TiO_(2)@PT光催化剂的构建及其光催化降解甲苯性能

以对苯二胺和对苯二甲醛为原料,在TiO_(2)表面原位缩合得到二氧化钛复合对苯二胺缩对苯二甲醛聚合物催化剂(TiO_(2)@PT),研究催化剂降解甲苯的光催化性能.利用扫描电子显微镜(SEM),比表面积测试(BET),红外光谱(FT-IR),光致发光光谱(PL),紫外吸收光谱(UV-Vis)以及瞬态光电流测试(TPC)表征手段确定了催化剂的结构形貌及光学特性.通过催化降解甲苯废气的活性测试,发现在365nm紫外光的照射下,TiO_(2)@PT复合材料对气相甲苯的降解效果良好.此外,研究了在不同聚合物包裹比例,催化剂用量,甲苯浓度,温度等条件下,TiO_(2)@PT对甲苯的降解效果,结果表明0.1g TiO_(2)@1%PT在100W紫外灯照射下对1000×10^(-6)甲苯的降解率最高,可以达到26.41%,对应的反应速率为1177.89µmol/(g·h).

低SO_(2)氧化率钒钛基选择性催化还原脱硝催化剂研究进展

选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前烟气氮氧化物控制最主流的技术。商用SCR催化剂主要由V 2O 5-WO_(3)(MoO_(3))/TiO_(2)组成,其中V 2 O 5不仅对烟气中的氮氧化物有催化还原作用,同时也能促进SO_(2)的氧化,导致硫酸铵盐的生成,进而造成催化剂孔道堵塞,活性位点减少,使催化剂活性降低,脱硝效率下降。基于此,主要探讨了钒钛基SCR催化剂对SO_(2)的氧化机理及其研究进展,总结了国内外降低钒钛基SCR催化剂SO_(2)氧化率的一些主要措施,并对此进行了分析和讨论。

活性炭对VOCs的吸附性能与其特征值之间的关系

以甲苯为典型VOCs废气分子,考察了不同活性炭样品的碘值、四氯化碳吸附率(CTC值)、总比表面积和微孔比表面积与其动态甲苯平衡吸附容量的关系.结果发现,无论是低浓度还是高浓度的甲苯废气,CTC值均与活性炭的吸附容量呈现较高的线性相关性,相关系数R 2高于0.92,而碘值只在低浓度条件下与活性炭吸附容量相关性较好,这表明CTC值相比碘值是更适合表征活性炭VOCs吸附性能的特征指标.此外,以含氧类VOCs(乙酸乙酯)为吸附质,CTC值也同样显示出与吸附容量优良的相关性.除活性炭外,本文还将上述方法拓展至硅胶、分子筛、碳硅复合材料等其他多孔吸附材料,结果证明CTC值可以用来指代不同多孔吸附材料的VOCs吸附性能,相对误差在30%以内,表明CTC值作为一个吸附特征指标具有良好的普适性.

La_(2)O_(3)修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能

采用稀土金属氧化物La_(2)O_(3)来修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂,改善其低温催化性能。通过改变La_(2)O_(3)含量及焙烧温度,并借助XRD、BET、SEM、TEM、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR及XPS等表征手段,讨论了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂结构与NH_(3)-SCR低温性能之间的内在关联。结果发现,La_(2)V_(6)W_(5)/TiO_(2)催化剂活性最佳,以NO转化率90%为标准,其工作窗口温度范围下限低至160℃。La_(2)O_(3)的加入提升了催化剂中V^(4+)浓度,改善了氧化还原能力,同时使表面的氧空位吸附氧物种得到增加,进而提升了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能。

离子液体强化一氧化碳转化

一氧化碳(CO)作为一种有害气体,同时是一种宝贵的C1资源。因此,CO的捕集转化是一个重要的化工过程。离子液体因其独特性质已被广泛应用于气体捕集及转化领域。其一,离子液体作为反应介质,促进一氧化碳(CO)转化。其二,具有功能位点的离子液体基吸收剂可以提高CO捕集容量,促进CO转化。其三,离子液体作为催化剂或助催化剂,促进CO转化。本文从离子液体在CO转化中的3种用途(反应介质、吸收剂、催化剂/助催化剂)出发并对适宜的转化反应进行规律性分类总结,综述了离子液体、离子液体基混合溶剂、离子液体基杂化材料强化CO转化的研究进展。离子液体强化的CO转化反应包括酰化、酯化、开环加成、烯烃加成、聚合等。系统地总结了应用于CO转化的离子液体的结构,分析了离子液体基混合溶剂和离子液体基杂化材料在CO转化中的作用机理、影响因素等,最后提出离子液体强化CO转化存在的问题及未来趋势。

