中性条件Fe/Cu-MCM-41光催化活化H_(2)O_(2)/PDS的构-效关系

本文在室温下制备了Fe-MCM-41和Cu-MCM-41,利用XRD、BET、SEM和TEM等手段对催化剂进行了表征.选取金橙Ⅱ为探针分子、H_(2)O_(2)和PDS作为氧化剂,构建了多相光催化氧化体系,研究中性条件下Fe-MCM-41和Cu-MCM-41光催化活化H_(2)O_(2)和PDS的构-效关系.结果表明,Fe-MCM-41为同晶替换型催化剂,Cu-MCM-41为同晶替换和CuO孤岛共存型催化剂.中性条件下,H_(2)O_(2)受空间位阻和电性排斥影响小,能被Fe-MCM-41孔道内外铁离子高效光催化产生·OH,但难以被Cu-MCM-41中同晶替换和孤岛的铜离子高效光催化;PDS由于受到空间位阻和电性排斥的影响,难以进入Fe-MCM-41和Cu-MCM-41孔道之中,但Cu-MCM-41表面和孤岛上的铜离子能高效光催化PDS产生^(1)O_(2)和SO_(4)^(−·)·UV+H_(2)O_(2)体系中加入Fe-MCM-41,金橙Ⅱ的脱色速率提升了52.9%,反应180 min时体系矿化率从43%提高到了57%;UV+PDS体系中加入Cu-MCM-41,金橙Ⅱ的脱色速率提升了38.7%,反应180 min时体系矿化率从48%提高到了76%.本研究为介孔分子筛光催化剂的开发利用提供理论依据.

MCM-41/NH_(2)-MIL-101(Fe)复合材料的制备及其光催化还原CO_(2)性能

采用水热法将分子筛MCM-41与光催化剂NH_(2)-MIL-101(Fe)复合制备了MCM-41/NH_(2)-MIL-101(Fe)复合光催化剂(NMM),用于光催化还原CO_(2)。借助XRD、BET、SEM-EDS、UV-Vis DRS、PL、XPS等分析手段对催化剂的微观结构进行详细的分析和表征,解析了催化剂理化性质对催化活性的影响,明确了在NH_(2)-MIL-101(Fe)催化剂中掺杂MCM-41对CO_(2)还原为甲酸产量提升有积极作用。实验结果表明,在光照5 h后,在水溶液中未添加牺牲剂的条件下,10%MCM-41添加量的10%NMM将CO_(2)还原为甲酸的产量为109.11μmol/g,是纯NH_(2)-MIL-101(Fe)的5倍(21.78μmol/g);添加牺牲剂TEOA后10%NMM的甲酸产量为132.78μmol/g,是纯NH_(2)-MIL-101(Fe)的4倍(33.67μmol/g)。催化剂在2种溶液体系中重复使用3次后,仍保持很高的催化活性。

复合材料MnO_(2)/MCM-41对放射性废水中Sr^(2+)的去除

采用一锅法制备MnO_(2)/MCM-41复合材料,探究其对放射性废水中Sr^(2+)的去除。通过SEM、BET、FT-IR对复合材料进行了表征。探究MnO_(2)和MCM-41的质量比、pH、吸附时间、竞争离子效应等参数对其吸附性能的影响。结果表明,复合材料能迅速吸附水中Sr^(2+),并在120 min达到吸附平衡,最大吸附容量为85.46 mg/g。MnO_(2)和MCM-41的质量比为4∶1时复合材料具有最高的吸附容量,在pH为4~9范围内复合材料具有较高的吸附性能,此外复合材料在Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)存在的情况下依然保持良好的吸附容量,抑制吸附能力遵循Na^(+)<K^(+)<Mg^(2+)<Ca^(2+)的排序。吸附动力学分析伪二级模型比伪一级模型更能拟合吸附数据,说明化学吸附在吸附过程中占主导地位。所制备的MnO_(2)/MCM-41新型复合材料用于去除放射性废水中的Sr^(2+)具有吸附迅速、吸附容量大、选择性强、能够大规模制备等优点,这使得其有望在含Sr^(2+)放射性废水处理领域发挥重要作用。

磷对TiO_(2)/MCM-41催化环己胺无溶剂氧化制备环己酮肟的调变作用

采用液相水解法制备了TiPO/MCM-41系列催化剂,通过BET、FT-IR、XRD、XPS、SEM和TEM技术对催化剂的结构和组成进行了表征,进一步研究了其在环己胺无溶剂氧化制备环己酮肟中的催化性能,并探讨了环己胺液相氧化的催化机理.结果表明,TiPO/MCM-41表面的钛羟基是催化氧化环己胺的活性中心,当反应温度为90℃、压力为1.0 MPa、时间为5 h和催化剂用量为0.3 g时,胺转化率为59.0%,肟选择性为87.9%,显示出不错的催化活性和重复使用性,为环己酮肟的高效制备提供了一种绿色路线,有一定的工业应用潜力.

