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.     

原位还原第四周期过渡金属盐催化氨硼烷水解产氢研究

该文探究了原位还原第四周期过渡金属盐(FeCl₂、CoCl₂、NiCl₂、CuCl₂和ZnCl₂)催化氨硼烷水解产氢性能,发现它们催化氨硼烷水解产氢活性由高至低依次为CuCl₂>CoCl₂>NiCl₂>FeCl₂>ZnCl₂,这些盐催化氨硼烷水解产氢速率与它们及其相应金属组成电对的标准还原电极电势呈近似线性关系,这说明标准还原电势越高,相应金属盐越易被还原为金属,对应金属催化剂催化氨硼烷水解产氢的活性越高.在原位还原CuCl₂、CoCl₂和NiCl₂催化剂中分别存在金属Cu、Co和Ni物相,催化氨硼烷水解产氢速率较快.原位还原CoCl₂、NiCl₂和CuCl₂催化氨硼烷水解产氢的最佳搅拌速率分别为210、480和210 r·min^-1,最佳用量分别为0.001 0、0.000 5和0.002 0 mol,转化频率(T_OF)分别为104.9 mol H₂·mol^-1Co·min^-1、21.6 mol H₂·mol^-1Ni·min^-1和217.2 mol H₂·mol^-1Cu·min^-1.动力学计算结果表明原位还原CoCl₂、NiCl₂和CuCl₂催化氨硼烷水解产氢的活化能分别为35、65和6 kJ·mol^-1.原位还原CoCl₂催化剂具有磁性,易与反应液分离,且团聚不明显,循环使用性能显著优于原位还原的CuCl₂.     

Ru/ZrO2催化剂催化氨硼烷水解产氢研究

采用浸渍-化学还原法制备了Ru/ZrO_2催化剂,并考察了钌负载量、硼氢化钠的用量、还原温度以及反应条件对催化剂Ru/ZrO_2催化BH_3NH_3水解产氢的影响。结果表明,在钌的负载量为0.4%,钌与还原剂硼氢化钠的物质的量比为1∶1.6,还原温度为303 K时,Ru微晶尺寸为3.2 nm, Ru/ZrO_2催化剂催化BH_3NH_3水解产氢的转化频率TOF(turn over frequency)为38.4 mol/mol(Ru)·min。搅拌转速为450 r/min时,外扩散限制消除,产氢速率最大;产氢速率与催化剂用量成正比,氨硼烷水解产氢反应由催化剂界面反应控制;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,产氢速率越大。反应动力学计算表明Ru/ZrO_2催化剂催化BH_3NH_3水解产氢速率与氨硼烷浓度无关,活化能为66 kJ/mol。     

金属有机框架衍生的Co3O4/SnO2复合材料制备及其光催化性能

金属有机框架(metal-organic framework,MOF)材料ZIF-67衍生Co₃O₄十二面体纳米块在室温下与SnO₂复合,制备出立方体Co₃O₄/SnO₂复合光催化剂.煅烧后形成的Co₃O₄/SnO₂材料禁带宽度明显降低,荧光淬灭明显,说明Co₃O₄的加入拓展了SnO₂的光响应范围至可见光甚至红外光区域,同时促进了光催化反应过程中光生载流子的分离.以罗丹明B(Rhodamine B,Rh B)为目标反应物,在可见光下考察了MOF衍生的Co₃O₄/SnO₂的光催化降解活性,发现Co₃O₄/SnO₂在60 min内可以降解89.6%的Rh B,分别是纯SnO₂和纯...     

异质结g-C3N4/Co3O4复合材料的制备及其丙酮气敏特性研究

为了提升p型半导体金属氧化物Co₃O₄的气敏特性,采用两步法将金属有机骨架衍生的十二面体中空Co₃O₄颗粒与二维石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合制备异质结g-C₃N₄/Co₃O₄复合材料,用于丙酮气体的检测。通过探究该复合物材料的微观结构组成与气敏特性间的构效关系,揭示其气敏机制。结果表明,当g-C₃N₄负载量为0.04 g时获得的g-C₃N₄/Co₃O₄在操作温度为200℃时,对50 mg/L丙酮气体的响应值为140。该复合物对丙酮的检测限为0.7 mg/L,并表现出良好的稳定性和选择性。g-C₃N₄/Co₃O₄复合材料气敏性能的改善源于复合材料比表面...     

