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Insights into the size effect of ZnCr_(2)O_(4)spinel oxide in composite catalysts for conversion of syngas to aromatics 被引量:1
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作者 Yi Fu Youming Ni +5 位作者 Wenhao Cui Xudong Fang Zhiyang Chen Zhaopeng Liu Wenliang Zhu Zhongmin Liu 《Green Energy & Environment》 SCIE EI CSCD 2023年第2期530-537,共8页
Direct conversion of syngas to aromatics(STA)over oxide-zeolite composite catalysts is promising as an alternative method for aromatics production.However,the structural effect of the oxide component in composite cata... Direct conversion of syngas to aromatics(STA)over oxide-zeolite composite catalysts is promising as an alternative method for aromatics production.However,the structural effect of the oxide component in composite catalysts is still ambiguous.Herein,we investigate the size effect by selecting ZnCr_(2)O_(4)spinel,as a probe oxide,mixing with H-ZSM-5 zeolite as a composite catalyst for STA reaction.The CO conversion,aromatics selectivity and space-time yield(STY)of aromatics are all significantly improved with the crystal size of ZnCr_(2)O_(4)oxide decreases,which can mainly attribute to the higher oxygen vacancy concentration and thus the rapid generation of more C1oxygenated intermediate species.Based on the understanding of the size-performance relationship,ZnCr_(2)O_(4)-400 with a smaller size mixing with H-ZSM-5 can achieve32.6%CO conversion with 76%aromatics selectivity.The STY of aromatics reaches as high as 4.79 mmol g_(cat)^(-1)h^(-1),which outperforms the previously reported some typical catalysts.This study elucidates the importance of regulating the size of oxide to design more efficient oxidezeolite composite catalysts for conversion of syngas to value-added chemicals. 展开更多
关键词 Size effect Syngas conversion ARoMATICS zncr_(2)o_(4)oxide H-ZSM-5 zeolite
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Oxidation behavior of FeV_(2)O_(4)and FeCr_(2)O_(4)particles in the air:Nonisothermal kinetic and reaction mechanism
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作者 Junyi Xiang Xi Lu +6 位作者 Luwei Bai Hongru Rao Sheng Liu Qingyun Huang Shengqin Zhang Guishang Pei Xuewei Lü 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期1839-1848,共10页
High-temperature oxidation behavior of ferrovanadium(FeV_(2)O_(4))and ferrochrome(FeCr_(2)O_(4))spinels is crucial for the application of spinel as an energy material,as well as for the clean usage of high-chromium va... High-temperature oxidation behavior of ferrovanadium(FeV_(2)O_(4))and ferrochrome(FeCr_(2)O_(4))spinels is crucial for the application of spinel as an energy material,as well as for the clean usage of high-chromium vanadium slag.Herein,the nonisothermal oxidation behavior of FeV_(2)O_(4)and FeCr_(2)O_(4)prepared by high-temperature solid-state reaction was examined by thermogravimetry and X-ray