碱改性铜锰尖晶石室温催化氧化空气中甲醛

甲醛(FA)作为一种有致癌风险的有害污染物,在室内环境中普遍存在.为了高效去除甲醛,催化氧化技术成为了一种既经济又节能的选择,它不仅能降低材料成本(例如避免使用贵金属),也能在无光和室温的条件下进行.本文制备了一种成本效益高的碱改性锰酸铜尖晶石(CuMn^(2)O_(4))催化剂,并用于甲醛催化氧化反应中.实验结果表明,采用碱(1 mol L^(-1)氢氧化钾)改性的CuMn^(2)O_(4)(1-CuMn^(2)O_(4))作为催化剂,在室温条件下,当甲醛浓度为50 ppm,气体空速为4777 h^(-1)时,甲醛转化率(XFA)达到100%;此外,在甲醛转化率为10%时,其稳态反应速率达到了8.18×10^(-2) mmol g^(-1) h^(-1).原位漫反射红外傅立叶变换光谱结果表明,在催化剂的作用下,甲醛分子经过二氧亚甲基和甲酸酯中间体的转化,最终被氧化为水和二氧化碳.进一步结合密度泛函理论模拟发现,1-CuMn^(2)O_(4)具有较高的催化氧化甲醛性能,可归因于甲醛分子更牢固地吸附在1-CuMn^(2)O_(4)表面,甲醛吸附所需的能量较低,以及最终产物从催化剂表面脱附所需的能量也较低的综合效应.本研究为在无光和室温条件下,高效去除空气中甲醛提供了新型高效、成本效益高且无需贵金属的催化剂,从而为室内空气净化提供了新的科学见解.

微反应器共沉淀反应制备铜锰催化剂

在Caterpillar微反应器中采用共沉淀法制备了不同铜锰比的共沉淀物,直接焙烧得到铜锰复合氧化物催化剂。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对沉淀物和催化剂进行了物相和结构分析。结果显示,随着Cu含量的增加,催化剂中Mn3+所占比例逐渐下降,表面晶格氧含量呈现先上升后下降的趋势,催化甲苯降解的活性呈现先上升后下降的规律。微反应器中的流动反应特性使得催化剂中的Cu、Mn保持良好分散性,有利于提高催化剂中Mn3+含量,此时表面晶格氧成为催化活性的制约因素。

ECAP变形铜锰合金的微观组织和力学性能

为研究Mn元素对铜合金的变形机制和力学性能的影响,在室温下对纯铜和铜锰合金(Cu-5Mn)进行等通道转角挤压(ECAP)。结果表明,Mn元素的添加使得铜锰合金的短程有序度增加,平面滑移倾向变强,促进了变形过程中的位错积累,刺激大量滑移带形成,且局部应力集中效应诱发变形孪晶产生,因此铜锰合金的晶粒细化效果优于纯铜,晶粒尺寸约为400 nm。位错强化、细晶强化、孪晶强化和固溶强化的共同作用,使得ECAP铜锰合金的力学性能显著提升,抗拉强度高达482 MPa,从而为高性能靶材的制备提供了一种有效方法。

铜锰型催化剂对低浓度乙醇的催化燃烧性能

乙醇汽油车尾气中除了传统汽油车的三大常规污染物(CO、NO_(x)和HCs),还含有导致光化学烟雾和臭氧污染的醇醛类非常规有机物。采用共沉淀法制备了CuO_(x)、MnO_(x)和CuMnO_(x)催化剂用于乙醇汽油车冷启动排放的低浓度乙醇的催化燃烧,同时采用氮气吸附脱附技术(BET)、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征。研究表明,CuMnO_(x)催化剂对低浓度乙醇具有较好的低温催化活性;当反应温度为185℃时,CO_(2)产率可达86%,优于单一的CuO_(x)催化剂(约20%);同时,CuMnO_(x)比MnO_(x)具有较高的CO_(2)选择性。Cu、Mn之间的相互作用改变了催化剂的织构、结构和氧化性能,引起了催化剂表面晶貌和电子环境的变化,使得CuMnO_(x)催化剂表面具有大量的氧缺陷位,有利于氧分子在其表面的吸附,进而活化成表面活性氧物种。

