锰钴铈复合氧化物催化氧化NO性能研究

通过柠檬酸溶胶凝胶法成功制备了系列MnCoCeO_(x)催化剂,用于催化烟气中残留氧气氧化NO.XRD、BET、XPS、NH_(3)-TPD和H_(2)-TPR等表征结果表明Mn_(2.5)Co_(1.5)Ce1O_(x)催化剂比表面积、孔容更大,具有更多的表面高价态Mn^(3+)、Mn^(4+)、Co^(3+)物种,丰富的表面酸性位点以及更强的低温氧化还原能力,有利于NO的催化氧化.Mn_(2.5)Co_(1.5)Ce1O_(x)催化剂能在200—350℃的宽温度范围内保持60%以上的NO氧化效率,并且在260℃下达到最大值83.9%,为催化烟气中残留氧气氧化NO提供了新思路.

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。

复合氧化物负载杂多酸催化剂上乙酰丙酸加氢性能

采用浸渍法制备了铜锌铁复合氧化物负载硅钨酸催化剂,用XRD,BET以及SEM等手段表征了催化剂的物化性质,并考察了催化剂催化乙酰丙酸(LA)加氢的性能。结果表明,硅钨酸的加入可以明显提升催化剂在LA加氢反应中的活性。其中以CuZnFe-30SiW为催化剂,水为溶剂,在反应温度180℃,反应时间6 h,初始氢气压力4 MPa的条件下,LA的转化率超过95%,γ-戊内酯的收率达到85%以上。

Cu-Zr复合氧化物催化耦合甘油和CO_(2)合成碳酸甘油酯

采用水热法合成了一系列不同Cu-Zr物质的量比的Cu1-xZrxO_(2)双金属氧化物,以此为催化剂,将生物柴油生产过程副产物甘油与温室气体CO_(2)耦合反应制备精细化工产品碳酸甘油酯。结果表明,Zr掺杂量不同,催化剂对甘油羰基化反应效果呈现明显差距,最佳反应条件下,Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂具有最佳催化性能,甘油转化率和碳酸甘油酯选择性分别达到64.1%和85.9%。并且发现与纯CuO和纯ZrO_(2)相比,Cu1-xZrxO_(2)复合氧化物在甘油与CO_(2)耦合反应体系中表现出更强的催化活性,结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(TPD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征手段,推测高活性与Zr在CuO表面的分散程度、催化剂表面氧物种含量及酸碱性位点数量有关。此外,为了研究催化剂的稳定性,以Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂作为基准进行了循环性能测试,结果表明,经过六次循环后,甘油的转化率和碳酸甘油酯的选择性未发生明显变化,说明该催化剂稳定性良好。

铈锰复合氧化物高效催化分解臭氧

将Ce掺入MnO_(2)八面体分子筛(OMS-2)中得到铈锰氧化物催化剂。通过XRD,SEM,H_(2)-TPR,XPS等方法表征了催化剂的物理化学性质,模拟了该催化剂在高湿度下对高浓度臭氧的去除效果。实验结果表明,在OMS-2中掺Ce可使OMS-2晶型发生改变。Mn/Ce原子比为4的CeMn4的比表面积最大、粒径较小、氧空位浓度最高,因此具有优异的氧化还原性能,在湿度90%、体积空速700000 h^(-1)、反应时间420 min的条件下能实现臭氧分解率稳定在95%以上,且抗水性能强。铈锰复合氧化物有望成为工业上使用的催化分解臭氧的理想材料。

