原过程的影响.结果表明:不同载体负载的钴基费-托合成催化剂的还原均分为2步进行,2步还原过程为:Co3O4 H2→3CoO H2O和3CoO 3H2→3Co0 3H2O.不同载体负载的钴基费-托合成催化剂在氢气气氛下的还原性大小顺序为:Co/SiO2>Co/TiO2>Co/Al2O3.     

二氧化锆助剂对碳纳米管负载钴基催化剂费-托合成催化性能的影响

通过浸渍法制备了碳纳米管负载的钴基催化剂,考察了助剂ZrO2的加入方式对催化剂的费-托合成催化性能的影响.采用透射电子显微镜、氮气物理吸附脱附、X-射线衍射、H2-程序升温还原、X-射线光电子能谱等方法对催化剂进行了表征,并在固定床反应器上对催化剂的费-托合成反应性能进行了测试.结果表明:对于先浸渍钴后浸渍锆或者钴和锆同时浸渍的催化剂,ZrO2的加入提高了钴的分散度;但是先浸渍钴后浸渍锆,ZrO2覆盖了部分钴的表面,使得此种催化剂表现出最低的反应活性.先浸渍锆后浸渍钴的催化剂的钴颗粒虽然较大,但是催化剂中表面钴原子的密度最大,从而表现出最高的反应活性.     

负载量与SO4^2-对V2O5／TiO2催化氨氧化3-甲基吡啶反应的影响

以2种商品化的TiO2为载体,用浸渍法制备了一系列V2O5负载量不同的V2O5／TiO2催化剂,通过X射线衍射表征了V2O5在载体TiO2表面的分散情况,考察了催化剂对3-甲基吡啶气相氨氧化合成3-氰基吡啶反应的催化性能、结果表明,钒氧物种在TiO2载体表面呈高度分散时V2O5／TiO2催化剂表现出更优的催化性能,其中以Sigma公司生产TiO2为载体制备的5％V2O5／TiO2催化剂的性能最优,对应93％的3-甲基吡啶转化率和90％的3-氰基吡啶选择性;载体中含硫酸盐会降低催化剂催化活性。     

负载量与SO2-4对V2O5/TiO2催化氨氧化3-甲基吡啶反应的影响

以2种商品化的TiO2为载体,用浸渍法制备了一系列V2O5负载量不同的V2O5/TiO2催化剂,通过X射线衍射表征了V2O5在载体TiO2表面的分散情况,考察了催化剂对3-甲基吡啶气相氨氧化合成3-氰基吡啶反应的催化性能.结果表明,钒氧物种在TiO2载体表面呈高度分散时V2O5/TiO2催化剂表现出更优的催化性能,其中以Sigma公司生产TiO2为载体制备的5%V2O5/TiO2催化剂的性能最优,对应93%的3-甲基吡啶转化率和90%的3-氰基吡啶选择性;载体中含硫酸盐会降低催化剂催化活性.     

不同载体负载的钴基费-托合成催化剂性能研究

考察了碳纳米管与传统氧化物作为载体负载的钴基催化剂用于费-托合成反应的性能.采用等体积浸渍法制备了钴基催化剂,并对催化剂进行了TPR、TEM、H2-化学吸附等表征分析.结果表明,Co/SiO2和Co/CNTs催化剂具有较低的还原温度且Co/SiO2催化剂还原峰较狭窄.TEM的结果显示Co/γ-Al2O3催化剂和Co/CNTs催化剂中的钴颗粒粒径分布范围较宽,而Co/SiO2催化剂的钴颗粒粒径分布较为均匀,这是导致其还原峰温范围不同的原因之一.费-托合成反应结果显示Co/CNTs催化剂和Co/γ-Al2O3催化剂具有比Co/SiO2催化剂更高的一氧化碳转化率,而Co/γ-Al2O3和Co/SiO2催化剂具有比Co/CNTs催化剂更高的C5＋选择性和较高的α值.     

有序介孔氧化铝负载钴基催化剂的费-托合成催化性能

以P123为模板剂,采用挥发诱导自组装法(EISA)合成了有序介孔氧化铝(OMA),并以其为载体,制备了钴基费-托合成催化剂.分别采用XRD、TEM、氮气物理吸附-脱附、氧滴定等方法对载体和催化剂进行了表征,考察了不同焙烧温度对OMA的孔结构和晶型的影响,以及所合成的OMA的孔结构和晶型对其负载钴基催化剂的费-托合成催化性能的影响.结果表明:OMA的比表面积随着焙烧温度的提高先增大后减小而孔径则先减小后不变,当焙烧温度升高至700℃后,OMA逐渐由无定形的氧化铝转化为γ-氧化铝.载体焙烧温度为800℃的催化剂具有最高的还原度和分散度而表现最佳的费-托合成催化性能.     

