助剂对Cu-Ce/ZSM-5低温催化剂成型及脱硝性能的影响

以ZSM-5为载体,采用浸渍法制备了Cu-Ce/ZSM-5脱硝催化剂,并通过挤条成型法制备了颗粒状催化剂。在得到Cu-Ce/ZSM-5催化剂最佳性能的基础上,探究了3种助剂对催化剂成型后机械强度和NO转化率的影响。结果表明,Cu(10%)-Ce(10%)/ZSM-5在低温段160~200℃下具有更高的NO转化率。催化剂挤条成型试验发现在硝酸胶溶剂添加量为1%、拟薄水铝石粉添加量为15%、田菁粉添加量为5%时脱硝活性最高,同时机械强度最高,为104.69 N/cm。

Cu-Ce-TiO_2/膨润土光催化降解硝基苯废水性能研究

采用沉淀法、溶胶-凝胶法和机械混合法制备了Cu-Ce-TiO_2/膨润土光催化剂,通过FTIR、XRD对其结构进行了表征,并考察了其光催化降解硝基苯废水的性能。结果表明,各催化剂中,TiO_2均以锐钛矿晶型存在,铜铈离子可能进入了TiO_2晶格,部分TiO_2进入了膨润土层间,使其层间距增大,实现了Cu-Ce-TiO_2与膨润土的复合。其中,溶胶-凝胶法制备的催化剂膨润土层间距更大,TiO_2与膨润土复合程度更高,光催化性能最好。当催化剂投入量为0.4 g/L,溶液pH为6时,在可见光下反应90 min后,该催化剂对20 mg/L硝基苯的降解率达96.3%,且其再生性良好。

基于光催化性能的Cu-Ce/TiO_2湿性能

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO_2。探讨Cu-Ce负载量、Cu与Ce摩尔比和煅烧温度对Cu-Ce/TiO_2性能的影响。利用SEM,LPSA,BET和UV-Vis测试Cu-Ce/TiO_2的表面形貌、粒度分布、孔结构和光学性能。结果表明:Cu-Ce负载量3%、Cu与Ce摩尔比1∶1、煅烧温度500℃时,制备的Cu-Ce/TiO_2具有良好的光催化性能与湿性能。Cu-Ce/TiO_2呈近似球体,具有较好的均匀化和分散性,其粒径分布为1202.98~5364.48nm,其中d50为2437.57nm。Cu-Ce/TiO_2具有狭小瓶颈的"墨水瓶"型孔结构,其比表面积为105.55m2/g,孔体积为0.1200~0.1246mL/g,平均孔直径为3.44~4.02nm。Cu-Ce掺杂促使Cu-Ce/TiO_2内部形成新的能级,提高捕获e-和h+的能力,增强光子的利用效率,促使吸收边带发生红移。

基于BP神经网络的Cu-Ce掺杂TiO_2光催化剂性能预测组合模型研究

采用环境测试舱模拟可见光下的室内环境,以甲醛气体的光催化降解为探针反应,评价了Cu-Ce/TiO2光催化剂的光催化活性及对甲醛气体的去除效果。利用指数平滑-神经网络ES-BP组合模型对Cu-Ce/TiO2光催化剂的性能做预测分析。结果表明:经过Cu-Ce/TiO2光催化剂处理后细木工板中甲醛释放浓度明显降低,平均光催化降解甲醛气体效率为42.8%;ES-BP组合预测模型在Cu-Ce/TiO2光催化剂的性能预测中取得了较好的效果,平均绝对误差为-0.00011mg/m3,平均相对误差为-0.317%;ES-BP组合预测模型实现了BP神经网络模型和指数平滑模型的优势互补,提高了对数据长期预测的准确性。

Cu-Ce/ZSM-5催化剂的TPR及动力学研究

由 Cu、Ce的硝酸盐 (氧化物 )用浸渍法、分散法制备了系列 Cu-Ce/ZSM-5催化剂。对这些催化剂进行了TPR、IR表征及动力学研究。考察了铜含量、铈含量及不同铈源对催化剂还原性能的影响。结果表明 :1 .不含铈的 Cu/ZSM-5催化剂的 TPR谱 ,铜离子的两个还原峰峰温及峰面积随铜含量增加而增加 ;2 .铈源为Ce O2 ,铈含量增大 ,使 Cu-Ce/ZSM-5催化剂的铜离子还原峰峰温略为降低 ;铈源为 Ce(NO3) 3· 6H2 O,铜离子还原峰峰温则随铈含量增加而升高 ;3 .计算了各催化剂铜离子还原反应的活化能 ,并确定还原反应为二级反应。 Ce O2 为铈源 ,活化能随铈含量增大而减小 ;Ce(NO3) 3· 6H2 O为铈源 ,活化能随铈含量增大而略为增加 ;4.催化剂的 IR谱对铜、铈含量不甚敏感 ,铈源对其影响相对较大。

