MOFs材料吸附与分离NO研究进展

大气污染物NO_(x)的吸附分离富集是较为简便并可实现其资源化的潜在净化去除途径。金属有机框架(MOFs)材料是一类气体储存和吸附分离性能优异的新型多孔材料,具有发达的孔道、较高的设计性和可调节性。自Cu-BTC MOFs材料被发现具有医用NO储存和释放性能以来,MOFs材料拓展应用于吸附分离NO的研究日趋广泛深入。主要介绍了近年来MOFs材料在NO吸附分离领域的研究进展。首先对不同种类MOFs材料的NO吸附能力和稳定性等特性进行了介绍,然后对当前MOFs材料用于吸附分离NO的研究进行了概括,最后对MOFs材料吸附和选择性分离NO的机理进行了总结,并提出了当前研究所面临的挑战。

双金属MOFs的NO/CO_(2)选择性吸附性能研究

采用溶剂热法合成制备含Co、Mn双金属节点的MOF-74材料,研究了室温下对NO的吸附性能,并通过IAST和穿透实验研究了材料的吸附选择性。结果表明,双金属Mn_(0.2)Co_(0.8)-MOF-74具有典型的MOF-74晶体结构,对NO的吸附量达到160.3cc/g,比单金属Mn-MOF-74提高了约19.4%。在低吸附分压时,NO/CO_(2)的理想溶液吸附(IAST)理论吸附选择性最大可达到397,经过5次循环吸附-脱附实验后的再生性能优良。模拟烟气的双组分穿透实验中,Mn_(0.2)Co_(0.8)-MOF-74对NO/CO_(2)的吸附分离性能达到35.5,可以作为一种优良的NO吸附分离材料。

负载型V_2O_5/TiO_2催化剂表面分散状态和性质对氨选择性催化还原NO性能的影响(英文)

采用多种物理化学手段研究了不同负载量V2O5/TiO2催化剂的VOx物种分散状态、表面酸性、可还原性及其选择性催化还原(SCR)NO性能.结果表明,V2O5在锐钛矿TiO2表面的实测单层分散容量约为1.14mmol V/100m2TiO2,与"嵌入模型"的估算值相符,表明分散态的钒离子应键合在TiO2表面的八面体空位上.随着V2O5负载量的增加,V2O5/TiO2催化剂上NO转化频率(TOF)先急剧增加,至0.70mmol V/100m2TiO2(略超过分散容量的一半)时达到极大(约8.3×10-3s-1),然后又急剧下降;同时,孤立VOx物种可能倾向于分散在相邻的八面体空位上,且通过V-O-V化学键相连形成聚合的VOx物种,V-O-V键所占比例增加而V-O-Ti键所占比例减小,催化剂表面单位钒离子的Brnsted酸中心量增加,故催化剂的TOF急剧增加.随着负载量进一步增加,虽然催化剂表面单位钒离子的Brnsted酸中心量仍缓慢增加,但V-O-Ti键所占比例减少,导致钒离子的可还原性下降,另外,分散容量以上时晶相V2O5的形成也导致钒离子表面利用率下降,从而导致催化剂的TOF下降.桥式Brnsted酸位(V-O(H)-V)也是SCR反应活性中心之一,不同负载量V2O5/TiO2催化剂上SCR活性与表面VOx物种的分散状态、表面酸性和钒离子可还原性密切相关.

MOFs碳化制备的CeZrO_(x)复合氧化物上Pd组分的催化性能研究

本文以CO氧化为探针反应探讨了CeZr-MOFs材料碳化制备CeO_(2)-ZrO_(2)复合氧化物(ZCM)对Pd组分的分散性及催化性能影响,通过对比球状CeO_(2)-ZrO_(2)复合氧化物(ZCS)载体,获得了MOF碳化制备复合氧化物载体的优势及对金属Pd组分催化作用的改善机制。结果表明,负载型Pd/ZCM催化剂的活化能为116.4 kJ·mol^(-1),相比Pd/ZCS催化剂的活化能126.8 kJ·mol^(-1)更低;Pd/ZCM催化剂的起燃温度T50和T90分别低至52℃和56℃,均比Pd/ZCS催化剂的T50(78℃)和T90(93℃)低,显示了更优的低温CO催化氧化性能。相对于球形ZCS载体,ZCM载体上Pd组分的分散稳定性更好,Pd分散度和单位Pd的表面吸附氧量分别约为Pd/ZCS催化剂上的1.4和1.2倍左右,更有利于CO低温氧化性能提升。以CeZr-MOF材料碳化制备CeO_(2)-ZrO_(2)复合氧化物可为高分散金属Pd催化剂制备提供优良的载体。

