水热法制备Al_2O_3@ZnO颗粒微观形貌及其对环氧树脂基复合材料导热性能的影响

采用水热法在Al2O3颗粒表面包覆ZnO制备Al2O3@ZnO颗粒,并通过控制合成条件在Al2O3颗粒表面制备出了具有不同微观形貌的ZnO包覆层。还探讨了水热合成中生长液的pH值对ZnO的包覆层生长过程以及对ZnO包覆层生长形貌的影响,研究了Al2O3@ZnO颗粒填充环氧树脂对环氧基复合材料导热性能的影响。研究结果表明:随着pH的升高,ZnO包覆层的均匀性和致密性越好,即包覆的效果越好。Al2O3@ZnO颗粒表面ZnO的形态从颗粒状到星状最后到刺球状转变,随之填充Al2O3@ZnO颗粒的环氧基复合材料的热导率也逐渐提高。采用pH=10时所制备的Al2O3@ZnO颗粒填充环氧树脂,其热导率相对于未处理Al2O3填充的环氧树脂提高了10.3%。

Al2O3负载ZnO催化臭氧氧化处理造纸废水的研究

将ZnO负载在Al2O3上,制备用于催化臭氧降解造纸废水中有机物的催化剂(Al2O3@ZnO);采用场发射扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对Al2O3@ZnO催化剂进行物相分析;研究了造纸废水的初始pH值、反应时间和催化剂用量对Al2O3@ZnO催化臭氧氧化处理造纸废水效果的影响;并进行了自由基捕集剂叔丁醇实验,以探讨降解造纸废水中有机物的主要因素。结果表明,本研究成功制备了具有良好催化性能的Al2O3@ZnO催化剂;在造纸废水初始pH值为11、催化剂用量为2.0 g/L、反应时间为60 min的条件下,Al2O3@ZnO催化剂对造纸废水中CODCr的去除率可达到84.6%,与单独使用臭氧氧化方法相比,CODCr去除率明显提高,且CODCr的动力学降解反应遵循准一级动力学方程;叔丁醇的实验结果表明,在Al2O3@ZnO催化臭氧氧化处理造纸废水有机物的过程中,羟基自由基是降解废水有机物的主要因素。

汽油催化裂化脱硫USY/ZnO/Al_2O_3催化剂

提出了汽油经催化裂化脱硫的技术路线，并对催化剂进行了研究.综合采用浸渍和共沉淀法制备的USY/ZnO/Al_2O_3汽油催化裂化脱硫催化剂在固定床反应装置上评价结果表明，具有优异的脱硫活性和硫化物裂化选择性.脱除的硫绝大多数以H_2S的形式进入到裂化气中，仅有少量沉积在催化剂上，这有利于硫的回收利用和环境保护.硫化物的裂化脱硫是裂化和氢转移反应协同作用的结果，高温有利于裂化反应,而相对较低的温度对氢转移有利，420 ℃左右为汽油裂化脱硫的最佳温度是这对矛盾作用的结果.

Zr对CuO/ZnO/Al_2O_3前驱体物相、催化剂结构及其合成甲醇性能的影响

采用并流共沉淀法,在CuO/ZnO/Al2O3三元催化剂中加入第四组分Zr,考察了沉淀温度对四元催化剂的前驱体物相组成及浆态床合成甲醇催化活性的影响。通过XRD、DTG、TPR、FTIR、CO-TPD、XPS、HR-TEM等对所制备催化剂及其前驱体的微观结构进行了表征。研究表明:Zr促进了绿铜锌矿(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6物相的生成,使催化剂前驱体中绿铜锌矿含量增加,焙烧后的催化剂铜锌协同作用增强,CuO分散度提高,CuO晶粒平均直径只有4.18nm,同时还原温度显著降低为150℃,CO吸附能力增强,结果显著提高了浆态床合成甲醇催化活性和稳定性。与CuO/ZnO/Al2O3三元催化剂相比,80℃沉淀制备的含4%Zr的CuO/ZnO/Al2O3/ZrO2四元催化剂的甲醇时空收率提高了8.67%,失活率降低了65.12%。

