FTIR与XRD的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO2空心微球制备机理研究

随着社会经济的发展,环境空气品质已经成为研究热点。 TiO 2是一种化学稳定性高,耐腐蚀性强,对人体无毒无害的N型半导体材料。利用TiO 2的光催化性能提高室内环境空气品质已经成为研究焦点,但是由于TiO 2只能在紫外光源下才具有较高的光催化效率,而在可见光源下的光催化效率较低,从而极大的限制了TiO 2在室内环境领域的发展。因此,研发在可见光源下具有良好光催化性能的TiO 2复合材料势在必行。利用元素掺杂改性技术与提高比表面积方法可以改善光催化反应过程中量子效率和对光能的利用率,以加快电子和空穴向表面迁移的速率同时降低光生载流子的复合机率。以二氧化硅SiO 2为模板、聚乙烯吡咯烷酮为成膜剂、硝酸铈Ce(NO 3) 3·6H 2O和硝酸铜Cu(NO 3) 2·3H 2O为改性剂采用溶胶-凝胶法制备均匀粒度分布的Ce-Cu/TiO 2空心微球,并将制备过程分为四个阶段,即纳米SiO 2球模板的制备、 Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球凝胶的制备、 Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球的制备和Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)与X射线衍射仪(XRD)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备过程各阶段生成物进行测试与分析,即在纳米SiO 2球模板的制备阶段从微观角度研究纳米SiO 2球模板的搭建过程,在Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球凝胶的制备阶段研究TiO 2附着于纳米SiO 2球模板的过程,在Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球的制备阶段研究煅烧工艺对Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中晶相与结构的影响,在Ce-Cu/TiO 2空心微球的制备阶段研究氢氧化钠溶液对Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中纳米SiO 2球模板洗涤效果的影响。利用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的光响应性能进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO 2空心微球对可见光源的利用效率。利用激光粒度分析仪(LPSA)与扫描电子显微镜(SEM)对Ce-Cu/TiO 2空心微球的粒度分布与微观形貌进行测试与分析,以研究Ce-Cu/TiO 2空心微球的均匀粒度分布效果。结果表明:以Si—O—Si基团构建非晶体结构的无定形态纳米SiO 2球模板,有利于聚乙烯吡咯烷酮在纳米SiO 2球模板表面附着,从而控制Ce-Cu/TiO 2空心微球的空腔结构。 Ce-Cu掺杂基本进入TiO 2晶体,极少进入纳米SiO 2球模板晶体,从而抑制了Ce-Cu/TiO 2-SiO 2复合微球中TiO 2由锐钛矿相向金红石相的转变。 Ce-Cu掺杂TiO 2可以促使TiO 2内部形成新的能级,实现能量较小的光子捕获e -和h +,从而提高Ce-Cu/TiO 2空心微球对可见光源的利用效率。 Ce-Cu/TiO 2空心微球的表面光滑且不存在明显的缺陷,其形貌呈现良好的球体且粒径分布均匀,即 d 90 为219.54 nm, d 50 为151.60 nm、 d 10 为103.84 nm,以及 d 90 -d 10 为115.70 nm。研究结果为进一步获得可见光源下具有良好光催化性能的均匀粒度分布Ce-Cu/TiO 2空心微球提供理论依据和研究基础。

烟气中Ce-Cu/γ-Al_(2)O_(3)催化剂催化CO氧化性能的研究

采用传统浸渍法制备了Ce-Cu/γ-Al_(2)O_(3)非贵金属催化剂,基于深度分级燃烧炉膛外CO氧化催化作用,在管式炉实验平台上,开展低温CO氧化催化基础实验研究。结果表明:在250~300℃之间,催化氧化CO效果明显(255℃时CO转化率78.62%),300℃之后保持较高CO转化率(大于99.5%);停留时间1.2 s时,在150~200℃就具有较高的CO氧化活性,延长到5 s后CO转化率55.7%(150℃),很快增加到97%(200℃),催化效果明显;对高体积分数CO(3000×10–6)也具备较高的催化剂活性和处理能力;催化效率随气速(0.2~0.8 L/min)减小而增大;含氧量(体积分数2%~3%)越高,催化剂效率越高;添加Co后Al_(2)O_(3)衍射峰轻微下降,有利于催化氧化活性的提高。