Cu-Ce-Zr-O／YSZ阳极材料以甲烷为燃料时的抗积炭性能

为研究甲烷在固体氧化物燃料电池中操作稳定性,分别采用共沉淀法和柠檬酸溶胶-凝胶法制备了10%CuO-Ce0.15Zr0.85O2催化剂,并以此为阳极催化剂、LSM为阴极制成了YSZ电解质支撑的SOFC单电池。用XRD对材料进行表征;用SEM对阳极、阴极进行表征。以甲烷为燃料对单电池发电性能进行测试,研究了两种不同方法制备的Cu-Ce-Zr-O阳极催化剂的抗积炭性能。相对于共沉淀法,溶胶-凝胶法制备的阳极结构和发电性能都要优于前者。长期稳定性方面,共沉淀法和溶胶-凝胶法制备的Cu-Ce-Zr-O/YSZ阳极都较传统的Ni-YSZ阳极更能够长期稳定运行。

共掺杂Cu-Ce/TiO_2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前驱体制备了不同Cu-Ce掺杂量的纳米TiO2光催化材料。通过模拟环境室内甲醛气体的降解实验,探讨了不同样品在日光灯和纯可见光下的光催化效果,并采用X射线衍射仪和紫外-可见分光光谱仪对其晶相结构与光学特性进行表征分析。结果表明,Cu-Ce掺杂能明显提高二氧化钛在可见光下的光催化活性,当Cu-Ce掺杂浓度为2.5%时,对甲醛气体的光催化降解效果最佳。

基于光-湿性能的Cu-Ce/TiO_2复合材料制备与表征

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO_2。利用XRD、LPSA、SEM、BET、UV-Vis和DVS对Cu-Ce/TiO_2的物质组成、粒度分布、微观形貌、孔结构和光学性能进行表征。结果表明,Cu-Ce/TiO_2具有大量锐钛矿型TiO_2,促使其吸收边带呈现明显的拓展与红移。Cu-Ce/TiO_2呈现较为规则的球状且结构致密,其粒径较大且局部出现团聚。Cu-Ce/TiO_2的比表面积为107.06m2/g、孔体积为0.1268~0.1354mL/g、平均孔直径为4.29~5.47nm,具有良好的孔结构。Cu-Ce/TiO_2在4h的甲醛降解效率为50.9%,在相对湿度35%~75%的平衡含湿量为0.0143~0.1005g/g,具有良好的光催化性能与吸放湿性能。

操作条件对Cu-Ce/FSC催化剂性能影响的研究

Cu-Ce/FSC是一种过渡金属和稀土元素复合的双组分负载型催化剂,实验中将其应用于模拟印染废水的催化湿式氧化处理技术中,考察操作条件对催化剂的性能(包括以COD去除率表示的活性以及以反应终点出水中Cu溶出浓度表示的稳定性)的影响。实验结果表明:催化剂的活性随着氧分压、反应温度以及催化剂用量的增大而呈现升高的趋势;催化剂的稳定性随着氧分压的升高而降低,随着进水pH值、反应温度以及催化剂用量的增加而呈现先降低后升高的趋势;随着进水在酸性条件下pH的降低以及在碱性条件下pH的升高,催化剂的活性增强。

单分散纳米CeO_2和Cu-Ce-O催化剂的制备、表征及其催化性能

以硝酸铈、硝酸铜和氢氧化钠为原料，使用超声双雾化工艺实现微区反应制备了纳米CeO2粉体和掺铜CeO2复舍粉体，并利用XRD、TEM、HR-TEM、FT-IR和BETN2等手段对其成分、物相结构、形貌及颗粒大小进行表征；并将所制备的粉体作为催化剂考察其对CO的催化氧化性能。结果表明，所制备的纳米CeO2粉体和掺铜CeO2复合粉体粒径均为4～5nm，球形，粒度分布均匀，且单分散性好；CeO2催化剂粉体粒径越小、比表面积越大，对CO的催化氧化活性越高；Cu-Ce-O催化剂对CO具有最好的催化氧化活性，表明铜的掺入有利于明显提高CeO2催化剂在CO催化氧化反应中的低温活性，降低起燃温度。

共掺杂Cu-Ce/TiO_2光催化降解室内甲醛气体的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO2纳米颗粒,在环境测试仓内进行甲醛的可见光催化降解实验,评估其光催化活性。正交实验结果表明:3个因素对其光催化效果影响的程度是Cu-Ce掺杂负载量>Cu-Ce摩尔比>烧结温度;在可见光条件下对甲醛气体光催化效果的优化方案为:Cu-Ce掺杂负载量3%,Cu-Ce掺杂摩尔比1∶1,烧结温度500℃。

制备方法对Cu-Ce/γ-Al2O3催化性能的影响

采用不同方法制备了Cu-Ce/γ-Al2O3催化剂,考察了其对CO的氧化活性的影响.结果表明,浸渍法比溶胶-凝胶法制备的试样具有更好的CO氧化活性.XRD、EXAFS及TPR表征结果表明,CeO2的富集有助于Cu的分散,对CO氧化有显著促进作用.微量Pt的加入起到了一定的催化协同效应.