沉淀pH对CuO/ZnO/Al_2O_3系催化剂前体性质的影响

用并流共沉淀方法制备了一系列CuO／ZnO／Al2O3催化剂前体及催化剂,用XRD,TG-DTG,TPR及微反活性评价等技术考察了沉淀pH对催化剂前体物相组成及焙烧后物相中CuO-ZnO间的作用情况。研究表明,沉淀pH主要对催化剂前体的物相组成有重要影响,在不同的沉淀pH下,前体中的物相组成不同。在pH为7的情况下,前体中存在碱式硝酸铜Cu2(NO3)(OH)3、碱式碳酸铜Cu2CO3(OH)2、类碱式碳酸锌(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6及类孔雀石(Cu,Zn)2CO3(OH)2等多种物相;在pH为8-9时,前体中主要存在(Cu,Zn)2CO3(OH)2和(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6两种物相,且其结晶度较低,在此范围内催化剂的活性最好,TPR实验表明,此时催化剂中形成了较多的CuO-ZnO固溶体。实验结果表明,(Cu,Zn)2CO3(OH)2和(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6两种物相对提高催化剂的活性至关重要。

MgO、CaO助剂对CO_2加氢制备甲醇CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了MgO、CaO改性CuO-ZnO-Al2O3催化剂,通过XRD、N2物理吸附-脱附、TG-DTG、H2-TPR、CO2-TPD等表征手段,探讨助剂MgO、CaO添加对催化剂前体物相组成及催化剂微观结构的影响,考察了CO2加氢制备甲醇反应中MgO、CaO改性CuO-ZnO-Al2O3催化剂的性能。结果表明,CaO改性催化剂前体中形成的锌孔雀石相(Cu,Zn)2CO3(OH)2、绿铜锌矿相(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6,促进了催化剂中Cu-Zn协同活性位数量增加,同时助剂CaO的添加降低了催化剂中CuO和ZnO的晶粒度,增大了催化剂比表面积,改善了铜组分的表面分散度,有利于催化剂活性提高;MgO改性催化剂前体生成了绿铜锌矿相(Zn,Cu)5(CO3)2(OH)6,但没有锌孔雀石相(Cu,Zn)2CO3(OH)2生成,焙烧后催化剂中Cu-Zn协同作用较弱,此外MgO改性后催化剂比表面积减小,催化反应活性降低。MgO、CaO作为碱性助剂,调变了催化剂表面的碱强度和碱中心浓度,CaO改性催化剂的表面碱强度大于MgO改性催化剂,与CaO、MgO的碱性强度顺序一致,即CaO>MgO。

浆态床中Cu/ZnO/Al_2O_3/ZrO_2+γ-Al_2O_3双功能催化剂一步法合成二甲醚

采用共沉淀法,制备了纤维状CD501甲醇合成催化剂,采用SEM、TEM、XRD和BET等手段对催化剂进行了表征;并将其进一步和γ-Al2O3进行混合,获得了Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2+γ-Al2O3双功能催化剂,考察了其在浆态床中一步法合成二甲醚过程的催化特性。结果表明,相比商业催化剂(COM)和LP201催化剂,新型的CD501催化剂具有更大的比表面积和Cu/Zn分散性。对于浆态床中一步法合成二甲醚过程,采用CD501与γ-Al2O3双功能催化剂,相比采用COM或LP201与γ-Al2O3双功能催化剂,CO转化率提高了一倍,且经过270 h测试,CO转化率从61%降至57%,二甲醚时空产率从0.54 g/(g.h)降至0.48 g/(g.h),稳定性显著优于COM催化剂。当反应温度为250℃,压力为4.0 MPa,空速为3 000 mL/(g.h),氢碳比为1.0时,该催化剂应用在浆态床一步法合成二甲醚时,CO转化率为61%,DME时空产率达到0.54 g/(g.h)。

