添加铈对Cu-Co-O催化剂催化燃烧VOCs性能影响

以γ-Al_2O_3为载体,采用超声-等体积浸渍法制备CeO_2掺杂的Cu-Co-O/Al_2O_3催化剂,考察了催化剂对甲苯的催化燃烧性能,通过X线衍射(XRD)、程序升温还原(H_2-TPR)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对催化剂进行表征.结果表明:稀土元素的加入不仅有利于活性组分在催化剂表面的分散,而且可以促进Cu-Co-O催化剂的还原温度向着低温方向发生移动.活性评价实验结果显示,进气浓度对催化剂催化活性的影响不大.添加Ce后催化剂对甲苯和二甲苯的催化燃烧反应温度均有不同幅度降低,其中对甲苯的效果更为显著.

高表面积复合氧化物Co-O-Si的制备及其催化1-己烯骨架异构和噻吩加氢脱硫活性(英文)

通过硝酸钴与硅酸钠共沉淀、辅以正丁醇干燥技术制备了具有原子分散度的Co-O-Si复合氧化物(Co/Si原子比≈ 0.65), 该催化剂具有较大的比表面积(562 m2/g)和较强表面酸性. 在硫化处理后, 能够形成高度分散的硫化物活性组分, 在模型汽油加氢处理反应中显示了较高的催化活性, 在573 K时, 噻吩的加氢脱硫活性可达99.4%, 同时, 1-己烯的骨架异构收率达到了35%. 该催化剂虽然不含Mo, 其加氢脱硫活性可与工业催化剂Co-Mo/γ-Al2O3相当. 而在汽油深度加氢脱硫过程中, 直链烯烃往往被加氢饱和, 造成辛烷值损失. 该催化剂则可使部分直链烯烃发生骨架异构而生成异构烷烃, 可减少深度加氢脱硫过程中的辛烷值损失.

ZnO-CuO掺杂对Mn-Co-O系NTC热敏电阻微观结构与电性能的影响

以Mn3O4和Co3O4为原料,ZnO和CuO为掺杂剂,采用固相反应法制备了Mn2.3Co3.7-x-yZnxCuyO(4x=0,0.03和0.06;y=0,0.05,0.08,0.10和0.20)单层片式NTC热敏电阻材料。研究了该材料的微观结构和电性能。结果表明:通过掺杂ZnO和CuO,可以制备低阻高B型Mn-Co-O系NTC热敏电阻材料。随着ZnO掺杂量的增加,其电阻率先减小后增大,B25/50值一直增大;而随着CuO掺杂量的增加,电阻率和B25/50值都迅速减小,同时部分Cu2O在晶界发生偏析。当x=0.03,y=0.05时,该材料具有较好的NTC特性:其ρ25为719.34Ω·cm,B25/50值为3954.9K。

催化氧化正丁硫醇的Co-O/Mg(Al)O催化剂

以NaOH、Na2CO3、Mg(NO3)2、A(lNO3)3和Co(NO3)2为原料,用共沉淀法合成的类水滑石为前体制备固体碱型Co-O/Mg(Al)O催化剂,将其用于常压下催化分子氧氧化正丁硫醇向二硫化物转化。对催化剂进行了XRD测定,讨论了镁铝摩尔比、焙烧温度与催化剂物相组成及其活性关系。考察了溶剂和反应温度对催化剂活性的影响,对氧化产物结构进行了IR、UV和MS表征。

热处理温度对钙钛矿型复合氧化物La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜晶体内Co-O键长的影响

本文采用离子束溅射法制备了钙钛矿型ABO3复合氧化物La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜,测试了La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)薄膜的拉曼光谱,比较并解释热处理温度对LSCO晶体内Co-O键长的影响。同时用Gussian03量子化学软件从头计算了这种晶体的拉曼光谱。实验和计算均表明LSCO的钴氧八面体的振动频率与其钴氧键长度密切相关,并给出了拉曼谱峰的振动频率与钴氧键长度之间的对应关系。

Ce掺杂对Mn-Co-O系热敏电阻材料性能的影响

采用共沉淀法制备了Mn_(1.5–x)Co_(1.5)O_4(x=0,0.04,0.08,0.12,0.16,0.20)系列NTC热敏电阻样品,运用XRD、SEM和电学测试等手段,系统的研究了铈掺杂对样品相结构和电性能的影响。结果表明:随着Ce含量的增加,样品的主相仍是尖晶石结构,伴随着析出富Ce的岩盐相。随着Ce的掺杂量由0增加到0.20,Mn-Co-O系NTC热敏电阻的电阻率由627?·cm增加到948?·cm,材料常数由4 382 K降到4 140 K。

