硅胶表面原位制备CuO/SiO2纳米复合材料

利用纳米SiO2表面的吸附层作为纳米反应器制备了CuO/SiO2纳米复合材料,通过溶剂置换实验初步探讨了反应进行的场所并用TEM进行表征.结合对吸附速率测定实验和加入沉淀剂对平衡影响实验,讨论了出现的实验现象与吸附层性质的关系.

CuO/SiO_2催化剂上1,4-丁二醇脱氢和顺丁烯二酸二甲酯加氢耦合反应过程

以CuO/SiO2为催化剂,在常压固定床反应器上实现了1,4-丁二醇脱氢反应与顺丁烯二酸二甲酯加氢反应的耦合,制备一种重要的精细化学品γ-丁内酯.和传统的反应过程相比,耦合反应提高了顺丁烯二酸二甲酯加氢和1,4-丁二醇脱氢活性.在优选的反应条件下,原料的转化率可达100%,γ-丁内酯的选择性可达98%.CuO的最佳负载量为w=21%附近,和单层分散阈值计算结果基本符合.XRD与TPR表征结果与单层分散阈值计算结果综合表明:催化剂的活性组分为高分散的Cu0,负载量过高使得催化剂聚集态铜晶体的比例和粒度都大大增加.

介孔CuO/SiO_2用于汽油氧化-吸附脱硫

利用[(C16H33)N(CH3)3]3-[PW12O40]双亲催化剂与H2O2组成的催化氧化体系对汽油进行氧化后,以介孔SiO2为载体等体积浸渍法制备的介孔CuO/SiO2为吸附剂,采用固定床连续流动式吸附脱硫评价装置,考察了CuO/SiO2的CuO负载量、焙烧温度、焙烧时间和吸附温度对汽油脱硫率的影响,并对介孔CuO/SiO2吸附剂性质进行了XRD表征。结果表明,在焙烧温度为400℃、焙烧时间为2h、CuO负载量为2%制备的CuO/SiO2,在吸附温度为120℃时,汽油氧化-脱硫的脱硫效果较好,汽油脱硫率可达56.82%。

吸附法制备CuO/SiO_2纳米复合材料

为了研究和控制CuO粒子的生长,提出了一种利用吸附相纳米反应器制备纳米粒子的新方法.在SiO2表面的吸附层反应器中得到CuO纳米粒子,由络合滴定法测定了Cu离子的吸附速度,利用XRD、TEM、EDX和溶剂置换的方法研究了反应和吸附过程的特性.结果表明,Cu离子的吸附在1 h内达到平衡,60%的Cu离子被吸附到SiO2表面.随着温度的升高,吸附层体积会减小且络合吸附作用得到加强.由于吸附层度的限制,CuO晶粒粒径会减小.反庆在吸附层内发生,随水量的增加,SiO2表面环境发生突变,Cu量迅速达到最大值并不再改变.

纳米CuO/SiO_2催化剂在甘油加氢制备1,2-丙二醇反应中的性能

采用XRD、XPS、BET和H2-TPR等手段对溶胶凝胶法制备的纳米CuO/SiO2催化剂结构进行表征,并在固定床反应装置上,通过反应温度、压力、氢油比和反应液组成的变化,考察纳米CuO/SiO2催化剂在甘油加氢制备1,2-丙二醇反应中的性能。结果表明,纳米CuO/SiO2催化剂具有很高的反应活性,在较温和的反应条件下,1,2-丙二醇的选择性和甘油转化率均可大于95%。

糠醛羰基加氢超细CuO/SiO_2环境友好催化剂的研究(Ⅰ)──活性组分负载量对催化剂结构及催化性能的影响

采用溶胶 凝胶法制备超细CuO/SiO2 环境友好催化剂 ,用XRD、TEM对催化剂结构进行表征 .将催化剂用于糠醛羰基催化加氢反应 ,分别制备糠醇和 2 甲基呋喃 ,研究活性组分负载量对催化剂结构及催化性能的影响 .并与Cu Cr/γ Al2 O3 负载型催化剂进行比较 .结果表明 :溶胶 凝胶法制备的催化剂载体颗粒直径达到纳米数量级 ,CuO高度分散于载体内 ,晶粒度小 ,催化性能高 .作为一种新型无Cr的环境友好催化剂 ,无毒 ,无污染 ,高活性 ,高选择性 ,可代替Cu Cr催化剂用于糠醛加氢过程 ,制取糠醇和 2