MOFs衍生复合氧化物载体上Pd组分分散性与NGVs尾气催化净化性能

通过CeZr-BTC和CeNi-BTC双金属MOFs材料为前驱体制备了多孔CeNiO_(x)和CeZrO_(x)复合金属氧化物,并考察了对Pd组分的分散热稳定性及天然气燃料汽车(NGVs)三效催化性能改善的构效关系。试验结果表明,制备的负载型1%Pd/CeNiO_(x)和1%Pd/CeZrO_(x)催化剂上Pd组分分散度可分别达到约46.3%和39.9%,经800℃和8 h空气气氛下老化后Pd物种粒子大小分别约为5.7 nm和7.3 nm,仍表现出较好的分散粒度和储氧性能。相对地,Pd/CeNiO_(x)催化剂上Pd物种粒子稳定性更佳,催化剂的储氧量也更高,老化后的模拟NGVs尾气三效净化催化低温活性更佳,尤其是NO和CH 4催化转化性能更优,CO,NO和CH 4的转化温度T 50分别可达120,206,370℃,T 90分别可达180,330,480℃,但CH 4的转化温度仍偏高。通过具有丰富孔道结构的MOFs材料来衍生制备复合金属氧化物载体,可以适度改善Pd组分的分散热稳定性,并提供更多的可吸附位点和氧空位,从而改善NGVs三效催化性能。

地方高校化工专业创新型应用人才培养模式的研究与实践——以桂林理工大学化学工程与工艺专业为例

针对化学工程与工艺专业在培养创新型应用人才方面存在的问题,结合桂林理工大学的实际情况,介绍了本校化学工程与工艺专业实施产学研协同育人模式在培养创新型应用人才方面的研究成果,实践表明,新的人才培养模式取得了良好的效果,有效地提高了学生创新实践能力。

《化学工程基础》课程教学中CDIO模式的探索与实践

结合CDIO教学理念,针对当前《化学工程基础》课程教学过程中的现状,探讨了以项目为中心的实践教学、问题式驱动教学、以实用为导向的教学以及开放创新型实验的教学,对激发学生的学习兴趣和培养学生的CDIO能力提出了一些初步想法。

创新驱动发展战略引领下地方高校化工专业创新型人才培养

创新是引领发展的第一动力,民间创新在国家创新体系中具有举足轻重的地位,地方高校化工专业急需适应新形势培养具备技术创新能力的化工创新型人才。本文从民间创新的形式和需求分析讨论地方高校化工创新型人才培养存在的问题,从企业的创新需求角度提出地方高校化工创新人才培养模式教学改革思路和建议。

地方高校化工专业基础课程创新思维培育思考

创新是引领发展的第一动力,地方高校化工专业急需适应新形势培养具备技术创新素养的化工创新型人才。从地方高校化工专业课程的创新思维的培养角度分析讨论了批判性思维素养和创新能培养在化工专业课程教学改革中的必要性,并对地方高校化工专业课程中创新思维的教学模式进行了思考。