三金属Mn-Ni-Co-O@Ni-Mn-S纳米针/纳米片核壳阵列用于超级电容器的研究

为满足超级电容器对于高性能电极材料的需求,本研究采用水热和电沉积结合的方法,在泡沫镍上合成了具有独特三维(3D)核壳结构的纳米针/纳米片核壳阵列(3D NDNSA)的过渡金属氧化物和硫化物复合赝电容电极材料Mn-Ni-Co-O@Ni-Mn-S(MNCO@NMS)。SEM和TEM分析结果表明,一维MNCO纳米针为核心和二维NMS纳米片为壳层,相互连接并交织形成分层的3D核壳纳米结构的MNCO@NMS。由于过渡金属氧化物和硫化物的协同作用和分层核壳结构带来的导电性和活性位点的增加,制得的3D MNCO@NMS表现出了优异的电化学性能。在3 mol·L^(-1)KOH作为电解质的三电极电化学测试系统中,MNCO@NMS电极在电流密度1A·g^(-1)下比电容为2574.2 F·g^(-1);在电流密度10A·g^(-1)下循环5000次后,表现出接近100%的库伦效率和83.4%的比电容保持率。此外,以制得的MNCO@NMS为正极,活性炭为负极组装的混合超级电容器器件(HSCs)在功率密度799 W·kg-1下的能量密度为54.4 Wh·kg-1,在5A·g^(-1)下进行4000次循环后,库伦效率接近100%和保持初始比电容的81.7%。这些电化学特性表明,核壳MNCO@NMS可以成为超级电容器高性能电极的选择之一。

Ca-Co-O系材料中的细条状组织

采用氩等离子体电弧,熔炼名义组成分别为Ca3Co4O9、Ca2Co2O5、Ca3Co2O6的样品,对所得熔炼样品在不同温度下进行退火处理。实验表明,在1200℃下退火后,能够在样品局部区域内获得具有高度取向排列的线束状组织。物相分析和微区成分分析结果表明线束状组织是含钙氧化亚钴。

对CeO_(2)/Cu-Co-O/Al_(2)O_(3)催化剂的表征分析及其催化燃烧甲苯的性能研究

以γ-Al_(2)O_(3)为载体,采用等体积浸渍法制备了CeO_(2)/Cu-Co-O/Al_(2)O_(3)催化剂。采用SEM、XPS、XRD等技术对催化剂的微观结构和理化性质进行了表征。在固定床反应器上,以甲苯为目标污染物进行了CeO_(2)/Cu-Co-O/Al_(2)O_(3)催化剂的催化燃烧性能研究,考察了焙烧温度对其催化活性的影响。结果表明,所制备的催化剂表面的铜主要以Cu^(2+)和Cu^(+)的化学价态存在,钴主要以Co^(2+)和Co^(3+)的化学价态存在,铈主要以Ce^(4+)的化学价态存在。当焙烧温度达到600℃时,甲苯转化率达到最高,催化活性最佳。

Co-O/SiO_2催化分子氧氧化二甲苯的比较与催化剂表征

以350℃焙烧的0.12mmol/g Co-O/S iO2为催化剂,在常压、120℃条件下催化分子氧氧化邻、间、对二甲苯,反应5.5 h的转化率分别为40.2%、27.5%、47.4%,相应甲基苯甲酸的收率分别为27.9%、19.9%、39.8%.并对催化剂进行了IR、XRD表征.

Ag/Co-OMS-2催化氧化邻二甲苯性能研究

采用氧化还原沉淀法和沉积沉淀法得到Ag/Co-OMS-2催化剂,并用于邻二甲苯的催化氧化.结果表明,Ag/Co-OMS-2催化活性高,其T_(100),T_(50),T_(20)分别为180,162,152℃,较OMS-2分别降低了30,32,35℃.各种表征结果表明,Co掺入OMS-2晶格中,使OMS-2发生晶格畸变.结构的改变增加了催化剂氧空位的含量、提升了其晶格氧的低温还原能力以及分子氧的活化能力.这些可能是Ag/Co-OMS-2催化活性高的原因,而且Ag/Co-OMS-2具有良好的稳定性.

