Co/MOF-808(Zr)复合材料的制备及其对有机磷化合物的降解性能

为了解决普通单金属MOFs材料几乎不能直接将双(4-硝基苯)磷酸酯(BNPP)直接降解为毒性更低的对氨基苯酚(4-AP)的问题,通过油浴法制备出MOF-808(Zr)后,采用后修饰法将草酸钴负载于MOF-808(Zr)上,制备出Co/MOF-808(Zr)复合材料,并对所制材料进行XRD和TEM表征。结果表明:MOF-808(Zr)具有高晶体结构稳定性,Co/MOF-808(Zr)的粒径在250 nm左右且分布均匀;Co/MOF-808(Zr)通过级联反应成功将有机磷神经毒剂模拟物BNPP直接降解为毒性更低的4-AP,而非一般的毒性较高的降解产物对硝基苯酚(4-NP)。其最佳级联降解反应条件为:温度45℃,Co/MOF-808(Zr)剂量为2 mg/mL,底物BNPP为0.6 mmol/L,硼氢化钠0.06 mmol/L。实践得出,Co/MOF-808(Zr)在将有机磷化合物直接降解为毒性更低的4-AP方面表现出良好的应用潜力。

磁性多壁碳纳米管的制备及用于类芬顿反应催化降解橙黄Ⅱ

为了提高非均相类芬顿体系的催化效率,采用原位生长法和直接混合法分别合成了Fe_(3)O_(4)修饰的磁性多壁碳纳米管(Fe_(3)O_(4)-MWCNTs)纳米复合材料,并对其作为类芬顿催化剂降解偶氮染料橙黄Ⅱ的效果进行了研究。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM)、热重分析(TGA)和磁学性能(VSM)检测对制备的Fe_(3)O_(4)-MWCNTs磁性纳米复合材料的组成、结构、形貌及性能等进行了表征,结果表明:原位生长法获得的Fe_(3)O_(4)-MWCNTs纳米复合材料具有良好的磁学性能,且Fe_(3)O_(4)纳米粒子均匀分布于碳纳米管的表面。降解实验结果表明:在Fe_(3)O_(4)-MWCNTs磁性纳米复合催化剂用量为0.025 g、H_(2)O_(2)用量为555μL、pH值为2.5、反应温度为25℃、橙黄Ⅱ溶液初始浓度为50 mg/L的条件下,6 h后橙黄Ⅱ的去除率达到99.9%。该复合材料也表现出良好的稳定性和可重复使用性,磁分离循环使用四次后对橙黄Ⅱ的去除率仍能保持在97%以上。

Ni/Al_(2)O_(3)与ZnO距离对含硫菲加氢性能的影响

将菲深度加氢制得全氢菲(航空燃料的主要成分),是实现煤焦油清洁高效利用的有效途径之一。为解决Ni基催化剂在深度加氢过程中的硫中毒问题,将具有优异加氢性能的Ni/Al_(2)O_(3)催化剂与脱硫剂ZnO以4种不同方式耦合,系统考察了Ni/Al_(2)O_(3)与ZnO距离对含硫菲加氢性能的影响,并借助X射线衍射仪和X射线光电子能谱仪对催化剂的结构进行表征。结果表明,距离最近的装填方式Ⅳ展现出最优异的催化性能,10h后菲的转化率和二苯并噻吩的脱硫率仍能维持在100.0%,目标产物全氢菲的选择性为98.0%。表征结果显示较近的距离促进了二苯并噻吩加氢脱硫产生的中间硫物种及时与ZnO作用生成ZnS。两种位点间相互作用的调控使催化剂兼具深度加氢和加氢脱硫性能,进而提升了Ni/Al_(2)O_(3)催化剂在含硫菲加氢反应中的稳定性。

