Mg掺杂In_(2)O_(3)-x催化剂光热催化CO_(2)加氢

为提高光热催化CO_(2)加氢In_(2)O_(3)催化剂的催化活性,采用均相水热法制备Mg(OH)_(2)-In(OH)_(3)前驱体,通过高温煅烧和H2-还原处理得到了富含氧空位的Mg掺杂In_(2)O_(3)-x(Mg-In_(2)O_(3)-x)催化剂。在300℃、常压、可见光照射条件下,CO_(2)加氢转化为CO的CO_(2)转化率可达31.20%,CO产生速率为14.22 mmol·gcat^(-1)·h^(-1),CO选择性为100%。相比于单一In_(2)O_(3)-x催化剂,Mg-In_(2)O_(3)-x催化剂光热催化CO_(2)转化率及CO产生速率明显提高,这归因于Mg成功掺杂到In_(2)O_(3)晶格中,促进In_(2)O_(3)表面氧空位的形成,进而对可见光响应效率大幅提高,并有效减缓光生电子-空穴的复合。

Cu/Mg比对Cu/Mg-MOF-74的CO_(2)吸附性能的影响

Cu/Mg-MOF-74具有比表面积高、微孔结构和碱金属活性位点可调、CO_(2)吸附性能及光催化活性优良等优点,但其Cu与Mg物质的量比(简称:Cu/Mg比)对烟气中CO_(2)吸附选择性影响机制尚不清晰。本研究采用溶剂热法合成了不同Cu/Mg比的Cu/Mg-MOF-74,表征了其CO_(2)光催化性能、CO_(2)和N_(2)吸附量及孔结构,计算了Cu/Mg-MOF-74的CO_(2)吸附选择性,并分析了Cu/Mg比对吸附量、选择性影响机制。结果表明:随着Cu/Mg比减小,Cu/Mg-MOF-74光催化CO_(2)还原为CO和H_(2)的活性先增后减,当Cu/Mg比为0.6/0.4时,其光催化还原CO和H_(2)产率最大,分别为10.65和5.41μmol·h^(-1)·g^(-1)cat(1 MPa,150℃);随着Cu/Mg比减小,CO_(2)、N_(2)在Cu/Mg-MOF-74上的吸附量增加,且CO_(2)吸附量增加显著,当Cu/Mg比为0.1/0.9时,其CO_(2)、N_(2)吸附量最大,分别为9.21、1.49 mmol·g^(-1)(273.15 K,100 kPa);随着Cu/Mg比减小,Cu/Mg-MOF-74的微孔(d1≥0.7 nm)、超微孔(d2<0.7 nm)的面积、体积均增加,当Cu/Mg比为0.22/0.78时,其微孔、超微孔的面积、体积均大于Mg-MOF-74;其选择性随Cu/Mg比减小和CO_(2)浓度增大而改善。CO_(2)在Cu/Mg-MOF-74上的吸附作用包括微孔填充和Mg^(2+)化学吸附,微孔体积是影响其吸附性能的关键。调整Cu/Mg比可调控Cu/Mg-MOF-74的孔结构、CO_(2)吸附量和选择性。