diffraction(XRD)at heating rates of 5,10,and 15 K/min.The apparent activation energy was determined by the Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)method,whereas the mechanism function was elucidated by the Malek method.Moreover,in-situ XRD was conducted to deduce the phase transformation of the oxidation mechanism for FeV_(2)O_(4)and FeCr_(2)O_(4).The results reveal a gradual increase in the overall apparent activation energies for FeV_(2)O_(4)and FeCr_(2)O_(4)during oxidation.Four stages of the oxidation process are observed based on the oxidation conversion rate of each compound.The oxidation mechanisms of FeV_(2)O_(4)and FeCr_(2)O_(4)are complex and have distinct mechanisms.In particular,the chemical reaction controls the entire oxidation process for FeV_(2)O_(4),whereas that for FeCr_(2)O_(4)transitions from a three-dimensional diffusion model to a chemical reaction model.According to the in-situ XRD results,numerous intermediate products are observed during the oxidation process of both compounds,eventually resulting in the final products FeVO_(4)and V2O_(5)for FeV_(2)O_(4)and Fe_(2)O_(3)and Cr_(2)O_(3)for FeCr_(2)O_(4),respectively. 展开更多
关键词 feV_(2)o_(4) feCr_(2)o_(4) oxidation nonisothermal kinetics mechanism
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DBD等离子体协同MnFe_(2)O_(4)降解氢氯噻嗪性能研究
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作者 叶晓冬 胡淑恒 +2 位作者 许子牧 兰彦 程诚 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期447-451,463,共6页
文章研究介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体协同MnFe_(2)O_(4)对常用药物氢氯噻嗪(hydrochlorothiazide,HCTZ)在水中的降解性能。通过溶剂热法制备磁性锰铁氧体MnFe_(2)O_(4)作为非均相芬顿催化剂,采用X射线衍射(... 文章研究介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体协同MnFe_(2)O_(4)对常用药物氢氯噻嗪(hydrochlorothiazide,HCTZ)在水中的降解性能。通过溶剂热法制备磁性锰铁氧体MnFe_(2)O_(4)作为非均相芬顿催化剂,采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)分析手段对其结构进行表征。利用HCTZ模拟目标废水,分别研究不同的HCTZ初始质量浓度、溶液初始pH值、电源输入功率和MnFe_(2)O_(4)投放剂量等因素对体系降解性能的影响,结果显示随着药物初始质量浓度的提高会使降解效率持续下降,不断提升放电功率将更利于HCTZ的降解,且碱性环境会对处理过程产生抑制效应。同时研究发现,DBD/MnFe_(2)O_(4)体系下的最佳MnFe_(2)O_(4)投放剂量是50 mg,并且经5次循环使用后,体系仍能在25 min内将99%的HCTZ去除,表现出良好的重复使用性能。 展开更多
关键词 介质阻挡放电(DBD) Mnfe_(2)o_(4) 氢氯噻嗪(HCTZ) 芬顿反应 高级氧化工艺
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Facile Surface Engineering of NiCo_(2)O_(4) to Boost Propane Oxidation Activity
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作者 Yang Jialei Wang Fengyi +7 位作者 Lei Yang Zhang Mingchao Sun Shiqiang Xu Wenfan Ke Jiaxiang Wu Haojie Li Xingyun Qi Jian 《China Petroleum Processing & Petrochemical Technology》 SCIE CAS CSCD 2024年第1期19-26,共8页