La-Ce-Cu系列催化剂SO_2中毒机理研究

采用NH_4NO_3共熔法合成La－Ce－Cu系列样品，并通过XRD分析了样品的相组成。XRF证明了系列样品组成均为氧缺陷型化合物．用TEM研究了样品的表面结构，发现随着SO_2中毒的加深，Cu向表面偏析与S结合生成新的化合物，导致了原晶体结构的变形，同时证明纯CeO_2不发生S中毒．XPS研究表明：样品La_(.029)Ce_(0.57)Cu_(0.14)O_x中毒后Cu从La_2CuO_4中分解出来并与S结合生成CuSO_4；相应的CeO_2参与了中毒反应，生成Ce_2O_3。

类球形Ce-Cu(x)-O纳米晶体簇催化性能及表征

采用溶剂热法经乙二醇水解,制备Ce-Cu(x)-O纳米晶体簇,电镜照片显示Ce-Cu(x)-O纳米晶体簇具有类似球形结构并且分散均匀.通过改变铜含量制备一系列样品,对样品进行BET、XRD、H2-TPR等表征.结果表明:XRD结果显示当n(Cu)/n(Ce)低于0.1时,只检测到立方相CeO2的晶相衍射峰;当n(Cu)/n(Ce)为0.3时,可以检测到微弱的CuO衍射峰,说明该体系中Cu具有较高的分散性.该系列样品对CO催化氧化反应中具有较高的催化活性,在130℃左右CO的转化率为50%.

掺杂Mn的Ce-Cu-K/Y催化剂制备及对甲苯燃烧的催化性能研究

在氯化氢氧化Ce-Cu-K/Y催化剂研究基础上,以氯化氢废气中所含甲苯深度氧化燃烧为目标,通过掺杂Mn和改变K含量,采用浸渍法制备了Mny/Kx/Ce0.5Cu1.0/Y催化剂,考察了不同Mn及K元素含量对甲苯深度氧化燃烧性能的影响,研究了反应前后催化剂的结构变化。结果显示掺入Mn元素并改变K含量可显著提高甲苯的转化率,当x=y=0.6时催化剂的活性达到最大。反应过程中K元素形成的K2O及KMn8O16两种过渡态物种促进了氧化过程的电子转移,并有向催化剂表面迁移聚集的特征;反应后Y分子筛的孔结构没有发生改变。

Ce-Cu/ZnAl水滑石复合脱氢催化剂的制备及其合成邻苯基苯酚的催化性能

采用原位合成法在γ-Al2O3表面合成了ZnAl/水滑石,煅烧后得到γ-Al@CHT(简称CHT)载体,通过浸渍法制备了Ce-Cu/CHT催化剂。利用XRD、SEM、N2吸脱附、H2-TPR、XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了Ce掺杂量对2-(1-环己烯基)环己酮(CHCH)脱氢制备邻苯基苯酚(OPP)反应性能的影响,并分析了催化反应机制。结果表明,当Ce掺杂量从0增大到4%时,反应6 h后OPP选择性由40%提高到75%,其稳定性大幅度提高。适量Ce掺杂改善了Cu物种的分散度,抑制了Cu在反应过程中的团聚,提高了催化剂的稳定性。

Ce-Cu/Ti-Al-O_x催化氧化CO的性能研究

采用挤出成型法制备系列铜铈负载钛铝氧化物(Ce-Cu/Ti-Al-Ox)催化剂,研究Ce-Cu/Ti-Al-Ox催化氧化一氧化碳(CO)的性能,并对催化剂进行表征。结果表明:三氧化二铝(Al2O3)的掺入抑制了二氧化钛(TiO2)的颗粒长大,不仅增大了催化剂的比表面积,同时提高了铜铈负载二氧化钛(Ce-Cu/TiO2)催化剂的缺陷浓度,有利于催化剂表面反应气体的吸附以及催化反应的进行,因此适量添加Al2O3能明显提升Ce-Cu/TiO2催化剂的低温催化氧化活性,拓宽其活性温度窗口,添加20%(wt,质量分数)Al2O3制得的Ce-Cu/Ti-Al-Ox催化剂具有对催化氧化CO的最好催化活性,在140℃条件下,活性达到了98%,170℃以上活性达到了100%。

Ce-Cu复合催化剂用于对硝基苯酚废水处理研究

通过络合法制得Ce-Cu复合催化剂,采用X射线衍射、扫描电子显微镜和程序升温还原对催化剂性能进行了研究,考察了该催化剂用于废水中对硝基苯酚去除性能。结果表明,催化剂中Cu氧化物能很好地溶入CeO2晶格形成表面具有多孔结构的Ce0.86Cu0.14O2固溶体催化剂,催化剂中Cu-O键得到一定程度的削弱,使其可还原性能得到提高而提高了催化剂中氧化物的活性。Ce0.86Cu0.14O2催化剂可将废水中对硝基苯酚的质量浓度由150 mg.L-1降到1.8 mg.L-1左右,对硝基苯酚去除率可达98.8%。

