Ce/SBA-15复合材料的合成与表征

借助水热法,在酸性条件下直接加入合成系统前驱盐(硝酸铈),通过蒸发得到复合物,然后进行煅烧,制备了Ce/SBA-15复合材料。利用X-射线粉末衍射和扫描电镜表征,结果显示此材料呈现二维六角密堆积结构,合成材料中含有铈的氧化物晶体相。样品的形貌与SBA-15介孔材料的形貌基本相似。

微波法直接合成Ce/SBA-15介孔分子筛

以三嵌段共聚物(P123)作为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,利用溶胶凝胶法,在微波条件下快速地将Ce金属离子直接掺杂到SBA-15介孔分子筛骨架中。通过X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外(FT-IR)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、透射电镜(TEM)和N2的等温吸附-脱附法等手段对合成的样品进行表征。结果表明:稀土Ce金属离子以Ce3+,Ce4+两种价态存在于SBA-15介孔分子筛中。合成的Ce/SBA-15分子筛具有规则六方孔道结构,较高的比表面积和孔容(分别为714.85 m2.g-1和0.67 cm3.g-1),其孔半径主要集中在1.8 nm。

Ce/SBA-15联合Oxone去除水中染料RhB的试验研究

将负载型的Ce/SBA-15与过硫酸氢钾复合盐(Oxone)联合,考察了该联合体系对染料罗丹明B(RhB)的去除效果。结果表明:该体系中RhB的去除符合准一级动力学方程,提高Ce/SBA-15和Oxone投加量,降低初始RhB浓度和提高反应温度会增强RhB的去除效果,未调节溶液初始pH值时,RhB的去除效果最好。制备的Ce/SBA-15在5次循环使用后仍具有约80%的RhB去除率,RhB的去除机制为表面吸附催化。Ce/SBA-15与Oxone联合产生以硫酸根自由基为主的处理技术对难降解污染物质具有潜在的实际应用价值。

氨基功能化短孔道有序介孔材料H_2N-Zr-Ce-SBA-15的合成及吸附性能

以pluronic(P123)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氯化氧锆和硝酸亚铈为无机前驱盐,N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(AAPTS)为硅烷化试剂,采用后接枝法合成了氨基功能化六方板状短孔道有序介孔材料H2N-Zr-Ce-SBA-15(H2N-ZCS).采用小角X射线衍射(LXRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析、N2吸附/脱附等手段对H2N-ZCS进行了表征.结果表明AAPTS成功地嫁接到有序介孔材料上,H2N-ZCS仍保持了类似于传统SBA-15高度有序的二维六方相介孔结构,且孔道方向垂直于该六方板面.对阴离子染料酸性品红吸附实验表明,H2N-ZCS比H2N-SBA-15具有较强的吸附能力.这种功能化短孔道、大径轴比的六方板状介孔材料在吸附、分离及催化等领域中能更有效地促进分子的扩散传递.

酸度对掺杂Ce-SBA-15介孔分子筛合成的影响

采用溶胶-凝胶法,以三嵌段共聚物(P123)作为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,通过微波辅助加热快速合成出骨架掺杂的Ce-SBA-15介孔分子筛。采用X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外(FT-IR)、N2等温吸附-脱附法、紫外-可见漫反射(DRS)等手段对合成的样品进行表征。结果表明,当凝胶的pH=2～7时,所合成的Ce-SBA-15分子筛中,Ce具有两种配位状态。当凝胶体系pH值=2时,所合成的Ce-SBA-15具有更高的比表面积。

Ce-SBA-15改性分子筛催化氧化油酸的研究

采用微波水热法合成SBA-15,并用浸渍法合成了Ce-SBA-15催化剂,对Ce-SBA-15催化剂进行了红外、XRD、氮气吸附脱附和吡啶红外等表征,结果表明Ce的添加没有影响SBA-15的骨架结构,同时增加了载体SBA-15的L酸位和B酸位,改性的分子筛属于中强酸。采用油酸氧化制备壬二酸的方法考察自制的Ce-SBA-15催化剂的催化活性,重复反应2次,壬二酸总收率为86%,是以磷钨酸为催化剂反应收率的1.25倍,实验结果表明了Ce的添加有效地提高了复合分子筛的酸催化性能。