Spinel oxide(NiCo_(2)O_(4))has demonstrated great potential to replace noble metal catalysts for the oxidation reaction of air pollutants.To further boost the oxidation ability of such catalysts,in this study,a facile... Spinel oxide(NiCo_(2)O_(4))has demonstrated great potential to replace noble metal catalysts for the oxidation reaction of air pollutants.To further boost the oxidation ability of such catalysts,in this study,a facile surface-engineering strategy wherein NiCo_(2)O_(4) was treated with different alkali solvents was developed.The obtained catalyst(NiCo_(2)O_(4)-OH)showed a higher surface alkalinity and more surface defects compared to the pristine spinel oxide,including enhanced structural distortion as well as promoted oxygen vacancies.The propane oxidation ability of NiCo_(2)O_(4)-OH was greatly enhanced,with a propane conversion rate that was approximately 6.4 times higher than that of pristine NiCo_(2)O_(4) at a reaction temperature 193℃.This work sets a valuable paradigm for the surface modulation of spinel oxide via alkali treatment to ensure a high-performance oxidation catalyst. 展开更多
关键词 NiCo_(2)o_(4) surface defects alkali treatment propane oxidation
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MnFe_(2)O_(4)-CR的制备及其活化过一硫酸盐降解盐酸四环素性能
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作者 陈丛瑾 黄丽斌 +3 位作者 范辉 张强煦 廖金戈 陈紫霞 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1570-1580,共11页
利用水热法将Mn Fe_(2)O_(4)负载在生物质汽化炭渣(CR)上,得到了负载型复合催化剂Mn Fe_(2)O_(4)-CR,通过SEM、XRD、XPS、BET和VSM对Mn Fe_(2)O_(4)-CR进行了表征,将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解盐酸四环素(TC)。考察了不同反应体系、... 利用水热法将Mn Fe_(2)O_(4)负载在生物质汽化炭渣(CR)上,得到了负载型复合催化剂Mn Fe_(2)O_(4)-CR,通过SEM、XRD、XPS、BET和VSM对Mn Fe_(2)O_(4)-CR进行了表征,将其用于活化过一硫酸盐(PMS)降解盐酸四环素(TC)。考察了不同反应体系、Mn Fe_(2)O_(4)与CR质量比、PMS用量、催化剂用量、温度、pH、阴离子(HCO_(3)–、H_(2)PO_(4)^(–)、Cl^(–)、NO_(3)^(–))和腐植酸(HA)对MnFe_(2)O_(4)-CR/PMS体系降解TC的影响,探究了Mn Fe_(2)O_(4)-CR的稳定性和循环使用性,并探讨了Mn Fe_(2)O_(4)-CR/PMS体系中TC可能的降解机理。结果表明,Mn Fe_(2)O_(4)与CR质量比为1∶2时制备的Mn Fe_(2)O_(4)-CR催化效果良好,在30℃、30 mg MnFe_(2)O_(4)-CR、40 mg PMS、90 min的条件下,100 mL质量浓度为50mg/L自然pH的TC溶液中TC的降解率达到91.32%。Mn Fe_(2)O_(4)-CR可利用其磁性回收,经过5次循环利用,催化PMS降解TC的降解率仍能达到82.90%,表明MnFe_(2)O_(4)-CR具有良好的稳定性和重复使用性。Mn Fe_(2)O_(4)-CR/PMS体系中,硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)、·OH、单线态氧(^(1)O_(2))和过氧自由基(O_(2)^(-)·)是降解TC的主要活性氧物种,并提出了相应的催化降解机理。 展开更多
关键词 Mn fe_(2)o_(4)-CR 盐酸四环素 高级氧化技术 复合催化剂 过一硫酸盐 降解 催化技术
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Fe^(0)@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化H_(2)O_(2)氧化亚甲基蓝脱色研究
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作者 国洁 宋佳乐 +1 位作者 侯永江 梁茹茹 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4498-4506,共9页
以火山岩为载体,采用化学沉淀法和液相还原法制备Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化剂,结合X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和比表面积测试(BET)进行表征,并通过亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)模拟废水试验对... 以火山岩为载体,采用化学沉淀法和液相还原法制备Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化剂,结合X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和比表面积测试(BET)进行表征,并通过亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)模拟废水试验对催化剂活性进行评价。XRD结果显示,两种方法制得的催化剂中有明显的铁氧化物和零价铁衍射峰;TEM结果显示,Fe~0和Fe_(3)O_(4)以核壳结构分布在火山岩表面;BET结果显示,Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩的比表面积是火山岩的5倍,且孔容和孔径都有所增加。利用火山岩自身铁元素质量分数高的特性,对火山岩改性并制备Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化剂,制得的催化剂能够有效地催化废水中的MB脱色,成本低且3 h的脱色率可达98.47%。Fe~0@Fe_(3)O_(4)/火山岩催化剂提高了MB的矿化度并具有较高的可重复利用价值,催化氧化系统主要遵循羟基自由基的反应机理。 展开更多