MCM-41介孔分子筛的合成及其研究现状

MCM-41分子筛是M41S系列有序介孔材料的一个分支,是一种新型的纳米结构材料。MCM-41具有比表面积大、耐腐蚀性、吸附量大等特点,因此在光催化、生物材料等领域有着广泛的应用和发展潜力。以碳原子数大于6的长链表面活性剂为模板剂,在液晶模板、协同作用、中性模板剂、层状中间相转换等合成机理下,可制备得到介孔分子筛MCM-41。MCM-41有序介孔材料具有稳定的二氧化硅结构,孔壁薄,表面结构规整,有规则的孔道结构,水热稳定性好,具有沸石分子筛的特性,因此在催化裂化、高分子合成等领域有了新的应用。本文简要介绍了MCM-41有序介孔材料的制备、应用现状及发展前景。

含稳定骨架铁的Fe-MCM-41介孔分子筛的合成与表征

以离子液体1-十六烷基-3-甲基溴代咪唑([C_(16)mim]^+Br^-)为模板剂合成了含铁介孔分子筛Fe-MCM-41,并对其结构和形态进行了表征.研究结果表明,用该方法合成的Fe-MCM-41不仅具有比较大的比表面积,规则的介孔孔道结构等特征,而且形成了双孔道结构.UV-Vis和EPR顺磁共振的表征结果表明,采用离子液体[C_(16)mim]^+Br^-为模板剂所合成的Fe-MCM-41介孔分子筛,铁物种能稳定地存在于介孔分子筛骨架中.

助剂掺杂对Fe-MCM-41在环己烷氧化反应中催化性能的影响

以硅酸钠为硅源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,硝酸铁为金属源,水热法直接合成Fe-MCM-41,再辅以助剂Co和Cr形成双金属掺杂的介孔材料,采用XRD、N2吸脱附、TG-DTA、FTIR、ICP对材料的结构和物化性质进行表征。以乙腈为溶剂,H2O2为氧化剂,考察所制备的材料对环己烷氧化的催化活性和选择性的影响。结果表明,与Fe-MCM-41的催化性能相比,FeCo-MCM-41会使环己烷的转化率下降,但环己醇的选择性增加;而FeCr-MCM-41会使环己烷的转化率和环己酮的收率增加。

CoFe_(2)O_(4)/MCM-41催化剂的制备及其光催化降解亚甲基蓝性能

采用水热法将纳米CoFe_(2)O_(4)与MCM-41介孔分子筛复合,制备了CoFe_(2)O_(4)/MCM-41光催化剂。通过TG-DTA,XRD,SEM,N2吸附-脱吸等方法对制备的催化剂进行表征,并以亚甲基蓝染料废水为研究对象,考察了催化剂光催化降解亚甲基蓝的性能。实验结果表明,CoFe_(2)O_(4)/MCM-41催化剂仍具有介孔材料的孔道结构,CoFe_(2)O_(4)纳米粒子在分子筛孔道或表面均匀分散,呈现尖晶石结构,使CoFe_(2)O_(4)/MCM-41复合催化剂具有良好的催化活性。CoFe_(2)O_(4)/MCM-41复合催化剂(Co与Si摩尔比为1∶1)在初始染料质量浓度为10 mg/L、溶液pH=7、可见光照射的条件下,2 h内对亚甲基蓝降解率达到98.3%,降解速率符合一级反应动力学。CoFe_(2)O_(4)/MCM-41重复使用5次后,亚甲基蓝的降解率仍可达到86.6%。

Fe-MCM-41分子筛的合成及应用——催化氧化环己烷制环己酮

用十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,水玻璃为硅源,在55℃水热合成过程中加入硝酸铁溶液,在160℃晶化48 h,合成出Fe-MCM-41分子筛。并用粉末X-射线衍射、N2吸附-脱附、红外光谱及差热-热重分析等手段进行了表征。结果表明,合成的分子筛具有良好的晶体结构,铁已经进入分子筛骨架。利用Fe-MCM-41分子筛作为催化剂,以氧气为氧源,考察了温度、时间、压力等因素对环己烷选择性氧化反应的影响。环己烷的转化率随着时间和温度的增加而增加,但压力的增加对其影响不大。在反应6 h,温度为180℃,反应压力为2.5 MPa的条件下,环己烷的转化率为14.0%,环己酮的选择性为9.5%,环己醇的选择性为90.5%。

