应用异相金属催化剂去除浮选废水中TOC试验

将铁钴铝金属负载在介孔材料载体上得到异相金属催化剂,制备了应用于选矿浮选废水处理的新型异相双金属催化剂Fe-Co/MCM-41-Al,考察催化剂在电芬顿体系中降解浮选废水TOC的效果。结果表明:在焙烧温度550℃、焙烧时间6 h、n(Fe)∶n(Co)=1∶1、铁钴金属离子投加量为1.5 mmol/L时,对浮选废水TOC有较好的去除效果。异相催化剂具有空隙均匀,密集有序的二六边形介孔结构特征,载体上负载金属与催化剂的比表面积成反比,金属离子铁钴呈现两种价态,在异相电芬顿反应中,金属离子不同的价态可以协同作用促进各自价态转化,其Co^(2+)和Fe^(2+)与H_(2)O_(2)反应产生·OH,Fe^(3+)与H_(2)O_(2)发生反应,进而有Fe^(2+)的再生,同时Fe^(2+)与Co^(3+)反应,实现Co^(2+)的再生,金属铁与钴之间循环反应,产生协同作用,提高了催化剂的利用率。该异相催化剂用在电芬顿技术降解浮选废水系统,TOC去除率达到80%以上,相较于传统芬顿技术,去除率有了很大提升,在工程实践中具有广阔的应用前景。

艇用异相氧化催化剂寿命研究

本文以实验室和潜艇实际工况下研究了艇用异相氧化催化剂寿命,并分析了该催化剂性能劣化的原因。

铁系-酸改性MCM-41异相芬顿催化剂用于苯酚降解的研究

选MCM-41为载体,使用氧化铝和硫酸对介孔分子筛进行酸改性,负载铁离子制备异相芬顿催化剂,酸强度定性测定;测试苯酚降解活性。酸改性后的催化性能优于均相芬顿催化剂,可以在中性条件下使用,避免了废水的预酸化和后续的中和等工序,大大降低了使用成本和对环境的危害。降解率随温度的升高逐渐增大,催化剂用量和双氧水的用量增加都能提高降解效果。

异相类Fenton催化剂降解废水中抗生素研究进展及发展趋势

水中抗生素具有成分复杂、毒性高和难于生物降解等特点,成为近些年水处理领域的研究热点.均相Fenton氧化技术(Fe^(2+)/H_(2)O_(2)体系)因其反应快速、简单高效而备受青睐.而异相类Fenton氧化技术采用铁基固体催化剂代替液相Fe^(2+),能够有效减少含铁污泥的生成,同时拓宽反应的pH值范围,且催化剂可以回收利用,在近些年得到了快速发展,将其应用于抗生素的降解也取得了理想的效果.从异相类Fenton催化原理出发,综述了异相类Fenton催化剂降解抗生素的研究进展.基于异相类Fenton催化剂的核心问题,重点阐述了改善催化性能的方法、措施以及新的观点.针对异相类Fenton技术降解抗生素存在的问题提出了今后的发展方向.

Cu掺杂对硫化镍精矿制备高效异相类Fenton催化剂(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)的影响

以硫化镍精矿为原料,采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)异相类Fenton催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响;确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)催化剂/H2O2/可见光”,揭示了Cu掺杂对(Mg,Ni)Fe_(2)O_(4)催化活性的增强机制.结果表明:在选定的实验条件下,制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体.当Ni与Cu摩尔比为1∶1时,合成的(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg∙L^(−1)的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%.究其主要原因为:随着Cu掺杂量的增加,占据(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)八面体位的Fe^(3+)和Cu^(2+)的相对含量增加,即裸露于铁氧体表面的Fe^(3+)和Cu^(2+)数量增多,以及两者的协同作用,加速了羟基自由基(·OH)反应的发生,最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%.

核桃壳粉负载纳米Cu催化剂的制备及催化炔酮合成

以核桃壳粉(WSPs)为载体,采用还原沉淀法制备了WSPs负载的铜催化剂(WSPs-Cu),采用红外(FT-IR)、热重分析(TGA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜结合X射线能谱(SEM/EDS)等对WSPs-Cu进行表征,结果表明:成功制备出Cu较均匀分布在WSPs表面的WSPs-Cu催化剂,WSPs-Cu的含铜量为3.386%,同时WSPs-Cu在100～200℃范围内具有较好的热稳定性。以WSPs-Cu为异相催化剂,催化苯甲酰氯及其衍生物与苯乙炔之间的偶联反应,制备出炔酮类化合物,结果表明:在无溶剂的条件下,以三乙胺为缚酸剂,微波辐射以及40℃下反应30 min,WSPs-Cu催化合成了5种炔酮化合物(产率61%～90%)。WSPs-Cu循环使用5次后仍保留较高活性,催化合成产物的产率为79%。将模型反应由微量放大到常量,投料量为80 mmol时,WSPs-Cu催化合成炔酮的产率可达到82%。