糠醛羰基加氢超细CuO/SiO_2环境友好催化剂的研究(Ⅱ)——制备条件对催化剂结构的影响

采用溶胶 凝胶法制备超细CuO/SiO2环境友好催化剂,详细考察各种制备参数对其结构的影响,并对催化剂进行BET、TEM和XRD表征.结果表明:絮凝剂及其浓度、pH值、老化时间和焙烧温度是对催化剂结构有重要影响的制备参数.较适宜的条件为:采用工业硅溶胶为硅源,絮凝剂为Na2CO3,浓度为1.0mol/L,pH值为中性,老化时间2h,焙烧温度400℃.

CuO/SiO_2复合薄膜的微观结构和发光特性分析

采用射频磁控共溅射法在硅衬底上沉积Cu/SiO2复合薄膜,然后在N2保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,制备出低维CuO纳米结构,并对其微观结构和光致发光进行研究.退火温度为1100℃时样品中主晶相为立方晶系的CuO(200)晶面,薄膜样品表面出现纳米线状结构,表面组分主要包括Cu、O元素,冷却氧化形成CuO/SiO2复合薄膜.该温度下退火后,光致发光谱中出现紫外光和紫光,这是由于复合薄膜中CuO的导带底到Cu空穴缺陷能级的跃迁导致的.

吸附法制备CuO-Ag/SiO_2纳米复合物

利用吸附法原位制备CuO/SiO2、CuO-Ag/SiO2纳米复合物,研究了不同吸附质体系中预负载的纳米Ag粒子对CuO的影响。结果表明:Ag粒子对CuO的影响因吸附质的不同而不同。以Cu(Ac)2为吸附质,纳米Ag几乎没有影响;以NaOH为吸附质,纳米Ag使得CuO的晶粒粒径增大。这一结果与铜物种对Ag晶粒粒径的影响规律完全不同。通过比较不同吸附质的吸附行为,Cu(OH)2与硅胶表面的相互作用被认为是导致这一现象的原因。

射频磁控共溅射高温NH_3退火制备CuO/SiO_2复合薄膜的微观结构

采用射频磁控共溅射法在硅衬底上沉积Cu/SiO2复合薄膜,然后在NH3保护下高温退火,再于空气中自然冷却氧化,形成CuO结构,对其微观结构进行分析。随着退火温度的升高,CuO由单斜晶相逐渐转变为立方晶相,CuO薄膜结晶质量提高。样品于900℃和1 100℃退火后,形成有序散落的微米级颗粒,前者由粒状团簇组成,颗粒表面比较粗糙,后者由片融状小颗粒融合而成,颗粒表面比较光滑。

Ce掺杂的蛋壳型CuO/ZnO/SiO_2颗粒催化剂的制备和表征

用添加表面活性剂的两步沉淀法制备了以蛋壳型纳米空心SiO2为载体的CuO/ZnO催化剂和掺杂Ce的CuO/ZnO催化剂,初步考察了两组催化剂用于一氧化碳加氢合成甲醇的催化性能,并采用TEM,BET,XRD,XPS等方法对催化剂的结构进行了表征.结果表明,以纳米空心SiO2为载体的CuO/ZnO催化剂具有较大的比表面积,活性成分在载体表面分散均匀,粒径在13nm左右.加入掺杂剂Ce能有效提高催化剂的活性和选择性:一方面,Ce可以降低Cu2p3/2和Zn2p3/2的表面结合能,使氧化铜更容易被氢气还原成铜;另一方面,Ce也能增强铜锌之间的相互作用,抑制铜粒子的烧结,改善活性成分的分散.