非甲烷总烃分析仪专用Co3O4/Al2O3催化剂的制备及性能研究

挥发性有机化合物(volatile organic compounds, VOCs)是引发霾和光化学烟雾等环境问题的重要原因,达到一定浓度会对人类健康造成威胁。非甲烷总烃(non-methane hydrocarbon, NMHC)作为VOCs总量统计的重要指标,在一定程度上可以简单、直观地反映VOCs污染状况,因此,监控NMHC对保护环境与人类健康具有重要意义。本文中制备了层状结构、球形结构和立方体结构3种不同形貌的Co₃O₄纳米材料,将纳米材料均匀负载于活性Al₂O₃颗粒表面作为NMHC分析专用催化剂。通过XRD、FESEM、BET和XPS技术对制备的Co₃O₄催化剂进行表征;并将催化剂用于NMHC的检测,对不同形貌催化剂的催化性能进行评价。结果表明,当煅烧温度为400℃、煅烧时间为3 h,催化剂具有较高的催化活性,其中立方体结构催化剂具有最高的催化活性,能在236℃将NMHC完全降解,层状结构与球形结构催化剂分别在261℃与257℃将NMHC完全降解...     

磁性花生壳负载钯催化剂的制备及催化氨硼烷释氢性能

以高锰酸钾改性后的花生壳为原料,通过共沉淀法制备了磁性花生壳(PSK-Fe_3O_4)复合材料,并以其为载体制备了磁性花生壳负载钯催化剂(Pd/PSK-Fe_3O_4).以XRD、FT-IR、TEM、XPS、TG等表征手段对该催化剂进行了表征,并将其应用于催化氨硼烷水解释氢.结果表明:Pd/PSK-Fe_3O_4催化剂在催化氨硼烷水解反应中表现出较好的催化活性,其转换频率(TOF)为6.7 mol_(H2)·mol_(Pd)~(-1)·min~(-1),表观活化能(E_(app))为28.0 kJ mol~(-1).Pd/PSK-Fe_3O_4催化氨硼烷水解释氢反应对于催化剂浓度和氨硼烷浓度的反应级数分别为一级和零级.此外,循环实验表明该催化剂具有较好的循环稳定性.     

光活化SnO2/Co3O4复合材料低温丙酮气敏性能研究

以硝酸钴、氯化亚锡和2-甲基咪唑为原料,甲醇为溶剂,通过热解双金属有机骨架法制备SnO₂/Co₃O₄复合材料,探究光活化作用下SnO₂/Co₃O₄复合材料的低温丙酮气敏性能。结果表明：SnO₂/Co₃O₄复合材料在近紫外光活化作用下,工作温度为80℃时,对体积分数为0.005%的丙酮具有良好的气敏性能,灵敏度响应值为14.5,是无光活化时的7倍,并且表现出良好稳定性。SnO₂/Co₃O₄复合材料气敏性能的改善是由于光活化下材料内部建立了氧的光活化吸附-解吸循环,使得低温下材料的气体吸附-解吸过程和表面反应性增强。     

硅藻土负载纳米Fe3O4催化臭氧处理渗滤液膜滤浓缩液混沉出水

以垃圾渗滤液膜滤浓缩液混沉出水为研究对象,制备硅藻土负载纳米Fe₃O₄作为催化剂催化臭氧处理浓缩液.考察溶液初始pH值、臭氧体积流量和催化剂投加量对处理效率的影响.结果表明:在溶液初始pH值为7,臭氧体积流量为1.0 L·min^-1,催化剂投加量为0.8 g·L^-1,反应时间为90 min时,化学需氧量(COD)和UV₂₅₄去除率分别为67.8%和86.3%.对进出水进行三维荧光光谱(3D-EEM)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析的结果表明:经催化臭氧氧化处理以后,浓缩液中的腐殖酸、富里酸和色氨酸等难降解物质大幅度减少;烷烃类、酚类和杂环类物质质量分数下降,烷烃类衍生物质量分数上升;硅藻土负载纳米Fe₃O₄催化臭氧对于浓缩液有着较好的处理效果.     

复合催化剂S-CuCo2O4的制备及其活化PMS降解CIP性能研究

采用水热法,以硫脲为硫源对CuCo₂O₄进行硫化处理合成S-CuCo₂O₄,对复合催化剂S-CuCo₂O₄进行XRD、FT-IR、SEM、XPS、ICP-OES、EPR表征,并考察其活化过一硫酸盐(PMS)降解环丙沙星(ciprofloxacin, CIP)的效果。实验结果表明：成功制备出S-CuCo₂O₄催化剂,在其表面富含Co(Ⅱ)和Cu(Ⅰ);当催化剂投加量为0.06 g/L、PMS投加量为0.2 g/L、pH=6.4时,复合催化剂S-CuCo₂O₄在25 min后对CIP的降解效率可达96.8%,降解效果明显优于CuCo₂O₄、CuCo₂S₄。自由基淬灭实验和EPR测试表明,SO^-₄·和¹O₂     

