γ-Al_2O_3上CO和CO_2吸附表面体的原位红外光谱研究

本文运用原位红外光谱研究了在γ—Al_2O_3上CO、CO_2的吸附及其与H_2或H_2O的共吸附。观测到不同情况下HCOO~-的生成规律及其随温度变化的行为。在(CO+H_2)的共吸附中观察到HCO_3~-向HCOO~-表面体的转变。在(CO+H_2O)共吸附中,HCOO~-不经HCO_3~-的中间步骤而直接生成。在CO_2的吸附中,检测到两种热稳定性不同的表面HCO_3~-体。而(CO_2+H_2)共吸附中也观察到了HCOO~-的形成。研究了表面甲酸体在真空中热分解以及它同H_2或H_2O的反应,证实了表面甲酸体更易于同H_2O反应。这三种情况下甲酸体显著反应温度分别约为400℃、300℃、100℃。     

原位漫反射红外光谱研究CO、CO2在Rh-Mn-Li/SiO2催化剂上的化学吸附

在温度25~300℃和压力0.1~3.0 MPa范围内,利用原位漫反射红外光谱法研究了CO和CO2在Rh-Mn-Li/SiO2催化剂上的化学吸附。在0.1 MPa和25℃时CO在该催化剂上存在线式、孪生和桥式吸附,以桥式吸附为主,3种吸附均能快速达到吸附平衡。压力保持0.1 MPa,温度由25℃升至300℃时,线式比桥式先脱附,至265℃时,3种吸附基本脱附完全;当温度维持205℃不变而压力逐步由0.1升至3.0 MPa时,线式吸附增量较少,桥式吸附增量较多;CO2在0.1 MPa,25℃时就能发生快速的解离吸附,即CO2→CO O,其吸附行为表现为CO的线式吸附,但吸附峰与纯CO吸附时不同;当温度稳定在25℃而压力逐步升至2.5 MPa时,不仅CO2吸附量增大,而且其2052 cm-1吸附峰有向高波数移动的趋势。     

CO2和CO分子在五边形石墨烯表面的吸附行为

五边形石墨烯具有多种优秀的特性,其较大的比表面积和非直接带隙可能有利于气体分子的吸附. 本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,逐步研究了两种常见的气体分子CO₂和CO在五边形石墨烯表面的吸附行为. 根据五边形石墨烯的结构特点,以及CO₂和CO的分子形态,CO₂总共有四种吸附方式,而CO则有六种吸附方式. 通过计算吸附能、电荷转移、吸附距离、能带间隙、电荷密度和态密度、分波态密度等指标,探究这两种气体分子不同方式的吸附情况. 结果显示,气体分子的不同吸附方式对吸附行为有明显的影响. 而且在同种情况下,CO普遍比CO₂分子有更好地吸附效果. 但由于气体分子与基底之间未能形成化学键,CO₂和CO在五边形石墨烯表面的吸附是比较弱的物理吸附.     

CuO—La2O3／γ—Al2O3上CO和NO吸附的红外光谱研究

应用XRD分析了催化剂的体相结构,用红外光谱研究了CO和NO在CuO-La_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂上的吸附,并对表面铜的价态进行了表征。氧化态样品的体相存在CuO、CuAl_2O_4,可能还有CuLa_2O_4物相,表面铜以 2价的形式存在。还原态样品的体相存在Cu~0、CuLa_2O_4,可能还有CuAlO_2,表面存在Cu~0、Ca~ 和少量的Cu~(2 )。CO容易在Cu~.、Cu_2O及CuAlO_2上形成分子态吸附;同时还存在HCO_3~-、CO_3~(2-)物种。NO容易吸附在CuO、CuAl_2O_4和CuLa_2O_4上,在Cu~0上可能解离吸附,还产生NO_3~-吸附物种。氧化态样品上,150℃以上,CO使Cu~(2 )还原为Cu~ 。还原态样品上,NO和CO交替吸附和共吸附实验证明低温出现了NO/Cu~(2 )和CO/Cu~ 的选择吸附现象。     

基于红外高光谱探测器的大气CO2反演通道选择

红外高光谱探测器(HIRAS)搭载于2017年11月15日发射的FY-3D卫星上,其探测范围覆盖15μm及4.3μm波段的CO_2强吸收带,可用于反演CO_2大气柱浓度,且可以与其他温室气体传感器数据比较印证,有助于组成全球CO_2的监测星座.选择对CO_2变化敏感而受其他参数干扰最小的波段,是卫星走向实用阶段前最重要的研究任务之一.本研究首先取HIRAS光谱分辨率较高的15μm波段作为研究对象,利用逐线积分辐射传输模式,模拟了5种标准大气模式下卫星接收的大气出射辐射,分析了CO_2与H_2O、O_3、地表温度和地表发射率等其他影响参数的敏感性;然后基于最优敏感性廓线选择的方法,以信噪比、CO_2的响应和雅克比廓线为依据,选出了不同地区、不同季节背景下5组通道,并讨论了不同大气层结下通道特征的差异;最后假设在不同的仪器噪声下进行选择试验,指出了仪器噪声越低,越有助于选出CO_2敏感高度在平流层的通道.通道选择的结果及特性亦可为未来同类仪器的设计提供参考.     

