惰性载体Al_2O_3对Fe_2O_3及CuO氧载体煤化学链燃烧的影响

氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,惰性载体则是其中的必要组成部分,起着重要的作用。以Al2O3作为典型惰性载体,采用热重分析仪、红外频谱仪、场发射扫描电镜和能谱分析仪以及X衍射仪,对六盘水贫煤与Fe2O3、CuO基氧载体的反应进行了详细的研究。研究发现,Al2O3的引入,使得Fe2O3、CuO基氧载体表面积增大、孔径分布更为优化,而且对氧载体与六盘水贫煤一次热解产物的反应是有利的,能够促进氧载体中更多晶格氧的传递,Fe2O3基氧载体中有更多的Fe2O3还原为低于Fe3O4价态的氧化物,而CuO基氧载体中CuO除了还原为Cu、Cu2O外,其中的CuAl2O4也有一定的反应活性,被还原为CuAlO2。与LPS煤反应时,Fe2O3深度还原产物与部分Al2O3及煤中的SiO2反应生成Fe3Al2(SiO4)3,而CuO则与Al2O3及六盘水贫煤反应生成了(Cu0.215Mg1.785)(Al4Si5O18)复合物。

Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体用于甲烷化学链燃烧:负载量与制备方法的影响

以不同方法制备了系列Fe2O3/Al2O3氧载体,采用XRD、H2-TPR、CH4-TPR、O2-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe2O3负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe2O3/Al2O3氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe2O3负载量对氧载体活性及产物中CO2选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60%Fe2O3/Al2O3氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO2选择性均未见明显降低。

金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)改性对TiO2纳米管阵列光电催化活性的增强效应(英文)

采用阳极氧化法和阴极电沉积法制备了Fe2O3,CuO和NiO纳米粒子改性的高度有序的TiO2纳米管(TiO2-NT)阵列.运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱等手段对Fe2O3/TiO2-NT、CuO/TiO2-NT和NiO/TiO2-NT复合电极进行表征.以苯酚为模拟污染物,考察复合电极的光电性能.结果表明,金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)纳米粒子成功沉积在TiO2-NTs的管口、内壁和管底.金属氧化物改性复合电极的光电催化活性比未改性的TiO2-NTs提高了2倍以上.Fe2O3/TiO2-NTs在可见光区显示出最高的吸收强度.以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极处理苯酚废水,光照120min后苯酚去除率达到96%,而未改性的TiO2-NTs的苯酚去除率只有41%.此外,Fe2O3/TiO2-NTs在生成低毒中间产物方面表现出良好的性能.较高的复合电极光电催化活性主要是由于TiO2纳米管和过渡金属氧化物纳米粒子间构筑的高界面面积异质纳米结构,有效地促进了电子转移,抑制了光生电子-空穴对的复合.

过渡金属修饰Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体的Redox性能研究

采用冷冻干燥法分别制备了经Cu、Co、Mn、Ni修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体。利用化学吸附仪,通过程序升温还原(H2-TPR)和程序升温氧化(TPO)来研究经不同过渡金属修饰的Fe2O3/Al2O3与H2和O2的反应性能。实验发现,在Fe2O3/Al2O3中加入Cu、Co、Ni以后,氧载体与H2的反应性都有提高,但是当在Fe2O3/Al2O3中加入Mn以后,氧载体的反应性和载氧能力反而下降。经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3与H2的反应性最高,且具有很好的反应稳定性,适合用于化学链燃烧。

Cu修饰的Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体的循环反应稳定性研究

采用冷冻干燥法制备了经Cu修饰(10%)的Fe2O3/Al2O3氧载体。利用热重分析仪分别在850、900和950℃等温环境下,使氧载体交替接触还原气体和氧化气体,来模拟氧载体在化学链燃烧中的循环过程。结果表明,经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体在850和900℃下的等温循环过程中反应性能都很稳定,在950℃时的循环反应前期有微量烧结,但在循环后期反应性能也很稳定。随着反应温度的升高,氧载体氧化速率增大,还原速率和载氧率先减小后增大。与未经修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体相比较,在900℃下作等温循环实验,经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体具有较高的载氧能力和还原速率,但氧化速率较低;两者都具有较好的循环稳定性。