FeVO4-H2O2体系中酸性品红的降解性能研究

为提高印染废水的高效、快速降解,进行了FeVO₄催化降解酸性品红水溶液的研究,考察了双氧水的初始浓度、催化剂用量和反应温度对脱色率和反应速率常数的影响。结果表明:在使用FeVO₄作为非均相Fenton催化剂时,酸性品红的氧化降解反应可以使用假一级反应动力学模型进行描述。FeVO₄投加量的增加和温度的增大都可以显著提高酸性品红降解反应速率常数。在H₂O₂浓度为13.6 mmol·L^-1,FeVO₄投加量为1.0 g·L^-1,温度25 ℃条件下,60 min时FeVO₄对酸性品红水溶液的降解率达到94.5%。同时,根据不同温度下的反应速率常数,并结合Arrhenius方程计算出酸性品红降解过程的假一级反应的活化能Ea为60.24 kJ·mol^–1。为利用多相类Fenton催化剂方法处理含酸性品红的印染废水提供理论依据。     

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%。     

杂多酸H3PW12O40催化降解微晶纤维素

 以杂多酸H₃PW₁₂O₄₀为催化剂,1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)离子液体为溶剂,在较温和条件下对微晶纤维素(MCC)进行降解实验。研究了反应温度、反应时间、加水量及催化剂用量等条件对降解反应的影响。研究结果表明,以离子液体[Amim]Cl(2.0 g)为溶剂,降解微晶纤维素(0.1 g,0.6 mmol),当催化剂用量为0.09 当量(eq)、加水量为0.07 mL、微波加热160℃反应30 min 时,微晶纤维素的降解效果最佳,其中可还原糖(TRS)的收率可达66.8%,葡萄糖收率为32.8%,纤维二糖收率为17.6%。     

氮掺杂石墨烯负载钴基多组分纳米粒子作为锌空气电池的先进阴极催化剂

为了提高锌空气电池 (ZABs) 中阴极氧气还原反应 (ORR) 的效率,本文提出了一种吸附–络合–煅烧方法,在石墨烯纳米片上形成包含 Co、Co₃O₄ 和 CoN 的多组分钴基纳米粒子及大量N掺杂原子,获得 Co/Co₃O₄/CoN/NG复合材料。尺寸小于50 nm的Co/Co₃O₄/CoN 纳米粒子均匀分散在 N 掺杂石墨烯 (NG) 基底上,极大地改善了ORR的电催化行为。测试结果表明,所制备材料催化ORR的半波电位高达0.80 V vs. RHE,极限电流密度为4.60 mA?cm?2,与市售的铂/碳 (Pt/C) 催化剂接近。作为ZABs的阴极催化剂,该电池的比容量和开路电压分别为 843.0 mAh?g?1和1.41 V。优异的性能归因于高度分散的Co/Co₃O₄/CoN纳米颗粒和掺杂氮原子提供了大量的催化活性位点,以及石墨烯二维结构提供了高表面积及快速的电子传输通道。     

基于化学链制氧的加热炉富氧燃烧系统构建及分析

基于化学链制氧原理构架了加热炉富氧燃烧系统,以解决富氧燃烧氧气来源问题.通过对Co₃O₄氧解耦特性的研究,分析构建系统的可行性.结果表明:Co₃O₄释氧反应平衡氧的体积分数随温度升高而急剧增大,当反应温度为900℃时,平衡氧的体积分数为29.6%;烟气中CO₂,H₂O等成分不会对Co₃O₄释氧过程产生影响;随Co₃O₄与烟气物质量的比的增大,烟气中氧气的体积分数逐渐增大,当物质量的比为1∶1时,950℃下氧气的体积分数可达24.5%;考虑实际生产过程,产量为32t/h的蓄热式轧钢加热炉,富氧率为4%时,Co₃O₄填充量为3.4t.     