煤系高岭土制备Fe-MCM-41介孔分子筛及其氨选择性催化还原NO_x

以煤系高岭土、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、硝酸铁等为原料,通过水热法合成不同Fe含量的六方介孔分子筛Fe-MCM-41。通过傅里叶变换红外光谱、N2吸附脱附、高分辨透射电子显微镜对催化剂进行表征,并以氨为还原剂研究其选择性催化还原NO活性以及反应条件(包括Fe掺量、反应温度、空速、氨氮比和O2浓度等)对催化性能的影响。结果表明,Fe成功进入MCM-41介孔材料的骨架内,Fe-MCM-41介孔分子筛BET比表面积为980.2～596.8 m2/g,孔容积为0.95～0.60 cm3/g,平均孔径在3.90～3.45 nm。随着铁掺杂量的增加,介孔结构的有序度下降。当n(Fe)/n(Si)=0.05、空速为5000 h 1,Fe-MCM-41催化剂在350℃反应时NO转化率最高,可达90.7%;且当氨氮比为1.1和O2含量为2.5%时,催化剂能保持较高的活性。

Ni-Fe-B/MCM-41非晶态合金的合成与表征

用化学还原沉积法制备了Ni-Fe-B/MCM-41负载型非晶态合金催化材料。通过XRD,FT-IR,TPR,SEM,TG及BET研究了非晶态合金对介孔分子筛载体结构的影响及非晶态合金负载后性质和形态的变化。结果表明:非晶态合金没有破坏介孔分子筛的结构,Ni-Fe-B/MCM-41的热稳定性和氧化能力与Ni-Fe-B相比,均有一定提高。

Fe-MCM-41的微波合成及氧化还原行为研究

以溴代十六烷基吡啶 (CPBr)为模板剂 ,硅溶胶为硅源 ,利用微波辐射方法合成出了中孔杂原子 分子筛Fe MCM 4 1.利用XRD、IR、循环伏安法等对Fe MCM 4 1的结构进行了表征 ,结果表明铁元素已进入分子筛骨架 ,且以Fe2 +

硅烷化溶剂对TiO_2/Fe-MCM-41复合光催化剂吸附性能的影响

在不同条件下用KH-550硅烷偶联剂对介孔分子筛Fe-MCM-41表面进行化学修饰后,以Fe-MCM-41分子筛为载体负载TiO2纳米溶胶。实验发现在硅烷化处理时,选择不同极性的溶剂对复合光催化剂的吸附性能有显著影响。利用XRD,固体漫反射UV-Vis吸收光谱,FT-IR,低温N2吸附-脱附等对分子筛进行了表征。结果表明:在不同的溶剂中,Fe-MCM-41分子筛在KH-550化学修饰时硅烷化程度不同。与无水乙醇等极性较强的溶剂所制的样品相比,正己烷为溶剂的TiO2-Fe-MCM-41正己烷样品具有更强的吸附能力,对TiO2纳米粒子具有更好分散能力。

Fe-Mn-MCM-41分子筛催化臭氧氧化控制含溴水中溴酸盐的生成

采用水热法合成铁、锰双金属掺杂MCM-41(Fe-Mn-MCM-41),并将其用于控制催化臭氧氧化含溴水体中溴酸盐的生成,研究了初始pH、叔丁醇(TBA)、磷酸盐等对溴酸盐抑制效果的影响.结果表明:当溶液初始pH为5.0~9.0时,溴酸盐生成量随pH的升高而增加,pH=5.0时催化剂对溴酸盐的抑制率达到85.9%.TBA的加入使单独臭氧氧化与催化臭氧氧化体系中溴酸盐的生成量明显降低,当加入0.1mmol/LTBA后,溴酸盐分别减少67.7%和81.1%.磷酸盐的加入(1、5、10mg/L)会降低溴酸盐的生成量,当加入1mg/L磷酸盐时,单独臭氧氧化与催化臭氧氧化体系中溴酸盐的抑制率分别达到29.6%和82.5%.此外,还研究了体系中生成的HOBr与H2O2的浓度,结果表明:单独臭氧氧化体系中次溴酸的浓度高于催化臭氧氧化过程,说明催化臭氧氧化过程是通过阻止Br-氧化生成HOBr/OBr-抑制溴酸盐的生成;Fe-Mn-MCM-41/O3中的H2O2浓度高于O3过程,而H2O2是一种溴酸盐抑制物,证明了催化剂的加入可以提高对溴酸盐的抑制率.因此,Fe-Mn-MCM-41是一种可用于控制含溴水体中溴酸盐生成的臭氧氧化催化剂.