TG-FTIR研究煤油共热解产物逸出行为

煤油共液化过程中煤与重油先发生共热解,而后加氢转化为小分子产品。因此,阐明重油对煤热解逸出产物的影响规律是调控共液化产物组成的重要热化学基础。本研究采用TG-FTIR对比研究塔河渣油(AR)和淖毛湖煤(NMH)单独热解及其共热解过程,结合热解活化能计算,探索共热解过程中塔河渣油(AR)对淖毛湖煤(NMH)热解产物逸出产物的影响。结果表明,单独热解时AR先于NMH发生热解反应。两者1∶1(质量比)混合共热解时,相比于单独热解计算的理论值,最大失重峰温度前移7℃,失重率增加约3%,共热解平均活化能降低23.6 kJ/mol,表明AR率先热解会诱发NMH热解,降低热解反应能垒。TG-FTIR结果显示,AR产生的烷烃类自由基会与NMH热解产生的含氧自由基结合,形成醇、醚等烷基类含氧有机化合物,从而抑制煤中羧基转化为CO_(2)的过程。研究结果有助于揭示共液化反应过程中重油对煤液化产物组成的影响。

Mn-Fe-Ce-O催化剂对助燃脱硝性能的影响

采用改进的柠檬酸络合法制备了Mn-Fe-Ce-O复合氧化物,采用XRD,H_(2)-TPR,XPS,SEM,EDS等方法分析了试样的结构与物性,并对其氧化和催化CO还原NO的性能进行了评价。实验结果表明,Mn-Fe-Ce-O复合氧化物中主要为Mn_(3)O_(4)和CeO_(2)物相,Fe和Ce的加入可增大复合氧化物的比表面积,且表面元素分布均匀,无明显集聚状态,加入Ce后复合氧化物颗粒变得细小,Mn^(3+)+Mn^(4+)含量和表面吸附氧含量增大,H_(2)-TPR还原峰向低温区偏移。Mn_(9)Fe_(1)O_(z)具有良好的氧化CO能力,400℃下CO转化率为99.56%,Mn-Fe-Ce-O复合氧化物催化CO还原NO的活性高于Mn-Fe-O复合氧化物,其中,(Mn_(9)Fe_(1))_(7)Ce_(3)O_(z)活性最高,在350℃下NO转化率为85.75%。

分子筛限域单位点钴体系催化芳香族化合物C-H键自调节高效氧化

通过芳香族化合物的碳-氢键活化与选择氧化,可以将廉价芳香烃类原料转化为高附加值含氧产品,因此,该反应在基础研究和工业生产中均受到广泛关注.传统的苯乙酮生产工艺存在毒性底物使用、催化剂回收困难、反应条件苛刻以及产物收率低等问题.通过大量的研究探索,科研人员进一步改进其生产工艺,利用环烷酸钴作为均相催化剂,实现了无溶剂条件下分子氧直接选择氧化乙苯生成苯乙酮.相比均相催化,多相催化在催化剂回收和产物分离方面具有优势,更适合工业化生产.因此,开发用于乙苯选择氧化制苯乙酮的高效稳定多相催化体系非常重要,但具有较大挑战.本文采用原位配体保护的水热合成法将钴配合物(钴-二乙烯三胺)封装在Y型分子筛中,并经进一步焙烧去除配体成功制得Co@Y分子筛催化剂.在无溶剂、无添加剂的条件下,单位点Co作为Co@Y分子筛催化剂的活性位点可催化乙苯选择氧化生成苯乙酮.X射线粉末衍射、透射电镜、紫外可见光吸收光谱和固体核磁共振谱等结果表明,该单位点Co(Co^(2+))通过与骨架氧原子作用稳定限域在Y型分子筛中.为明确Co@Y分子筛催化剂中单位点Co在乙苯氧化反应中所起的重要作用,本文还对比了不同后合成方法所制备的Y分子筛(Co/Y,Co-Y)催化剂及工业环烷酸钴催化剂的催化性能.结果表明,在相同反应条件下,Co@Y分子筛催化剂表现出最高的催化性能,也说明在乙苯氧化反应过程中Co@Y分子筛催化剂的单位点Co有别于上述其他催化剂的活性位点.此外,在Co@Y催化剂热过滤实验中未检测出Co物种浸出,表明Co@Y分子筛催化乙苯氧化反应为多相催化过程,并且在多次循环测试后,Co@Y催化剂结构和反应活性均未发生明显变化.这两项实验均表明Co@Y催化剂具有高稳定性.值得注意的是,在乙苯氧化反应过程中观察到自加速现象,为此进行了对比实验(添加苯甲醛或1-苯乙醇的对比实验)和反应动力学分析.结果表明,痕量苯甲醛或1-苯乙醇的加入会显著改变Co@Y催化剂在乙苯氧化反应中的催化行为,痕量苯甲醛的加入可将反应表观活化能从69.7降至53.7 kJ/mol.本文也通过第一性原理密度泛函理论(DFT)计算系统研究了Co@Y分子筛催化剂单位点Co处乙苯选择氧化反应机理及反应过程中自加速现象产生的原因.DFT计算结果结合上述对比实验和反应动力学分析结果表明,加入痕量苯甲醛或者1-苯乙醇后部分乙苯会直接氧化生成苯乙酮,而非通过乙苯→1-苯乙醇→苯乙酮的途径生成苯乙酮.DFT计算结果也阐明反应过程中自加速现象的产生源于单位点Co处活性氧物种(O^(*))的生成.该活性氧物种在乙苯、苯甲醛和1-苯乙醇的氧化途径中均能自发生成,并且该物种类似“引发剂”促使后续更多链式反应的发生,在乙苯氧化反应过程中具有非常重要的作用.综上所述,本文为理解芳香族化合物碳-氢键选择氧化实验现象与催化作用机制提供了有益见解,可为理性设计开发更高效的催化剂提供新思路.