La-Ce-Cu复合金属氧化物的结构表征及催化性能

本文用ＮＨ４ＮＯ３共熔法合成Ｌａ－Ｃｅ－Ｃｕ系列样品。用ＸＲＤ分析了ＣｅＯ２在铜酸镧盐中的溶解度，发现大量ＣｅＯ２存在时，Ｌａ２Ｏ３、ＣｕＯ的加入导致原晶体结构发生变形，生成少量铜酸镧盐。ＸＲＦ分析了系列样品组成均为氧缺陷型化合物。ＸＰＳ研究发现，含大量ＣｅＯ２的样品高温焙烧后在ＣｅＯ２表面生成复合金属氧化物Ｌａ２ＣｕＯ４，最表面一层为少量Ｌａ２Ｏ３，并确定了其中Ｏ的属性。利用ＴＥＭ研究了部分样品的表面结构，同时研究了其ＣＯ催化氧化活性。

愈创木酚在Cu(111)、Rh(111)和Ce-Cu(111)表面的吸附研究

采用密度泛函理论研究了愈创木酚在Cu(111)和Rh(111)表面的吸附,以及Ce原子修饰的Ce-Cu(111)合金表面的稳定性,并选其最优模型探讨了合金表面对愈创木酚的吸附。愈创木酚在Cu(111)表面吸附,于Hcp30°-Top-Fcc时最稳定,在Rh(111)表面吸附时,最稳定吸附构型为Bridge30°-Top-Fcc,在Ce-Cu(111)面吸附时,最稳定的吸附位为BridgeCe-Cu 30o-BridgeCe-Cu-BridgeCe-Cu。在三种金属表面的吸附能大小顺序为:Rh(111)>Ce-Cu(111)>Cu(111)。相比于改性前的Cu(111)面,Ce原子的修饰明显提升了金属表面的吸附能力。愈创木酚上的碳碳键与三种金属表面的相互作用由强到弱为:Rh(111)、Ce-Cu(111)、Cu(111)。

Novel synthetic route to Ce-Cu-W-O microspheres for efficient catalytic oxidation of vinyl chloride emissions

The solubility of ammonium tungstate in a special hydrothermal condition is exploited to synthesize uniform microspheres of Ce-Cu-W-O oxides.Compared to their W-undoped counterparts,they possess more Ce^3+ and oxygen vacancies,thereby promoting oxygen mobility.The formed rich WO3 surface can effectively provide acid sites,which is helpful for adsorption of vinyl chloride and interrupting the C-Cl bond.In addition,the presence of WO3 induces the formation of finer CuO nanoparticles with respect to the traditional coprecipitation method,thereby resulting in a better reducibility.Benefiting from both the enhanced acidity and reducibility,the Ce-Cu-W-O microspheres deliver excellent low-temperature vinyl chloride oxidation activity(a reaction rate of 2.01×10^-7 mol/(gcat·s)at 250℃)and high HCl selectivity.Moreover,subtle deactivation occurs after the three cycling activity tests,and a stable vinyl chloride conversion as well as mineralization are observed during the 72-h durability test at 300℃,which demonstrates good thermal stability.Our strategy can provide new insights into the design and synthesis of metal oxides for catalytic oxidation of chlorinated volatile organic compounds.

Cu/Ce负载对赤泥脱除中低温烟气中NO的促进作用

本研究对酸洗赤泥催化剂进行Cu、Ce、Cu/Ce浸渍负载,并研究了金属改性赤泥对烟气中NOx的催化转化性能。研究结果表明,Cu负载催化剂中的Cu+与Cu^(2+),有效促进了赤泥对低温烟气(200–300℃)中的NO转化率,Cu的负载量达到6%时,赤泥的最高NO转化率达到了90.7%;而Ce负载催化剂中的Ce^(3+)与Ce^(4+),有效促进了赤泥对中温烟气(200–400℃)中的NO转化率,Ce的负载量达到8%时,赤泥的最高NO转化率达到了94.0%;Cu/Ce负载催化剂表现出比单金属负载催化剂更好的低温NO转化率,最佳的负载Cu:Ce比例为1∶1,双金属负载催化剂表现出比Cu负载催化剂更好的中温(300–400℃)中的NO转化率,最高达到了95.5%。其原因是,在Cu/Ce协同作用下,Cu+以及Cu^(2+)的还原过程分别从229、302℃降至201以及247℃,同时使发生Fe2O3→FeO的还原过程的温度降低,促使ACRM-Cu1Ce1具有更强的低温氧化还原能力,同时,双金属负载使催化剂具有更高的弱酸性峰,也使催化剂的强、弱酸性峰都向低温偏移,并使负载后的赤泥具有了较高的Fe离子平均氧化态以及较高的Cu+含量,促进了赤泥催化剂对低温NO的转化率。

