CeO_(2)@AC合成及其光催化性能研究

分别以Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O、活性炭(AC)为铈源和碳源,利用氨水调节反应体系pH,室温下使Ce^(3+)形成氢氧化铈并沉积在活性炭表面,经陈化、过滤、洗涤、干燥等步骤得到催化剂前驱物,前驱物经煅烧后得到CeO_(2)@AC.分别采用X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、红外光谱(FT-IR)和拉曼(Raman)光谱等技术对产物结构性能进行表征.用罗丹明B(RhB)溶液的光催化降解效率评价CeO_(2)@AC的光催化活性,并考察煅烧温度、活性炭用量及催化体系pH对光催化效率的影响.结果表明:产物为立方萤石结构CeO_(2);当煅烧温度为600℃,碳掺杂量为5%,pH=4时,合成催化剂对RhB的光催化效果最好;合成产物CeO_(2)@AC的光催化效率高于以商用CeO_(2)和活性炭为合成材料的光催化效率.该研究可为相关材料合成及其应用提供借鉴.

Mn_(2)O_(3)/AC微波处理烧结烟气协同脱硫脱硝研究

利用浸渍法制备了孔隙结构丰富、Mn_(2)O_(3)负载良好的活性炭(Mn_(2)O_(3)/AC),通过微波脱硫脱硝实验探究了Mn_(2)O_(3)/AC在不同温度、氧气含量和水含量条件下对烧结烟气微波脱硫脱硝的影响。实验结果表明,在180~420℃区间内,脱硫脱硝率随着温度的升高而增高,420℃时脱硫率为98.2%,脱硝率为80.25%,高温下Mn_(2)O_(3)/AC能够维持较高水平的脱硫性能;烧结烟气中的氧和水对脱硫脱硝有一定的促进作用,但含湿量过大对脱硫不利。Mn_(2)O_(3)/AC能够满足烧结烟气复杂成分微波脱硫脱硝要求,在O_(2)和H_(2)O(g)共存条件下脱硫脱硝率可维持在95%以上。Mn_(2)O_(3)/AC微波脱硫脱硝时不仅生成单质S和N 2,还生成了硫酸盐与硝酸盐等副产物,进而降低了负载活性炭的性能。

TiO_2/wAC复合光催化剂的酸催化水解合成及表征

以TiCl4为钛源,采用酸催化水解法合成了活性炭(AC)复合光催化剂TiO2/wAC(w:AC的质量分数,%).通过对苯酚、甲基橙以及六价铬的光催化降解,考察了AC含量、反应溶液初始pH值、使用次数对TiO2/wAC光催化剂催化活性的影响,并采用重力沉降法测试了催化剂分离性能.采用XRD、DRS、FTIR、SEM、低温液氮吸附等对光催化剂晶相结构、光谱特征、表面结构等进行了表征.结果表明,适宜AC含量的TiO2/wAC(wAC=5%,记为5AC)具有较高的光催化活性.AC掺杂可减小TiO2粒子凝聚,而对TiO2的晶相结构、晶粒大小以及表面性质影响不大,对TiO2能阈结构不产生影响.TiO2与AC结合牢固,接触界面处有Ti—O—C键生成.TiO2/5AC表现出高光催化活性的主要原因是,AC所提供的适宜高浓度环境及对纳米尺寸TiO2团聚的有效抑制.TiO2/5AC的高活性,不易失活,易分离以及活性受pH变化影响较小的特性,使其在实际废水处理方面具有潜在应用价值.

醋酸铜热解制备无氯Cu2O／AC催化剂及其催化氧化羰基化

以醋酸铜为前驱物，采用浸渍法负载后进行热处理使醋酸铜热解，获得了负载型无氯Cu2O／AC（活性炭）催化剂，并通过催化甲醇直接气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯（DMC）．在氮气和惰性气体气氛下，一水合醋酸铜Cu（CH3COO）2·H2O在30～450℃范围内产生3个失重过程，其中在150—300℃范围内Cu（CH3·COO）2热解生成Cu2O；而在300～450℃范围内生成单质Cu．在200～350℃范围内，将Cu（CH3COO）2·H2O／AC加热处理4h后，催化剂上逐步形成了Cu2O，到350℃时，水合醋酸铜几乎全部转化为Cu2O，并有极少量单质Cu形成．在300～350℃热处理4h后，催化剂中铜主要以Cu2O形式存在，并表现出良好的氧化羰基化催化活性．在n（CO）：n（MeOH）：n（O2）=4：10：1及SV=5600h^-1条件下，于300℃热处理4h所制备的催化剂的甲醇转化率达到6．21％，DMC的时空收率为128．16mg·g^-1·h^-1，选择性为64．26％．