有序介孔硅材料的微量碳层修饰及VOCs吸附性能

以孔道规整的介孔分子筛SBA-15和MCM-41作为硅基材料前驱体,以蔗糖作为生物质碳源,通过化学刻蚀方法将生物质碳引入两种介孔分子筛孔道中,从而制备获得碳-介孔分子筛复合材料.通过对蔗糖浓度条件的优化,可以获得比表面积、碳含量和甲苯吸附性能最佳的碳-介孔分子筛复合材料.经由TEM-EDS图谱可以证明,碳元素均匀存在于上述两种介孔硅材料的孔道.进一步通过孔径分析,发现碳层修饰后的介孔分子筛(C@MCM和C@SBA)中微孔比例显著提升,因而其甲苯吸附容量明显高于其对应的介孔分子筛(MCM-41和SBA-15).其中,C@SBA在5次吸脱附循环中容量基本保持不变,循环吸附性能相比C@MCM更为优越.此外,碳层修饰后的介孔分子筛具有良好的耐水性,其吸附容量不会随相对湿度的提高而大幅降低.最后,上述复合材料对其他含氧VOCs物种也具有较好的吸附性能,但对甲苯等弱极性分子的吸附效果更显著.

Au掺杂方式对锐钛矿TiO2光催化性能的影响

结合超临界乙醇干燥技术,采用沉积-沉淀(DP)和共沉淀(CP)法分别制备了具有单一锐钛矿晶相的Au/TiO2和Au(0.2%,原子分数)-TiO2光催化剂,通过XRD、BET、TEM、XPS和Raman手段表征样品中Au的掺杂形态,以光催化降解甲基橙为模型反应考察了样品的光催化活性.结果表明,DP法制备的Au/TiO2在110℃干燥处理后,表面存在的Au3+能有效地促进锐钛矿TiO2光催化性能,其一级反应速率常数比纯锐钛矿TiO2提高了3.2倍,比商用光催化剂Degussa-P25提高了4.1倍,而当Au3+被还原为Au0后光催化活性下降.用CP法制备的Au-TiO2并没有较大地提高锐钛矿TiO2光催化性能,在焙烧温度达到800℃时,Au向表面迁移聚集,造成锐钛矿TiO2晶格氧空位和缺陷位增加,使光催化活性下降.

气相低浓度甲苯在超稳Y分子筛的吸附-脱附性能

为提高Y分子筛对可挥发性有机废气的选择性吸附能力,采用高温水热处理技术对NaY分子筛进行骨架脱铝制备超稳Y分子筛(USY),并在固定床反应器中考察了USY在水汽存在下动态吸附低浓度甲苯的性能。结果表明,随着USY分子筛骨架Si/Al比的增加,虽然其微孔孔体积和比表面积发生了下降,但形成了较多的中孔结构。并且骨架硅含量增加后,USY对非极性的甲苯分子选择性吸附能力明显增加,当Si/Al为22左右,在相对湿度50%下,单位面积甲苯吸附量要比水吸附量大5.6倍。热重脱附研究表明,经过改性后,甲苯脱附温度可从NaY的300℃下降到超稳Y分子筛的160℃,具有优良的热再生性能。

甲苯氨氧化合成苯甲腈VPO催化剂研究

用浸渍法制备了不同磷钒比(P/V)的VPO和VPO/硅胶催化剂,并用XRD、FTIR、TPR进行了表征,在甲苯氨氧化制苯甲腈反应中考察了其催化性能。发现P的引入破坏了V2O5的晶态结构,有效阻止活性晶粒生长。V=O与V-O-V键在P作用下向催化剂内层移动,并被高度扭曲,催化剂表面生成磷酸盐物质,晶格氧数量明显减少,钒平均氧化态下降,催化剂供氧能力减弱。活性测试表明,催化剂P/V越高,它对苯甲腈选择性也越好,其中V3+离子和O2-空位扮演了重要的角色。认为VPO催化剂中内层V=O氧化-还原中心与P-OH的B酸中心共同形成了一个复合活性中心,P/V比在1到2之间的VPO/硅胶催化剂都具有较好催化性能。在440℃时甲苯转化率达到97%,对苯甲腈的选择性达到94%,故在此温度时苯甲腈产率约为91.2%。

功能化离子液体活性位点强化CO_(2)捕集

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术已经成为我国碳中和技术体系的重要组成部分。与工业领域常用的有机胺吸收剂相比,具有低挥发性、高稳定性和位点可设计等优点的功能化离子液体在化学吸收法捕集CO_(2)方面表现出独特的优势。综述了近年来功能化离子液体在CO_(2)捕集领域的研究进展,简述了功能化离子液体的结构分类和合成策略,详细阐述了功能化离子液体与CO_(2)发生化学反应的3类活性位点(氮位点、氧位点和碳位点)及相应捕集机理,并对将来功能化离子液体CO_(2)捕集技术的研究方向进行了展望。