MG@ZIF7-MIP的制备及对水环境中双酚A的电化学传感检测

为了解决常规双酚A检测分析方法无选择性、需要标准样品、预处理过程复杂等缺陷,以磁性石墨烯(MG)为基底、ZnO作为Zn源在MG表面原位生长ZIF-7,合成了高效导电复合膜MG@ZIF-7;选择MG@ZIF-7为载体、内分泌干扰物双酚A(BPA)为模板分子、丙烯酰为功能单体、二乙烯基苯为交联剂,采用表面分子印迹技术成功制备了分子印迹杂化膜(MG@ZIF7-MIP),并通过TEM、XRD、XPS、FT-IR等测试手段对其进行了分析表征;构建了以MG@ZIF7-MIP修饰电极为工作电极的分子印迹电化学传感器,对水环境中内分泌干扰物BPA进行选择性检测。结果表明:MG@ZIF7-MIP修饰电极对BPA的线性响应范围为0.001~0.100μmol/L(R=0.9763),响应平衡时间为4 min,检测限为9.84 ng/L(S/N=3),建立了一种快速响应、实用性强、高灵敏检测双酚A的分析方法。

g-C_(3)N_(x)@Zn_(x)O异质催化剂的制备与可见光催化活性

为了解决常规氧化锌光催化剂能带隙宽、量子产率低、稳定性差等缺陷,以g-C_(3)N_(x)为基底、以ZnO作为金属源在g-C_(3)N_(x)表面原位生长类沸石咪唑酯框架-8(ZIF-8),经高温煅烧后制得具有高稳定性和可见光催化活性的g-C_(3)N_(x)@Zn_(x)O异质催化剂;采用TEM、XRD、UV-DRS、瞬态光电流等测试方法对实验材料进行分析表征,并将g-C_(3)N_(x)@ZnxO用于水环境中亚甲基蓝有机物的可见光催化降解。结果表明:g-C_(3)N_(x)和ZIF-8的引入不仅使材料的光吸收能带隙变窄,而且显著提高了瞬态光电流响应信号,有效抑制了光生电子与空穴对的重组,从而增强了材料的光催化性能,g-C_(3)N_(x)@Zn_(x)O对亚甲基蓝的可见光降解率达到了98.45%。

铜铝复合氧化物的制备及催化甲醛降解反应

利用柠檬酸与氢氧化铜、氢氧化铝的酸碱反应制备柠檬酸铜铝复合盐,经500℃热分解制备出了铜铝均匀分布的铜铝复合氧化物。复合氧化物的结构及元素分布采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪及透射电子显微镜-能谱联用技术进行了表征。以30%过氧化氢溶液为氧化剂,以铜铝复合氧化物为催化剂催化水中甲醛的降解,在25℃、过氧化氢浓度为80μmol/mL、甲醛浓度为0.998 mg/mL,通过分光光度法测定剩余甲醛含量并计算甲醛降解率为95.3%。通过加入自由基捕捉剂叔丁醇验证了该反应机理为自由基反应。实验考察了甲醛浓度、催化剂浓度、过氧化氢浓度及酸碱度对甲醛降解效果的影响。实验发现当甲醛浓度小于0.998 mg/mL,催化剂浓度为16 g/L,过氧化氢浓度为80μmol/mL,25℃,在pH=5~9范围内,甲醛降解率均在90%以上。

铁基催化剂制备流程对CO加氢反应性能的影响

采用共沉淀和高温煅烧法制备Al-O-Zn型载体,分别以2种不同制备流程负载铁和钾元素的先钾后铁法和先铁后钾法制备了2种催化剂样品R1和A1。采用XRD、ICP-OES、氮气物理吸附、场发射电子显微镜、二氧化碳化学吸附-程序升温脱附等手段对2种催化剂样品进行表征,并在固定床加压反应器装置上评价了催化剂的CO加氢制备烯烃的反应性能。结果表明:2种样品在结晶相组成、孔织构、微观形貌上均无显著差异,但是在CO_(2)-TPD曲线特征上却具有巨大的差异,样品R1具有近乎对称的高温脱附峰与低温脱附峰,样品A1则以高温脱附峰为主。在温度290~420℃、压力2 MPa、体积空速1500 mL/(g·h)、反应时间4 h的条件下进行CO加氢反应制备烯烃,与催化剂样品A1作用下的结果相比,样品R1作用下C 2烯烃/烷烃摩尔比最大值高约500%、C_(3)烯烃/烷烃摩尔比最大值高约174%、C 4烯烃/烷烃摩尔比最大值高约35%、C=2~C=4烃类选择性最大值高约44%。催化剂的制备流程不同导致催化剂样品表面的碱性位特征发生显著改变,CO_(2)-TPD曲线高温脱附峰与低温脱附峰近乎对称的情况(样品R1)比高温脱附峰为主的情况(样品A1)更能有效抑制加氢,进而影响催化剂对CO加氢反应的烃类选择性。