富氧条件下Co／ZSM-5催化剂对C3H8选择还原NOx的性能

采用多种物理化学手段研究了在模拟的轻型柴油车尾气中不同Co担载量及Cu掺杂的Co/ZSM-5催化剂的Co组分分散状态、可还原性、NO吸附脱附性质对C3H8选择性催化还原NOx性能的影响。结果表明,浸渍法制备的Co/ZSM-5催化剂上既有外表面上的Co3+和Co2+物种,也有孔内的Co2+离子。富氧条件下Co/ZSM-5催化剂上C3H8选择性催化还原NOx的活性主要与ZSM-5载体孔外表面分散的CoOx物种中的钴离子可还原能力和NO吸附脱附性能密切相关。Co/ZSM-5催化剂上适宜的Co担载量约为4.0wt%,低担载量时随Co担载量增加,表面CoOx物种中钴离子可还原能力增强,C3H8选择性催化还原NOx的低温转化活性增加;高担载量时,随Co担载量增加,单位Co离子的NO吸附量的减少以及催化剂表面活性中心数的减少,导致了Co/ZSM-5催化剂NOx的转化率和催化剂比速率(k)的下降。孔外表面Co3O4晶体的存在使催化剂表面产生较强的NO吸附,并在高温时有利于C3H8的氧化燃烧,使C3H8选择性催化还原NOx的活性降低。

以锡矿尾矿为原料ZSM-5分子筛的水热合成

以有色金属锡矿尾矿为原料、通过乙醇的绿色导向法水热合成ZSM-5分子筛,并以XRD、SEM、FT-IR、XRF、ICP等多种物理化学表征手段对晶种、体系pH、晶化温度、晶化时间及醇添加剂等对合成产物的影响因素进行系统考察。结果表明:以有色金属锡矿尾矿为原料,采用绿色水热合成导向法,可以合成出高结晶度、具有规整八面体外形及良好热稳定性能的ZSM-5产物;合成体系中乙醇和晶种均可有效加速晶体晶化速率,但乙醇不具结构导向作用;体系pH对产物的生成速度及纯度具有决定性作用,过高晶化温度及较长晶化时间容易导致产物中杂晶相的出现,体系中乙醇和正丁醇对ZSM-5的相对结晶度及外貌形状影响不大。添加的晶种量为合成体系中SiO2投料量的0.62%(摩尔分数),醇的添加量与合成体系中SiO2投料量摩尔比为0.50,合成体系pH为10.8,170℃及24 h晶化条件下,可获得高结晶度及收率的ZSM-5产物。

天然矿物质及工业农业固体废弃物合成ZSM-5技术与发展

矿产资源的开采产生了大量的固体废弃物,这些固体废弃物因现阶段技术水平的限制,大部分不能得到资源化有效利用,给人们的生活及环境造成了一定的影响。以硅铝质成分的天然矿物质及工业农业固体废弃物为原料合成ZSM-5功能材料,可有效利用资源,降低纯化工原料合成ZSM-5的原料消耗,而且以富含硅铝质成分的工农业固体废弃物所得ZSM-5产物对固体废弃物中重金属进行富集,可以实现以废治废的绿色工艺。介绍了可以用来合成ZSM-5的天然矿物质及工农业固体废弃物种类,从原料的不同预处理方法、ZSM-5水热合成条件、后期所得产物在各种催化反应中的应用及合成中遇到的一些问题等方面,分别介绍了以黏土、岩石等天然硅酸盐矿物质及工农业固体废弃物为原料合成ZSM-5的研究现状,总结了以天然矿物质及工农业固体废弃物为原料合成ZSM-5的研究进展,并分析了存在的主要问题及解决思路,对利用其他可利用天然矿物质及固体废弃物等合成ZSM-5及应用提供了一定的借鉴经验,对以有色金属尾矿为原料合成ZSM-5进行了可行性分析及展望。

Pr物种含量对NiCoPrLa类水滑石结构及衍生复合氧化物催化性能的影响

用水热法合成了2Pr/NCL、5Pr/NCL、7.5P/NCL、10Pr/NCL类水滑石和NCL类水滑石。重点考察了Pr物种含量对类水滑石结构及衍生复合衍生物催化性能的影响。用XRD、H2-TPR、H2-TPD、C2H5OH-TPD和TPO等对类水滑石和衍生复合氧化物的晶相结构及衍生复合氧化物的还原性能、吸附性能和抗积炭性能等进行了表征。同时以乙醇水蒸气重整制氢反应为探针考察了衍生复合氧化物的活性和选择性。结果表明:Pr的掺入能形成NiCoPrLa结晶度较好的类水滑石结构,Pr含量增加时类水滑石的特征衍射峰强度增强。其衍生复合氧化物在乙醇水蒸气重整制氢反应中表现出较好的活性和选择性,当反应温度为450℃时,5Pr/NCL乙醇的转化率为100%,氢气的选择性77.56%。

