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%。

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。

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%.

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。

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)。

铜-铈氧化还原液流电池性能

设计了一种新型Ce-Cu氧化-还原液流电池,研究了Ce3+/Ce4+和Cu0/Cu2+氧化还原电对的循环伏安特性,优化了电解液及电极材料,进而组装出液流电池,测试了电池的充放电性能。结果表明,在45 m A恒电流充/放电条件下,电池放电平台电压约为1.0 V,库伦效率约100%,能量效率为75%以上,电池可稳定循环100次。

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_(80)Cu_(20)合金熔体中原子自扩散与互扩散

扩散系数是描述液态金属动力学性质的关键物理量,也是金属材料设计与成型的必要参数.本文利用滑动剪切技术和中子散射技术分别测量了Ce80Cu20合金熔体互扩散系数和Cu原子的自扩散系数,两种扩散系数随温度的变化在所研究的温度范围均符合经典的Arrhenius关系.互扩散系数激活能与Cu原子自扩散系数激活能非常接近,互扩散系数绝对值大约是Cu自扩散系数的1.5倍.根据吉布斯自由能数据,本文还计算了该合金熔体互扩散的热力学驱动力(即热力学因子).结合计算的热力学因子以及经典的描述自扩散和互扩散关系的Darken方程,本文讨论了Ce80Cu20合金熔体中自扩散系数和互扩散系数之间的关系.