优化制备粒度均匀分布的Ce-Cu/TiO_2空心微球及其光-湿性能

以Ce(NO_3)_3×6H_2O和Cu(NO_3)_2×3H_2O为改性剂制备Ce-Cu/TiO_2空心微球,通过均匀设计与BP神经网络模型优化Ce-Cu/TiO_2空心微球的制备工艺参数。用激光粒度分析仪对Ce-Cu/TiO_2空心微球的粒度分布进行测试,用SEM和TEM对Ce-Cu/TiO_2空心微球的微观形貌进行表征,用比表面积及孔径测定仪对Ce-Cu/TiO_2空心微球的孔结构进行测试,采用等温吸放湿法对粒度均匀分布的Ce-Cu/TiO_2空心微球的湿性能进行测试,用紫外-可见分光光度计测试其光性能。结果表明,粒度均匀分布的Ce-Cu/TiO_2空心微球制备工艺参数为:磁力搅拌速度VMS=910 r/min、溶液B加入溶液A的速度VAB=1.32 mL/min、溶液D加入溶液C的速度VCD=0.86m L/min、煅烧升温速度VTC=2.47℃/min和煅烧温度TC=485℃,所制空心微球d10=103.74nm,d50=141.46 nm和d90=188.84 nm,粒径分布区间d90-d10为85.10 nm,空心微球具有良好的光-湿性能,1～6 h对甲醛气体的降解率为21.6%～53.9%,相对湿度32.28%～84.34%的平衡含湿量为0.0364～0.2746 g/g。

Ce-Cu共掺杂对SnO_2薄膜光电特性的影响

采用溶胶凝胶法制备不同Ce含量的Ce-Cu共掺杂SnO_2薄膜,通过实验及第一性原理计算研究了掺杂对SnO_2微观结构及光电特性的影响.结果表明,掺杂后薄膜物相未发生较大变化,Cu,Ce均以替代Sn位形式掺入,形成Cu_(Sn^2+),Ce_(Sn^3+)受主型缺陷.随Ce掺杂浓度增加,薄膜晶粒尺寸和光学带隙均减小,电阻率先减小后增大,Ce掺杂量影响薄膜内陷阱分布从而导致电阻发生改变.PL光谱测试发现,SnO_2在390 nm处出现紫外发光峰,主要与0空位有关,Ce^(3+)的5d→4f跃迁在470 nm处产生蓝光发光峰,且随掺杂浓度增加发光峰强度先增大后减小并发生红移.第一性原理计算表明,Cu 3d态在价带顶上方产生受主能级,而Ce掺杂后使导带整体下移,光带隙减小,进而提高导电性.

铜、铈离子交换顺序对Y型分子筛吸附脱除苯中噻吩性能的影响

【目的】利用双金属改性Y型分子筛对焦化苯中的噻吩进行深度脱除具有重要的意义。其中,金属离子交换顺序对分子筛脱硫性能的影响至关重要。【方法】采用Cu、Ce双金属,利用离子交换法制备出系列双金属改性吸附剂,采用静态吸附实验评价了吸附剂对苯中噻吩的脱除性能,并通过XRD、Py-FTIR、XPS、H2-TPR和N2吸脱附等手段表征了吸附剂的物化性质。【结果】结果表明,金属离子交换顺序会影响吸附剂的相对结晶度、离子交换度、金属含量以及L酸酸量。吸附剂的物化性质与脱硫性能进行关联发现,离子交换度越大,吸附剂的脱硫效率越高;同时吸附剂中Cu^(+)和Ce^(4+)含量越高,形成更多的L酸,其脱硫效率越高。利用双金属对Y型分子筛改性,先Ce后Cu进行交换时,金属Ce会对Cu的落位产生影响,Ce提高了Cu的还原性能。3种吸附剂脱硫效率由大到小为:CuCeY,CeCuY,Cu-CeY.CuCeY吸附剂的脱硫效率最高,可达97.3%,且其相对结晶度最高,离子交换度最大。此工作为高效脱硫吸附剂的制备起到了指导作用。