Mg/Ce-SBA-15的制备及其苯酚甲醇烷基化性能的研究

以Ce-SBA-15为载体,硝酸镁为活性组分前驱体,通过浸渍法制备了Mg/Ce-SBA-15催化剂。利用XRD、N2吸附-脱附、SEM、EDS、NH3-TPD、Py-FTIR和TG-DTA手段对催化剂进行表征。结果表明,Mg掺杂并未破坏载体结构,催化剂表面弱酸含量有所增加,L酸增加明显。在固定床反应器中评价了Mg/Ce-SBA-15分子筛催化苯酚甲醇烷基化的反应性能。结果表明,Mg负载量为7%、焙烧温度为550℃、焙烧时间为4.5 h制备的Mg/Ce-SBA-15催化剂催化效果最佳。在反应温度460℃,n(苯酚)∶n(甲醇)为1∶4,质量空速为3.0 h^(-1),常压的条件下,苯酚转化率为0.1%,邻甲酚选择性为6.4%。

CeO_2改性对CuO/SBA-15催化剂结构及其催化活性的影响

采用浸渍法在Ce-SBA-15载体上负载活性组分CuO,制备一系列不同配比的CuO/Ce-SBA-15催化剂,运用XRD、TEM、N2吸附、TPR、CO-IR等手段考察催化剂CuO/Ce-SBA-15的物理化学性质,并对其进行CO氧化催化活性的测试。活性测试结果表明,CeO2对SBA-15载体的改性有效地提高了CuO/SBA-15催化剂在CO氧化反应中的催化活性。XRD结果表明:CeO2对SBA-15载体的改性可以促进氧化铜在载体表面的分散;进一步结合H2-TPR、CO-IR表征结果,CeO2促进了CuO在载体表面的还原,这些都有利于催化活性的提高。

Pt/Ce-Ni-SBA-15介孔分子筛的合成及性能研究

利用微波合成法将Ce和Ni引入到SBA-15分子筛骨架中。通过X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外(FT-IR)、紫外可见漫反射(DRS)、透射电镜(TEM)和N2的等温吸附-脱附法等手段进行表征。结果表明,Ce和Ni物种进入SBA-15分子筛的骨架。将它作为催化剂载体,负载上Pt,以CO氧化为模型反应,考查催化剂的活性。结果表明,Pt/Ce-Ni-SBA-15催化剂的最低完全转化温度为227℃,与Pt/SBA-15相比,最低完全转化温度降低了39℃。说明了骨架掺杂后的Ce-Ni-SBA-15与SBA-15相比更有望成为更优良的催化剂载体。

原位水热合成La_(1-x)Ce_xCoO_3/SBA-15钙钛矿型催化剂和CO催化氧化反应性能的研究

采用原位水热合成法合成了La1-x Ce x CoO3/SBA-15(x=0.05,0.1,0.15,0.2,0.25,摩尔分数,下同)催化剂,并采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N2物理吸附-脱附表征仪(BET)和程序升温还原(H2-TPR)等表征手段对催化剂的结构进行了研究.结果表明:Ce掺杂对催化剂的结构和CO催化氧化性能有较大的影响.在Ce掺杂部分取代La之后,催化剂形成了La1-x Ce x CoO3钙钛矿相,CeO2和Co3O4物相;当Ce的掺杂量为x=0.2时,催化剂的CO催化氧化活性最高.

介孔分子筛Ce-SBA-15催化合成乙酸正丁酯

采用浸渍法对SBA-15分子筛进行铈改性,制备了催化剂Ce–SBA–15。X射线衍射、透射电镜和感应耦合等离子体原子发射光谱表征结果表明铈改性后的催化剂保持SBA–15高度有序的二维六方孔道结构。将该催化剂用于合成乙酸正丁酯,考察了催化剂用量,催化剂中铈含量、醇酸摩尔比及反应时间对乙酸正丁酯酯化率的影响。确定较佳操作条件:催化剂质量分数为10%,催化剂中铈的质量分数为10.74%,醇酸摩尔比为1.5∶1,反应时间为1.5 h。催化剂重复使用试验表明Ce–SBA–15具有良好的稳定性及催化活性。