负载型纳米TiO_2/AC对偶氮染料的光催化降解研究

以钛酸四丁酯和粒状活性炭(AC)为主要原料,采用溶胶凝胶浸渍法制备出负载型纳米TiO2/AC催化剂。在流化床反应器中分别对2种典型的偶氮类染料橙黄G、活性艳红X3B模拟废水进行了光催化降解研究,探讨了pH值、外加氧化剂对光催化降解率的影响,并对催化剂进行了回收再生利用试验.结果表明,TiO2/AC催化剂具有良好的光催化活性、吸附特性及可再生性,60min后对2种染料反应的光催化降解率分别可达到99.71%和97.12%,反应180min后的TOC去除率分别达到81.54%和81.99%;反应后TiO2/AC催化剂回收率大于95%,经焙烧再生后对橙黄G反应60min的光催化降解率仍高达95.93%.

载体表面性质对Cu_2O/AC催化剂结构和活性的影响

采用活性炭(AC)载体浸渍醋酸铜,然后热分解制备甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的无氯Cu2O/AC催化剂.用硝酸或氨水处理活性炭后,其表面的化学性质发生了变化,从而影响了Cu2O/AC催化剂的结构和催化活性.实验结果表明,硝酸或氨水改性后的活性炭表面不仅有新的含氮基团产生,而且含氧基团C—O—C,C—O和CO—O增加,CO基团明显减少或消失.其中,含氮基团的供电子效应和富余的CO—O基团使负载在载体上的CuⅡ更容易被还原成CuⅠ,有利于获得组分单一且分散较好的Cu2O负载型催化剂,从而显著地提高了催化活性.氨水改性的活性炭更加有利于活性物种Cu2O的分散,能够进一步改善催化性能,在n(CO)∶n(MeOH)∶n(O2)=4∶10∶1,SV=5600h-1条件下,甲醇转化率达到7.0%,DMC的时空收率为145.1mg/(g.h),基于甲醇的选择性为68.7%.

V_2O_5/AC催化剂对氨还原NO的研究

考察了V2 O5/AC催化剂对NH3 选择催化还原NO的影响 .结果表明 ,以浓硝酸预氧化处理的活性焦为载体对催化剂活性有很大提高 ,这是由于浓硝酸预氧化后 ,活性焦表面产生了较多的含氧官能团可能吸附更多的NH3 ,并且提高了活性组分V2 O5的含量 .反应气氛中加入SO2 后 ,二者活性都增加 ,但差异消失 ,这是由于SO2 存在时 ,反应生成的SO2 - 4离子的酸性强于浓硝酸预氧化产生的含氧官能团的酸性 .催化剂在使用前经过煅烧和氧化对催化剂活性有很大改善 .SO2 存在时 ,V2 O5含量为1wt%的催化剂活性最高 .

氨再生条件对V_2O_5/AC同时脱硫脱硝活性的影响

对烟气同时脱硫脱硝过程中吸附SO2后的活性炭载V2O5（V2O5/AC）催化-吸附剂在含NH3气氛下的再生条件进行了考察,发现3%-5%NH3/Ar气氛、300℃、60 min再生可有效恢复V2O5/AC的脱硫活性,并明显提高其脱硝活性。基于对SO2和NO的脱除率、再生后V2O5/AC的硫质量分数以及FT-IR谱图分析发现,NH3的存在对V2O5/AC所吸附硫的脱附行为没有明显影响,但可显著改变V2O5/AC的表面化学性质,有利于烟气脱硫;NH3还可在V2O5/AC表面储存,显著促进脱硝。

高效光催化剂TiO_2/AC-M的制备及其对Cl_3CCOOH降解的研究

用浓盐酸处理活性炭负载的二氧化钛(TiO2/AC),合成了光催化剂TiO2/AC-M,采用Sol-gel方法制备了纯TiO2光催化剂。选择较难降解的Cl3CCOOH作为探针分子,比较了TiO2/AC-M,TiO2/AC,纯TiO2 3种催化剂的催化活性。实验结果表明,TiO2/AC-M光催化剂的催化活性分别是TiO2/AC和纯TiO2光催化剂催化活性的2.08倍和3.18倍。同时还简单探讨了TiO2/AC-M光催化剂具有高催化活性的原因。