纳米埃洛石-金属氧化物复合材料的制备与性能研究

利用单一方式去除甲醛效果差,采用物理吸附与催化相结合的方式,可起到优势互补的效果。以硅烷偶联剂(KH550)改性的纳米埃洛石(HNTs)为载体,MnO_(2)、CuO和CeO_(2)为催化剂制备了一种用于去除室内甲醛的埃洛石-金属氧化物复合材料。结果表明:Cu-Mn-Ce已负载至纳米埃洛石中;且纳米埃洛石的大孔径和Cu-Mn-Ce的高比表面积为复合材料提供了更利于吸附甲醛的孔结构;此外,Cu-Mn-Ce的负载为复合材料提供了可将甲醛催化转化成CO_(2)和H_(2)O的活性氧,经过24h后,复合材料在室温下的甲醛去除率为57.4%。因此,该方法制备的复合材料在室内除醛领域具有一定的研究潜能。

烟气脱硝催化剂的研究

文章探讨了烟气脱硝催化剂的性能优化及其抗SO_(2)中毒能力。通过构建微反固定床反应系统,对催化剂进行精确的反应评价,并利用先进的烟气分析仪对反应后气体成分进行细致分析。研究聚焦于Cu、Ce物种的引入对催化剂脱硝效果的影响,发现其不仅显著提升了脱硝反应的效率,还增强了催化剂在SO_(2)负载条件下的稳定性,有效抵抗了SO_(2)中毒现象。本研究为开发可靠的烟气脱硝催化剂提供了理论指导,对推动烟气脱硝技术的进步具有重要意义。

湿法制备Cu基Mn-Ce改性甲醇重整制氢催化剂及其催化性能研究

为了提升Cu基催化剂的高温稳定性和使用寿命,并研究过渡金属Mn及轻稀土金属Ce对Cu基甲醇重整催化剂的影响,本文采用新型湿法制备了Cu基Mn-Ce改性催化剂,并在气-固相固定床催化反应装置上评价了其甲醇重整制氢的性能。甲醇转化实验结果显示,Cu基Mn-Ce改性催化剂的甲醇转化率达到98.77%,产出的(H2+CO)含量达到92.5%。高温碳化性能对比实验结果表明,相比未改性的催化剂,Mn-Ce改性催化剂的高温稳定性更强,使用寿命更长。高温碳化后,205℃下的甲醇转化率均在40%以上,未改性催化剂的转化率仅为20%左右。催化剂性能评价实验结果表明,催化反应温度与其制氢性能呈正相关,高温下催化剂有更优异的制氢表现。Mn、Ce的加入可以有效提高Cu基催化剂甲醇重整制氢的性能。

Ce-La添加量对汽车用Al-Si-Cu-Mg-Ni合金组织与力学性能的影响

对Al-Si-Cu-Mg-Ni合金中添加了不同量的Ce-La复合稀土,通过显微组织观察、力学性能测试研究了不同Ce-La复合稀土添加量对铸态Al-Si-Cu-Mg-Ni合金组织与力学性能的影响。结果表明:未添加稀土的Al-Si-Cu-Mg-Ni合金中有大量块状的初生Si相和针状共晶Si相存在。随着Ce-La复合稀土添加量的增加,合金中的初生Si相直径和共晶Si相尺寸先减小后增加。Ce-La稀土添加量为0.4wt%时,合金中的初生Si相直径和共晶Si相尺寸最小。随着Ce-La复合稀土添加量的增加,Al-Si-Cu-Mg-Ni合金的抗拉强度和伸长率先升高后降低,Ce-La复合稀土添加量为0.4wt%时,合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为296.5 MPa和2.9%。

MOF衍生铜基复合催化剂的制备及其催化氧化CO研究

采用蒸汽诱导法合成铜金属有机骨架材料(Cu-MOF),通过浸渍法将铈引入Cu-MOF骨架结构中得到复合前驱体,再通过高温热处理,制备出新型铜基复合氧化物。研究发现铈的掺杂可以调变铜基复合物的晶型结构,以此作为催化剂,考察铈负载量对铜铈复合氧化物催化效果的影响,并获得催化剂的最佳配伍。优化制备的复合催化剂在180℃和空速50000 h^(-1)条件下,CO脱除效率超过99%,展现出高效的催化氧化CO活性。此外,在Cu-MOF合成中掺入TiO_(2),可以调变氧化铜形成,促进催化剂的催化氧化CO性能。