Ce/Cu_(0.5)Mn_(0.5)/SBA-15催化剂及其甲苯催化燃烧性能研究

以介孔分子筛SBA-15为载体,采用浸渍法制备了Ce/Cu0.5Mn0.5/SBA-15催化剂,用X-射线衍射(XRD)和程序升温还原(TPR)等现代分析测试手段对催化剂的结构进行了表征,在常压固定床反应器上评价了催化剂的甲苯催化燃烧性能.结果表明,所有催化剂仍然保持SBA-15的介孔结构特征,催化活性组分Cu和Mn分别以CuO和MnO2的物相形式存在,添加适量的催化助剂CeO2后活性组分Cu和Mn以高分散状态存在,从而提高催化活性.当Cu0.5Mn0.5的含量为12%、Ce的含量为3.5%时,催化剂具有最好的活性,甲苯在480℃可完全催化燃烧消除.甲苯浓度较高,空速较大,甲苯转化率下降.

Ce^(4+)-S_2O_8^(2-)-SBA-15催化剂合成乙酸正丁酯

本文采用无溶剂法将Ce(SO4)2、(NH4)2S2O8与煅烧的主体材料SBA-15分子筛进行人工研磨混合后焙烧,制备了Ce4+-S2O82--SBA-15催化剂。将催化剂应用于冰乙酸与正丁醇反应合成乙酸正丁酯的酯化反应中,采用正交实验确定较优的工艺条件为:反应时间120min,n冰乙酸∶n正丁醇=1∶1.2,催化剂用量为0.0375g(相当于冰乙酸质量的5%),在此条件下乙酸正丁酯反应产率在95.13%。实验表明所合成的固体酸催化剂具有良好的催化性能,具有可重复使用性能。

Mg-Ce-SBA-15催化合成邻甲酚反应条件的研究

采用两步浸渍法制备了Mg-Ce-SBA-15介孔分子筛,并对其结构和酸性能进行了表征。在小型固定床反应装置上进行苯酚甲醇烷基化反应。考察了Mg的负载量、反应温度、空速、酚醇摩尔比等反应条件对苯酚烷基化反应的影响。结果表明,改性分子筛仍具有介孔分子筛的结构和合适的酸性;当Mg负载量为7%、温度为460℃、酚醇摩尔比为3、空速为3.0 h-1时,苯酚的转化率最高,为80.1%,邻甲酚的选择性最好,为86.4%。

溶剂pH对Ce-SBA-15吸附剂酸活性位构筑及脱硫性能的影响

采用浸渍法制备Ce-SBA-15吸附剂,运用N2吸附-脱附技术和NH3-TPD技术表征吸附剂的物化性质,采用静态吸附实验、固定床动态吸附穿透实验和萃取实验考察吸附剂的脱硫效果。将吸附剂物化性质和脱硫效果相关联,考察制备过程中溶剂pH对Ce-SBA-15吸附剂酸活性位构筑及脱硫性能的影响。研究表明,溶剂的pH对Ce-SBA-15脱硫吸附剂酸活性位的构筑存在强静电吸附作用和氧化还原作用两种影响。强酸性条件能够抑制氧化反应的发生,同时由于强静电吸附作用实现Ce物种的高度分散。弱酸性条件由于氧化反应的发生导致Ce物种发生转化而难以形成有效噻吩吸附活性位。最佳的pH为3,此条件下制备的Ce-SBA-15(3)吸附剂保持有最优的物化性质和噻吩吸附脱除能力。

短孔道介孔分子筛Zr-Ce-SBA-15固载酸性离子液体催化合成双酚F

通过化学键接的方式,将酸性离子液体(ILs)分别负载于两种不同的硅基载体上,成功制备了SBA-15-ILs(SILs)与Zr-Ce-SBA-15-ILs(ZCSILs)等两种固载化酸性离子液体。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG-DTG)、X射线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附比表面仪(BET)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)与有机元素分析仪(OEA)等对所制备催化剂的物化性能进行了表征,并进一步研究了其在甲醛-苯酚合成二羟基二苯基甲烷(双酚F,BPF)中的催化活性。结果表明:短孔道的ZCSILs具有较高比表面积、较多的离子液体负载量和相对优异的催化活性。当m(催化剂)/m(甲醛)=0.36,n(苯酚)/n(甲醛)=30,反应时间90 min、反应温度90℃时,BPF收率可达95.6%,对4,4′-BPF的选择性达到44.8%,且所制备的ZCSILs重复使用5次后,依然显示优异的催化活性。