轻质碳酸镁纤维的制备

以MgSO_(4)·7H_(2)O和K_(2)CO_(3)为原料、PEG为结构导向剂,采用共沉淀法合成出轻质碳酸镁纤维,其废液为K_(2)SO_(4)/K_(2)Mg(SO_(4))_(2)溶液。通过XRD、SEM和TG-DTA对样品进行表征,探究了影响轻质碳酸镁组成和形貌的因素及活性碳酸镁纤维形成机理。结果表明:在室温,搅拌速率为300 rad·min^(-1)、Mg SO_(4)浓度为1.0 mol·L^(-1)、Mg SO_(4)与K_(2)CO_(3)摩尔比为1∶1.1、PEG添加量为MgSO_(4)·7H_(2)O质量的30%的条件下,可制备分散性良好、晶须平均长度约为15.89μm、直径0.97μm、长径比为16.38的轻质碳酸镁纤维。

La掺杂氧空位的α-Bi_(2)O_(3)电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于第一性原理的方法研究了本征α-Bi_(2)O_(3)、La掺杂、氧空位掺杂和共掺杂体系的电子结构与光学性质,以期获得性能比较优异的α-Bi_(2)O_(3)光催化材料。研究结果表明:掺杂后,体系结构变形较小,其中氧空位(V_(O))掺杂和La-V_(O)共掺杂体系的禁带宽度价带和导带同时下移且在禁带中引入杂质能级,说明掺杂可以减小电子从价带激发到导带所需能量,有利于电子的跃迁。特别是相对于氧空位单掺杂,La-V_(O)共掺杂使杂质能级向导带底靠近,这个倾向可能使该复合缺陷成为光生电子捕获中心的概率大于成为光生电子-空穴对复合中心的概率;同时,La-V_(O)共掺杂导致导带底附近的能带弯曲的曲率增大即色散关系增强,从而降低了电子的有效质量,加速电子的运动,因此,La-V_(O)共掺杂能大幅改善光生电子-空穴对的有效分离。另一方面La-V_(O)共掺杂在显著扩展可见光吸收范围的同时,还极大地增强了可见光吸收强度。因此,La-V_(O)共掺杂有效改善了α-Bi_(2)O_(3)的光催化活性。本研究为利用稀土离子掺杂改善其他光催化材料的性能提供了一个新的思路。

复合材料Au/Cu_(2)O的合成及其光催化CO_(2)还原为CO活性研究

采用多元醇法制备不同质量百分比Au/Cu_(2)O催化剂,通过SEM、TEM、XPS等手段对复合材料的理化性质进行表征。在紫外-可见光照射下进行CO_(2)光还原实验研究。光还原实验表明,与纯Cu_(2)O相比,3%Au/Cu_(2)O具有优良的光催化性能。反应4 h后CO产量可达3.5μmol/g,比纯Cu_(2)O的产量高1.4倍。通过对其光学和电化学性能进行测试表明3%Au/Cu_(2)O的各项性能均优于纯Cu_(2)O。这归因于Au/Cu_(2)O催化剂光吸收性能的提高及Au纳米粒子作为助催化剂捕获Cu_(2)O堆积的多余电子从而促进催化剂光生载流子的分离与迁移,使得催化性能大大提高。