用于CO_2加氢反应的超细CuO－ZnO－SiO_2催化剂的制备研究

采用醇盐法制备了超细ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂，进行了ＣＯ２加氢反应和透射电镜测试，同时以超细ＣｕＯ－ＳｉＯ２为对比，分别进行了ＸＲＤ、ＴＰＲ研究。对于ＣＯ２加氢反应，ＣｕＯ－ＳｉＯ２催化剂在加入ＺｎＯ组份后催化活性显著提高。ＴＥＭ测试表明ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２催化剂前体在４００℃及６００℃焙烧后平均粒径分别为２８ｎｍ和３４ｎｍ。ＸＲＤ测试表明在ＣｕＯ－ＳｉＯ２体系中存在ＣｕＯ晶相，但更接近于无定形或微晶状态；而在ＣｕＯ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２体系中，则存在ＣｕＯ晶相和ＺｎＯ晶相。ＴＰＲ研究表明，ＣｕＯ与ＺｎＯ之间存在相互作用，随ＺｎＯ含量增加，ＣｕＯ还原峰向高温移动。ＺｎＯ对ＣｕＯ还原最大峰温的影响取决于ＺｎＯ加入相对量的变化，即ＺｎＯ／ＣｕＯ（ｍａｓｓ％）比值。

CuO-BaO/SiO_2催化剂的表面性质、还原性能及氢解反应性能

研究了在合成气或纯氢气气氛下ＣｕＯ－ＢａＯ／ＳｉＯ２催化剂甲酸甲酯氢解反应活性的变化，并对催化剂进行了ＴＰＲ、ＴＥＭ和ＢＥＴ表征。结果表明，合成气氢解反应活性和甲醇选择性明显低于纯氢氢解反应活性和甲醇选择性，反应温度高对提高催化剂活性有利，但同时也加速了副反应的进行。随着负载量的增加，其比表面积、孔容和孔径逐渐降低；铜载量＜２０％时，催化剂孔结构为单孔型孔道；铜载量＞２０％以后，其孔结构呈双孔型孔道。铜载量对ＣｕＯ－ＢａＯ／ＳｉＯ２催化剂的还原性能影响很大，随着铜载量的增加，还原温度升高；焙烧温度小于５００℃时，催化剂还原性能基本不发生变化，且易于还原；焙烧温度大于５００℃后。

多孔SiO_2/CuO复合材料的制备及光催化降解黄药的研究

以石棉尾矿酸浸后所得多孔SiO2为载体,采用水热法制备出多孔SiO2/CuO复合材料,研究水热温度、SiO2与CuO质量比即m(SiO2)/m(CuO)对产物光催化性能的影响。利用N2吸附脱附、X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光吸收(UV-vis)等技术对产物进行表征,通过产物对黄药的可见光催化降解考察其催化性能。研究结果表明:采用水热法可制备表面包覆CuO的多孔SiO2/CuO复合材料;水热温度为120℃时所制备的多孔SiO2/CuO复合材料,其比表面积高达146.11 m2/g;样品具有较高的光催化活性,在可见光范围内对质量浓度为80 mg/L黄药在2 h内降解率可达到75%;样品光催化活性随m(SiO2)/m(CuO)增大而降低;当m(SiO2)/m(CuO)为2:1时,样品光催化活性最强。

SiO_2/CuO复合纳米粒子添加剂的摩擦学和自修复性能研究

采用化学方法制备了SiO2/CuO复合纳米粒子,分别采用四球摩擦磨损试验机和环-块摩擦磨损试验机考察了其作为矿物油添加剂的抗磨减摩性能及对磨损表面的修复作用。用PHI-5702型多功能X-射线光电子能谱仪表征钢球磨斑所存在的元素及其价态;用Quant200型扫描电子显微镜(SEM)和GENESIS型X-射线能谱仪(EDX)观察分析试块磨痕形貌和元素组成。并探讨了复合纳米粒子添加剂的润滑作用机理。结果表明,复合纳米微粒添加剂在摩擦过程中由于压应力的作用而沉积于磨损表面微观缺陷区域,从而对磨损表面起到良好的修复作用。另外,SiO2/CuO复合纳米微粒添加剂可在摩擦副接触表面吸附、沉积,并在接触区的高温高压下熔融铺展,形成低剪切强度的表面膜,从而减轻摩擦界面的粘着磨损,表现出良好的减摩抗磨性能。