共沉淀法制备高热稳定性铈锆复合氧化物的工艺优化及其储放氧性能

铈锆复合氧化物是汽车尾气净化三效催化剂的关键组分之一。日益严格的排放法规对铈锆复合氧化物的热稳定性提出了更高的要求。通过共沉淀法合成高热稳定性CeO_(2)-ZrO_(2)复合氧化物,考察掺杂改性元素、前驱体盐种类、洗涤方法以及陈化条件对样品比表面积和热稳定性的影响。结果表明,采用La-Y-Nd共掺杂作为改性组分,以含Ce^(4+)的Ce(NH_(4))_(2)(NO_(3))_(6)作为铈盐前驱体,采用无水乙醇洗涤,在乙醇环境陈化12 h得到的CeO_(2)/ZrO_(2)/La_(2)O_(3)/Y_(2)O_(3)/Nd_(2)O_(3)(CZLYN)样品具有最优的比表面积与热稳定性,经马弗炉1050℃老化12 h后仍能维持38 m^(2)·g^(-1)的比表面积。将优化工艺下制备的CZLYN样品与某进口商用铈锆粉进行表征对比,发现其与商用铈锆粉具有相似的物相结构、晶粒尺寸、孔径分布和表面微观形貌,且新鲜样比表面积提高约60%;经过1050℃马弗炉热老化后,优化工艺CZLYN样品比表面积较商用铈锆粉提高约20%;水热老化后,优化工艺CZLYN样品比表面积仍略高于进口商用铈锆粉,动态储放氧性能高约30%,表明其具有更为优异的热稳定性。

二元复合氧化物载体在加氢脱硫催化剂中的应用进展

加氢脱硫技术对实现劣质油品清洁化、低碳化与多元化高效利用至关重要,其关键是高性能催化剂的开发,核心之一是适宜催化剂载体材料的创新。本工作分别总结了向Al_(2)O_(3)及TiO_(2)中引入第二组元后作为加氢脱硫催化剂载体的研究进展。第二组元氧化物的引入克服了Al_(2)O_(3)载体酸类型单一及商用催化剂金属与载体间相互作用过强等缺点,同时保持了较大的比表面积;第二组元氧化物能够有效提升TiO_(2)载体材料的热稳定性及比表面积的同时调节了载体材料表面酸性等。究其原因在于第二组元的引入可显著改变Al_(2)O_(3)或TiO_(2)表面羟基环境,进而促进了活性金属前驱体在载体表面的锚定和分散,有利于更多NiMo(W)S活性相的形成,提升了催化剂的加氢脱硫性能。

Co-Cu-Mn复合氧化物催化低浓度瓦斯的燃烧性能

为了探究钴、铜、锰复合氧化物催化剂催化低浓度瓦斯的燃烧性能,采用共沉淀法制备了不同物质的量比的7种Co-Cu-Mn三元复合氧化物催化剂,应用固定床微型反应器开展低浓度瓦斯催化燃烧实验,并结合SEM、BET、XRD、H 2-TPR、XPS表征评价了不同催化剂的催化活性。结果表明:钴、铜、锰物质的量比对Co-Cu-Mn三元复合催化剂催化活性有较为显著的影响,钴、铜、锰物质的量比为5∶2.5∶2.5的催化剂因孔隙结构更为发育以及具有更高的Co^(3+)、Cu^(2+)和Mn^(3+)离子占比,致使Co、Cu、Mn 3种元素价态转变过程中形成更多的氧空位,对低浓度瓦斯催化燃烧表现出更好的催化活性;此外,Co-Cu-Mn三元复合氧化物催化剂中的钴为Co_(3)O_(4)尖晶石晶体结构,锰物种在催化剂制备过程中掺杂到Co_(3)O_(4)尖晶石晶格中形成了Co-Mn固溶体,铜氧化物以无定型或高分散状态存在于催化剂表面。

片层状Zn-Cu复合氧化物的制备及抗菌性能研究

采用煅烧金属有机框架(MOFs)前驱体的方法制备了Zn-Cu复合氧化物,通过TG、XRD、SEM、EDS、HRTEM和SAED等手段表征了其物相组成、微观结构等特性,以革兰氏阴性细菌大肠杆菌和革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌为模型研究了Zn-Cu复合氧化物的抗菌性能,并初步探究了其细胞毒性。结果表明,Zn-Cu复合氧化物具有良好的片层状结构,ZnO在CuO表面均匀分散,且ZnO的加入可能使部分CuO转变为Cu_(2)O;Zn-Cu复合氧化物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较好的抗菌效果,随着CuO含量的增加,抗菌效果增强,但同时对成纤维细胞的毒性增强。