微波辐射对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂前驱体晶相转变的影响

在微波辐射条件下,对CuO/ZnO/Al2O3催化剂的沉淀母液进行老化,通过XRD、TG、H2-TPR,FTIR、HR-TEM和XPS对前驱体及催化剂微观结构的进行表征,探讨了CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体晶相转变过程中微波辐射的作用。结果表明,微波辐射有利于Cu2+取代Zn5(CO3)2(OH)6中Zn2+的同晶取代反应。微波辐射的老化过程中,首先发生Cu2+取代Zn5(CO3)2(OH)6中Zn2+生成(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6的同晶取代反应,并于1.0 h内基本完成;随着老化时间继续延长,主要进行Zn2+取代Cu2(CO3)(OH)2中Cu2+生成(Cu,Zn)2(CO3)(OH)2的同晶取代反应,同时(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6进一步结晶。与常规老化1 h制备的前驱体相比,微波辐射老化1.0 h制备的前驱体含有较多的(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6物相,有助于增强焙烧后CuO/ZnO/Al2O3催化剂中CuO-ZnO协同作用,提高表面铜含量,进而提高CuO/ZnO/Al2O3催化剂在浆态床合成甲醇的催化活性和稳定性,在400 h浆态床合成甲醇评价期间,甲醇时空收率最大达318.9 g.kg-1.h-1,失活率仅为0.11%.d-1。

助剂对Cu-ZnO-Al_2O_3-SiO_2催化剂性质和催化性能的影响

研究了助剂MgO、TiO2、ZrO2等对CO2直接加氢合成二甲醚的Cu-ZnO-Al2O3-SiO2催化剂性质和催化性能的影响,并用XRD、XPS、H2-TPD、CO2-TPD、H2-TPR等手段进行了表征。结果表明,助剂不同程度地促进了CuO和ZnO的分散;降低了Cu-ZnO-Al2O3-SiO2催化剂的TPR还原温度;加入的助剂富集于催化剂表面,除ZrO2以外的其他助剂均降低了催化剂表面Cu原子的浓度;助剂对H2、CO2吸附中心有调变作用;活性评价结果表明,CO2的转化率与表面Cu原子的浓度和催化剂吸附氢的能力有关,ZrO2是CO2加氢制二甲醚Cu-ZnO-Al2O3-SiO2催化剂的优良助剂。

高效甲醇水蒸气重整制氢的SBA-15改性的Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂

以介孔SBA-15为结构助剂,制备出用于甲醇水蒸气重整制氢的新型高效氧化硅掺杂的Cu/ZnO/Al2O3催化剂,并与传统Cu/ZnO/Al2O3催化剂在相同条件下的催化性能进行了比较.结果表明,添加适量介孔SBA-15可显著提高催化剂的催化活性和选择性,在大幅度提高甲醇转化率的同时有效降低了重整产气中CO的含量.原位XRD分析证实适量介孔SBA-15的添加对传统Cu/ZnO/Al2O3催化剂的微结构性质可产生重要的调控作用,从而大大改善其催化活性和制氢选择性.

Al_2O_3含量对Cu-ZnO-Al_2O_3-SiO_2催化剂性能的影响

研究了Al2O3含量对Cu-ZnO-Al2O3-SiO2催化剂在CO2加氢合成二甲醚中催化性能的影响,并用XRD,H2-TPR,XPS,NH3-TPD和CO2-TPD等手段进行了表征。研究结果表明,Al2O3延缓了CuO和ZnO晶粒的长大,同时使催化剂变得难以还原。加入的Al2O3富集于催化剂表面,改变了催化剂表面Cu2+和Zn2+的摩尔分数。Al2O3还与SiO2产生无定形SiO2-Al2O3混合相,提供二甲醚合成所必需的酸碱中心。反应结果表明,Al2O3在催化剂中的质量分数低于1.4%时,对转化率的提高有促进作用;当Al2O3在催化剂中的质量分数为4.0%时,甲醇合成以及甲醇脱水的活性中心呈现出较好的“协同催化效应”,目标产物二甲醚的收率最高。研究认为,Al2O3通过影响CuO与Al2O3之间的相互作用以及催化剂的表面酸性,从而使催化剂对CO2加氢合成二甲醚表现出不同的催化性能。