基于模糊群子论的Cu-Ce/TiO_2光催化甲醛溶液性能分析

为了探讨模糊群子论模型在光催化剂中纳米颗粒粒径的评价作用及适用性,采用溶胶-凝胶法制备光催化剂(TiO_2、Cu/TiO_2、Ce/TiO_2和Cu-Ce/TiO_2),利用光催化剂光催化降解甲醛溶液,同时采用激光粒度仪测试光催化剂的粒度分布,通过模糊群子论方法分析光催化剂中纳米颗粒粒径的竞争参数。实验结果表明:Cu-Ce/TiO_2降解甲醛溶液的效率最高,经过240min后甲醛溶液质量浓度为0.873μg/mL;Cu-Ce/TiO_2的纳米颗粒体系中大粒径集团少,趋向于小粒径为主的分布,并且均匀性好,即均匀分散占主要地位;模糊群子论模型实现了量化表征光催化剂的纳米颗粒体系中粒径分布复杂性对降解甲醛溶液性能影响的目的。

Cr掺杂对Cu-Ce复合催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢的影响

采用浸渍法制备了不同Cr含量的Cr/Cu-Ce催化剂,通过N2O滴定、H2-TPR和XPS等表征,对其结构、性质和催化性能进行了探究。结果表明,Cr助剂会改变Cu-Ce催化剂的铜比表面积、CuO还原温度以及氧空穴含量。其中,添加3%Cr的催化剂的Cu比表面积较大,CuO还原温度较低,氧空穴较多,进而表现出优良的催化性能。当反应温度为533 K,n(水)∶n(甲醇)=1.2∶1,甲醇和水的进料量为0.072 mL/min时,其催化效率达100%,重整气体组分中的CO体积分数为0.15%。与未掺杂Cr助剂的催化剂相比,其催化效率提高了10%,重整气体组分中的CO体积分数降低了0.34%。

Cu-Ce催化剂上CO催化燃烧反应机理研究进展

CO作为大气主要污染物之一,来源较为广泛。工业炉窑、冶金工业以及机动车尾气排放等均会造成CO大量排放,污染环境。催化燃烧技术是公认的有效限制并消除CO的主流技术,可通过引入催化剂的方式实现CO低温高效转化,已在汽车尾气排放、CO优先氧化等低温催化氧化领域形成了产业化应用,且效果显著。Cu-Ce复合氧化物催化剂具有低温高效、寿命长且廉价等优点,成为应用于CO催化燃烧的首选催化剂。综述近年来Cu-Ce体系催化剂上CO催化燃烧反应的研究进展,列举了不同的催化剂制备方法,概括了Cu-Ce催化剂的结构形貌-性能关系与载体-活性组分的强相互作用规律(尺寸效应、界面效应),分析了基于表征技术、原位试验与反应动力学等方法得到的不同反应路径之间的差异,总结出CO催化燃烧微观反应机理。同时根据不同工业废气中CO浓度变化特点,介绍了中国科学院力学研究所高效洁净燃烧课题组近年的相关工作进展,最后对CO催化燃烧反应研究未来发展方向进行了展望。以转炉炼钢过程中产生的转炉放散煤气(CO≤35%)为例,设计制备出低温高效CuCe 0.75 Zr 0.25 O y催化剂,并进一步合成工业级蜂窝陶瓷催化剂,提出了CO自持催化燃烧技术,探究得到宽CO浓度范围(1%~20%)条件下的CO催化燃烧反应规律(诱导阶段、热飞温及热自持阶段),确定了较详细的CO催化燃烧反应路径(M-K和L-H机理)与稳燃机制(贫燃极限、稳燃温度场、换热特性),为转炉放散煤气从所需燃气引燃到自身能量回收利用的双向节能提供切实可行的技术方案。未来CO催化燃烧反应机理研究可从新型高效纳米Cu-Ce催化剂出发,寻找精细的形貌可控催化剂制备方法与规模化生产技术,制得活性位原子利用率高、持久高效的催化剂,采用先进的原位表征试验技术与理论模拟计算方法,深入研究催化剂载体-活性组分相互作用演化规律,开展CO催化燃烧吸附-反应-脱附过程的定性定量研究,以丰富CO催化燃烧安全控制理论,考察长时间复杂烟气环境下催化剂的各项性能,促进工业节能减排的发展。