二氧化碳电化学还原催化剂

二氧化碳回收及利用是控制全球气候变暖的一项紧迫任务,具有能源、环境、经济多重现实意义。电催化方法可以在温和条件下使二氧化碳还原为高附加值的燃料、精细化工产品,具有广阔应用前景。针对二氧化碳电催化关键技术,从异相和均相催化剂两个方面进行了综述,并扼要介绍了光电催化的前沿进步。在未来研究中,从分子水平上认识催化机理,对现有异相、均相催化剂针对性改性,是开发新型高效、长寿催化剂的关键,也是低过电位下选择性生成燃料的核心技术。现有电化学、光电化学反应器的设计与建造为二氧化碳的电催化转化提供重要的工程技术支持,同时为人工"碳循环"和人类自身的可持续发展进行了前沿探索,将为人类未来生存提供广阔的发展空间。

活性炭-铁酸镍磁性催化剂的光催化性能

以活性炭、NiSO4.6H2O和FeCl3.6H2O为主要原料,在180oC水热反应10h制得了磁性纳米材料活性炭-铁酸镍(AC-NiFe2O4),采用X射线粉末衍射法、傅里叶变换红外光谱法、扫描电镜法、透射电镜法及振动样品磁强计对样品进行了表征.在可见光λ>400nm照射下,以AC-NiFe2O4为异相芬顿催化剂,在草酸存在下研究了亚甲蓝、罗丹明B和孔雀石绿光催化降解反应.结果表明,未掺杂AC的NiFe2O4在可见光辐射下基本不催化降解有机物;而掺杂活性炭后反应10h内20.0mg/L有机模拟污染物降解率达到90%以上.催化剂重复循环使用8次以上,其催化活性基本不变.可见AC-NiFe2O4有望用于光催化降解有机污染物中.

铜络合三嗪聚合物纳米催化剂的制备及其对苯甲醇的氧化催化作用

制备了一种高性能的异相催化剂催化剂(CTF-2-CuNPs),然后运用固体粉末衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对纳米颗粒进行了表征.其作为异相催化剂可以在80℃、常压下,直接以氧气作为氧化剂将苯甲醇氧化为苯甲醛,转化率能高达80%、选择性能达到100%.而当使用四甲基哌啶(TEMPO)作为氧化剂后,苯甲醇在6h内被完全氧化为苯甲醛.由于原料经济实惠,反应以水为溶剂,以氧气为氧化剂,这极大的节约了反应成本,避免了环境污染,此外,该催化剂在回收使用5次后仍保持着较高的催化活性,故该催化剂在未来醇的工业氧化方面有很好的应用前景.

RMD-1型催化剂诱发Fenton反应处理偏二甲肼废水研究

使用RMD-1型异相催化剂诱发Fenton反应处理偏二甲肼模拟废水。探讨了反应体系下偏二甲肼浓度的检测方法,研究了初始pH、催化剂投加量以及偏二甲肼初始浓度对偏二甲肼降解速率的影响。初步探索PMD-1型催化剂在降解偏二甲肼废水中表现出的特性。

亚甲基蓝的铁改性膨润土异相Fenton催化降解

制备了异相Fenton催化剂铁改性膨润土(Fe-B),并用于亚甲基蓝(MB)的Fenton氧化降解。考察了制备条件对催化剂性能的影响,采用FTIR、XRD、SEM和EDS对产品进行表征。结果表明,在Fe3+的浓度为1.0 mol/L和固液比为1∶10的条件下制得的产品性能最佳。在pH值3~8内,Fe-B具有高效的催化性能。在初始pH值3、H_2O_210 mmol/L、Fe-B 0.4 g/L、反应温度为30℃、反应时间为40 min的条件下,20 mg/L亚甲基蓝溶液的降解率达到95.82%。Fe-B重复使用性能良好,循环使用5次后,仍具有较高的催化活性。

微波辐射SnCl_4/C催化对羟基苯甲酸乙酯的合成与表征

在微波辐射条件下,以对羟基苯甲酸与乙醇为原料,SnCl4/C为异相催化剂,高效、绿色地合成对羟基苯甲酸乙酯.分别研究催化剂用量、醇酸摩尔比、反应时间、反应温度、微波辐射功率等对收率的影响,并采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1 H NMR)和质谱(MS)确定产物的结构.结果表明:合成对羟基苯甲酸乙酯最佳条件为n(对羟基苯甲酸)∶n(乙醇)=1∶4,反应时间为25min,催化剂的质量分数为10%,反应温度为120℃,微波辐射功率为640W,产品收率为95%;SnCl4/C催化剂循环使用4次后,仍然显示出良好的催化活性,产率可达89%.