甲醇水蒸气重整制氢的高效碳纳米管改性Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂

以碳纳米管为助剂,制备用于甲醇水蒸气重整制氢的新型高效Cu/ZnO/Al2O3催化剂,并与传统Cu/ZnO/Al2O3催化剂在相同条件下的催化性能进行了比较.结果表明,添加适量碳纳米管可显著提高催化剂的低温催化活性和选择性,在大幅度提高产氢速率的同时有效降低了重整产气中CO的含量.SEM和XRD分析证实适量碳纳米管的添加有效促进了Cu/ZnO/Al2O3催化剂结构特性的改善,有利于活性铜物种的分散,从而显著提高了催化剂的低温催化性能.

微波辅助ZrO_x-ZnO/γ-Al_2O_3光催化动态降解阿特拉津

开发了基于流化床反应器的微波辅助光催化处理阿特拉津废水工艺及装置,实现了连续运行。以γ-Al2O3为载体,采用表面活性剂辅助水热法制备了ZrOx-ZnO/γ-Al2O3催化剂,用于微波辅助光催化动态工艺中;考察了不同因素对微波辅助光催化处理效果的影响。结果表明,对于3L质量浓度为10mg.L-1的阿特拉津,在进水流量109L·h-1,微波功率400 W,紫外光波长254 nm、辐射出度3×9.79 m W·cm-2,催化剂量150 g的条件下,辐照废水60 min后阿特拉津去除率达94%。微波辅助光催化法能够有效去除水中阿特拉津并明显拓宽降解的pH适用范围。

CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂上低压CO_2加氢合成甲醇反应性能的研究

采用共沉淀法制备了CuO-ZnO-Al2O3催化剂,研究了不同制备方式对催化剂性能的影响,确定了并流共沉淀法为最佳的催化剂制备方式。考察了反应温度、反应压力、反应空速等因素对低压CO2加氢合成甲醇反应性能的影响。在原料气配比一定(V(H2)/V(CO2)=2.6/1)的条件下,确定了优化的工艺参数为:反应温度240℃、反应空速2400h-1。此反应条件下,CO2转化率9.0%,甲醇选择性14.1%。

沉淀及老化温度对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂活性及稳定性的影响

利用浆态床反应器,考察了沉淀及老化温度对CuO/ZnO/Al2O3催化剂催化合成甲醇的活性及稳定性的影响,并用XRD、BET、FT-IR以及XPS等技术对前驱体及催化剂进行了表征。结果表明,前驱体物相主要以孔雀石(Cu2(CO3)(OH)2)和类孔雀石((Cu,Zn)2(CO3)(OH)2)为主,其中,70℃沉淀和80℃老化条件下制备的前驱体具有适当的结晶度,焙烧后的催化剂中CuO分布均匀,Cu元素的电子结合能位移最大,CuO与ZnO之间作用较强,催化剂的性能最佳,时空收率和失活率分别达到了153.3 g/(kgcat.h)和1.44%/d。

喷雾干燥成型温度对浆态床合成甲醇CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂活性及稳定性的影响

通过浆态床反应器的评价,考察了喷雾干燥成型温度对CuO/ZnO/Al2O3催化剂催化合成甲醇的活性及稳定性的影响。结果表明,低于225℃进行喷雾干燥时,前驱体中的水分蒸发不完全,高于225℃则前驱体物相组成的结晶程度进一步提高,均不利于催化剂的活性和稳定性。225℃喷雾干燥所制备的催化剂活性和稳定性均较佳,时空收率与失活率分别达到了166.7 g.(kg cat)-1.h-1和0.16%.d-1,与常规干燥制备催化剂[时空收率为172.2 g.(kg cat)-1.h-1,失活率为0.43%.d-1]的活性基本相当,但稳定性得到大幅提高。催化剂结构表征分析表明,经喷雾干燥成型制备的催化剂与常规干燥制备的催化剂相比,两者在CuO微晶的平均粒径、比表面积以及孔径分布上基本保持了一致,不同的是前者为粒径约70μm细小均匀的球形颗粒状,而后者则呈现为粒径约120μm的无规则颗粒状。