高硅MFI分子筛孔道调控及其乙烷/乙烯吸附分离性能研究

借助固体吸附分离技术可获得高纯度乙烯,对提高乙烯产品质量有重要意义。采用表面修饰策略对Mn掺杂高硅MFI分子筛(H-MFI-Mn)进行修饰分别制得P修饰H-MFI-Mn(H-MFI-Mn-P)和HCOOH修饰H-MFI-Mn(H-MFI-Mn-COOH和H-MFI-Mn-P-COOH)。采用XRD、SEM和N_(2)吸/脱附等对所得分子筛进行了表征。在混合气体中(V(乙烯):V(乙烷)=50:50)对所得分子筛的乙烷/乙烯吸附分离性能进行了评价,并采用UV-Vis和XPS对所得分子筛的乙烷/乙烯吸附分离机理进行了分析。结果表明,H-MFI-Mn-P-COOH的微孔孔径(0.68 nm)和平均孔径(2.70 nm)较H-MFI-Mn的孔径(0.55 nm)和平均孔径(1.61 nm)明显增大。与H-MFI-Mn的比表面积(446 m^(2)/g)相比,H-MFI-Mn-P、H-MFI-Mn-COOH和H-MFI-Mn-P-COOH的比表面积(400 m^(2)/g左右)均有所减小。H-MFI-Mn-P-COOH表现出较好的乙烷/乙烯吸附分离性能,其乙烷动态平衡吸附容量为1 mmol/g,乙烷/乙烯动态分离选择性为2.08。与H-MFI-Mn相比,H-MFI-Mn-P-COOH中Mn^(3+)和Mn^(2+)在总Mn离子中的占比较高,说明P修饰+HCOOH修饰可削弱分子筛结构中Mnδ+物种的电子转移性能,进而抑制H-MFI-Mn-P-COOH的乙烯吸附性能。

Cu-Mn-O制备条件对其催化燃烧甲苯性能的影响

以甲苯催化燃烧为模型反应,考察了Cu-Mn-O催化剂共沉淀制备方法中沉淀剂、滴加方式和焙烧温度对其催化活性的影响。结果表明,以Na2CO3为沉淀剂、反滴(金属离子溶液滴加到碱液)、500℃焙烧所制得的催化剂具有较高的活性,其甲苯完全燃烧(甲苯转化率98%以上)温度为220℃。多晶粉末衍射(XRD)和比表面积(BET)表征发现,在Cu1.5Mn1.5O4晶相中掺杂少量的CuO晶相可以有效地提高催化剂活性,催化剂的比表面积(BET)越大,活性越高。

沉淀剂对Cu-Mn-Ce复合氧化物催化剂结构和性能的影响

为了避免柠檬酸溶胶-凝胶法制备过程中环境问题,采用共沉淀法制备了Cu-Mn-Ce复合氧化物催化剂,以催化燃烧甲苯为模型反应,考察了沉淀剂对Cu-Mn-Ce催化结构和性能的影响。结果表明,以Na OH作为沉淀剂催化剂效果最佳,其次为NH3·H2O、K2CO3、Na2C2O4。采用Na OH作为沉淀剂,氢氧化物前体在焙烧活化过程中更易使Cu、Mn离子进入Ce O2的立方结构,形成具有缺陷结构的Ce O2固溶体,从而提高了表面氧浓度和活动性,在燃烧反应中表现出更优异的催化特性。

Au改性La0.8Sr0.2MnO3催化剂的催化燃烧性能

采用共沉淀(CP)和沉积-沉淀法(DP)分别制备了0·5%(质量分数)金掺杂的Au-LSM和Au/LSM钙钛矿催化剂,以甲苯催化燃烧为模型反应测试催化剂活性,并用XRD、BET、H2-TPR对其进行表征。结果表明,Au掺杂并不改变La0·8Sr0·2MnO3催化剂的织构性质,但明显增强了催化剂表面氧的活动性,提高了其低温催化氧化活性。与DP法制备的Au/LSM相比,Au-LSM表现出更好的催化性能,其催化活性与商业贵金属Pd/Al2O3相当。通过对焙烧温度考察以及50h的变温活性测试,Au-LSM催化性能并没有发生较大变化,催化剂具有良好的稳定性。