TiO_2表面性质及其结构的红外光谱法研究

本文主要就用红外光谱测定法来研究TiO_2表面性质及其结构进行了讨论。     

原位漫反射红外光谱对N2O在分子筛上吸附的研究

基于离子交换法制备了Fe改性ZSM-5、MCM-22和Beta分子筛,原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)考察了N2O在分子筛上的吸附行为.结果表明:N2O在分子筛上的吸附强度较弱;N2O可分别吸附在分子筛表面Br(o)nsted酸中心和价键补偿Fe3 阳离子位,其中2 228 cm-1红外吸收峰归属于N2O在Br(o)nsted酸中心的吸附,2 218 cm-1红外吸收峰是Fe3 对N2O的吸附;不同构型分子筛的孔道结构不影响N2O在分子筛上的吸附.     

原位漫反射红外光谱法研究N2O和苯在Fe-ZSM-5分子筛表面的吸附

利用原位漫反射红外光谱研究了不同条件下，N₂O和苯在离子交换法制备的Fe-ZSM-5分子筛表面的吸附情况。实验结果表明：Fe-ZSM-5分子筛上B酸和铁离子对N₂O有吸附作用；两种吸附位对N₂O的吸附强度不同，B酸酸性位的吸附能力强于铁离子位对N₂O的吸附能力；苯和N₂O分子的吸附可以在不同形式的铁离子位进行；N₂O为氧化剂的苯一步氧化制取苯酚反应遵循双活性位L-H反应机理。     

丙酮处理酵母菌吸附铅前后红外光谱分析比较

对丙酮处理酵母菌吸附铅前后的红外光谱进行了分析比较。生物材料的红外光谱图主要由蛋白质的吸收带、碳水化合物的吸收带组成。1652cm^-1、1534cm^-1、1239cm^-1处的吸收峰是蛋白质的三个特征吸收峰。1455cm^-1处的吸收峰为CH3和CH2的弯曲振动峰;1397cm^-1处中等强度的吸收归属于羧基的对称伸缩振动。1200-940cm^-1之间出现的强且复杂的谱带归属于醚和碳水化合物中的C-O伸缩振动。915cm^-1、890cm^-1处两个弱的吸收峰属于细胞壁中多糖的糖环键的振动。吸附pb^2 后,3375cm^-1处的吸收峰紫移至3388cm^-1,1398cm^-1处的峰红移到1384cm^-1,说明羟基和羧基在结合pb^2 起重要作用丙酮处理酵母菌的主要成份和结构吸附前后保持完整。     

抽空和CO吸附温度对CuO／γ－Al_2O_3中铜价态的影响

利用探针分子ＣＯ在铜离子上吸附的原位红外光谱（ＩＲ）和电子自旋共振谱（ＥＰＲ）研究了不同预处理条件中抽空温度对ＣｕＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３表面铜价态的影响，观测到室温时样品表面以Ｃｕ２＋为主，随着抽空温度Ｔｅｖａ的升高，表面的Ｃｕ２＋逐渐被还原为低价铜Ｃｕ＋和Ｃｕ０，Ｔｅｖａ＝２００℃时这种还原作用最强，再升高Ｔｅｖａ，表面铜的价态变化不明显．探针分子ＣＯ本身对Ｃｕ２＋也有还原作用，低于１００℃时还原作用很弱，在１００℃至２００℃之间还原作用随温度升高加剧，高于２００℃还原作用随温度变化不明显．对比两种还原作用，ＣＯ吸附还原作用比抽空还原作用强．     

CO吸附于PtRu合金(100)面上的DFT理论研究

采用DFT方法对CO吸附在PtRu(100)表面的吸附行为进行系统性的研究,分析了键参数及电子结构．结果表明Ru的加入确实能削弱CO在合金上的吸附并且活化CO分子．当Ru的含量达50％时,PtRu催化剂抗CO中毒能力最强．另外CO分子在合金表面的吸附还和其吸附位及表面原子排布有关,CO吸附在Pt上较吸附于Ru上更强,吸附位周围分布Ru较分布Pt更促进CO分子的活化．     