超重力法制备铜锰催化剂及其催化燃烧甲苯性能的研究

催化燃烧技术是去除大气中甲苯等对人体和环境有危害的挥发性有机物的一种有效方法。为改善催化燃烧技术用的铜锰催化剂在普通共沉淀制备中Cu-Mn元素分布不均匀的问题,进行了撞击流-旋转填料床结合液相共沉淀法制备铜锰催化剂的研究。分析了撞击初速和超重力因子对铜锰催化剂催化燃烧甲苯性能的影响;同时,在较适宜的制备条件下,采用Laman、H_(2)-TPR等表征手段分析了催化剂的物理化学性质。结果表明:适宜的工艺参数为撞击初速5.31 m/s、超重力因子105.81。在此条件下制备的催化剂表现出良好的催化燃烧活性(t_(90)=215℃),相较于传统搅拌釜制备的铜锰复合催化剂的t_(90)降低了12℃。Laman和H_(2)-TPR结果表明,撞击流-旋转填料床强大的传质和液液微观混合能力使得催化剂具有更为均匀的Cu-Mn元素分布和更强的Cu-Mn协同作用。在适宜的IS-RPB操作参数下制备的催化剂经过40 h的稳定性测试后,依然表现出较高的催化燃烧甲苯性能。

变换反应用稀土氧化物掺杂铜锰催化剂合成、表征及其催化性能

主要是采用共沉淀法制备铜锰复合氧化物催化剂,并在铜锰复合催化剂中掺杂La_(2)O_(3)、CeO_(2)、Y_(2)O_(3)、Pr_(6)O_(11)稀土氧化物。经催化剂活性测试掺杂La_(2)O_(3)、CeO_(2)、Y_(2)O_(3)的样品在高温450℃下的耐热活性比较良好,掺杂Pr_(6)O_(11)的样品的耐热活性较差,在低温200℃时,对于掺杂了稀土氧化物La_(2)O_(3)、CeO_(2)、Y_(2)O_(3)的样品其催化性能相对于纯铜锰催化剂有一定程度的提高,而掺杂Pr_(6)O_(11)的催化剂则表现出较低的催化活性;通过H2-TPR、CO-TPR对样品进行表征,掺杂La_(2)O_(3)的样品明显的使还原温区降低了30℃左右;掺杂稀土氧化物的焙烧样品对CO的吸附能力表现的很弱,只有掺杂Pr_(6)O_(11)的样品,在350℃时对CO有一定的吸附;只有Pr_(6)O_(11)样品的还原温度高,消耗的CO最多。

铜锰铝合金的高温塑性变形行为研究

通过高温拉伸和热模拟压缩试验,研究了铜锰铝合金的高温塑性变形行为。结果表明:在350℃以下,合金有较好的热稳定性,抗拉强度达860 MPa以上,但伸长率几乎为零;当温度提高至400℃后,合金强度开始降低,伸长率显著增加,材料的韧脆转变温度为365.84℃。在较高应变速率或较低温度时,试验合金的真应力-应变曲线发生“颤振”现象;在较低应变速率(0.001s-1)和较高温度(650℃)时,材料发生显著软化;在500~600℃,合金的流变应力和应变速率满足幂指数关系。

铜锰双金属氧化物催化的液相甲苯氧化反应(英文)

工业上甲苯氧化反应采用均相醋酸钴催化剂,以溴化物为促进剂在乙酸溶液中进行.乙酸和溴化物的使用使催化剂的分离和回收非常困难,并非常容易腐蚀设备;另外很容易形成大量有毒废液对环境造成污染.本文以共沉淀法制备的铜锰氧化物为催化剂,在无溶剂的条件下进行了甲苯液相氧化反应,得到了较好的催化效果.催化剂最佳Cu∶Mn摩尔比为1∶1,此时催化剂的主要物相为Cu1.5Mn1.5O4.