关键词 环境工程学 催化化学 fe^(0)@fe_(3)o_(4)/火山岩 催化氧化 亚甲基蓝
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ZnCo-MOF-74衍生纳米球ZnO/ZnCo_(2)O_(4)的超级电容性能
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作者 吴志辉 钱晶 +1 位作者 余沁芸 王亚珍 《电池》 CAS 北大核心 2024年第2期175-179,共5页
双金属MOF-74独特的结构性能是构建多孔材料的理想前驱体之一。以ZnCo-MOF-74作为前驱体,通过高温煅烧法制备衍生物ZnO/ZnCo_(2)O_(4)纳米球,并对材料的结构和形貌进行分析。在6 mol/L KOH溶液的三电极体系中测试样品的电化学性能,在电... 双金属MOF-74独特的结构性能是构建多孔材料的理想前驱体之一。以ZnCo-MOF-74作为前驱体,通过高温煅烧法制备衍生物ZnO/ZnCo_(2)O_(4)纳米球,并对材料的结构和形貌进行分析。在6 mol/L KOH溶液的三电极体系中测试样品的电化学性能,在电流为1.0 A/g、n(Zn)∶n(Co)=1∶1时制得的ZnO/ZnCo_(2)O_(4),比电容达1047.8 F/g,高于其他比例下所得到的混合金属氧化物。ZnO/ZnCo_(2)O_(4)的高比电容和良好的倍率性能归因于较大的比表面积和双金属的协同效应。以n(Zn)∶n(Co)=1∶1合成的纳米球ZnO/ZnCo_(2)O_(4)为正极材料、活性炭为负极材料制备的不对称超级电容器,在0.5 A/g下的比电容为74.3 F/g,在比功率536.3 W/kg时,比能量为26.4 W·h/kg;以10.0 A/g电流在0~1.6 V循环2000次后,电容保持率为81.3%。 展开更多
关键词 过渡金属氧化物(TMos) Zno/ZnCo_(2)o_(4) 金属有机框架(MoFs) 电极材料 超级电容器
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非甲烷总烃分析仪专用Co_(3)O_(4)/Al_(2)O_(3)催化剂的制备及性能研究
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作者 谭聚 杨琴琴 何瑜 《湖北大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第3期347-355,共9页
挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)是引发霾和光化学烟雾等环境问题的重要原因,达到一定浓度会对人类健康造成威胁。非甲烷总烃(non-methane hydrocarbon,NMHC)作为VOCs总量统计的重要指标,在一定程度上可以简单、直... 挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)是引发霾和光化学烟雾等环境问题的重要原因,达到一定浓度会对人类健康造成威胁。非甲烷总烃(non-methane hydrocarbon,NMHC)作为VOCs总量统计的重要指标,在一定程度上可以简单、直观地反映VOCs污染状况,因此,监控NMHC对保护环境与人类健康具有重要意义。本文中制备了层状结构、球形结构和立方体结构3种不同形貌的Co_(3)O_(4)纳米材料,将纳米材料均匀负载于活性Al_(2)O_(3)颗粒表面作为NMHC分析专用催化剂。通过XRD、FESEM、BET和XPS技术对制备的Co_(3)O_(4)催化剂进行表征;并将催化剂用于NMHC的检测,对不同形貌催化剂的催化性能进行评价。结果表明,当煅烧温度为400℃、煅烧时间为3 h,催化剂具有较高的催化活性,其中立方体结构催化剂具有最高的催化活性,能在236℃将NMHC完全降解,层状结构与球形结构催化剂分别在261℃与257℃将NMHC完全降解。升高煅烧温度有助于催化活性的提高,因为煅烧温度的升高增大了催化剂中Co_(3)O_(4)的相对结晶度与O_(ads)/O_(latt)摩尔比,使得气体转移速度加快,因而使催化剂具有更高的催化活性。催化剂经过耐水性、热失重测试与催化循环测试后仍能保持较高的催化活性。 展开更多
关键词 Co_(3)o_(4)/Al_(2)o_(3)催化剂 非甲烷总烃 色谱-催化氧化法 形貌
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Nb_(2)O_(5)含量对Fe/FeAl_(2)O_(4)金属陶瓷结构和力学性能的影响
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作者 张福顺 韩志渊 +1 位作者 周爱华 蒋世臣 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期73-77,共5页
以白云鄂博铁精矿和Al_(2)O_(3)粉末为主要原料,采用铁精矿可控碳热还原原位生成Fe和FeAl_(2)O_(4),常压高温烧结制备Fe/FeAl_(2)O_(4)金属陶瓷,并探讨了Nb_(2)O_(5)含量对材料性能和微观结构的影响。结果表明,制备的金属陶瓷中两相分... 以白云鄂博铁精矿和Al_(2)O_(3)粉末为主要原料,采用铁精矿可控碳热还原原位生成Fe和FeAl_(2)O_(4),常压高温烧结制备Fe/FeAl_(2)O_(4)金属陶瓷,并探讨了Nb_(2)O_(5)含量对材料性能和微观结构的影响。结果表明,制备的金属陶瓷中两相分布均匀;添加Nb_(2)O_(5)可以活化陶瓷颗粒表/界面而利于烧结,并可促进陶瓷相形成柱状微纳米晶;当Nb_(2)O_(5)含量为2%时,可明显改善力学性能,优化条件下金属陶瓷的维氏硬度和抗弯强度分别达到596 MPa和132 MPa,此时金属陶瓷的断裂属于韧性断裂。研究可为低成本制备金属陶瓷提供一条工艺路线,并可以充分利用白云鄂博矿特有的关键战略元素铌资源。 展开更多
关键词 白云鄂博铁精矿 fe/feAl_(2)o_(4) 金属陶瓷 Nb_(2)o_(5) 综合利用