稀土改性CaO载体负载Ni催化乙醇水蒸气重整制氢

将稀土化合物La_(2)O_(2)CO_(3)改性CaO载体负载Ni制备Ni/CaO-La_(2)O_(2)CO_(3)(NCaL)催化剂,对其催化乙醇水蒸气重整制氢效果进行了研究,并与未改性的Ni/CaO(NCa)催化剂进行对比。采用X射线衍射仪(XRD)分析催化剂的物相,程序升温化学吸附仪(TPR)测试氧化还原能力,色谱工作站分析制氢性能。结果显示:300℃下,NCa的乙醇转化率不到70%,而NCaL的乙醇转化率超过80%;400℃下,NCaL的乙醇转化率已达100%,而NCa的乙醇转化率不到95%。La_(2)O_(2)CO_(3)改性能显著提高催化剂的低温乙醇转化率和催化活性。600℃下,NCaL的H_(2)选择性达到最大值近90%,较NCa的最大值提高了14.31%。NCaL的H_(2)、CO_(2)选择性明显高于NCa,而CO、CH4选择性有所降低。La_(2)O_(2)CO_(3)改性能显著提高催化剂的H_(2)选择性,稀土改性CaO载体可提升Ni催化乙醇水蒸气重整制氢效果。

2CoFe@NCNT催化过硫酸盐氧化降解磺胺二甲嘧啶的研究

以提高Fe基/多孔碳催化活化过硫酸盐(PS)降解水体中有机污染物的活性、稳定性和拓宽pH操作范围为目标,采用“一步共混+高温煅烧”的方法将CoFe纳米颗粒封装在氮掺杂碳纳米管(NCNT)中制备了2CoFe@NCNT-36,并用于催化PS处理磺胺二甲嘧啶(SMZ)废水。结果表明:2CoFe@NCNT-36相比于单一活性金属而言,在最佳处理条件下(30℃,催化剂加量为0.2 g/L,pH 3~9,PS加量为1.0 g/L和SMZ初始浓度ρ_(0)为20 mg/L),表现出良好的SMZ降解活性,30 min内去除率可达99%以上,且符合准一级动力学模型。2CoFe@NCNT-36优异的催化活性归因于Co-Fe双金属与NCNT之间的协同作用,以及组分之间的电子传递生成了更多的Co^(0),促进了降解过程中电子的传递。

MOFs基衍生多孔碳活化PMS降解甲硝唑的机制研究

为实现水体中抗生素类污染物的高效降解,本研究基于双金属MOF材料构建思路,采用一锅合成法制备了双金属掺杂CoMg-MOF-74材料,再对其高温热解形成多孔碳催化剂(Co_(x)MgO_(y)/C)。探究不同Co、Mg金属配比的Co_(x)MgO_(y)/C对过氧单硫酸盐(PMS)体系的催化能力,以及在不同水环境下甲硝唑(MNZ)降解的效果,并分析其对MNZ的降解路径。结果表明:Co_(1)(MgO)_(1)/C-PMS体系具有最优的MNZ降解能力,在室温环境下,投加5 mg的Co_(1)MgO_(1)/C,即可在30 min内实现对MNZ的完全降解。同时Co_(1)(MgO)_(1)/C-PMS体系具有较强的抗干扰能力,在较宽的pH范围内(3~9)与复杂水环境中保持了较高的MNZ降解效率。借助各种先进表征与降解实验分析可得Co_(1)MgO_(1)/C-PMS体系主要存在三种降解路径,其中单线态氧(^(1)O_(2))对MNZ的降解起主要作用,硫酸根自由基(SO_(4)·^(-))与催化剂介导的电子转移起次要作用。本研究为高性能双金属催化剂的合成提供了一种新的思路,也为水环境中MNZ的污染治理提供了科学依据。