沉淀方式对微波辐射老化制备CuO／ZnO／Al2O3催化剂性能的影响

采用微波辐射老化沉淀母液的方法,着重考察了沉淀方式对制备的CuO/ZnO/Al2O3催化剂及其前驱体的结构和催化性能的影响。实验结果表明,沉淀方式对催化剂的活性和稳定性影响较大,其活性顺序为分步沉淀法二>并流共沉淀法>分步沉淀法一>反加法>正加法。通过XRD、DTG、H2-TPR等表征分析表明,先并流沉淀Al(NO3)3溶液和Na2CO3溶液,再并流沉淀Cu(NO3)2-Zn(NO3)2混合溶液与剩下的Na2CO3溶液,然后微波辐射老化所制备前驱体中含有更多的绿铜锌矿(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6物相,焙烧后形成的CuO-ZnO协同作用强,且CuO分散性好,H2还原温度较低,催化活性和稳定性也较高。

焙烧温度对二甲醚水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al_2O_3/Cr_2O_3+H-ZSM-5双功能催化剂性能的影响

采用共沉淀耦合机械混合法制备了Cu/ZnO/Al2O3/Cr2O3+H-ZSM-5双功能催化剂,并用于二甲醚水蒸气重整制氢反应,结合热重、傅里叶红外光谱、XRD、BET、H2-TPR表征,考察了焙烧温度对Cu/ZnO/Al2O3/Cr2O3催化剂物理化学性质及双功能催化剂催化性能的影响。研究结果表明,400℃焙烧时,析出CuO粒子的同时伴有尖晶石相,进而在反应过程中对金属铜粒子起到良好的隔离作用。而焙烧温度较低时,催化剂分解不完全,催化剂活性位较少。焙烧温度大于500℃时,CuO粒子发生二次团聚,同时尖晶石相大量生成,造成催化剂活性位减少,活性较低。合适的焙烧温度为400℃,此时二甲醚转化率为92.9%,氢气收率可达到76.5%,具有较好的反应效果。

凝胶网格共沉淀法制备CuO/ZnO/Al_2O_3及其催化CO_2加氢合成甲醇研究

以琼脂为分散介质采用凝胶网格沉淀法制备了CuO/ZnO/Al2O3催化剂,利用N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM等方法对催化剂进行了表征,研究了其CO2加氢合成甲醇的催化反应性能,并与草酸盐凝胶共沉淀法和传统并流共沉淀法制备的催化剂进行了对比。结果表明:采用凝胶网格共沉淀法制备的催化剂具有较小的颗粒尺寸和较低的还原温度,在2.0MPa、230℃、空速2400mL/(g.h)、V(H2)∶V(CO2)=3∶1的反应条件下进行CO2加氢合成甲醇反应,甲醇的选择性和收率分别为43.12%和6.63%,相对其它两种方法制备的催化剂有比较明显的提高。

等离子喷涂ZnO/Al_2O_3涂层微波介电特性研究

采用等离子喷涂工艺,以氧化锌(ZnO)作为吸收剂,氧化铝(Al2O3)为填料,聚乙烯醇(PVA)为粘结剂制备成ZnO/Al2O3复合涂层。分析了复合涂层的相组成及微观结构,研究了氧化锌含量对复合涂层介电性能的影响。结果表明,经喷涂后的涂层中有新相ZnAl2O4生成,其含量随原料中ZnO的含量增加而增加。涂层的密度与涂层中氧化锌含量有关。介电性能测试表明,涂层中ZnO含量的增加使涂层介电常数实部(ε′)及损耗(tanδ)先增加后降低。ZnO摩尔含量为65%时,随频率的增加,涂层介电常数呈降低的趋势。