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钠钨青铜Na_(2)W_(4)O_(13)的孪晶结构与辐照相变
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作者 林泽圣 刘曦 +10 位作者 蒋仁辉 李佩 赵培丽 唐真 王怀远 王桢源 黄天龙 吴姗姗 贾双凤 郑赫 王建波 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期283-294,共12页
本文采用热氧化法制备了Na_(2)W_(4)O_(13)纳米片,并利用球差校正扫描透射电子显微技术对其孪晶畴结构进行了原子尺度表征,发现样品中存在大量镜面孪晶结构。结合群论中的母子群关系理论,解析了Na_(2)W_(4)O_(13)中畴结构形成的原因,并... 本文采用热氧化法制备了Na_(2)W_(4)O_(13)纳米片,并利用球差校正扫描透射电子显微技术对其孪晶畴结构进行了原子尺度表征,发现样品中存在大量镜面孪晶结构。结合群论中的母子群关系理论,解析了Na_(2)W_(4)O_(13)中畴结构形成的原因,并预测了9种可能的畴结构,其中type3镜面孪晶与实验中观察到取向关系为[010]//[010]_(T)、(100)//(100)_(T)的(100)孪晶一致。经过电子束辐照,三斜结构的Na_(2)W_(4)O_(13)可以相变为立方结构的NaxWO_(3)(x<05)。而有孪晶存在的样品中,相变过程中容易出现缺陷,这可能是由晶格失配导致的。论文结果为理解钠钨青铜材料的结构与性能提供借鉴。 展开更多
关键词 钠钨青铜Na_(2)W_(4)o_(13) 过渡金属层状氧化物 取向畴 群论 透射电子显微学
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BiVO_(4)/ZnFe_(2)O_(4)同型异质结光阳极的构筑及其光电催化分解水性能 被引量:2
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作者 樊萌萌 文晓江 +3 位作者 陶紫阳 赵强 李晋平 刘光 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第1期23-31,共9页
光生电子-空穴对的复合被认为是限制BiVO_(4)材料光电催化转换效率的重要原因之一。基于此,通过简单的水热-煅烧方法构筑了BiVO_(4)/ZnFe_(2)O_(4)同型异质结光阳极,BiVO_(4)/ZnFe_(2)O_(4)复合光阳极在1.23 V(vs RHE)下的光电流密度为3... 光生电子-空穴对的复合被认为是限制BiVO_(4)材料光电催化转换效率的重要原因之一。基于此,通过简单的水热-煅烧方法构筑了BiVO_(4)/ZnFe_(2)O_(4)同型异质结光阳极,BiVO_(4)/ZnFe_(2)O_(4)复合光阳极在1.23 V(vs RHE)下的光电流密度为3.33 mA·cm^(-2),较纯BiVO_(4)提升了2倍(1.20 mA·cm^(-2))。相关的结构及性能测试表明,BiVO_(4)和ZnFe_(2)O_(4)形成了带隙错开的n-n异质结,使得光生载流子得到有效分离,更有效地参与水氧化过程,进而提高了BiVO_(4)的光电催化水分解性能。 展开更多
关键词 BiVo_(4) Znfe_(2)o_(4) 光阳极 光电水氧化 异质结
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两种形貌的高储电性能ZnCo_(2)O_(4)电极材料
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作者 李少琪 陈婷婷 《高师理科学刊》 2024年第4期68-72,共5页
由于ZnCo_(2)O_(4)具有合成方法简单、成本低廉等优点,成为超级电容器领域的一种重要电极材料.通过水热、退火两步处理,制备了两种不同形貌的ZnCo_(2)O_(4)材料,并在三电极体系中测试其超级电容器性能.结果表明,花状形貌的ZnCo_(2)O_(4... 由于ZnCo_(2)O_(4)具有合成方法简单、成本低廉等优点,成为超级电容器领域的一种重要电极材料.通过水热、退火两步处理,制备了两种不同形貌的ZnCo_(2)O_(4)材料,并在三电极体系中测试其超级电容器性能.结果表明,花状形貌的ZnCo_(2)O_(4)纳米片微球比纳米片状ZnCo_(2)O_(4)的性能更好.电流密度1 A·g^(-1)时,ZnCo_(2)O_(4)纳米片微球电极的比电容高达3 005.0 F·g^(-1);电流密度20 A·g^(-1)时,比电容仍能保持2150.0F·g^(-1),电容保持率为71.5%.循环充/放电10000次后,电容保持率仍达到93.8%.该ZnCo_(2)O_(4)纳米片微球电极材料在超级电容器电极领域具有良好的应用前景. 展开更多
关键词 二元过渡金属氧化物 钴酸锌 超级电容器 纳米片微球
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CuMn_(2)O_(4)催化剂臭氧催化甲苯:反应条件和机理分析
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作者 叶志平 王朝晖 +4 位作者 刘明浩 赵博 王冠杰 姜宁 黄燕 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期500-511,共12页
为减少目前工业生产排放大量的挥发性有机污染物(VOCs)对环境的影响,采用共沉淀法制备CuMn_(2)O_(4)尖晶石催化剂,将CuMn_(2)O_(4)催化剂结合臭氧(O_(3))催化氧化VOCs具有良好的效果,考察了反应条件对甲苯处理效果的影响,分析CuMn_(2)O_... 为减少目前工业生产排放大量的挥发性有机污染物(VOCs)对环境的影响,采用共沉淀法制备CuMn_(2)O_(4)尖晶石催化剂,将CuMn_(2)O_(4)催化剂结合臭氧(O_(3))催化氧化VOCs具有良好的效果,考察了反应条件对甲苯处理效果的影响,分析CuMn_(2)O_(4)臭氧催化氧化甲苯的反应机理。结果表明,CuMn_(2)O_(4)在臭氧的体积分数为2.1×10^(-3)、反应温度为100℃以及干空气条件下对甲苯的去除率达73%。通过催化表征和原位反应过程分析,证实适当温度和高体积分数的O_(3)可促进活性氧物种(ROS)产生,O_(3)在Mn-O或Cu-O_(v)-Mn分解并生成ROS,而Cu_(0)与Cu^(+)质量分数比w(Cu~0)/w(Cu^(+))可作为甲苯吸附锚点,在反应初期吸附甲苯并促使甲苯在活性位点(Cu-O_(v)-Mn)氧化成苯甲酸,甚至CO_(2)、H_(2)O等小分子物质。 展开更多