制备方法对InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂CO_(2)加氢制备低碳烯烃性能的影响

低碳烯烃是重要的化工原料,乙烯更是作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志,使用CO_(2)催化加氢制备低碳烯烃是实现CO_(2)高值化利用的重要途径。在众多催化剂中,InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂因其高低碳烯烃选择性和高稳定性展现出潜在的研究和应用前景。本工作研究了不同制备方法对InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂CO_(2)加氢制备低碳烯烃的影响,结果表明,共沉淀法制备的催化剂具有最高的催化活性,溶胶凝胶-沉积法制备的催化剂具有最高的低碳烯烃选择性,并结合多种表征手段揭示了InZr复合氧化物/SAPO-34催化剂内在构效关系。

K改性NiAl类水滑石衍生复合氧化物催化分解N_2O

制备了Ni/Al=4.1(原子比)的NiAl类水滑石,焙烧获得NiAl复合氧化物,浸渍K2CO3溶液制备了K改性NiAl复合氧化物催化剂,其中K/Ni=0.05～0.2(原子比),用于N2O催化分解反应。通过元素分析、XRD、BET、H2-TPR、XPS等技术表征了催化剂的组成结构,考察了NiAl类水滑石的预处理方式、K负载量、焙烧温度等制备参数及反应条件对催化剂活性的影响。结果表明,K2CO3溶液浸渍焙烧态NiAl类水滑石(NiAl复合氧化物)制备的催化剂活性高于K2CO3溶液浸渍新鲜类水滑石制备的催化剂,而K/Ni=0.1、400℃焙烧的催化剂活性较高;在NiAl复合氧化物中引入K离子,增大了催化剂表面Ni2+周围的电子云密度,从而减弱了催化剂表面Ni-O键强度,降低了表面NiO的还原温度,提高了催化剂活性。

Ce-Zr复合氧化物在VOCs治理中的应用研究

挥发性有机物(VOCs)在空气中的含量相当广泛,种类繁多,来源广泛,对人体健康的危害性极大。因此,挥发性有机物(VOCs)作为一种重要的空气污染物,已经引起了人们的高度关注。近年来,挥发性有机物(VOCs)的治理问题已经引起了社会各界的高度重视。具体的治理中,催化氧化治理是一种重要方式。文章对挥发性有机物(VOCs)的特点及其催化氧化技术进行简要分析。进而结合Ce-Zr复合氧化物的特点,以甲苯为例,分析其在甲苯催化治理中的应用效果。结果显示,Ce-Zr复合氧化物具有良好的甲苯降解效果,可以为Ce-Zr复合氧化物在VOCs治理中的应用提供一定的参考和借鉴。

低热固相反应法在多元金属复合氧化物合成中的应用—锂离子电池正极材料LiCo_(0.8)Ni_(0.2)O_2的合成、结构和电化学性能的研究

以氢氧化锂、醋酸钴、醋酸镍和草酸为原料,采用低热固相反应法制备了锂离子电池正极材料LiCo0.8Ni0.2O2的前驱体。该前驱体在不同温度下焙烧制得LiCo0.8Ni0.2O2粉体样品。通过XRD和SEM技术对样品的结构和颗粒形貌进行了分析;采用BET法、激光散射技术和恒电流间歇滴定法(GITT)分别对比表面积、粒度分布和扩散系数等理化参数进行了测试。结果表明,样品颗粒是由许多小的球形晶粒团聚而成,并呈不规则疏松多孔状,这有利于电解液的渗入和锂离子的扩散。充放电性能的测试表明,700～800℃下得到样品具有优良的电化学性能,初始电容量达145mAh·g-1,循环50次后容量衰减在11%左右。

碱金属助剂类型及前驱物对改性NiAl复合氧化物催化分解N_2O活性的影响

制备了不同Ni/Al原子比的NiAl类水滑石样品,焙烧获得NiAl复合氧化物,用于N2O分解反应,研究了NiAl复合氧化物组成对催化活性的影响。在活性较高的NiAl复合氧化物表面浸渍碱金属碳酸盐溶液,制备改性NiAl复合氧化物,考察了碱金属类型(Na、K、Cs)和钾前驱物(K2CO3、K2C2O4、CH3COOK、KNO3)对改性催化剂活性的影响。用XRD、ICP-AES、FT-IR、BET、H2-TPR、XPS技术表征了催化剂的组成结构。结果表明,Ni/Al原子比为2.7的NiAl复合氧化物催化活性较高;Na、K、Cs碳酸盐改性NiAl复合氧化物均提高了催化剂活性,其中K的助剂效应最强。钾前驱物对K改性NiAl复合氧化物的催化活性有显著影响,其中碳酸钾、醋酸钾、草酸钾的加入明显提高了改性催化剂的催化活性,而加入硝酸钾反而降低了催化剂活性。