特殊形貌SAPO-44分子筛催化甲醇转化制低碳烯烃性能研究

SAPO-44分子筛具有与SAPO-34分子筛同样的CHA拓扑结构,在甲醇转化制低碳烯烃(MTO)反应中具有优良的催化性能,但传统SAPO-44分子筛单一的微孔孔道结构限制了反应物和产物分子的扩散,分子筛的传质扩散性能有待进一步提高。通过水热法在合成体系中添加氯化铵制备了特殊形貌的SAPO-44分子筛,采用XRD、SEM、N_(2)吸/脱附和NH_(3)-TPD研究了合成体系中氯化铵的添加量对所合成SAPO-44分子筛的晶相结构、形貌、孔结构性质以及酸性质等物理化学性质的影响,并考察了所合成的SAPO-44分子筛在MTO反应中的催化性能。结果表明,氯化铵的添加降低了分子筛晶化体系的pH值;未添加氯化铵合成的SAPO-44分子筛的粒径为14.79μm,形貌为传统立方体,添加氯化铵后合成的SAPO-44分子筛呈新型特殊形貌结构,并且粒径减小。当n(NH_(4)Cl):n(Al_(2)O_(3))=0.25时合成的SAPO-44分子筛粒径为7.58μm,呈飞碟形结构;当n(NH_(4)Cl):n(Al_(2)O_(3))=0.50时合成的SAPO-44分子筛粒径为9.41μm,呈类似球形结构。特殊的形貌堆积使分子筛形成了介孔,构筑了微介孔结构,比表面积和孔容增大,酸强度和酸量增加。在MTO反应中,添加氯化铵合成的特殊形貌的SAPO-44分子筛生成的微介孔结构和粒径的减小有利于增强分子扩散效率,使反应稳定性提高1.4倍以上,同时,酸性的增强构成了更多的催化活性中心,以及分子筛的微介孔结构和小尺寸晶粒的共同作用使低碳烯烃(乙烯+丙烯)选择性提高3.00%以上。

CuO/BiOCl异质结催化剂的合成及其光催化性能研究

以微球状氯氧化铋(BiOCl)为模板,合成了CuO/BiOCl异质结催化剂,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、荧光分光光度计等对催化剂形貌和结构进行了表征;以亚甲基蓝(MB)为降解目标,探究了CuO与BiOCl物质的量比、MB染料初始质量浓度、催化剂质量、溶液pH等对CuO/BiOCl催化性能的影响,并研究了该催化剂的循环再生能力及光催化反应机理。结果表明:在可见光照射下,当CuO与BiOCl物质的量比为1∶15,催化剂质量为0.050g,MB初始质量浓度为25mg/L时,光催化效率最高,吸附过程符合一级动力学模型,且该催化剂具有良好的循环再生能力。在催化过程中空穴h+起主要作用,羟基自由基和超氧自由基均起次要作用。

TiO_(2)-BiOBr复合材料的制备及其光催化性能

为了提高BiOBr的可见光光催化性能,利用微波法将不同物质的量比的TiO_(2)与BiOBr进行复合形成TiO_(2)-BiOBr,研究催化剂TiO_(2)-BiOBr对有机污染物罗丹明B降解效果的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见吸收光谱(UV-vis)等手段对所制备的催化剂进行表征。结果表明:相较于纯TiO_(2)和BiOBr,TiO_(2)-BiOBr在可见光区的光催化能力有了较大提高且可见光催化降解效率最高的物质的量比为n(TiO_(2))∶n(BiOBr)=1∶12。TiO_(2)-BiOBr复合催化剂光催化活性的提高是由于TiO_(2)粒子在BiOBr层状结构上附着并使结构向外生长,有利于具有光催化活性的BiOBr(110)晶面产生优势生长;TiO_(2)和BiOBr之间形成了独特的异质结构,两者都有效地提高了光生电子与空穴的分离效率。

缺陷型Cu-Bi共掺杂TiO_(2)光催化剂的制备及其降解四环素的研究

以钛酸四丁酯、硝酸铜、硝酸铋为原料,采用溶胶-凝胶法制备前驱体溶液,经干燥、机械活化(MA)、煅烧处理,制备缺陷型Cu-Bi共掺杂TiO_(2)复合光催化剂,利用XRD、SEM、TEM、XPS、BET、PL等进行表征,在可见光辐照下,对光催化剂降解的盐酸四环素(TC)性能进行了研究。结果表明,在MA处理20 min,铜、铋掺杂量均为1%,用量0.25 g/L的条件下,120 min内TC降解率达96.5%。

二氧化钛/蒙脱土复合光催化剂制备及对亚甲基蓝的催化降解

报导了二氧化钛/蒙脱土复合光催化剂的制备方法，4 mmol TiO2溶胶与2 g钠基蒙脱土在60 ℃复合、400 ℃灼烧得到的复合光催化剂具有良好的光催化性能。该催化剂在中性或碱性环境中能有效地吸附和降解亚甲基蓝有机染料。