Schiff碱功能化壳聚糖负载CuBr高效催化合成1,2,3-三唑化合物

以壳聚糖为原料,在乙醇溶液中通过将其与2-吡啶甲醛反应制得Schiff碱功能化的壳聚糖(PYCS),然后将PYCS与Cu Br进行络合反应制得负载型催化剂(PYCS-Cu Br).采用红外光谱、热重分析和X射线衍射分析等方法对PYCS-Cu Br催化剂进行表征.热重分析结果表明,该催化剂在200℃以内具有较好的热稳定性,能够满足其使用温度.结合微波辐射技术以及"一锅法"合成策略,以PYCS-Cu Br为催化剂催化有机炔、卤代烷以及Na N3之间的环加成反应.结果表明,PYCS-Cu Br催化剂具有良好的催化性能,在微波辐射功率为480 W,温度为70℃条件下,15 min可快速制得1,2,3-三唑类化合物,该催化剂易回收,且可重复使用至少4次,活性未见明显降低.放大反应结果表明,1,2,3-三唑类化合物能够以较高收率并以数十克规模制备.

造纸白泥催化花生油与甲醇酯交换的特性研究

从催化剂用量、酯交换温度及时间、醇油物质的量比等影响因素出发,并借助热重、X射线荧光光谱、X射线衍射、氮气吸附与哈米特指示剂等催化剂表征手段,研究造纸白泥催化花生油与甲醇的酯交换特性。造纸白泥通过800℃煅烧-常温水合-600℃活化处理后,成分以CaO为主、比表面积为7.28 m2/g、碱性强度为9.8<H-<15.0;花生油成分以二元不饱和亚油酸为主,酸值为0.44 mgKOH/g;较优的酯交换工况为催化剂质量分数6%、酯交换温度64℃、酯交换时间2 h以及醇油物质的量比12,相应甘油收率为90.74%;造纸白泥具有较好的重复使用性能,较优工况下,分离、回收第六次使用时,仍能取得88.63%的甘油收率。

醋酸改性电石渣催化酯交换特性研究

以醋酸为改性介质,从醇油摩尔比、催化剂质量分数、酯交换温度及时间等因素出发,并辅以热重分析仪、X射线衍射仪、N2吸附仪和哈米特指示剂等催化剂表征手段,通过酯交换实验系统研究改性电石渣催化酯交换的特性。酯交换原料油（花生油）脂肪酸中的碳原子长度主要为16~18碳;醋酸改性后,电石渣主要成分为（CH3COO）2Ca·0.5H2O,经800℃煅烧活化处理后转变为CaO,比表面积为19.07 m2/g、比孔容积为0.081 4 cm3/g,且能够表现出比未改性电石渣煅烧产物更强的催化酯交换性能。在醇油摩尔比15、催化剂质量分数4%、酯交换温度59℃、酯交换时间2 h的工况下,醋酸改性电石渣催化酯交换能取得甘油收率为96.79%,且重复使用5次时,甘油收率仍能达到92.90%。