铜锰高温煤气脱硫剂的研究 Ⅰ.脱硫工艺条件对脱硫剂性能的影响

用共沉淀法制得的铜锰脱硫剂是一种新型的高温煤气脱硫剂。本文从硫化氢浓度、脱硫温度、空速和脱硫剂的粒度几个方面考察了它们对脱硫剂的影响，可以看出该脱硫剂的反应活性与硫化氢浓度基本上成正比，但与脱硫温度的关系较为复杂。在低于６００℃时脱硫剂的活性基本上随温度升高而增加，而在６００℃以上的温度时则有所波动。空速对其反应活性的影响类似于硫化氢浓度的影响。该脱硫剂还具有脱硫精度高，硫容量大等特点。

沉淀剂对铜锰复合氧化物变换催化剂构效的影响

以CuSO4.5H2O和MnSO4.H2O为原料,KOH和NaOH为沉淀剂制备了铜锰复合氧化物,考察了其变换反应催化性能,利用XRD、低温氮气吸附法、TG、H2-TPR等对所合成样品进行了表征。以KOH和NaOH为沉淀剂所得沉淀终产物的物相组成和织构明显不同,分别为层状结构碱式硫酸铜Cu4SO4(OH)6.H2O及无定形锰氧化物和Cu2+1O和Mn3O4混合物。两种物相组成和织构完全不同的沉淀终产物焙烧后都生成Cu1.5Mn1.5O4固熔体,在变换反应条件下均转化为Cu和MnO,但其催化性能却有明显差异。以NaOH为沉淀剂,得到以Cu2+1O和Mn3O4复合体为主的沉淀终产物,焙烧及还原后保持了较高的织构稳定性,提高了样品的活性和热稳定性。而以KOH为沉淀剂得到以层状结构碱式硫酸铜Cu4SO4(OH)6.H2O和无定形锰氧化物为主的沉淀终产物,在焙烧过程发生的演变极其复杂,削弱了铜锰组分协同效应,造成其活性和热稳定性极差。研究结果表明,NaOH作沉淀剂所制备样品的织构稳定性、催化活性显著高于以KOH作沉淀剂所制备样品,且热稳定性良好。

铜锰复合氧化物粉体的制备及其对甲苯催化燃烧性能

采用水热合成法制备铜锰复合氧化物粉末催化剂,通过X射线粉末衍射分析、扫描电子隧道显微镜和比表面积对催化剂进行表征,并考察水热反应的温度和时间、沉淀剂的加入量对其催化燃烧甲苯性能的影响。结果表明,水热反应温度为150℃,反应时间为24 h,加入尿素的物质的量为0.16 mol时可制得铜锰复合氧化物Cu0.451Mn0.549O2催化剂粉体,该催化剂颗粒呈现均一的立方体形貌和较大的比表面积,具有较好的甲苯催化燃烧性能,完全燃烧温度为208℃。

铜锰氧化物催化甲苯燃烧的作用机理

通过原位X射线衍射、X光电子能谱、程序升温脱附等测试方法,研究了甲苯在铜锰氧化物(Cu-Mn-O)上催化氧化的机理。提出反应过程中形成的还原态Cu(Ⅰ,0)是吸附甲苯的主要活性中心,锰的氧化物起着传递晶格氧参与甲苯氧化的作用,两种活性组元必须协同作用才能呈现优良的氧化活性。

固-固相化学反应法制备纳米铜锰复合氧化物

以碱式碳酸铜、无水碳酸锰与草酸为原料,采用固-固相化学反应法制备了纳米铜锰复合氧化物前驱物,利用正交设计考察了原料中铜与锰的摩尔比、热分解温度及时间对产物纳米铜锰复合氧化物粒径的影响。研究表明,热分解温度对产物的粒径影响最大。最小粒径产物的制备条件是:原料中铜与锰的摩尔比为 1∶2、热分解温度 400℃、热分解时间 2h。XRD和TEM分析结果表明,产物的主要物相组成为Cu0. 425Mn0. 549O2,属立方晶系,Fd3m空间群,平均粒径为 11 .7~19nm。应用TG-DTA和DSC技术研究了纳米铜锰复合氧化物的热分解过程以及热分解动力学,采用Ozawa积分法和Coats-Redfern积分法得前驱物的热分解机理函数均为G(a) =[ -ln(1-α) ]23。