不同形貌纳米Al2O3负载的钴基催化剂费-托合成催化性能研究

通过水热法合成了不同形貌（纤维、棒、片）Al2O3纳米材料,用满孔浸渍法负载钴基催化剂（Co/Al2O3）,采用透射电子显微镜（TEM）、氮气物理吸附（N2-physisorption）、X-射线衍射（XRD）、氢气程序升温还原（H2-TPR）等方法对催化剂表征,并在固定床反应器上测试其费-托合成催化性能.结果表明：载体Al2O3形貌影响Co3O4晶粒大小、催化剂还原性能和催化活性,Al2O3纳米纤维负载的催化剂上Co3O4晶粒最小,催化剂表面的钴金属活性位数量最多,费-托合成催化活性最高.     

高比表面ZrO_2负载的钴基费-托合成催化剂结构和催化性能

通过碱液回流老化法制备出了2种高比表面积的ZrO_2载体(ZrO_2-NaOH、ZrO_2-NH_4OH),采用溶胶-凝胶法制备出2种ZrO_2-SiO_2复合载体(ZS-1、ZS-2),并将其负载钴制备出了负载量为10%(质量分数,ω)钴基费-托合成催化剂(Co/ZrO_2-NaOH、Co/ZrO_2-NH_4OH、Co/ZS-1和Co/ZS-2).采用N_2吸附-脱附、X-射线衍射、程序升温还原和程序升温脱附、氧滴定等手段对催化剂进行了表征,催化剂活性测试在微型固定床反应器上进行.结果表明:碱液回流老化后可显著提高ZrO_2的比表面积和热稳定性,NH_4OH回流制得的ZrO_2载体平均孔径比NaOH回流的ZrO_2载体大.由其制得的钴基催化剂费-托合成活性最高,证明载体的孔结构显著影响催化剂的反应性能.复合载体制备的钴催化剂10Co/ZS-1、10Co/ZS-2展示较低的CO_2、CH_4选择性和较高的C_(5+)选择性.     

Preparation and photocatalytic activity of Cu-doped TiO2/SiO2

Cu²⁺-doped nanostructured TiO₂-coated SiO₂ (TiO₂/SiO₂) particles were prepared by the layer-by-layer assembly technique and their photocatalytic property was studied. TiO₂ colloids were synthesized by the sol-gel method using TiOSO₄ as a precursor. The experimental results showed that TiO₂ nanopowders on the surface of SiO₂ particles were well distributed and compact. The amount of TiO₂ increased with the increase in coating layers. The shell structure appeared to be composed of anatase titania nanocrystals at 550°C. The 2-layer coated TiO₂ particles on the surface showed a higher degradation rate compared with all the different-layer samples. The photocatalytic activity of Cu²⁺-doped TiO₂/SiO₂ was higher than that of undoped TiO₂/SiO₂. The optimum dopant content was about 0.10wt%.     

碱金属掺杂对Cu/SiO2催化剂环己醇脱氢的影响

采用浸渍法制备了系列碱金属Ｍ（Ｍ＝Li，Na，K，Cs）掺杂的铜基催化剂， 铜担载量为5%(质量分数)， Cu :M=5 :1（摩尔比）. 借助XRD，BET，H₂ TPR，NH₃-TPD和CO₂-TPD对催化剂进行表征， 研究了掺杂催化剂对环己醇脱氢反应的影响. 结果表明, 碱金属物种的引入改变了催化剂表面氧化铜物种的状态和分布； 减少了催化剂表面的酸中心数目， 有效抑制了脱水副产物的生成， 提高了环己酮的选择性（>99%）. Cu-K/SiO₂催化剂具有良好的催化活性和脱氢选择性， 铜和钾添加 物间的相互作用抑制了铜粒径长大， 增加了抗烧结能力， 提高了催化剂的稳定性.     

TiO2/SiO2/GQDs双层增透膜的制备及其在太阳能板中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了SiO₂ 和TiO₂ 纳米溶胶,采用水热法制备了石墨烯量子点（graphene quantum dots,GQDs）。为进一步提高光伏太阳能板的透光率,设计了一种TiO₂/SiO₂/GQDs双层增透膜结构。探究了薄膜的结构、自清洁性能和增透性能,并进一步讨论了GQDs在增透性中的作用。结果表明,SiO₂-TiO₂/TiO₂-GQDs结构的双层薄膜厚度为120 nm时,太阳能板上的光透过率由未涂敷的85%增加至95%。接触角实验和室外耐环境性能实验测试表明,复合膜层接触角为10°,并具有良好的亲水性和耐环境性能。此外,户外实验结果表明,涂覆该薄膜的太阳能电板发电效率提高6%。由此说明双层增透膜可有效地提高太阳能电池板的光能利用率和使用寿命,可高效地利用太阳能。     