Fe-MCM-41介孔分子筛处理挥发性有机物甲醇的研究

以CTAB为模板剂，氨水、正硅酸乙酯为主要原料，采用溶胶一凝胶法制备介孔分子筛，并添加Fe金属（离子）进行修饰，制备出不同Fe／Si比（摩尔比0～0．1）的Fe-MCM-41复合介孔催化剂，同时将复合材料用于催化降解甲醇气体，考查了在不同甲醇进流浓度、空间速度、反应温度的操作条件下以及各种催化剂对甲醇降解的影响。

MCM-41负载Ni-Fe-B非晶态合金催化剂的合成

采用化学还原沉积法将超细Ni-Fe-B非晶态合金负载于介孔分子筛(MCM-41),并采用XRD、IR、SEM对其进行表征.结果表明Ni-Fe-B非晶态合金负载于MCM-41分子筛后,并没有破坏MCM-41的结构.

ZnO/MCM-41煤气脱硫剂脱硫过程COS生成行为及Co助剂的影响

在金属氧化物脱硫过程中,普遍存在部分硫化氢(H_(2)S)转化为羰基硫(COS)的现象,而COS具有与H_(2)S相似的危害性,且脱除难度更大。采用溶胶凝胶法制备了具有良好脱硫性能的ZnO/MCM-41煤气脱硫剂(以下简称“脱硫剂”),在固定床装置上探究了COS在煤气脱硫过程中的生成行为,并提出采用Co助剂对脱硫剂进行改性的方法来抑制COS的形成,然后结合XRD和XPS等表征手段对脱硫剂的物相组成和结构进行分析。通过研究不同脱硫气氛中COS的生成行为,发现COS主要来源于CO/CO_(2)与H_(2)S之间的反应,且ZnS对CO_(2)与H_(2)S之间的反应起催化作用;CO-H_(2)S反应与CO_(2)-H_(2)S反应之间不存在协同作用;H_(2)对COS的形成有抑制作用。向脱硫剂中添加Co质量分数为1%、3%和5%的Co助剂时,分别使脱硫过程中的COS产生量降低了69.0%、94.9%和98.4%,这主要与Co助剂对COS加氢反应的催化作用有关。此外,添加Co质量分数为3%的Co助剂使脱硫剂的硫容提升了0.32%。

复合材料TiO_(2)/MCM-41光催化降解四环素的研究

以粉煤灰为主要原料,采用水热合成法制备粉煤灰基MCM-41分子筛,并以此为载体,制备不同TiO_(2)质量分数的TiO_(2)/MCM-41复合材料,采用XRD、XPS、SEM和UV-Vis DRS等对材料进行表征,结果表明,MCM-41分子筛的介孔孔道为TiO_(2)生长提供了良好环境并有效阻止了TiO_(2)晶粒的团聚,使之形成均匀的晶粒,减小粒径长度产生吸收带蓝移。将其作为催化剂用于对四环素(TC)的催化降解研究,考察了催化剂投加量、TC初始质量浓度及初始pH等对光催化反应的影响。结果表明,TiO_(2)质量分数为32%的催化剂在pH为6.8、催化剂投加量为0.2 g/L和TC初始质量浓度为30 mg/L时的催化效果最优,TC的降解过程符合拟二级动力学方程。

超声微波条件下Fe-MCM-41分子筛的制备及对苯的催化作用

文章是以硝酸铁为铁源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源在超声波微波的条件下形成的Fe-MCM-41分子筛,通过XRD,SEM,EDS对样品进行表征,说明该分子筛具有单维的六边形孔道结构,杂化铁原子已进入MCM-41分子筛骨架中,形成了预期的产物。将Fe-MCM-41分子筛作为催化剂催化苯,通过改变其浓度和选用不同配比的催化剂对苯进行催化实验,得出最佳的反应浓度为5 g/L,最佳的催化剂配比为60∶1,在此条件下苯的最大转化率为18.65%。

浸渍液溶剂对负载型MnO_(x)/MCM-41结构及其催化氧化甲苯性能的影响

以MCM-41为载体,用水、乙醇和乙二醇作为浸渍液溶剂制备了3种负载型催化剂MnO_(x)/MCM-41,采用XRD、TEM、H_(2)-TPR、O_(2)-TPD和XPS等对催化剂进行了表征,探究了浸渍液溶剂(水、乙醇、乙二醇)对MnO_(x)/MCM-41的结构及催化氧化甲苯性能的影响.结果表明,乙二醇作浸渍液溶剂可提高锰氧化物的分散度、氧化还原性和表面吸附氧的含量.因而,在相同的质量空速下(WHSV=50000 mL·g^(−1)·h^(−1)),相比于水溶液浸渍法制备的MnO_(x)/M-W(T_(90)=289℃)和乙醇溶液浸渍法制备的MnO_(x)/M-ET(T_(90)=277℃),乙二醇共浸渍法制备的MnO_(x)/M-EG具有最强的催化活性(T_(90)=268℃);20 h的稳定性评价实验结果表明,MnO_(x)/M-EG具有较好的稳定性.