VPO催化剂制备条件对其催化甲苯氨氧化反应性能的影响

用浸渍法制备了负载型钒磷氧 (VPO)催化剂 ,并以甲苯氨氧化合成苯甲腈为探针反应 ,考察了载体、还原剂、P/V比和V2 O5负载量对催化剂性能的影响 .结果表明 ,大比表面积SiO2 负载的VPO催化剂性能稳定 ,在高温下也具有较好的选择性 .采用不同还原剂制备的催化剂在反应一段时间后活性趋于一致 ,表明催化剂活性中心是在反应气氛下形成的 .P/V比对催化剂活性和结构影响较大 ,P的加入破坏了V2 O5的晶型结构 ,使磷酸盐物种从催化剂体相向表面聚集 ,减少了催化剂表面存在的过度氧化物种O-和O-2 的数量 ,选择性氧化物种晶格氧 (O2 -)起主要氧化作用 ,提高了催化剂的选择性 .V2 O5负载量增大 ,催化剂活性提高 ,但生成苯甲腈的选择性降低 .表面单分子层覆盖的VOx 可能是反应的活性位和选择性位 .

整体构件型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3催化剂的制备和催化燃烧特性

为了解不同整体构件钙钛矿催化剂的VOCs催化燃烧特性,以不锈钢316L丝网和堇青石蜂窝陶瓷为基材,通过电泳沉积和浸涂技术在基材表面均匀涂覆γ-Al2O3粘合层,再在涂层表面负载钙钛矿型2.0%(wt)的La0.8Sr0.2MnO3活性组分。SEM表征发现100nm左右的La0.8Sr0.2MnO3颗粒可以均匀、牢固地分散在不锈钢丝网和蜂窝陶瓷表面,经过550℃焙烧后无龟裂现象。超声振荡30min后,活性组分损失率均小于5.0%(wt)。甲苯催化燃烧测试表明,金属丝网型、蜂窝陶瓷型和颗粒型La0.8Sr0.2MnO3催化剂表现出相似的催化性能,但金属丝网具有更好的传质效果和热响应速率,更适合处理高空速、温度和浓度波动较大的有机废气。

共沉淀法制备多孔TiO2-SiO2复合氧化物的结构特点

以TiOSO4和硅溶胶为原料,采用氨水滴定共沉淀方法制备了不同SiO2掺杂量的TiO2-SiO2复合氧化物,并对样品进行了BET、孔结构、XRD、SEM、FT-IR表征。结果表明,复合氧化物具有明显的多孔性质,比表面积和孔体积随着Si含量增加而增大。孔结构表现为由近似球形颗粒经均匀排列而成的无序"隧道"孔,当Ti/Si为4时平均孔径最小(5.1nm),分布最为集中。IR和表面元素分析发现,复合氧化物存在Ti-O-Si键,Ti元素更易在材料表面富集。

甲苯氨氧化合成苯甲腈反应条件的探索

在用正交法初步确定甲苯氨氧化最佳反应条件的前提下,分别研究了各个单因素;反应温度、进料中空气/甲苯、氨气/甲苯和水/甲苯(摩尔比)对反应的影响及其它们在催化过程中所起的作用.研究发现,适当地提高温度可以有效地增加选择性氨氧化晶格氧物种O2-数量,使反应对苯甲腈的选择性增加;反应温度对空气较为敏感,空气过量时反应易发生飞温,一方面导致反应物料NH3在晶格氧作用下分解,另一方面导致甲苯过度氧化发生;氨与催化剂(VO)2P2O7作用可以形成催化剂的选择性中心,但过量氨会过多地占据催化剂的Lewis酸位,导致腈产率下降;水的引入并没有明显地改善反应性能,相反水会和氨气在催化剂表面发生竞争吸附而影响反应进行.

VPO催化剂上甲基芳香烃氨氧化制芳香腈

考察了VPO催化剂在甲苯、3-甲基吡啶、对氯甲苯、对二甲苯氨氧化反应中的催化性能,结果表明,VPO催化剂上甲苯和3-甲基吡啶均有较好的转化率和对腈的选择性,其腈产率可以达到87%以上.但苯环上其它位基团对反应存在较大影响,对氯苯甲腈最高产率61%,对二苯甲腈最高产率40%,在n(P)/n(V)较大的VPO催化剂上发现有对甲基苯甲腈生成.

用于甲基芳香烃化合物氧化和氨氧化的含钒催化剂

介绍了在甲基芳香烃化合物氧化和氨氧化中使用的三类含钒催化剂：纯氧化钒催化剂、加促进剂的含钒催化剂、负载型含钒催化剂。讨论了它们的结构和催化性能，并分析了含钒催化剂上氧化和氨氧化的一般机理。