Fe_2O_3氧载体四氢呋喃部分氧化制合成气的热力学分析

采用Gibbs自由能最小化法对Fe_2O_3氧载体四氢呋喃(C_4H_8O)部分氧化制合成气反应进行热化学平衡计算,考察了反应物摩尔比n(Fe_2O_3):n(C_4H_8O)、温度和压力等因素对Fe_2O_3氧载体C_4H_8O部分氧化制合成气反应产物的影响,结果表明:随反应物摩尔比增大,合成气摩尔分数及氢碳比(H_2/CO)先增大后减小,在反应物摩尔比为1时,合成气摩尔分数及氢碳比最大;随温度升高,合成气摩尔分数及氢碳比明显增大,800—1 200℃时,合成气摩尔分数较高,氢碳摩尔比在1附近,有利于合成气的制备;随压力增加,合成气摩尔分数及氢碳比减小,低压有利于合成气的制备。在反应物摩尔比为1,800—1 200℃、常压条件下,合成气摩尔分数> 95%、氢碳比> 0. 94。

煤化学链燃烧Fe_2O_3载氧体的反应性研究

利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe2O3载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转化为CO2的比率大于90%,载氧体体现了很好的反应性,但反应温度低于850℃时,比率小于75%。反应温度900℃时,CO2干基浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加,且CH4浓度值大于CO。利用XRD、SEM分析了固体反应产物成分与微观形态结构。分析表明,Fe2O3的还原产物为Fe3O4,载氧体颗粒随循环数增加而逐渐烧结。

Co-Fe_2O_3[104]铁基载氧体优化体系作用下褐煤化学链燃烧特性

前期研究发现高弥勒指数晶面载氧体Fe_2O_3[104]具有高的化学链燃烧反应特性,且Co对煤及其热解中间产物具有催化气化和催化转化作用。通过正交实验优化制备Co-Fe_2O_3[104]/Al_2O_3载氧体体系结构,开展Co-Fe_2O_3[104]/Al_2O_3与褐煤的化学链燃烧,揭示载氧体与褐煤发生化学链燃烧的特性。结果表明:形貌控制制备的高弥勒指数晶面铁基载氧体Co-Fe_2O_3[104]/Al_2O_3(质量分数10%)促进了褐煤化学链燃烧过程中氧的迁移速率以及载氧体的还原程度,进而显著提高了载氧体与褐煤化学链燃烧的反应速率及反应效率。进一步通过CO多循环化学链燃烧反应、XRD和TEM表征了Co-Fe_2O_3[104]/Al_2O_3(10%)的可再生性及反应稳定性。

磁性纳米CeO_2/Fe_3O_4非均相Fenton反应催化降解氧氟沙星

为了提高Fe_3O_4的催化活性,制备了磁性CeO_2/Fe_3O_4复合纳米粒子,构成非均相Fenton反应体系,催化降解水环境中的氧氟沙星抗生素。研究了CeO_2含量、H_2O_2浓度、pH等因素对CeO_2/Fe_3O_4非均相催化活性的影响,并通过溶出铁离子测定、动力学拟合等方式对反应机理进行探究。结果表明,CeO_2/Fe_3O_4较Fe_3O_4具有更强的催化活性,氧氟沙星的降解率随CeO_2含量、H_2O_2浓度和溶液酸度的增加而提高,当H_2O_2浓度为100 mmol/L以及pH为3时,CeO_2/Fe_3O_4(摩尔比=0.780)-H_2O_2体系催化降解氧氟沙星的效果最佳。CeO_2/Fe_3O_4体系催化降解氧氟沙星反应遵循一级反应动力学方程,反应机理主要为催化剂表面的催化反应,同时CeO_2产生氧空位的电子转移对Fe_3O_4的催化反应起到协同强化的作用。

Mn-Fe_2O_3载氧体作用下CO化学链燃烧特性及动力学研究

采用共沉淀法制备不同物质的量比Mn掺杂的铁基载氧体(Mn-Fe2O3),并进行XRD、BET和TEM表征。开展不同温度下Mn-Fe2O3与CO的化学链燃烧实验,研究载氧体的反应特性,确定较优的掺杂量和反应温度。结果表明,适量的Mn掺杂有助于改善铁基载氧体的反应活性,Fe∶Mn物质的量为50∶1时燃烧反应转化率最高。多循环化学链燃烧实验证实了载氧体稳定性较好。不同升温速率(30、40、50℃/min)下反应动力学分析表明,Mn-Fe2O3与CO的化学链燃烧还原反应均属于随机成核和随后生长的Avrami-Erofeev方程模型,并依据模型分别计算出了该模型的活化能和频率因子。