关键词 CuMn_(2)o_(4) 臭氧催化氧化 影响因素 反应机理
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理论和实验相结合研究NiCo_(2)O_(4)纳米片用于甘油电氧化反应机制
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作者 段妍 薛米风 +5 位作者 刘彬 张曼 王宇辰 王宝俊 章日光 严凯 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第2期68-79,共12页
甘油是生物质精炼的主要副产物(约占10%),年过剩量与低利用率导致其市场价格(0.24-0.6 US kg^(-1))较低.甘油是具有三个活性羟基的多元醇,被认为是生产高价值产品的理想原料.甲酸作为甘油转化最重要的产品之一,广泛应用于农药、皮革、... 甘油是生物质精炼的主要副产物(约占10%),年过剩量与低利用率导致其市场价格(0.24-0.6 US kg^(-1))较低.甘油是具有三个活性羟基的多元醇,被认为是生产高价值产品的理想原料.甲酸作为甘油转化最重要的产品之一,广泛应用于农药、皮革、染料和医药行业,将甘油电氧化(EGOR)为甲酸(FA)不仅能有效避免资源过剩造成浪费,而且能满足未来对甲酸燃料电池的需求.然而甘油电催化氧化途径较为复杂,涉及反应中间产物的脱氢、吸附/解吸和C-C键裂解.本文将密度泛函理论(DFT)与实验相结合,研究了在精细构建的NiCo_(2)O_(4)纳米片上通过EGOR生产FA的反应机制.DFT计算结果表明,活性羟基(OH^(*))物种可以改变EGOR生产FA过程的决速步骤(RDS),通过调节吸附中间体的吸附能可获得理想的FA产率.其中,高度羟基化的NiCo_(2)O_(4)纳米片(311)-OH^(*)晶面上具有最低的吉布斯自由能,能显著提升反应过程动力学.在理论分析的基础上,通过简易的电沉积方法精准制备了超薄NiCo_(2)O_(4)纳米片(~1.7 nm),并采用X射线吸收精细结构谱和高分辨透射电镜对催化剂进行了结构分析.结果表明,NiCo_(2)O_(4)纳米片中四面体(A_(Td))和八面体(B_(Oh))配位具有内角共享的A_(Td)-O-B_(Oh)和边共享的B_(Oh)-O-B_(Oh)构型,金属间的协同作用有效改善了材料的电子效应,有利于提供更多的吸附位点并促进EGOR过程中的电荷转移.NiCo_(2)O_(4)纳米片在EGOR中的电荷转移电阻仅为0.94Ω,电化学活性表面积高达10.25 cm^(2).相比较电催化析氧反应,NiCo_(2)O_(4)纳米片表现出了较好的EGOR性能,在10 mA cm^(-2)的电流密度下阳极功耗降低了320 mV,在100 mA cm^(-2)的电流密度时的阳极电势仅为1.46 VRHE.此外,在120 h的稳定性测试中,甘油的转化率和FA的选择性可分别保持在89%和70%.多电位步骤实验、原位电化学阻抗谱和电子顺磁共振谱结果表明,NiCo_(2)O_(4)纳米片上原位产生的OH^(*)物种是EGOR过程中的直接活性中心,有利于将RDS从甘油酸脱氢裂解转化为甘油醛的脱氢步骤,并进一步促进C-C键的裂解.进一步结合理论预测,证实了OH^(*)物种是EGOR过程中的直接活性中心.综上,采用绿色高效的电催化手段促进甘油生产高附加值化学品是生物质链升级的重要举措,有效避免了传统的高温高压,以水为介质,原位利用OH^(*).本文为新型催化剂的未来设计和理解生物质基原料电氧化升级反应机制提供了新思路. 展开更多
关键词 密度泛函理论预测 活性羟基 电化学氧化 甘油 NiCo_(2)o_(4)纳米片
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MgCO_(3)分子的解离产物合成MgAl_(2)O_(4)分子
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作者 崔金玉 任海林 +4 位作者 赵帅 程佥千 蒋倩云 王丽 王飞 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第5期22-28,共7页
本研究碳酸镁MgCO_(3)分子的解离过程及其解离产物与三氧化二铝Al_(2) O_(3)合成MgAl_(2)O_(4)的微观过程.利用Gaussian 09软件采用CCSD(T)6-311++G(d,p)和M06-2x/6-311++G(d,p)方法分别计算反应物碳酸镁MgCO_(3)分子单点能和频率,并计... 本研究碳酸镁MgCO_(3)分子的解离过程及其解离产物与三氧化二铝Al_(2) O_(3)合成MgAl_(2)O_(4)的微观过程.利用Gaussian 09软件采用CCSD(T)6-311++G(d,p)和M06-2x/6-311++G(d,p)方法分别计算反应物碳酸镁MgCO_(3)分子单点能和频率,并计算反应物受热分解的过程,寻找解离的过渡态.并通过高温烧结法,在实验室用MgCO_(3)和Al_(2) O_(3)粉末为原料,1450℃合成铝酸镁MgAl_(2)O_(4),通过X-ray diffraction即XRD测试表征实验产物与理论计算是一致的. 展开更多
关键词 碳酸镁MgCo_(3) 三氧化二铝Al_(2)o_(3) 铝酸镁MgAl_(2)o_(4) 解离 过渡态
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CuFe_(2)O_(4)/硅藻土复合材料活化过一硫酸盐降解酸性橙 被引量:1
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作者 陈锦富 严群 +3 位作者 龚鹏程 张理军 温俊宇 苏晓洁 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2042-2051,共10页