矿料活化方式对有色金属锡矿尾矿合成ZSM-5的影响

采用两种不同的活化方式对锡矿尾矿进行活化,活化矿料不需要添加其他额外硅源和铝源,在相同的活化碱量条件下,分别制备出不同硅铝比的ZSM-5分子筛产物,并以XRD、SEM、ICP、BET、NH3-DRIFTS等多种物理化学手段对所得产物进行表征。结果表明:当活化碱量均为1.2时,高温碱融活化法(F-R)可制备出硅铝比为28.10的类球形ZSM-5产物,其相对结晶度可达到101.3%,收率为64.4%,比表面积相对较高(445 m^2/g);而采用低温碱溶液活化法(LS-R)可制备出高硅铝比(90.29)的形貌规整ZSM-5产物,其相对结晶度更高(达到123.9%),但收率和比表面积相对小(分别为52.6%和404 m^2/g);两种活化方式所得产物均含有B酸和L酸,但高温碱融活化法所得产物的B酸量更多,并且高温碱融活化法制备产物对尾矿中各主要元素利用率均高于低温碱溶液活化法。本工作表明,有色金属锡矿尾矿可实现高附加值资源化及减量化利用。

干燥方法对NiMgAl类水滑石催化性能的影响

采用盐-碱法制备了NiMgAl类水滑石,考察了不同干燥方法对类水滑石衍生复合氧化物的催化性能的影响,并用XRD、TPR、TPD、TG-DSC和BET等对不同干燥方法所得类水滑石及衍生复合氧化物的晶相结构、表面性能和热稳定性等进行了表征。结果表明,微波干燥得到的样品具有相对较大的比表面积,较高的还原温度,较强的CO2吸附能力,活性组分与Mg、Al氧化物能形成较强的相互作用。同时在催化CO2重整CH4反应中微波干燥的样品表现了较好的活性和热稳定性。

不同反应气氛下负载型Cu-Co/ZSM-5催化剂的柴油车NO_x净化性能

在模拟柴油车尾气气氛下 ,利用微反装置研究了浸渍法制备的Cu-Co/ZSM-5催化剂在不同反应气氛下的C3 H8 选择性催化净化NOx 性能.结果表明 ,具有良好的净化NOx 起燃性能和高温选择性的3% Cu-3% Co/ZSM-5催化剂在不同的反应气氛下催化性能各异.O2 体积分数较低时（≤6% ） ,O2 的存在有利于C3 H8 催化还原NOx ,催化剂的NOx 转化率随O2 体积分数的增加而增加 ;高温（300~400 ℃）反应时O2 体积分数较高（≥6% ）对C3 H8 催化还原NOx 是不利的 ,O2 的增加使催化剂的NOx 转化选择性变差 ,NOx 转化率下降.催化剂最适于的O2 体积分数为2% ~8% .C3 H8 体积分数越高 ,越有利于NOx 的还原.反应气氛中的CO2 和CO的体积分数变化对催化剂的C3 H8 催化还原NOx 活性没有明显的影响 ,该催化剂仍具有较高的稳定NOx 净化性能.催化剂在使用过程中应匹配好发动机的空燃比.

有色金属钨矿和铅锌矿尾矿资源化利用工艺技术研究

以有色金属钨矿和铅锌矿尾矿为原料,分别采取酸浸后高温碱熔和无酸浸低温碱溶两种活化预处理,并以常规水热法(CH)和微波水热法(MH)合成ZSM-5分子筛,采用XRF、ICP-AES、FT-IR、XRD、SEM、BET和催化剂活性评价对所得产物进行表征分析。结果表明:合成产物为ZSM-5分子筛,其总比表面积在273.21~350.51 m^(2)/g之间,MH法产物孔径较小;低温碱溶可以得到更高硅铝摩尔比n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))的前驱液,导致产物形貌由类球形转变为六方棱柱形,并且产物粒径减小;高温碱熔合成产物对干化尾矿SiO_(2)利用率更高,不过工艺复杂,能耗高;活化过程SiO_(2)溶出率的影响因素程度由高到低的顺序为CaO、其他杂质、Fe_(2)O_(3);合成相同结晶度的ZSM-5分子筛时,MH法所需时间仅为CH法的四分之一左右,并且合成产物粒径更小,表面更洁净,SiO_(2)利用率更高;1 L反应釜工艺放大效应小,搅拌条件有利于合成体系的传质和传热,导致产物粒径减小,产物应用于脱硝反应的NO转化率可达94.31%。