铁基复合氧化物去除水中砷行为及机制的研究进展

近年来,水体中砷中毒事件频发。长期摄入砷化物,会导致慢性砷中毒,引发神经衰弱症候群等各种疾病。基于此,高效除砷吸附材料的研发成为除砷领域的研究热点。其中,铁基复合氧化物具有表面反应活性强、成本低廉、便于制作、可循环利用、对砷的亲和力优良等特点,对于水中砷吸附去除有着广泛的应用前景。结合目前国内外相关研究,本文对几种典型铁基复合氧化物材料去除水中砷的行为和机制研究进行综述,以期为水中砷的有效去除提供理论及应用指导。

金属复合氧化物基燃烧催化剂在固体推进剂中的研究进展

为了阐明不同结构类型的金属复合氧化物及其复合材料作为燃烧催化剂时对固体推进剂含能组分的热分解催化性能,分别对尖晶石型、钙钛矿型、类钙钛矿型、碳材料基金属复合氧化物及金属元素掺杂的金属复合氧化物的催化活性进行总结。根据其结构及负载材料的不同,分析其对固体推进剂燃烧速率、压力指数及含能组分热分解峰温、放热量及表观活化能的影响,发现金属复合氧化物及其复合材料表现出比单一金属氧化物更为优异的催化活性。最后,指出了今后金属复合氧化物基燃烧催化剂在固体推进剂中的研究方向。

N_2O在Mg-Co和Mg-Mn-Co复合氧化物上的催化分解

用溶胶-凝胶法制备了不同组成的Mg-Co和Mg-Mn-Co复合氧化物,用于催化分解N_2O。在较高活性的Mg-Mn-Co表面浸渍K_2CO_3溶液,制备K改性催化剂。用X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温脱附(O_2-TPD)等技术表征催化剂结构,考察了复合氧化物的组成、K负载量等制备参数对催化剂活性的影响。结果表明,加入助剂K显著提高了催化剂活性,其中,0.02 K/MgMn_(0.2)Co_(1.8)O_4活性较高,有氧无水、有氧有水气氛400℃连续反应50 h,N_2O转化率分别保持97%和60%。有水-无水气氛交替实验表明,有水反应后再进行无水实验,K改性催化剂的稳定性较好。

ZrMn复合氧化物对苯的催化燃烧性能影响因素研究

采用氧化还原共沉淀法合成了不同温度煅烧的ZrMn复合氧化物催化剂用于苯的催化燃烧,通过TG-DTA、XRD、N_(2)吸脱附、H_(2)-TPR等对ZrMn复合氧化物进行表征分析,结果表明:煅烧温度为300/400℃制备的ZrMn复合氧化物催化化燃烧苯的性能较好,200℃时苯转化率可达到100%。煅烧温度的过度升高会引起ZrMn复合氧化物晶型的转变、比表面积减小以及氧化还原性能的降低,进而影响其催化燃烧苯的活性。

超导型复合氧化物在苯酚羟化反应中催化作用

采用柠檬酸络合法合成了一系列含铜复合氧化物 (超导体 ) .用化学滴定方法和O2 TPD等技术对所合成的复合氧化物的组成和表面性质进行了测定 .通过探讨催化剂结构与活性的关系 ,发现含铜复合氧化物中的非化学计量氧和铜离子的平均价态与苯酚羟化活性和过氧化氢分解活性密切相关 .在实验中观察到醌类化合物在苯酚羟化反应循环中具有增强电子传递功能 ,在此基础上提出了醌类化合物参与催化循环的机理 .

复合氧化物光催化研究进展

综述了ABO3钙钛矿复合氧化物及以TiO2为基础的复合氧化物的光催化研究进展,探讨了光催化降解机理、光催化剂的应用,影响光催化效率的因素及提高光催化性能的途径等方面的内容,并展望了今后的工作重点及发展方向。