通过柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备了一种磁性复合材料CuFe_(2)O_(4)/硅藻土(CFD)。通过SEM、XRD、FTIR、XPS表征了其微观形貌结构和元素价态,考察了不同氧化体系、CFD质量浓度、过一硫酸盐(PMS)质量浓度、溶液初始pH、反应温度、阴离子种... 通过柠檬酸辅助溶胶-凝胶法制备了一种磁性复合材料CuFe_(2)O_(4)/硅藻土(CFD)。通过SEM、XRD、FTIR、XPS表征了其微观形貌结构和元素价态,考察了不同氧化体系、CFD质量浓度、过一硫酸盐(PMS)质量浓度、溶液初始pH、反应温度、阴离子种类对CFD降解酸性橙7(AO7)的影响,探讨了CFD降解AO7的机制。结果表明,CFD上的球形颗粒CuFe_(2)O_(4)能够分散地负载在硅藻土表面上,减少了CuFe_(2)O_(4)的团聚,且CFD上的表面羟基及Fe^(3+)/Fe^(2+)、Cu^(2+)/Cu^(+)/之间的价态循环参与了PMS的活化。在CFD质量浓度为0.50 g/L、溶液初始pH为6.68、PMS质量浓度为0.30 g/L、AO7质量浓度为50 mg/L、反应温度为30℃的条件下,60 min时100 mL该体系对AO7的降解率为96.88%,CFD+PMS体系降解AO7过程符合准一级动力学模型,其对AO7的降解速率常数比CuFe_(2)O_(4)+PMS体系提升了1.98倍。CFD+PMS体系具有较广的pH适用范围(5~11)和较低的活化能(31.77 kJ/mol)。降解过程的主要活性物质为单线态氧(^(1)O_(2))和·O_(2)^(–),同时也有SO_(4)^(–)·、·OH产生。 展开更多
关键词 高级氧化 Cufe_(2)o_(4) 硅藻土 过一硫酸盐 酸性橙7 水处理技术
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PDS/CoFe_(2)O_(4)活化体系在四环素废水处理中的应用 被引量:2
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作者 刘佳露 朱彧 +2 位作者 刘兆煐 胡苧尹 肖调兵 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期139-143,共5页
将自制铁酸钴(CoFe_(2)O_(4))颗粒投入含过二硫酸盐(PDS)的溶液中,构建PDS/CoFe_(2)O_(4)催化氧化体系,处理四环素(TCH)有机废水。X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)表征结果显示成功制备出CoFe_(2)O_(4)颗粒。在PDS/CoFe_(2)O_(4)... 将自制铁酸钴(CoFe_(2)O_(4))颗粒投入含过二硫酸盐(PDS)的溶液中,构建PDS/CoFe_(2)O_(4)催化氧化体系,处理四环素(TCH)有机废水。X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)表征结果显示成功制备出CoFe_(2)O_(4)颗粒。在PDS/CoFe_(2)O_(4)/TCH体系中,重点考察了PDS投加量、CoFe_(2)O_(4)投加量、TCH初始浓度和初始pH等因素对CoFe_(2)O_(4)活化过硫酸盐催化氧化水中四环素的影响,以及自制CoFe_(2)O_(4)颗粒的重复利用性。实验结果表明:四环素的去除率与PDS和CoFe_(2)O_(4)的投加量呈正相关,与TCH初始浓度呈负相关;酸性条件有利于TCH的去除,中性和碱性条件下TCH的去除率略有下降;自制CoFe_(2)O_(4)颗粒在活化过硫酸盐体系中重复利用10次后,对TCH仍表现出很好的去除效果,说明自制CoFe_(2)O_(4)颗粒具有较高且持续稳定的催化活性。CoFe_(2)O_(4)颗粒活化PDS催化氧化去除TCH有机废水的体系以非均相催化反应为主。此外,将CoFe_(2)O_(4)催化剂应用于自制的连续流管式反应器中,利用CoFe_(2)O_(4)颗粒自身磁性可实现催化剂的快速固定化。水力停留时间为31 min时,25 mg/L四环素废水的去除率稳定在90%以上。 展开更多
关键词 Cofe_(2)o_(4) 过硫酸盐 四环素 抗生素 高级氧化
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Ni-Fe共掺LiMn_(2)O_(4)正极材料的合成及电化学性能研究
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作者 王紫林 刘红雷 +4 位作者 郭昱娇 吉颖 向明武 刘晓芳 郭俊明 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期126-132,共7页
采用固相燃烧法快速合成了LiNi_(0.08)Fe_(x)Mn_(1.92-x)O_(4)(x≤0.08)正极材料,并探究了正极材料样品的结构、形貌、电化学性能及动力学性能。结果表明,Ni-Fe共掺没有改变LiMn_(2)O_(4)的立方尖晶石结构,促进了其晶体发育和{111}、{1... 采用固相燃烧法快速合成了LiNi_(0.08)Fe_(x)Mn_(1.92-x)O_(4)(x≤0.08)正极材料,并探究了正极材料样品的结构、形貌、电化学性能及动力学性能。结果表明,Ni-Fe共掺没有改变LiMn_(2)O_(4)的立方尖晶石结构,促进了其晶体发育和{111}、{110}、{100}晶面的择优生长,部分颗粒形成了以高暴露{111}晶面为主和少量{110}、{100}晶面的截断八面体形貌。LiNi_(0.08)Fe_(0.05)Mn_(1.87)O_(4)样品在较低倍率(≤5 C)时,其倍率性能和长循环寿命得到显著提高,在25℃下,1 C的首次放电比容量为106.1 mAh/g, 1 000次循环后容量保持率为82.0%;5 C的首次放电比容量为100.1 mAh/g, 2 000次循环后容量保持率为72.8%。LiNi_(0.08)Fe_(0.05)Mn_(1.87)O_(4)材料的锂离子扩散系数和表观活化能分别为1.75×10^(-15)cm^(2)/s和26.52 kJ/mol,表明其有较好的Li+迁移动力学性能。 展开更多
关键词 LiMn_(2)o_(4) Ni-fe共掺杂 截断八面体 固相燃烧法 JAHN-TELLER畸变 Mn溶解 正极材料
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Fabrication of g-C_(3)N_(4) nanosheet/Bi_(5)O_(7)Br/NH_(2)-MIL-88B(Fe)nanocomposites:Double S-scheme photocatalysts with impressive performance for the removal of antibiotics under visible light 被引量:3
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作者 Nasrin Sedaghati Aziz Habibi-Yangjeh Alireza Khataee 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第7期1363-1374,共12页