焙烧温度对Cu-Ce/MgO催化合成气制低碳醇性能的影响

采用并流共沉淀法在不同焙烧温度下制备Cu-Ce/Mg O催化剂,考察焙烧温度对其催化CO加氢合成低碳混合醇反应性能的影响,并借助X射线衍射(XRD)、N2物理吸附(N2-adsorption)等手段对催化剂的结构进行表征。结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂中Ce O2晶粒增大,催化剂比表面积减小;在CO加氢反应中,焙烧温度的适当升高明显增加了催化剂活性组元之间的相互作用,使催化剂活性及低碳醇选择性明显升高;450℃的焙烧温度下,CO的转化率为54.51%,醇的选择性达到38.40%。

燃料电池用Cu-Ce(La)O_x变换催化剂

对采用共沉淀法制备的Cu Ce(La)Ox高温变换催化剂进行了研究,包括中和pH值、中和温度、焙烧温度和方式以及CuO、CeO2和LaOx含量对催化剂性能的影响。5%CuO CeO2 La(10%)Ox高温变换催化剂的最佳制备工艺条件为:pH=11,中和温度54℃,400℃焙烧4h。催化剂的最佳质量分数配比是:CuO为20%,CeO2为70%,LaOx为10%。XRD晶相分析表明,5%Cu Ce La(10%)Ox催化剂中除了主相CeO2以外,还出现了Cu与La形成的钙钛矿型复合氧化物Cu LaO2,且CuLaO2高度均匀地分散在主相CeOx中;还原态中除了CeO2、CuLaO2外,还出现了Cu单质。因此,这类催化剂的活性中心不可能是简单的CuLaO2或Cu,这使得催化剂无论氧化态还是还原态都具有基本相同的活性。催化剂的活性位形态结构尚需做进一步研究。

基于Cu-Ce复合氧化物的低浓度CH_(4)催化燃烧性能及微观机理

我国每年通过乏风瓦斯排放大量CH_(4),造成严重的大气环境污染。催化燃烧法因其工作温度低、效率高,被认为是去除甲烷的有效途径之一。采用溶胶凝胶法制备了CuO-CeO_(2)、CuO和CeO_(2)三种催化剂,考察CH_(4)在(1%CH_(4),78%N_(2)和21%O_(2))气氛下的催化燃烧活性,并利用XRD、XPS、H_(2)-TPR、O_(2)-TPD等技术对催化剂的物理结构和表面性质进行表征。结果表明,Ce离子不但促进Cu物种在催化剂表面高度分散,并且其三价(Ce^(3+))和四价(Ce^(4+))之间转换提高了催化剂储放氧能力,有利于CuO-CeO_(2)提高催化剂活性。通过催化剂活性评价,得出3种催化剂的活性顺序为CuO-CeO_(2)>CuO>CeO_(2),再对活性最高的CuO-CeO_(2)催化剂开展分压反应动力学研究,确定甲烷在不同氧气/甲烷分压比下的反应速率,表明吸附的CH_(4)与吸附的O_(2)发生反应,CH_(4)在催化剂表面的氧化反应遵循L-H机理。基于原位红外光谱分析,提出了甲烷在CuO-CeO_(2)催化剂上的微观反应机理:CH_(4)吸附在CuO-CeO_(2)表面,再与CuO-CeO_(2)反应生成中间产物甲氧基物质(Cu-OCH_(3))和甲酸盐物质(Cu-OOCH),最后中间产物分解生成CO_(2)和H_(2)O,以达到完全氧化反应的目的。

Mg doping reduced full width at half maximum of the near-band-edge emission in Mg doped ZnO films

Sol--gol method was employed to synthesize Mg doped ZnO films on Si substrates. The annealing temperature-dependent structure and optical property of the produced samples were studied. An interesting result observed is that increasing Mg concentration in the studied samples induces the full width at half maximum （FWHM） of their near-band-edge （NBE） emission decrease and the defect related emission of the corresponding sample suppresses drastically. The possible mechanism of the observed result is discussed.

Ce添加量对Cu-Ce/MgO催化合成气制低碳醇性能的影响

采用共浸渍法制备不同Ce含量(相对于MgO的摩尔分数为0~15%)的Cu-Ce/MgO催化剂,采用X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附(N_2-adsorption)等手段对催化剂的结构进行表征,并在连续流动微型固定床反应器中考察其催化CO加氢合成低碳混合醇的反应性能.结果表明,不同含量的Ce助剂的添加对催化剂的物理结构、表面物相以及醇的选择性和产物分布都产生一定的影响.当Ce的负载量为10%时,催化剂样品的比表面积达到最大(64.23m2·g^(-1)),CO的转化率较高(42.3%),醇的选择性最高(43.7%),CHx的选择性最低,催化剂的活性最高.