改良营养液对大棚酸性土壤交换性钙镁和有效态铜锰锌铁的影响

研究施用酸性土壤改良营养液后大棚酸性土壤交换性钙、镁和有效态铜、锰、锌、铁含量的变化趋势。依照有关标准和土壤农化分析方法,测试了不同月份土壤pH值、交换性钙、镁和有效态铜、锰、锌、铁含量。结果表明:与对照区相比,酸性土壤改良营养液能有效提高试验区土壤pH值;随着改良液施用时间延长,试验区土壤交换性钙、镁和有效铁含量呈上升趋势;试验区土壤有效锌、铜、锰含量呈降低趋势。

铜锰型CO常温消除催化剂水汽中毒机制的研究

通过对一种典型的铜锰型催化剂———德国德尔格催化剂通水蒸气条件下失活规律的研究,以及XRD,XPS,TG-DTA,TEM等物理手段对催化剂失活前后结构特点的表征,我们发现,催化剂失活前后,其体相结构和微观形貌没有明显的改变,但失活催化剂表面上出现了明显的碳酸盐组分。作者认为,锰离子具有较多的d空轨道,在有水蒸气存在的条件下,可能成为水分子的强吸附中心。滞留于催化剂表面的水分子与CO2反应生成碳酸根,掩盖了活性位,导致催化剂失活。

铜锰高温煤气脱硫剂的研究Ⅱ.脱硫剂的再生性能

铜锰脱硫剂可用空气和氮气再生。通过对再生温度和空速的研究，选取了合适的再生条件为：以空气再生温度为６５０℃，空速为８５０ｈ１；氮气再生温度为７５０℃，空速为１５００ｈ１为宜。经过１０．５次和３．５次循环实验，可认为该再生方式简单可行，且再生后脱硫剂仍具有较好的脱硫性能。

不同沉淀剂对铜锰型CO常温消除催化剂的影响

采用分步沉淀法制备铜锰型催化剂,考察了(NH4)2CO3、Na2CO3和NaOH三种沉淀剂对催化剂活性的影响。利用XRD、XPS等物理手段对三种催化剂的结构特点进行了表征。结果表明,使用不同沉淀剂,所得催化剂的晶相具有显著不同,同时催化剂表面性质如铜锰存在比例、元素化学状态等也出现显著差异。分析认为,沉淀剂使用不同,主要是对活性相的形成、催化剂表面上铜组分的分散程度以及表面吸附CO2的性质产生影响,从而影响催化剂的活性。

纳米铜锰复合氧化物的固相合成法的研究

目的:探讨纳米Cu1.5Mn1.5O4的室温固相合成法的工艺条件。方法:采用室温固-固合成法制备纳米Cu1.5Mn1.5O4,通过单因素和均匀设计试验,探讨影响产物粒径的因素,确定最佳工艺制备条件;通过X-射线衍射分析(XRD)测得产物粒径,并表征复合氧化物的结构。结果:最小粒径产物的最佳工艺条件:微波加热时间15min,微波功率为540W,热分解时间2.0h,热分解温度370℃,产物主要物相为Cu1.5Mn1.5O4,结构属于立方晶系,空间群为Fd3m。结论:室温固-固合成法制备纳米粉末,具有操作简单、无污染、节能等特点。

铜锰铝水滑石的合成、表征及衍生复合氧化物酸碱催化活性研究

采用低过饱和共沉淀法合成了铜锰铝不同摩尔投料比的碳酸根型水滑石,通过XRD、IR、TG-DTA等手段对样品进行测试和表征。X-衍射结果显示,其M2+/M3+摩尔投料比为2-4得到的水滑石为较满意构型。红外的结果进一步证实了碳酸根离子柱撑CuMnA l水滑石的成功合成,热重-差热分析结果显示随M2+/M3+比的增加,水滑石热稳定性减弱。经焙烧后,发现其复合氧化物催化活性随着Cu含量的增加而增大,随着Mn含量的增加对乙醛的选择性增大,可达到91.6%。