CeO_(2) 微球负载 Ru 催化氧化乙酸乙酯

利用水热法制备了CeO_(2)微球,并采用沉积沉淀法在CeO_(2)微球表面负载Ru,制备Ru/CeO_(2)微球。通过SEM观察了CeO_(2)微球的外观形貌;利用TEM观测了CeO_(2)微球表面Ru颗粒分布情况;XRD对样品的物相进行了分析;用氮气吸附-解吸比较了微球负载Ru前后比表面积和孔隙分布的变化;XPS测试分析了微球负载Ru前后表面化学结构的变化;通过H2-TPR和O2-TPD表征了微球负载Ru前后催化剂还原性和氧活化能力的变化,并进行了样品催化氧化乙酸乙酯性能的测试。结果表明,Ru/CeO_(2)的结构与CeO_(2)相似,均为介孔材料,其中Ru可以离子态进入CeO_(2)晶格,造成CeO_(2)晶格畸变;Ru/CeO_(2)催化剂呈现出贵金属和二氧化铈的强相互作用,活性氧物种较CeO_(2)增加,储氧释氧能力增强,促进了低温催化氧化乙酸乙酯性能的提升;随着Ru负载量的增加,Ru/CeO_(2)催化氧化乙酸乙酯的性能先提高后逐渐趋于平稳,负载量为1.0%时的样品效果最优,其T90与CeO_(2)的相比降低了28.5℃。

红辉沸石两步水热制备高品质X型分子筛及其高效吸附Cd^(2+)、Ni^(2+)性能研究

本研究以红辉沸石为原料,经两步水热法制备高品质的X型分子筛,探究了n(H_(2)O/SiO_(2))、n(Na_(2)O/SiO_(2))、n(Al_(2)O_(3)/SiO_(2))、陈化时间、晶化温度、晶化时间等因素对红辉沸石转化为X型分子筛的影响,以及考察了X型分子筛对Cd^(2+)、Ni^(2+)的吸附性能。研究表明,X型分子筛的最优转化条件为:n(H_(2)O/SiO_(2))=55、n(Na_(2)O/SiO_(2))=1.1、n(Al_(2)O_(3)/SiO_(2))=0.33、陈化时间48 h、晶化温度82℃、晶化时间4 h。红辉沸石溶解后解聚为低聚态Si物种且在体系中保留参与分子筛的生长,使得所合成的X型分子筛相对结晶度达100%、n(Si/Al)值为1.14,并缩短了晶化时间和降低了晶化温度,其中所合成的X型分子筛对Cd^(2+)和Ni^(2+)的吸附容量分别达到173.553 mg/g和75.897 mg/g。因此,本研究将为天然矿物快速转化为高品质的X型分子筛设计与制备提供理论基础和技术支持。

构筑耦合界面提高MnO2@Co3O4催化氧化甲苯性能

挥发性有机化合物(VOCs)是大气主要污染物之一,它不仅危害人类健康,而且也危害环境.催化氧化是消除VOCs最有前景的方法之一.过渡金属氧化物由于其低成本、环境友好、高催化活性等优点,而越来越受到VOCs氧化领域的重视.一般认为,具有耦合界面的多组分金属氧化物比单组分金属氧化物表现出更好的催化性能.因此,本文在一维(1D)α-MnO2纳米线上原位生长ZIF衍生的Co3O4(α-MnO2@Co3O4).由于α-MnO2和Co3O4之间耦合界面的协同效应,使得α-MnO2@Co3O4表现出优异的催化活性,甲苯转化率达到90%的反应温度(T90%)约为229℃,分别低于α-MnO2纳米线的(47℃)和热解ZIF-67产生的Co3O4-b的(28℃).本文采用氢气程序升温还原(H2-TPR),氧气程序升温脱附(O2-TPD),X射线光电子能谱(XPS),原位漫反射红外光谱(in situ DRIFTS)等手段研究了具有α-MnO2和Co3O4耦合界面的α-MnO2@Co3O4催化剂表现更优异甲苯氧化性能的原因.H2-TPR结果表明,相比于α-MnO2纳米线和热解ZIF-67产生的Co3O4-b,α-MnO2@Co3O4催化剂因具有耦合界面而表现出更好的氧流动性.O2-TPD结果表明,具有耦合界面的α-MnO2@Co3O4催化剂表面有更多的表面氧空位,从而使气相氧更容易活化为表面活性氧物种.XPS结果表明,具有耦合界面的α-MnO2@Co3O4催化剂表面有更多的活性氧物种,并且增强了Mn^4+/Mn^3+和Co^2+/Co^3+氧化还原对.原位漫反射红外结果表明,催化剂在180℃下吸附甲苯/N2250 min后,通入N2吹扫30 min,然后将气氛切换为20%O2/N2,温度保持在180℃,反应进行250 min时,α-MnO2表面吸附甲苯和苯甲醛的特征峰强度没有明显降低的趋势.相反,在反应进行50 min时,α-MnO2@Co3O4表面吸附甲苯和苯甲醛的特征峰强度明显减弱,至250 min时,这些特征峰几乎完全消失.这进一步表明,在α-MnO2@Co3O4表面,气相氧可能更容易活化为吸附氧物种,且甲苯在α-MnO2@Co3O4催化剂的可能催化反应路径如下:甲苯→苯甲酸→含氧官能团的烷烃→CO2和H2O,而更多的吸附氧物种有利于甲苯的催化氧化,且它们在催化氧化过程中起着重要的作用.另一方面,在催化反应中,阳离子的可逆价态转变(Mn^3+■Mn^4++e和Co^2+■Co^3++e)为活化氧分子提供了电子.因此,具有耦合界面的α-MnO2@Co3O4催化剂表现出更好的甲苯催化性能.此外,该制备方法可推广到其它一维MnO2材料,为开发具有实际意义的高性能催化剂提供了一种新的策略.