Ce/Z-SBA-15的制备及其吸附脱硫性能

以降解法制备的Z-SBA-15为载体,采用浸渍法制备Ce/Z-SBA-15吸附剂。通过XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD、Py-FTTR和TG-DTA等表征手段对吸附剂进行分析表征。以脱除模拟柴油中二苯并噻吩的反应为模型反应考察了吸附剂的吸附性能,实验结果表明:在Ce负载量为15%、焙烧温度为550℃、焙烧时间为5h的条件下,Ce/Z-SBA-15吸附剂的脱硫率和吸附硫容量最高;Ce/Z-SBA-15能够很好的保持着Z-SBA-15的结构,并且沸石结构单元的引入提高了其稳定性,从而提高了其再生性能。

CTAB-P123辅助制备有序介孔KF/Al-Ce-SBA-15固体碱及其催化性能

为了缩短有序介孔氧化硅(SBA-15)基固体碱催化剂的工艺流程,制备长程有序介孔固体碱,本文以十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)-三嵌段表面活性剂P123为模板剂,以KF为改性剂,两步法合成有序介孔KF/Al-Ce-SBA-15(KF/ACS)固体碱催化剂,采用小角X射线衍射(小角XRD)、N2吸附-脱附曲线、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)等手段,对催化剂的结构与性能进行表征,并研究了其在合成丙二醇甲醚(PM)中的催化性能。当n(Al)/n(Ce)=0.12,KF的质量分数为10%时,KF/ACS催化剂不仅能够保持长程有序介孔结构,并且显示出强碱性能。在催化甲醇与环氧丙烷(PO)合成PM的反应中,PM的收率达到92.0%,1-甲氧基-2-丙醇(PPM)选择性达到96.1%以上,并能有效抑制二丙二醇甲醚等副产物。

铈负载SBA-15分子筛催化臭氧氧化水中环丙沙星

通过水热法合成纯硅介孔分子筛SBA-15,并采用等体积浸渍法制备Ce负载SBA-15分子筛催化剂(Ce/SBA-15),将其应用于催化臭氧氧化环丙沙星(CIP).小角X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征结果表明,Ce/SBA-15保持了纯硅SBA-15有序的介孔结构.Ce/SBA-15催化臭氧氧化环丙沙星(CIP)结果显示,催化剂有良好的活性,对环丙沙星的矿化率为63.3%,比单独臭氧氧化高出22.9%;随着铈负载量增加,催化剂活性呈现先增大后减小趋势,负载量为2%时催化效果最佳;TOC去除率随着反应温度增加而提高;溶液初始pH对反应有显著的影响,pH=5.01时TOC去除率最大.以水杨酸作为羟基自由基(·OH)捕获剂,用比色法测定·OH产量为0.0072 mmol·L^(-1).溶液中投加1 mmol·L^(-1)磷酸根时,催化臭氧氧化中TOC去除率降低了25.8%,催化效果受到明显抑制,表明·OH的生成发生在Ce/SBA-15表面.

Zr-Ce-SBA-15介孔材料的合成和形貌调控

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,P123为模板剂,氯化氧锆(ZrOCl2·8H2O)和硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O)为锆、铈前驱体,在不外加无机酸的条件下,利用无机前驱盐自身水解产生的弱酸性环境,水热法一步合成Zr-Ce-SBA-15介孔材料。通过改变起始物料配比和调节合成温度可以实现对产物的形貌进行有效控制。利用小角X射线衍射(LXRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和氮气吸附等手段对所合成的样品进行了表征。结果表明:在nZr(Ce):nSi物质量的比分别为0.03,0.05,0.10时,合成的材料具有类似于SBA-15高度有序的二维六方相介孔结构,锆、铈物种被成功引入SBA-15材料的骨架中。当nZr(Ce):nSi摩尔比为0.05,晶化温度为100℃时,Zr-Ce-SBA-15表现为六方板状形貌。随着晶化温度的升高,Zr-Ce-SBA-15的形貌由六方板状转变成圆盘状。