席夫碱镍配合物—巯基乙胺稳定Cd量子点修饰金电极测定胭脂红

化学修饰电极具有易制备、灵敏度高、化学稳定性好、响应信号大等优点,成为食品分析检测重要手段。本文合成了噻吩-2-甲醛缩L-半胱氨酸席夫碱和巯基乙胺稳定Cd Te量子点,并利用红外光谱、X射线等对产物进行结构表征。利用L-半胱氨酸、纳米金、巯基乙胺稳定Cd Te量子点、噻吩-2-甲醛缩L-半胱氨酸席夫碱镍配合物对金电极进行修饰,通过扫描电镜、循环伏安法、电化学交流阻抗法对其修饰过程进行表征,并探讨修饰电极制备过程的席夫碱镍配合物浓度和胭脂红含量测定中的电解质溶液、溶液离子强度、扫描速率的影响。在优化条件下,胭脂红浓度与氧化峰电流在0.02mg/L^2.0mg/L范围内呈线性关系,相关系数R=0.995,检出限为0.12μg/L。应用该方法测定饮料中的胭脂红含量,回收率高,准确度好。

电镀污泥和红土镍矿浸出液中镍的直接萃取分离研究

采用HBL型萃取剂从电镀污泥和红土镍矿的浸出液中萃取分离铜镍钴,考察了浸出液初始pH值、萃取溫度、萃取时间和萃取相比O/A对Cu、Ni和Co萃取率的影响。结果表明:Ni、Cu的萃取率随着萃取初始pH的增大而逐渐增大并在pH值2.0以上基本达到平衡,同时随O/A值增大而显著增大,但萃取效率受萃取溫度和时间的影响较小;与此同时,Co等其他金属离子的萃取率都相对较低。HBL型萃取剂对Ni、Cu离子的萃取动力学速率较大和萃取选择性较高,对浸出液中各金属组分的萃取选择性依次为:Cu^(2+)>Ni^(2+)>>Co^(2+)及其他金属离子,这与各金属离子和萃取剂形成的螯合物稳定性相关。适当的萃取条件,采用HBL型萃取剂可以从电镀污泥和红土镍矿的浸出液中有效萃取分离铜镍钴。

三维有序大孔La_(1-x)K_(x)Ni_(0.8)Co_(0.2)O_(3)钙钛矿对柴油发动机碳烟的氧化研究

本文采用胶体晶体模板法制备了钙钛矿型La_(1-x)K_(x)Ni_(0.8)Co_(0.2)O_(3)三维有序大孔(3DOM)结构催化剂,通过程序升温氧化测试了其对碳烟的催化氧化活性,并以多种物理化学手段探讨了结构与性能的关系。结果表明,3DOM La_(1-x)K_(x)Ni_(0.8)Co_(0.2)O_(3)催化剂具有显著的碳烟催化低温燃烧活性。其中,3DOM La_(0.85)K_(0.15)Ni_(0.8)Co_(0.2)O_(3)催化剂对碳烟催化燃烧反应的催化活性较高,其T_(10)、T_(50)和T_(90)分别低至298℃、370℃和442℃,SCO_(2)达到99.6%以上。K^(+)离子的掺入,使B位Ni和Co离子的价态升高,有利于O_(2)^(-)/-OH活性氧物种的生成。3DOM La_(1-x)K_(x)Ni_(0.8)Co_(0.2)O_(3)催化剂的大孔结构及掺入K^(+)后表面O_(2)^(-)/-OH活性氧物种的生成,促进了碳烟催化燃烧低温反应活性的增加。