α-Fe2O3/CuO/rGO非均相芬顿催化剂的制备及其降解苯酚的性能

采用改进的Hummers法制得氧化石墨烯(GO),与FeSO₄在120 ℃下回流还原,再通过浸渍Cu(NO₃)₂、煅烧得到α-Fe₂O₃/CuO/rGO非均相芬顿催化材料,并对材料进行扫描电子显微镜(SEM)表征和X射线粉末衍射(XRD)分析.以苯酚为目标污染物,研究α-Fe₂O₃/CuO/rGO复合材料对苯酚的催化降解性能.结果表明:在pH=5.8,双氧水的初始浓度为40 mmol/L,催化剂投加量为1.0 g/L条件下,降解90 min时,α-Fe₂O₃/CuO/rGO对0.1 g/L苯酚的去除率达到100%;在降解180 min时TOC的去除率约70%,说明α-Fe₂O₃/CuO/rGO对苯酚有较高的矿化效率,是一种具有应用前景的芬顿催化剂.     

LaAl0.5Ni0.5O3钙钛矿的制备及其对甲烷干重整的催化性能

采用硬模板法制备比表面积大的介孔LaAl_1-xNi_xO₃钙钛矿催化剂,将其用于碳中和甲烷干重整领域,研究不同温度下的反应活性。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、N₂吸附-脱附(BET)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、热重分析(TGA)对制备的催化剂进行表征。结果表明:LaAl_0.5Ni_0.5O₃催化剂在反应过程中表现出了最优异的活性与稳定性。在反应温度为750 ℃,空速GHSV=36 000 mL/(g·h)的反应条件下, CH₄与CO₂的转化率分别达到69.8%和81.5%,经25 h稳定性测试后CH₄与CO₂的转化率仅分别降低2.7%和3.3%。这是由于在H₂-Ar混合气还原过程中,LaAl_0.5Ni_0.5O₃催化剂获得了比LaAl_0.7Ni_0.3O₃催化剂更多的Ni活性位点,同时获得了比LaAl_0.3Ni_0.7O₃催化剂更优异的抗烧结、抗积碳性能。     

α-Fe2O3晶面调控及其非均相光芬顿催化降解甲基橙特性

针对非均相光芬顿中两相传质阻力导致催化性能较低的缺陷,采用水热法制备了α-Fe₂O₃{110}/{113}晶面不同暴露比例的催化剂。采用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM/HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及紫外可见固体漫反射(UV-vis DRS)对催化剂进行表征分析,分别考察了H₂O₂浓度、催化剂投加量、甲基橙初始质量浓度以及初始pH对其催化降解甲基橙的影响,结果表明：FeCl₃·6H₂O浓度为33 mmol/L,摩尔比FeCl₃·6H₂O∶NaH₂PO₄∶NaF为1∶1∶15,180℃反应24 h所得α-Fe₂O₃催化性能最佳,在H₂O₂浓度为20 mmol/L,催化剂投加量为200 mg/L,甲基橙初始质量浓度为40 mg/L以及初始pH=5的条件下...     

添加Co3O4纳米颗粒引起的残余结构应变对粉末冶金制备的Al/Co3O4纳米复合材料的结构、硬度和磁性能的影响

Al composites are of interest due to their appropriate ratio of strength to weight. In our research, an Al/Co₃O₄ nanocomposite was generated using a sintering technique. The powders of Al with various Co₃O₄ nanoparticle contents (0wt%, 0.5wt%, 1.0wt%, 1.5wt%, 2.0wt%, and 2.5wt%) were first blended using planetary milling for 30 min, and compressed in a cylindrical steel mold with a diameter of 1 cm and a height of 5 cm at a pressure of 80 MPa. The samples were evaluated with X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Vickers hardness, and a vibrating sample magnetometer (VSM). Although the crystallite size of the Al particles remained constant at 7–10 nm, the accumulation of nanoparticles in the Al particle interspace increased the structural tensile strain from 0.0045 to 0.0063, the hardness from HV 28 to HV 52 and the magnetic saturation from 0.044 to 0.404 emu/g with an increase in Co₃O₄ nanoparticle content from 0wt% to 2.5wt%.     

BiOBr/Fe3O4@硅藻土复合磁性材料的光催化性能

采用水热法制备了Fe₃O₄纳米粉体、硅藻土负载纳米Fe₃O₄二元催化剂(Fe₃O₄@D),并与BiOBr粉体进行了复合,成功合成了BiOBr/Fe₃O₄@D复合纳米粉体。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等仪器对3种催化剂进行了表征,并用制得的催化剂光降解罗丹明B(RhB)。结果表明,3种催化剂均被成功合成;在3种催化剂中,Fe₃O₄粉体呈球状,且BiOBr/Fe₃O₄@D直径处于纳米级;在光催化降解RhB的试验中,BiOBr/Fe₃O₄@D复合纳米粉体的催化性能最好。进一步考察了BiOBr/Fe₃O₄@D三元催化剂的投加量、PMS质量浓度、初始pH等因素对其光催化性能的影响。结...