CO、N2在金属Y表面的吸附行为

对Y原子采用相对论有效原子实势(RECP/SDD),C、O、N原子采用6-311 G**基函数,利用B3LYP方法计算了YCO和YN2分子的微观结构以及不同温度下的热力学函数.以气态分子总能量中的振动能EV代替该分子处于固态时的振动能量,以电子运动和振动运动熵SEV代替分子处于固态的熵的近似方法,计算了不同温度下金属Y与CO、N2反应的ΔHΘ、ΔSΘ、ΔGΘ及反应平衡压力,导出了反应平衡压力与温度的关系.计算得出在标准条件下,YCO(s)的生成焓为-69.88 kJ.mol-1,YN2的生成焓为-46.34 kJ.mol-1.比较YCO(s)、YN2(s)和YH2(s)的G ibbs自由能ΔGΘ,可得到在常压及298.15~998.15 K温度条件下,吸附平衡压力pH2Kp(CO)>Kp(N2).比较YCO(s)和PdCO(s)的G ibbs自由能ΔGΘ以及YN2(s)和PdN2(s)的Gibbs自由能ΔGΘ,得到在常压及298.15~998.15 K温度条件下,Y对CO和N2的吸附弱于Pd对CO和N2的吸附.由此,可以认为在纯钯中加入钇,一方面增强了H2在合金膜表面的吸附,另一方面减弱了杂质气体CO和N2的吸附,从而有效提高了渗氢速率.     

CO_2激光辐照强化钢表面的机理

利用连续多模输出的圆形CO_2 激光束对钢进行连续、大面积辐照表面强化处理,得到了厚度均匀的表面层硬化带。它与未经激光处理的钢表面层相比,显微组织发生了明显的改变,晶粒显著细化,硬度大幅度提高,缺陷密度剧增。进行对比疲劳试验的结果表明,经激光处理的试样,其疲劳区内移,疲劳寿命大大提高。     

CuO/ZnO/ZrO_2催化剂上CO_2氢化反应的研究

本文在研究CuO/ZnO/ZrO_2催化剂上CO_2+H_2反应动力学的基础上,通过TPD-MS测试及表观活化能的测算,探讨了CO_2+H_2合成甲醇的反应途径以及第三组份ZrO_2对合成甲醇的促进作用。结果表明,CO_2+H_2反应过程存在合成甲醇及水煤气转换这两个平行的竞争反应。ZrO_2加入CuO/ZnO双组份催化剂中,改善了催化剂的催化性能。     

探讨适合中国的CO2捕集技术

 论述了当前中国捕集CO₂的必要性,探讨了适合中国的CO₂捕集技术。CO₂捕集技术主要分为燃烧前捕集、氧化燃料燃烧捕集、燃烧后捕集3类。由于中国短期内没有能力建设大规模的包含CO2捕集及储存系统的电厂,重点探讨现有电厂的改进问题。很多国家开展了基于燃煤电厂CO₂捕集技术研究,并达到了中试实验水平。中国对于CO₂捕集技术的研究始于20世纪80年代,研究重点主要偏向于燃烧前及燃烧后,忽略了氧化燃料燃烧问题。从国外对氧化燃料燃烧和燃烧后CO₂捕集技术的对比研究看,将一个普通的煤燃烧电厂更新改进成燃烧后捕集电厂所需资本大于改进成氧化燃料燃烧系统需要的资本,而且更新后的氧化燃料燃烧系统运行与维修成本约为燃烧后捕集电厂的一半。氧化燃料燃烧CO₂捕集技术投资和运营成本低,且CO₂捕集率高,是适合中国现阶段国情的CO₂捕集技术。     

酚酸类化合物在超临界CO2流体中的洗脱

研究了酚酸类化合物在超临界CO2中的洗脱过程,考察了不同夹带剂的性质对洗脱率的影响。结果表明:醇类夹带剂的加入能大大提高树脂上酚酸类化合物的超临界洗脱率;通过红外光谱技术研究了超临界流体中分子间的相互作用与超临界洗脱过程的关系,认为醇类夹带剂与酚酸类化合物的氢键作用是提高酚酸类化合物洗脱率的主要因素;以乙醇为夹带剂的超临界CO2洗脱可应用于丹参酚酸的提取。     

GaN（0001）表面吸附TiO2的DFT研究

建立了GaN(0001)2×2表面吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对TiO2分子的吸附进行了理论计算.研究了TiO2分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、成键方位及表面化学键特性.计算结果表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,化学结合能达到7.184～7.423 eV.不同初始位置的TiO2分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga—O化学键表现出共价键特征,O—O连线与GaN[11-20]方向平行,与实验观测(100)[001]TiO2//(0001)[11-20]GaN一致.     

玉米芯活性炭改性及其对CO_2吸附性能

研究了提高玉米芯活性炭对CO2气体吸附性能的方法和途径,对自制的玉米芯活性炭进行了氧化改性和还原改性.改性后C元素质量分数都减少了10%左右.经硝酸和硝酸盐氧化改性后其表面含氧官能团明显增多;经碳酸盐碱性还原改性后引入了CO2-3根;经氨水碱性还原改性后引入了大量氨基基团,表明成功地对制备的玉米芯活性炭进行了氧化和还原改性.其中,利用Ca(NO3)2改性后样品对CO2的吸附量比改性前提高了21.2%;经过Na2CO3改性后样品对CO2的吸附量提高了28.5%.因此,制备的玉米芯活性炭经过Na2CO3改性后更有利于其应用于CO2吸附分离.