TiO2/SiO2复合光催化剂制备工艺参数优化及其表征

先以无机钛盐、硅酸盐为原料制取聚合硅酸硫酸钛,再通过液相水解法制得TiO2/SiO2复合光催化剂,并用SEM、XRD、BET和甲基橙脱色率对复合光催化剂进行表征。结果表明,TiO2/SiO2复合光催化剂制备优化工艺参数为:Ti(SO4)2作钛源、Ti/Si摩尔比为12∶1、水解反应pH值为6、煅烧温度为650℃,以此条件制备的复合光催化剂对甲基橙脱色率可达98.6%以上;TiO2/SiO2复合光催化剂为一种分散均匀的纳米级球形颗粒,其成分为以锐钛矿为主的TiO2,SiO2的复合有效抑制了TiO2晶粒的生长,同时提高了TiO2的热稳定性。     

不同形貌LaBO_3型钙钛矿的制备及其催化H_2O_2分解反应性能

采用柠檬酸络合法制备了La BO3(B=Fe,Co,Ni)钙钛矿催化剂,通过X-射线粉末衍射(XRD)、傅立叶-红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行了表征,在室温下测定了其对H2O2的催化分解能力.结果表明:催化分解能力依次为La Ni O3>La Co O3>La Fe O3,说明Ni较Co和Fe能更好地分解H2O2.通过改变La Fe O3催化剂的形貌也能提高催化剂性能,如多孔状La Fe O3较负载在SBA-15上的La Fe O3具有更好的催化分解活性.     

Ag/TiO_2/AC光催化氧化NO性能研究

以活性炭(AC)为载体,采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备新型光催化剂Ag/TiO_2/AC,利用SEM、XRD、BET和UV-Vis光谱等手段对样品进行了表征,并以模拟烟气中的NO为对象,进行光催化氧化性能测试。结果表明,Ag/TiO_2/AC的比表面积为895.21 m~2/g,且对光响应波长已扩展到可见光区,该催化剂在光催化氧化NO反应中具有优异的活性,NO的氧化率高于60.5%。     

CuO/CeO2催化剂在温度变动过程中的CO-PROX催化性能

采用浸渍方法制备不同Cu/Ce原子比的CuO/CeO₂催化剂,用于富氢气体中CO优先氧化反应(CO-PROX),考察其在温度变动情况下的催化性能. 利用X射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)方法对反应前后催化剂样品进行了表征. XRD测试表明,催化反应后的催化剂中有金属Cu0生成. 这与文献结果一致. 与不含CO₂的情况比较,当模拟富氢气体中含有CO₂时,低温段催化活性明显下降. Cu/Ce原子比为10%的催化剂在温度变动过程中具有较稳定的催化性能.      

基于SnO2/TiO2/Au NPs纳米复合材料发展光电化学方法特异性检测唾液酸

制备了氧化铟锡（ITO）/二氧化锡（SnO₂）/二氧化钛（TiO₂）/金纳米粒子（Au NPs）纳米复合电极（ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs）,并利用它发展了可以选择性检测唾液酸（SA）的光电化学（PEC）法.采用旋涂法制备了ITO/SnO₂电极,并通过静电纺丝和磁控溅射技术在ITO/SnO₂表面原位合成了TiO₂纳米纤维和Au NPs.与单纯SnO₂比,ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs纳米复合电极的光电性能显著提高.这可能与Au NPs的局域表面等离子体共振效应（LSPR）和TiO₂/SnO₂异质结之间的协同作用密切相关.之后,通过金硫键（Au-S）将四巯基苯硼酸（4-MPBA）修饰在ITO/SnO₂/TiO₂/Au NPs电极表面,利用4-MPBA和SA之间的非特异性酯化反应,发展了可以特异性检测SA的PEC传感平台.     

水热体系下二氧化钛与氧化石墨烯复合纳米晶的合成

 200 ℃下四方结构的二氧化钛(TiO2)与氧化石墨烯(GO)复合纳米晶在一个装有适量钛酸四丁酯、无水乙醇、氧化石墨烯和蒸馏水的密闭的水热釜中加热12 h后被制备。X射线粉末衍射仪（XRD)、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等一系列分析仪器被运用来揭示二氧化钛与氧化石墨烯复合纳米晶是由粒径大约160 nm的四方结构的二氧化钛纳米晶与氧化石墨烯复合而成,通过紫外吸收对其光学性能进行了必要的测试。
     

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%。