Fe助剂对CuO/Al_2O_3催化剂上CO_2+H_2合成甲醇影响的研究

在363～873K的温度范围内,0.1MPa的压力下,研究了不同前驱态的铁助剂对CuO/Al2O3催化剂上CO2+H2合成甲醇的影响,对这些催化剂用XRD和TPR方法进行了表征,研究结果表明,在本实验条件下,CuO/Al2O3催化剂上生成甲醇的活性与其上的晶相铜无直接的联系,与催化剂低温活性直接相关的是在室温下能被空气氧化、也可在室温下被还原的高度分散的铜物种;Fe助剂能明显地改变CuO/Al2O3催化剂中Cu的分布、分散度和价态,能增加这些铜物种的含量,从而提高催化剂在CO2+H2合成甲醇反应的低温活性。

焙烧温度对CuO/Fe_2O_3/ZrO_2甲醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响

采用XRD、TPR和EXAFS等手段 ,考察了焙烧温度对CuO/Fe2 O3 /ZrO2 物化性能和甲醇水蒸气重整制氢活性及其选择性的影响。结果表明 ,催化剂中氧化铜的晶粒随着焙烧温度的提高而增大 ,铜的配位环境发生变化。在焙烧温度 6 2 3K～ 72 3K范围内 ,对甲醇水蒸气重整反应的甲醇转化率和氢选择性影响较小 ,其结构参数变化值较小。当焙烧温度提高至 92 3K时 ,催化剂的活性因ZrO2 晶化和铜组分的聚集而显著降低。结果铁的加入使ZrO2 的相变温度向后推移 ,并且有效地阻止了CuO颗粒的聚集。

无气相氧条件下La_(0.8)Sr_(0.2)Fe_(0.9)Co_(0.1)O_3钙钛矿氧化物的氧物种直接氧化甲烷

以La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3钙钛矿氧化物作氧载体,采用连续流动反应和连续顺序Redox反应考察了氧物种氧化甲烷的反应性能.结果表明,连续流动反应中La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3氧化物的氧物种能选择氧化甲烷生成合成气.在适宜的再氧化条件下,通过连续顺序Redox反应实现了La0.8Sr0.2Fe0.9Co0.1O3氧化物的氧物种氧化甲烷连续生成合成气,消耗的氧物种可通过与气相氧反应而得到补充.但随着Redox反应的进行,氧化物的持续供氧性能下降,钙钛矿结构被破坏.

ZrO2/TiO2载体协同作用下Fe2O3(104)与CO化学链燃烧特性

在表面形貌控制增强铁基载氧体Fe_2O_3(104)化学链燃烧反应活性研究的基础上,进一步研究了TiO_2,ZrO_2载体协同作用下Fe_2O_3(104)与CO化学链燃烧的反应特性.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)等方法对所制备的载氧体Fe_2O_3(104)/TiO_2和Fe_2O_3(104)/ZrO_2进行表征.研究了700,800和900℃下载氧体与CO化学链燃烧反应特性.结果表明,不同载体对Fe_2O_3(104)与CO发生化学链燃烧反应活性的影响程度不同,ZrO_2作为载体明显促进Fe_2O_3(104)与CO的反应速率.动力学分析结果显示,Fe_2O_3(104)/TiO_2与CO反应模型属于一级反应,反应活化能为153.6 k J/mol;Fe_2O_3(104)/ZrO_2与CO反应模型属于抽缩球体模型,反应活化能为118.9 k J/mol.

超细氧缺位Fe_3O_(4-δ)粉末的制备及其分解SO_2成S的研究

研究在不同温度下以CO还原天然磁铁矿制备氧缺位Fe3O4-δ的过程,并考察了其分解SO2成S的能力。样品用水作溶剂经湿法球磨500 h制备,采用SEM、XRD等手段对制备的样品进行表征。通过检测系统压力变化研究Fe3O4-δ分解SO2成S的能力。研究结果表明:随着温度的变化,分解SО2能力呈单一峰规律;在CO流量为40 mL/min,还原6 h条件下,当反应温度为673 K时,制备的Fe3O4-δ分解SО2能力最强,每克磁铁矿样品分解SО2为196 mg.