负载型纳米TiO_2光催化剂的制备及其光催化活性

采用悬浮聚合法制备粉煤灰-聚苯乙烯微珠载体,通过矿化接枝技术将水热法制备的纳米TiO2负载在粉煤灰-聚苯乙烯微珠载体上,制成负载型纳米TiO2光催化剂。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对负载型纳米TiO2光催化剂进行了表征;通过光催化降解甲醛实验评价了负载型纳米TiO2光催化剂的活性。实验结果表明,纳米TiO2在载体上分散良好,平均粒径为36.4nm;该催化剂活性较高,明显优于粉体纳米TiO2光催化剂,重复使用10次左右,该催化剂的活性无明显下降。

NiO-La_2O_3-Al_2O_3气凝胶催化剂的制备

采用改进的溶胶 -凝胶法和超临界干燥技术制备出超细三元 Ni O- L a2 O3 - Al2 O3 气凝胶催化剂 .通过 BET、TEM、XRD、DTA、IR等物性表征 ,考察了煅烧温度和组成等对气凝胶催化剂制备的影响 .结果表明 ,此种方法制备的多元气凝胶催化剂不仅保留了氧化铝和 Ni O- Al2 O3 气凝胶的主要特征 ,而且 ,氧化镧的加入使气凝胶更易晶化 ,热稳定性更好和吸附能力更强 .这种改进的溶胶 -凝胶法和超临界干燥技术操作简单有效 ,适合要求组分之间相互作用强、分布均匀、结构热稳定性好的多组元负载催化剂的制备 .

膨胀石墨-ZnO复合材料的制备及其光催化降解原油的性能

采用化学氧化—浸渍法制备出膨胀石墨-ZnO(EG-ZnO)复合材料,采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度法及傅里叶变换红外光谱仪等表征手段对该复合材料的形貌、结构及其光催化降解水面原油的性能进行了研究。研究结果表明,EG-ZnO复合材料保持了膨胀石墨疏松多孔的蠕虫形貌,六方晶系结构的ZnO晶体均匀地分布于膨胀石墨的层间和表面。经紫外光照射72h后,吸附于EG-ZnO复合材料中的原油发生了显著的光催化降解反应。当该复合材料中ZnO的质量分数为80%时,原油的降解率可达35%,降解产物中有酮、醛及醇类等物质。

V_2O_5-WO_3/TiO_2-SiO_2制备及其选择性催化还原脱硝活性

以硫酸氧钛和硅溶胶为原料,通过共沉淀法制备得到高比表面积的TiO2-SiO2复合氧化物(Ti/Si=1:1atom),并以此复合氧化物为载体用浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2-SiO2脱硝催化剂,考察了催化剂脱硝性能。结果表明,TiO2-SiO2复合氧化物载体出现较多的隧道孔,提高了载体的比表面积,同时Ti元素更易分布在复合氧化物的表面。相比较于纯TiO2,以复合氧化物为载体的V2O5-WO3催化剂表现出更好的活性温度窗口,催化剂表面酸性更强,催化剂对NH3的吸附性能更好,在低的NH3/NO摩尔比情况下(0.8～1.0mol?mol?1),仍然具有较好的脱硝活性,反应温度280～350℃时,脱硝率可达到98%。

稀土改性复合固体超强酸SO_4^(2-)/TiO_2-MoO_3-La_2O_3催化剂催化合成缩醛(酮)

研究了稀土改性复合固体超强酸SO42-/T iO2-M oO3-La2O3催化剂的制备方法,催化剂的适宜制备条件为:n(La3+)∶n(T i4+)=1∶34、M oO3的质量分数25%、硫酸的浸泡浓度0.5mol/L、硫酸浸泡时间24h、焙烧温度450℃、活化时间3h。以SO42-/T iO2-M oO3-La2O3为催化剂,对以乙酰乙酸乙酯、环己酮、丁酮、苯甲醛、正丁醛与二元醇(乙二醇、1,2-丙二醇)为原料合成10种缩醛(酮)的反应条件进行了研究,较系统地研究了醛(酮)与二元醇摩尔比、催化剂用量、反应时间对收率的影响。实验结果表明,在n(醛(酮))∶n(乙二醇(1,2-丙二醇))=1.0∶1.5、催化剂用量占反应物料总质量的0.8%、环己烷为带水剂、反应时间60m in的条件下,10种缩醛(酮)的收率在56.9%~88.2%之间。