Novel graphitic carbon nitride(g-C_(3)N_(4))nanosheet/Bi_(5)O_(7)Br/NH_(2)-MIL-88B(Fe)photocatalysts(denoted as GCN-NSh/Bi_(5)O_(7)Br/FeMOF,in which MOF is metal–organic framework)with double S-scheme heterojunctions... Novel graphitic carbon nitride(g-C_(3)N_(4))nanosheet/Bi_(5)O_(7)Br/NH_(2)-MIL-88B(Fe)photocatalysts(denoted as GCN-NSh/Bi_(5)O_(7)Br/FeMOF,in which MOF is metal–organic framework)with double S-scheme heterojunctions were synthesized by a facile solvothermal route.The resultant materials were examined by X-ray photoelectron spectrometer(XPS),X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX),transmission electron microscopy(TEM),high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM),photoluminescence spectroscopy(PL),Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR),UV-Vis diffuse reflection spectroscopy(UV-vis DRS),photocurrent density,electrochemical impedance spectroscopy(EIS),and Brunauer–Emmett–Teller(BET)analyses.After the integration of Fe-MOF with GCN-NSh/Bi_(5)O_(7)Br,the removal constant of tetracycline over the optimal GCN-NSh/Bi_(5)O_(7)Br/Fe-MOF(15wt%)nanocomposite was promoted 33 times compared with that of the pristine GCN.The GCN-NSh/Bi_(5)O_(7)Br/Fe-MOF(15wt%)nanocomposite showed superior photoactivity to azithromycin,metronidazole,and cephalexin removal that was 36.4,20.2,and 14.6 times higher than that of pure GCN,respectively.Radical quenching tests showed that·O_(2)-and h+mainly contributed to the elimination reaction.In addition,the nanocomposite maintained excellent activity after 4 successive cycles.Based on the developed n–n heterojunctions among n-GCN-NSh,n-Bi_(5)O_(7)Br,and n-Fe-MOF semiconductors,the double S-scheme charge transfer mechanism was proposed for the destruction of the selected antibiotics. 展开更多
关键词 g-C_(3)N_(4)nanosheet/Bi_(5)o_(7)Br/NH_(2)-MIL-88B(fe) metal-organic framework double S-scheme heterojunctions ANTIBIoTICS pho-tocatalytic performance
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CoFe_(2)O_(4)/MnO_(2)活化过一硫酸盐降解盐酸四环素的研究 被引量:1
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作者 张贤胜 孙婧雯 刘智峰 《能源环境保护》 2023年第5期57-70,共14页
针对四环素类抗生素污染物在水中不断累积,对人体健康和生态环境造成严重危害这一问题,本研究制备了CoFe_(2)O_(4)/MnO_(2)新型复合材料,并将其作为高效过一硫酸盐(PMS)活化剂,用于降解水体中的盐酸四环素(TCH)。降解结果表明CoFe_(2)O_... 针对四环素类抗生素污染物在水中不断累积,对人体健康和生态环境造成严重危害这一问题,本研究制备了CoFe_(2)O_(4)/MnO_(2)新型复合材料,并将其作为高效过一硫酸盐(PMS)活化剂,用于降解水体中的盐酸四环素(TCH)。降解结果表明CoFe_(2)O_(4)/MnO_(2)-PMS体系具有突出的TCH去除效率,反应40 min后,去除率可达92.7%,远高于单一催化剂-PMS体系。影响因素实验结果显示,CoFe_(2)O_(4)/MnO_(2)-PMS降解体系具有广泛的pH适用性,并且在各种阴离子的存在下仍能保持较高的降解活性。此外,CoFe_(2)O_(4)/MnO_(2)-PMS降解体系具有良好的稳定性和可重复利用性,在5次循环后仍保持较高的催化活性和TCH降解率。机理分析表明CoFe_(2)O_(4)/MnO_(2)复合材料在催化PMS降解TCH的过程中,存在Co^(2+)/Co^(3+)、Fe^(3+)/Fe^(2+)和Mn^(3+)/Mn^(4+)的价态循环并参与电子转移过程,从而使得活化过程中SO_(4)^(-)·和·OH被充分释放,并通过一系列典型的链式反应高效降解TCH。 展开更多
关键词 高级氧化技术 过硫酸盐活化 硫酸根自由基 Cofe_(2)o_(4)/Mno_(2) 盐酸四环素
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