Zn^(2+)交联海藻酸钠抑菌缓释微球制备及其抑菌效应

为提高二甲酸钾(KDF)在胃肠道内的利用率,本研究基于单因素实验采用响应面法优化设计数据,利用Zn^(2+)交联海藻酸钠(ALG)制备出KDF缓释抑菌微球,并对微球的化学结构、微观形貌及热性能进行系统表征,以及测定微球的缓释抑菌性能。结果表明,微球的最佳配方为:ALG浓度1.5%(质量分数,下同),ZnSO_(4)浓度7.0%,表面活性剂0.8 mL。优化后的微球在肠道内的释放作用时间可延长至6 h,释放机制遵循一级动力学模型和Ritger-Peppas模型,显著减缓了KDF的释放速率;微球浓度为96 mg/mL时,其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌率分别为88%、87%、67%,有效抑制了细菌的过度繁殖,是一种可在家畜饲养业广泛普及的新型抑菌剂。

红辉沸石两步水热法合成A型分子筛机理研究

以红辉沸石为原料,采用两步水热法将其转化为A型分子筛,系统地探讨A型分子筛的转化机理。对不同晶化时间的样品进行系统表征,深入解析天然红辉沸石转化A型分子筛的成核机制、生长控制、晶型稳定转化等结构基础问题。研究表明,A型分子筛的生长可分为3个阶段:在成核诱导期(晶化时间≤0.5 h),凝胶中的β笼通过双四元环构筑成α笼,生成较多晶核及少量1μm小晶体;此后为快速生长期(晶化时间1~4 h),大量晶核通过聚集生长形成2μm大晶体;在生长稳定期(晶化时间5~8 h),通过二次成核凝胶将会转化为更多的分子筛晶体。A型分子筛的形成遵循:铝硅酸盐凝胶→四元环、六元环→双四元环、β笼→α笼的晶化过程,因而其转化过程符合液相转化机理。

模拟烹饪油烟的粒径分布与扩散

烹饪油烟颗粒物粒径分布与扩散特性研究有助于解析其对室内空气质量和居民健康的影响,采用电子低压撞击器(ELPI)实时监测了油烟机开启和关闭状态下,模拟烹饪油烟发生处和3 m外位置处,0.03~10μm范围内油烟颗粒数浓度和质量浓度随粒径分布.油烟颗粒主要以655 nm以下的细颗粒为主.油烟机能够显著降低室内油烟浓度,开启油烟机后,油烟发生处颗粒数浓度从2.8×106个·cm-3降低到2.3×105个·cm-3,PM2.5(空气动力学直径≤2.5μm的颗粒)质量浓度从85.9 mg·m-3降低到6.2 mg·m-3.油烟机对PM10的净化效率高于PM2.5.油烟迅速从发生处扩散到3 m外,无通风状态下,总颗粒数浓度衰减达65%,PM2.5质量浓度衰减达75%.计算流体动力学(CFD)模拟了油烟机对油烟PM2.5质量浓度场扩散分布影响.红外摄像仪监测了油烟温度场分布扩散,以扇形向外扩散,伴随着油烟温度梯度降低.

稀土材料在挥发性有机废气降解中的应用及发展趋势

稀土材料由于富含表面羟基、表面晶格缺陷和具有高温稳定性,结合其强挥发性有机物(VOCs)亲和性以及优异储氧和释放能力等优势,在大气污染控制领域的应用十分广泛。近年来的研究发现,部分稀土基材料在VOCs处理上的效果优于贵金属催化剂,在实际工程中也显示出广泛的应用前景。在文献及工程调研的基础上,综述了稀土基材料在国内外催化领域、吸附领域以及实际工程应用中的现状,分析了稀土材料的优势以及目前面临的难题。从吸附、催化等角度分析了稀土材料在国内外的发展趋势,同时结合我国当前国情指出发展中的关键问题及解决方案,期望能为稀土材料在VOCs治理领域的更好发展提供参考。