甲醛乙炔化反应中CuO-Bi_2O_3/SiO_2-MgO催化剂活化过程研究

甲醛与乙炔发生炔化反应合成1,4-丁炔二醇,选用铜铋作为催化剂。模拟最具代表性的工业炔化催化剂以研究甲醛乙炔化反应的活化过程,制备高性能CuO-Bi2O3/SiO2-MgO催化剂,结合XRD、H2-TPR、TG-DTA和N2-TPD-MS等表征,研究炔化催化剂活化过程中铜物种的转变,获得最优催化剂活化方法。结果表明,CuO在甲醛溶液中无乙炔存在下可定向转化为Cu2O,但经乙炔活化后活性较低,归因于还原过程中Cu物种的流失及晶粒长大。而在甲醛与乙炔协同作用下,CuO可快速转变为Cu的炔化物种,表现出较高的炔化活性。表明炔化催化剂的活化过程必须在甲醛与乙炔同时存在的条件下进行。

CuO/SiO_2复合纳米纤维的制备及其光吸收特性的研究

金属氧化物及其复合纳米纤维具有独特性能和潜在的应用价值,一直为人们所关注。本文提出了一种简便制备CuO/SiO2纳米复合纤维的新方法。即将静电纺丝技术与溶胶凝胶法结合,得到前驱体纤维;随后在适当的温度下热处理去除有机成分,最终得到直径150～200 nm的质量比为10%CuO/90%SiO2复合纳米纤维。使用SEM、TG-DTG、XRD、FT-IR、BET、UV-Vis技术手段对样品进行表征。SEM、TG-DTG、XRD、FT-IR结果表明该纤维的成分、形貌和晶相很大程度上受到煅烧温度的影响。BET结果表明该纤维的比表面积为141.95 m2/g,是纳米结构。光吸收测量结果发现该纤维的紫外光吸收性能随纤维晶相改变而改变。

Fe助剂对CuO/SiO_2-MgO催化剂结构和甲醛乙炔化性能的影响

为开发绿色无污染、经济性能优良的炔化催化剂,采用共沉淀法制备一种新型的Cu OFe O/Si O2-Mg O催化剂,采用电感耦合等离子体发射光谱仪、低温N2物理吸附-脱附、X射线衍射、H2程序升温还原对催化剂组成、结构及织构进行表征,研究Fe助剂对Cu O/Si O2-Mg O催化剂结构及炔化性能的影响。结果表明,与催化剂Cu O/Si O2-Mg O相比,Fe O的引入使催化剂中Cu O的可还原性提高,在反应过程中Cu O更易生成活性物种Cu+的炔化物,Cu O-Fe O/Si O2-Mg O催化剂表现出较高的甲醛乙炔化性能。

CuO/AC@SiO_2的制备及对H_2S的深度脱除

采用模板法在CuO外包裹一层具有介孔结构的SiO_2,制备了CuO/AC@SiO_2。采用X射线衍射仪对CuO/AC@SiO_2的结构和催化活性位点进行了表征。通过固定床气固吸附实验,研究了CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附脱除性能。表征结果显示,CuO是催化氧化H_2S的活性中心,被氧化成Cu2O后吸附脱除H_2S的性能下降。实验结果表明:CuO/AC吸附H_2S时的有效穿透时间为117 min,CuO/AC@SiO_2的有效穿透时间提高到141 min,CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附性能明显提高;以Cu(NO_3)_2为前驱体的CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附量高于以Cu(AC)_2为前驱体;在Cu(NO_3)_2为前驱体、m(正硅酸乙酯)∶m(CuO/AC)=0.7、吸附温度为90℃的最佳条件下,CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附量达17.40 mg/g。

铈掺杂CuO-SiO_2复合氧化物催化氧化脱除苯并噻吩的性能

本文采用铈掺杂的CuO-SiO_2复合氧化物作为催化剂,双氧水为氧化剂,以氧化脱除模拟油中苯并噻吩反应为探针,通过单因素实验考察氧化剂用量、溶剂用量、催化剂用量、氧化温度和氧化时间等因素对脱硫效果的影响。研究结果表明,铈掺杂的0.02CeO_2-0.1CuO-SiO_2复合氧化物比表面积比未掺杂的比表面积略高,在模拟油用量10 m L、复合氧化物催化剂用量0.10 g、溶剂乙腈用量2.0 m L,氧化剂30%H_2O_20.2 m L、氧化反应温度65℃的条件下反应60 min,脱硫率为88.23%。