Ni/CeO_2前驱体分解方法对CO甲烷化活性的影响（英文）

CO甲烷化制备合成天然气是煤化工的重要过程之一,也是合成氨过程和燃料电池除去痕量CO的重要反应.CO甲烷化催化剂包括贵金属催化剂和镍基催化剂.其中,镍基催化剂由于具有较好的活性以及较低的成本受到广泛的重视.目前,镍基CO甲烷化催化剂仍需解决的问题是提高低温活性以及抗积碳性能.目前的改进方法主要包括:(1)控制催化剂尺寸;(2)控制催化剂结构;(3)提高Ni-载体的相互作用;(4)使用结构可控的载体;(5)改进载体性质.其中,通过控制催化剂尺寸来控制催化剂结构是一种有效的改进方式.使用冷等离子体来分解镍前驱体是一种快速有效的制备尺寸小、分散度好的镍基催化剂的方法.本文使用常压介质阻挡放电等离子体(150°C左右)分解硝酸镍前驱体,得到的催化剂再经过500°C氢气还原得到高分散Ni/CeO_2催化剂.作为对比,同时采用常规热焙烧方法分解硝酸镍制备了催化剂.对催化剂进行了X射线衍射(XRD)、CO脉冲化学吸附、CO程序升温脱附(CO-TPD)、CO红外漫反射光谱(CO-DFTIR)及X射线光电子能谱(XPS)等分析,同时进行了CO甲烷化反应活性和300°C下稳定性测试,发现等离子体分解制备得到的催化剂具有更好的CO低温甲烷化性能、更高的CH_4选择性、更好的低温稳定性和抗积碳性能.在250°C时,等离子体分解法制备的催化剂上的CO转化率能达到96.8%,CH_4选择性接近100%,但是热焙烧分解制备的催化剂上却只有14.7%的CO转化率.在低温(300°C)稳定性测试中,等离子体分解制备的催化剂具有优异的稳定性.与常规热焙烧方法得到的催化剂相比,等离子体制备得到的催化剂具有高的Ni分散度、更高的CO吸附性能以及更强的金属-载体相互作用.由于金属-载体相互作用被加强,部分电子由载体转移到金属Ni上,增强了金属与CO反键π轨道之间的电子密度, C–O键更易断裂,有利于甲烷化的发生.此外, XPS分析表明等离子体制备的催化剂表面有更多的Ce^(3+),证明了更多氧空位的存在.在Ni-载体界面上CO的O原子更容易被CeO_2的氧空位捕获而解离.更高的分散度提供了更多的Ni比表面积,也有利于加氢过程的进行,从而提高甲烷化活性.CO甲烷化稳定性测试之后催化剂的TG-DSC表征结果表明,等离子体分解制备的催化剂具有更少的积碳及更多的活性镍组分,同时催化剂上积碳的氧化温度更低,表明积碳具有更好的反应活性.综上所述,等离子体低温分解制备的Ni/CeO_2表现出了更大的比表面积、更高的Ni分散度、增强的CO吸附性能和更多的氧空位,促进了CO甲烷化活性的提高.与文献数据相比,该催化剂具有更高的CO转化速率.

Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs/g-C_(3)N_(4)复合材料的制备及其光催化CO_(2)-甲苯反应特性

光催化CO_(2)还原是实现CO_(2)绿色转化利用的重要途径之一,但一直受其反应转化效率低的制约。开发新的CO_(2)还原反应体系和提高光催化剂的可见光利用率及光生电子与空穴的分离效率是解决上述问题的有效方法。本文利用甲苯作为底物,构建了光催化CO_(2)-甲苯耦合反应的新体系,并通过静电组装法合成了Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-层状双氢氧化物(LDHs)/石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))复合光催化剂。重点研究了该复合光催化剂的光电性质及在CO_(2)-甲苯耦合反应体系中的光催化反应特性。结果表明,在光催化CO_(2)-甲苯耦合体系中,Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs/g-C_(3)N_(4)作用下,CO_(2)被还原为CO,甲苯被氧化为苯甲醇、苯甲醛及苯甲酸苄酯,其中苯甲醛和苯甲醇的含量可达到4.80和4.70 mmol/gcat。这主要归因于Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs/g-C_(3)N_(4)中,g-C_(3)N_(4)将Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs在紫外区的吸收扩展到了可见光区,并提高了Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs的分散性,从而为光催化反应提供更多的活性位点;Ti_(1)Li_(3)Al_(2)-LDHs/g-C_(3)N_(4)的界面处形成了S型异质结,有利于界面处的光生电子的转移,提高了其光生电子与空穴的分离效率,而甲苯可作为有机底物加快空穴的消耗速度促进了CO_(2)还原反应的进行。为CO_(2)与小分子有机物协同转化提供了一种新思路。

石墨相氮化碳纳米片的可控制备及光催化性能

通过调控前驱体三聚氰胺和尿素比例采用热聚合法得到一系列厚度可控的石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))纳米片。采用X射线粉末衍射、扫描电镜、原子力显微镜、比表面积测试、紫外可见光谱和荧光光谱等手段对纳米片的结构和性能进行了表征,并探讨了其光催化降解罗丹明B(Rh B)的性能。结果表明:当三聚氰胺和尿素比例为1:8时g-C_(3)N_(4)最薄(1:8-CN),厚度仅为3.518 nm,同时1:8-CN的比表面积是以三聚氰胺为原料制备的g-C_(3)N_(4)(M-CN)的7倍。光电学分析表明,1:8-CN具有更高的光生载流子分离效率。在可见光照射下,1:8-CN对Rh B的光催化降解率可以达到96.2%,是M-CN的1.9倍。1:8-CN光催化降解Rh B的反应机理表现为:光生电子-空穴对分离产生的电子与O2结合生成·O_(2)^(-),·O_(2)^(-)将Rh B氧化生成CO2和H2O,空穴几乎不参与反应。