金属离子辅助矢车菊素花色苷呈色效果的影响因素研究

为了解金属辅色因子在不同因素下对花色苷呈色的影响,以矢车菊素-3-O-葡萄糖苷为原材料,采用CIELab颜色评估法对其相关颜色指标进行分析。结果表明,K^(+)、Mg^(2+)、Al^(3+)的加入可引起色素溶液的颜色加深,并有效增强色素溶液的贮藏稳定性,且Al^(3+)的辅色效果要优于K^(+)、Mg^(2+)。金属辅色因子的加入可有效延缓花色苷在贮藏期内的颜色变化。同时,K^(+)、Mg^(2+)、Al^(3+)的添加可降低由于p H升高造成的颜色损失,特别在强酸(p H<3.0)条件下更利于呈色效果的表达。此外,还研究了乙醇、葡萄糖及酚酸对金属离子辅色作用的影响,这些结果将为深入研究金属离子辅色作用,以及金属离子在保护食品色泽中的应用提供数据参考。

Cu/CeO_(2)上可见光辅助热催化合成NH_(3):H_(2)O存在下NO通过CO还原的途径

NH_(3)不仅是关键的工业化学原料,而且是未来可再生能源的无碳燃料和可运输的载体.目前,工业合成NH_(3)仍然以传统的Haber-Bosch反应为主,需要300-500°C的高温和20-30 MPa的压力.为克服这些缺点,研究者设计了NO-CO-H_(2)O反应体系.在该反应中,通过有毒气体CO在H_(2)O存在的条件下将NO还原成NH_(3),这是一种近乎理想的生产NH_(3)的方法.目前,已经报道了Pt/Al2O_(3)在NO-CO-H_(2)O反应中具有较高的NH_(3)选择性,但反应温度(400°C)仍然较高,不利于实际应用.因此,在低温条件下引入光照,通过光辅助热催化NO-CO-H_(2)O反应来获得NH_(3)产品,是一种极具发展潜力的方法.研究人员通过密度泛函理论(DFT)研究发现,Cu在NO还原反应中具有很高的活性和NH_(3)选择性,且Cu在水煤气(CO+H_(2)O)变换反应中具有较高的活性.CeO_(2)具有丰富氧空位同时能充当碳酸盐的储存位点,还可以起到稳定分散铜的作用.因此,本文将具有局域表面等离子体共振(LSPR)效应的金属Cu负载在具有氧空位的棒状CeO_(2)上形成Cu/CeO_(2)纳米复合材料,并研究了其催化NO-CO-H_(2)O反应性能.结果表明,Cu/CeO_(2)不仅在100-270°C下表现出较好的CO和NO去除效率,且可以选择性地催化还原NO为NH_(3).其中,5%Cu/CeO_(2)表现出最优催化活性,210°C时NO转化率为94.4%和NH_(3)选择性为66.5%.在相同温度下,可见光可以进一步提高NO转化率(97.7%)和NH_(3)选择性(69.1%).通过对NO-CO-H_(2)O反应进行分步活性测试,发现该反应的主要过程由水煤气变化反应生成活性H^(*)及其进一步与NO发生选择性催化还原反应两部分组成.准原位电子顺磁共振、原位漫反射傅立叶变换红外光谱和密度泛函理论计算表明,在Cu/CeO_(2)上NO-CO-H_(2)O的反应机理是CO首先与H_(2)O反应形成HCO_(3)^(*)中间物,然后分解成CO_(2)和活性H^(*),最后NO与活性H^(*)反应产生NH_(3).而可见光诱导Cu的LSPR效应能有效地将催化剂的光吸收范围拓宽至可见光,同时其产生的热电子能有效提高催化剂表面电子密度,从而促进了HCO_(3)^(*)分解为CO_(2)和活性H^(*);另外,在CeO_(2)上再生了氧空位(H_(2)O的活化点),进而增加了NH_(3)产量.综上,本文提供了一种在温和条件下合成NH_(3)的可行性方法,能为合成NH_(3)工艺提供一种新途径.

微孔曝气加氧技术在地浸采铀中的应用

新疆某砂岩铀矿床采用“CO_(2)+O_(2)”中性浸出采铀工艺,存在含矿含水层渗透性差、水量小的采区。在该类采区采用单孔加氧方式,存在气堵、氧气流量计返水、维修工作量大、氧气溶解度低等问题。以5^(#)采区为对象,采用微孔曝气加氧技术进行的研究显示,单孔浸出液余氧量平均提升了226.85%,浸出液铀浓度平均提升了43.29%,吨金属氧气单耗降低了30.77%,采区开拓加氧设施成本降低了96.09%。微孔曝气加氧技术解决了“CO_(2)+O_(2)”中性浸出过程氧气配加难度大的问题,为砂岩铀矿地浸开采氧气配加提供了参考。