钼掺杂对SrCo0．8Fe0.2O3-δ的氧渗透性能和化学稳定性的影响

研究了SrCo0．7Fe0．2Mo0．1O3-δ（SCFM）材料的相组成、微观结构、热膨胀系数、氧渗透性能和化学稳定性，其结果和文献中的SrCo0．8Fe0.2O3-δ（SCF）做了对比．通过EDTA-citric混合方法成功获得了纯相SCFM材料．SCFM材料在500-1050℃显示出比SCF材料更低的热膨胀系数（24×10^-6—29×10^-6／K），表明其具有一种更稳定的结构，尽管由于Mo掺杂造成其透氧率比SCF材料低，但是SCFM的透氧率仍然维持在一个较高水平．证实SCF中的Mo掺杂能够阻止晶格中的有序-无序转变，提高了其在CO2下的化学稳定性．

超声沉淀法制备CuO-Fe_2O_3纳米粉体催化剂

采用超声沉淀法制备了标题纳米粉体催化剂 ,运用 XRD、IR、TEM等技术研究了粉体的组成 ,相结构、颗粒粒径及催化分解 H2 O2 活性 .结果表明 ,将超声辐射引入氧化物催化剂的沉淀法制备过程 ,可显著提高催化剂性能 .文中对其原因作了初步讨论 .

CeO_2/Co_3O_4氧载体的制备及其甲烷化学链燃烧性能研究

制备了系列甲烷化学链燃烧用CeO2/Co3O4复合氧载体,采用XRD、H2-TPR、甲烷程序升温和恒温反应对氧载体进行了表征与评价。研究了不同CeO2的负载量对复合氧载体的结构、氧化还原性、产物选择性的影响。结果表明,氧化铈的添加不仅降低了氧载体的初始反应温度,还延长了有效反应时间,但铈添加量过高会降低产物CO2选择性,使甲烷向部分氧化进行。CeO2(30%)/Co3O4氧载体在650℃经20次循环后甲烷转化率和CO2选择性均未明显降低,表现出较高的活性和化学链循环稳定性。

铈基与钴基Co_3O_4-CeO_2氧载体上甲烷化学链转化特性:产物选择性控制

采用水热法制备了Co_3O_4/CeO_2(x)[x为钴铈原子摩尔比n(Co)∶n(Ce)=6∶4~9∶1]和Ce_(1-y)Co_yO_(2-δ)(y=0.1~0.4)2个系列复合氧化物,并表征了材料的物理化学性质,考察了这些氧化物作为氧载体参与甲烷化学链转化(化学链燃烧和化学链部分氧化)的反应性能.结果表明,2类复合氧化物的甲烷反应活性均明显优于单一氧化物CeO_2或Co_3O_4,但2类氧载体上的甲烷反应产物的选择性具有明显差异.Ce_(1-y)Co_yO_(2-δ)氧载体形成了Ce-Co-O固溶体,储氧能力明显增强,体相晶格氧迁移速率与甲烷活化速率匹配较好,甲烷反应产物以CO和H_2的合成气为主,有利于甲烷的化学链部分氧化.Co_3O_4/CeO_2(x)氧载体中CeO_2与Co3O4之间的相互作用改善了材料的储氧能力和氧化活性,其与甲烷反应时主要生成CO_2,有利于甲烷化学链燃烧.连续性化学链循环实验表明,2类氧载体均具有较好的再生性能和循环稳定性.

ZrO_2修饰的CuO/Fe_2O_3水煤气变换催化剂的性能测试与表征

ZrO2是-种高熔点金属氧化物，同时具有弱酸性和弱碱性以及氧化性与还原性，具有P型半导体性质，易产生氧空穴，是理想的催化材料。通过添加不同质量分数的ZrO2（0—5％）作为助剂，采用分步沉淀法制备系列CuO／Fe2O2-ZrO2催化剂，通过XRD、N2物理吸附-脱附、H2-TPR和CO2-TPD等表征技术，考察ZrO：助剂对CuO／Fe2O4水煤气变换催化剂催化性能的影响。结果表明，适量ZrO2（质量分数1％）的添加，削弱了CuFe2O4中铜铁物种之间的协同作用，增加了催化剂中可被还原的铜物种的数量，形成较多的弱碱性位点，有利于增加活性中心铜的数量，具有较好的水煤气变换反应活性和热稳定性。