异相类Fenton催化剂CuFeO_(2)的制备及其对水中氧氟沙星的降解性能

以三水合硝酸铜、九水合硝酸铁分别作为铜源和铁源,通过简单的一步水热法合成纯3R相结构CuFeO_(2)催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜和高分辨透射电镜对其晶格结构和形貌进行了表征,构建了CuFeO_(2)/H_(2)O_(2)体系对目标污染物氧氟沙星(OFX)进行降解,考察了不同催化剂投加量、H_(2)O_(2)浓度、溶液pH等参数对OFX降解效果的影响。结果表明,在催化剂投加量为1.1 g·L^(-1)、H_(2)O_(2)浓度为15 moL·L^(-1)以及pH=3.65的条件下,反应300 min后,CuFeO_(2)/H_(2)O_(2)体系对10 mg·L^(-1)OFX的降解率高达93.8%;此外,CuFeO_(2)催化剂在活化H_(2)O_(2)降解OFX过程中具有良好的稳定性,经5次降解后的降解率仅降低了8.1%;自由基捕获实验和电子自旋共振波谱测试结果表明CuFeO_(2)/H_(2)O_(2)体系中·OH是主要的活性自由基;降解反应前后CuFeO_(2)的X射线光电子能谱表征结果表明,Cu^(+)和Fe^(3+)的相对含量均有不同程度的降低,表明CuFeO_(2)中的Fe和Cu双活性位点在异相类Fenton反应中均起着重要的作用。最后,通过质谱鉴定了OFX的降解产物,并在此基础上提出了可能的降解路径。

异相Fenton反应体系处理电镀废水试验研究

采用过量浸渍法制备活性炭负载Fe催化剂(Fe/AC),并以电镀废水作为处理对象考察了H2O2投加量、pH值以及反应时间等因素对异相Fenton反应的影响,同时在优化条件下开展了连续异相Fenton试验。结果表明,催化剂活性组分为α-Fe2O3、负载量为13.3%;优化后的反应条件为:pH值为3.0,反应时间为1.0h,H2O2(30%)投加量为500mg/L。在此优化条件下,Fenton反应对电镀废水中的CODCr具有明显的去除效果,H2O2的利用率在27%~62%之间波动,催化剂可在一定时期内维持其催化稳定性。

二氧化碳电催化还原研究探讨

二氧化碳的还原在环境以及经济领域都具有重大意义,特别是电催化方法拥有简易的操作以及简单的条件,具有更好的发展前景。本文主要根据二氧化碳电催化的关键技术,从异相和均相催化剂两个方面进行了综述。

聚卟啉的制备及其在光氧化催化反应中的应用

通过Sonogashira Hagihara偶联聚合制备了一系列具有多孔结构的网状交联聚卟啉光催化剂,设计了双溴双炔卟啉和四溴卟啉两种结构的卟啉单体,通过双溴双炔卟啉自聚得到多孔有机聚卟啉(PPOP-1),通过四溴卟啉与含双炔基的单体(1,7-辛二炔、对苯二炔、联苯二炔)共聚得到聚卟啉PPOP-2、PPOP-3和PPOP-4。通过SEM和物理吸附仪观测聚合物的表面形貌和表征孔结构。结果显示,4种聚合物均具有均匀的颗粒形态和微孔结构,孔径约1 nm,比表面积分别为38.484、12.494、10.880和19.858 m^(2)/g。以聚卟啉为异相光催化剂,通过可见光诱导二苄胺、缩硫酮、二苄基硫醚的有氧氧化证实了其对C—N和C—S键的氧化均具有优于单体催化剂的催化活性。PPOP-1(0.01 mmol)在可见光下催化二苄胺(0.1 mmol)的氧化反应,8 h后体系原料转化率和选择性均可达99%。经过4次循环催化后,PPOP-1仍保持较高的催化活性,原料转化率仍能达到99%。

EDTA离子活化磁性MFe_(2)O_(4)(M=Co,Zn)/还原氧化石墨烯光芬顿催化体系研究

以溶剂热法制备出磁性MFe_(2)O_(4)(M=Co,Zn)/还原氧化石墨烯(MFe_(2)O_(4)/rGO)纳米复合材料,并表征了材料的物化性能。以不同类型的有机染料为目标污染物,乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na)为络合剂,率先探索了EDTA离子对“MFe_(2)O_(4)(M=Zn,Co)-rGO+H_(2)O_(2)”光芬顿体系催化降解有机染料和循环使用性能的影响。实验结果表明,与“MFe_(2)O_(4)(M=Zn,Co)-rGO+H_(2)O_(2)”反应体系相比,“MFe_(2)O_(4)(M=Zn,Co)-rGO+EDTA+H_(2)O_(2)”光芬顿体系在接近中性pH值和模拟太阳光照射条件下对阴、阳离子型有机染料都具有优异的催化降解活性。其中,“ZnFe_(2)O_(4)-rGO+EDTA+H_(2)O_(2)”体系的光芬顿催化活性高于“CoFe_(2)O_(4)-rGO+EDTA+H_(2)O_(2)”体系,在光照5 min后对RhB的降解率高达92.1%,这主要归因于该反应体系产生的大量羟基自由基(·OH),促进有机染料降解。实验结果揭示了该体系可能的光芬顿反应机理。