同时脱除烟气中硫和硝的V _2O_5/AC催化剂研究

通过在固定床微反应器上对同时脱硫脱硝催化剂的研究,发现将V2O5 担载在活性焦 (AC)上制得的V2O5 /AC催化剂可在 200℃同时脱除烟气中的SO2 和NO,其活性明显高于纯AC。V2O5 /AC催化剂的脱硫脱硝活性与催化剂中钒的质量分数有关,随着V2O5 质量分数从 0. 5%增至 9%,硫容从 3%增加到 12%,脱硝率在V2O5质量分数为 0. 5%到 3%时脱硝率稳定在 60%左右,继续增加V2O5 质量分数,脱硝率降低。程序升温脱附 (TPD)和红外光谱 (FTIR)表征结果显示在脱硫脱硝过程中,催化剂表面有H2SO4, 铵盐和VOSO4 生成, VOSO4 的质量分数随催化剂中V2O5 质量分数的提高而升高。使用后的催化剂可通过 5%NH3 在 300℃再生,再生后催化剂的脱硝活性明显增加,NO转化率从新鲜样的 67%提高到接近 100%,对SO2 的吸附也比新鲜样有所增加。

纳米V_2O_5/AC催化剂脱除烟气中NO的研究

以质量分数20%硝酸改性后的柱状活性焦(AC)为载体,通过负载水热法合成的带状纳米V2O5,制备出了带状纳米V2O5/AC催化剂(SV/AC)。将SV/AC和传统浸渍法制备出的V2O5/AC催化剂进行脱硝催化性能测试比较,实验结果表明:在烟道温度为200℃,空速为6 000 L/(kg·h),体积分数φ(NO)=0.05%,φ(NH3)=0.05%,φ(O2)=5%,N2为平衡气体,V2O5负载量(质量分数)为1%的条件下,SV/AC的脱硝率可达45.36%,较AC,NAC,V2O5/AC分别提高了39.5%,23.07%,8.04%。SEM和EDS发现SV/AC催化剂的表面孔隙结构较V2O5/AC,NAC,AC更为发达,BET显示SV/AC的微孔率可达61.9%,较AC,NAC,V2O5/AC分别增加了39.6%,4.3%,14.0%。在实验条件相同的情况下,研究了添加Cu,Fe,Mo,Ce的金属氧化物对带状纳米V2O5/AC催化剂脱除NO性能的影响。实验结果表明:添加了Fe2O3后的带状纳米V2O5/AC催化剂的脱硝性能最佳,在Fe2O3和纳米V2O5的负载量均为1.0%时,催化剂的脱硝率达到最大值,为49.72%,比SV/AC提高了4.36%。

活性炭载体对TiO_2/AC光催化降解苯酚影响研究

分别以典型煤基活性炭和椰壳活性炭为载体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/AC复合光催化剂,采用低温氮气吸附、X射线衍射、扫描电镜等对其性能进行了表征,分析了活性炭载体对复合光催化剂性能的影响。结果表明:TiO2在椰壳活性炭载体上的负载率高于煤基活性炭,TiO2负载使椰壳活性炭的比表面积和微孔容明显减小,TiO2溶胶对微孔的堵塞作用显著,煤基复合光催化剂对苯酚的吸附和光催化效果优于椰壳复合光催化剂。

W_2C/AC催化快速热解松木磨木木质素

以活性炭(AC)为载体制备了不同钨负载量的W_2C/AC催化剂,将其和松木磨木木质素(MWL)机械混合后进行Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)实验,考察了钨负载量、催化剂/MWL比例对产物分布的影响,并通过外标法对主要产物(芳烃类和酚类)的真实产率进行了定量分析。结果表明,W_2C/AC催化剂可有效促进木质素的热解解聚生成单酚类产物,并对酚类产物具有脱羰基、脱甲氧基、脱羟基以及加氢的效果,从而促进稳定的酚类产物(不含羰基、甲氧基和不饱和碳碳双键)和芳烃类产物的生成。在4种W2C/AC催化剂中,10%-W2C/AC的催化效果最佳,在催化剂/MWL比例为5时热解产物总产率达到最大值,此时芳烃类和酚类产物的总产率由无催化剂时的21.2 mg·g^(-1)和151.0 mg·g^(-1)增加至102.1 mg·g^(-1)和191.1 mg·g^(-1)。

脱硫脱硝后V2O5/AC在含NH3气氛中的再生及硫资源化的耦合过程研究

V2O5/AC具有很好的烟气同时脱硫脱硝能力,脱硫过程包括其对烟气中SO2的吸附、吸附饱和后SO2从其上的脱附(再生)及脱附出SO2的资源化。考察了同时脱硫脱硝后的V2O5/AC在含NH3气氛中的再生和硫资源化的耦合过程。研究了NH3注入量、再生温度、再生时间和尾气循环流量对再生效率、硫回收率及二次脱硫脱硝活性的影响。结果表明,再生温度和再生时间主要影响SO2的脱附,因而影响再生效率和二次脱硫脱硝活性;NH3注入量不影响SO2的脱附,但明显影响硫回收率和二次脱硫脱硝活性;尾气循环模式是提高硫回收率的重要方法,但在研究的条件下循环流量对再生效率、硫回收率和二次脱硫脱硝活性的影响不大。

燃煤烟气中碱金属化合物对V_2O_5/AC催化剂低温脱硝的影响:NH_3的吸附与氧化

采用湿法浸渍-再干燥法将K2O和K2SO4担载到低温SCR催化剂V1/AC上,模拟研究了烟气中超细碱金属颗粒物对V1/AC催化剂脱硝活性的影响。结果表明,两种含K化合物的引入均导致了该催化剂的失活,明显抑制了NH3在催化剂上的吸附,尤其是热稳定性较低的吸附;K2SO4的抑制作用明显小于K2O,这与它们对催化剂SCR活性的影响规律相一致。K2O的担载对催化剂表面的氧化性能影响较小,但由于其能抑制NH3的吸附而引起催化剂的失活;K2SO4的担载则增加了催化剂表面吸附态的NH3在O2气氛中被过度氧化为NO的可能性。

Mo掺杂TiO_2/AC负载膜的制备及光催化活性

以钼酸铵和钛酸丁酯为原料 ,用溶胶 凝胶法在活性炭 (AC)表面制备了Mo掺杂TiO2 /AC负载膜。用紫外可见吸收光谱、透射电镜和X射线衍射法对负载膜进行了表征。考察了Mo掺杂TiO2 /AC负载膜对甲基橙和氧化乐果水溶液的光催化降解活性。结果表明 ,Mo掺杂TiO2 /AC负载膜的TiO2 为锐钛矿和金红石的混合晶相 ,而未掺杂的TiO2 /AC负载膜其TiO2 为金红石晶相。Mo掺杂使TiO2 /AC负载膜的吸收带边位置发生红移。Mo质量分数为 1 5 %时 (以TiO2 质量计 ) ,负载膜的光催化活性最高。

负载型纳米复合半导体WO3-TiO2／AC光催化降解刚果红废水

采用溶胶-凝胶-浸渍-焙烧法制备了负载型纳米复合半导体WO3-TiO2/AC光催化剂,以偶氮染料刚果红为目标降解物,通过正交实验优化了刚果红废水的降解条件,并对其光催化动力学进行了探讨。结果表明,刚果红废水的最佳降解条件为:催化剂投加量10 g/L,pH=7,H2O2用量为3.5 mL/L。在最佳条件下,当刚果红废水起始浓度为40 mg/L时,反应120 min后,刚果红溶液的去除率可达95.21%,较相同条件下TiO2/AC对刚果红染料的降解率提高了19.57%。光催化剂对刚果红的光催化降解符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型。

活性焦性质对V_2O_5/AC催化剂还原NO_X的影响

考察了活性焦载体制备条件和性质对Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂选择催化还原ＮＯ的影响．结果表明，活性焦载体的表面积较大有利于 Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂的 ＳＣＲ活性，但活性焦中的炭对 Ｖ２Ｏ５／ＡＣ活性也有重要的影响．ＳＯ２的存在对Ｖ２Ｏ５／ＡＣ催化剂活性有显著的促进作用，但这与活性焦载体的活化条件和性质无关．

CeO_2-MgO/AC催化剂开发及臭氧催化氧化深度处理制药废水

采用浸渍法制备CeO_2-Mg O/活性炭催化剂,研究臭氧催化氧化(COP)和尾气利用-臭氧催化氧化(RO-COP)对制药废水中COD和NH_3-N的去除特征。结果表明,当进水COD及NH_3-N的质量浓度平均分别为252.8 mg/L和153.8 mg/L时,在适宜COP工艺条件下(臭氧投加量4.9 g/h、初始p H为11和催化剂投加量1.5 g/L),COD和NH_3-N去除率平均分别为94.31%和99.71%;COD和NH_3-N的反应动力学常数分别为2.11×10-2 min^(-1)和5.01×10^(-2) min^(-1)。在上述工况条件下,经RO-COP处理后,COD及NH_3-N平均去除率分别为96.3%和99.82%,1 m^3尾气中可回收臭氧量为4.21 g,回收率为75.39%。

TiO_2/AC复合材料的制备及其对孔雀石绿的光催化降解

以活性炭为载体,用溶胶-凝胶法制备了不同TiO2负载量的TiO2/AC复合光催化剂,运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱仪(FT-IR)对该催化剂进行表征。探讨了TiO2的负载量、光催化剂质量浓度、溶液的初始质量浓度等因素对孔雀石绿降解效率的影响,并对催化剂进行了回收再生实验。结果表明,TiO2负载量为30%时的复合催化剂为锐钛矿相,对孔雀石绿的降解具有良好的光催化活性,且回收7次重复使用降解效果仍在95%以上。