Al掺杂KIT-6材料的合成及其亚甲基蓝吸附性能

KIT-6是典型的三维有序介孔氧化硅材料,在催化和吸附等领域具有广泛的用途。通过掺杂骨架Al赋予KIT-6材料酸性位,能显著提升Al-KIT-6材料的吸附性能;然而以无机硅源和铝源可控合成Al-KIT-6是难点。利用粉煤灰基硅酸钠溶液,通过pH值控制水热法诱导Al原子进入KIT-6材料的硅骨架,直接合成了一系列Al-KIT-6材料。通过N_(2)-物理吸附、XRD、TEM、Al核磁共振、XPS和NH_(3)-TPD表征了Al-KIT-6的织构性质;结果显示合成的Al-KIT-6保留了有序介孔结构;Al主要掺杂进入KIT-6材料骨架中,显著提升了KIT-6的酸量和强度。碱性亚甲基蓝分子的吸附实验表明,Al-KIT-6吸附材料的吸附容量随着Al掺入量的增加而变大。吸附动力学实验显示Al-KIT-6材料对亚甲基蓝的吸附过程符合拟二级动力学,吸附等温线模型拟合结果显示吸附过程符合Langmuir吸附模型。

Ce-Co/KIT-6介孔材料的制备及其脱汞性能的研究

以P123表面活性剂为模板,采用硬模板法制备了有序介孔材料KIT-6,以KIT-6为载体,Ce(NO_3)_2·6H_2O和Co(NO_3)_2·6H_2O为Ce和Co源,采用溶液浸渍法制备了负载型Ce-Co/KIT-6介孔材料。在模拟烟气条件下,利用固定床实验台架研究了Ce-Co/KIT-6材料对烟气中的单质汞(Hg0)的脱除性能。采用扫描电镜(SEM)、N_2吸附-脱附(BET)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶红外光谱分析(FT-IR)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)以及热重分析(TGA)等方法对材料进行表征。结果表明,Ce和Co在KIT-6孔道内部高度分散,同时材料保持高度有序的孔道结构、比表面积高达495.2 m^2/g,孔径4.6 nm。脱汞实验结果表明,Ce-Co/KIT-6对Hg0的氧化吸附去除效率很高,250℃下对Hg0的氧化吸附去除效率高达95%以上,在这个过程中,O_2的存在明显促进了催化剂的脱汞能力。氧通过Ce-Co价态的变化进入金属结构中,再与汞发生反应是这个过程的主要机理。

含铜有序介孔Cu-KIT-6的合成及其苯乙烯环氧化催化性能:pH值的影响（英文）

苯乙烯侧链C=C的选择性氧化一直是烯烃环氧化研究领域关注的热点之一.近几十年来,苯乙烯环氧化研究主要集中于多相过渡金属催化剂的开发与应用;以铜为主要活性物种的催化剂因具有较高的环氧苯乙烷选择性而备受瞩目.然而,采用pH调节法将铜离子引入三维六方介孔材料KIT-6阵列尚未见报道,尤其是pH值对合成材料的形貌、结构以及催化活性的影响尚未可知.基于此,本文采用pH调节法合成了铜嵌入KIT-6介孔材料Cu-KIT-6x(x代表初始溶胶的pH值,x=1.43,2.27,3.78,3.97,4.24,6.62),并将其应用于苯乙烯环氧化反应.采用X射线粉末衍射、氮气吸附脱附、透射电子显微镜以及X射线光电子能谱等手段对Cu-KIT-6x的表面结构及形貌进行了细致表征.结果表明,随着pH的变化,Cu-KIT-6x催化剂的物理特性、表面结构尤其是铜物种种类和含量均变化较大.较低的pH导致铜物种主要以Cu^(2+)形式存在,难以引入到KIT-6骨架中,且不利于介孔材料的合成,最终导致产生无序介孔结构.当pH增大到3.78时,约有4.6 wt%的Cu(Ⅱ)以–Cu–O–Si–形式成功引入KIT-6骨架中,获得了具有较高比表面积且有序的孔结构.此外,由于Cu^(2+)的引入,骨架内部分Si^(4+)被取代,促使Cu-KIT-6_(3.78)拥有可与载体KIT-6相媲美的大孔径.然而,当pH继续增大时,过量的Cu^(2+)从KIT-6骨架中析出,以CuO形式存在于载体表面,从而导致Cu-KIT-6的孔径逐渐增大;同时NaOH对三维立方介孔结构的破坏,使得介孔结构坍塌及比表面积显著降低.以苯乙烯环氧化反应评价了Cu-KIT-6x系列催化剂的催化活性.当以叔丁基过氧化氢为氧化剂,乙腈为溶剂,在70 ℃反应6 h后,Cu-KIT-6_(3.78)表现出最优的苯乙烯转化率(43.5%)及环氧苯乙烷选择性(86.6%).使用4次后,Cu-KIT-6_(3.78)展示了稳定的苯乙烯转化率、环氧苯乙烷选择性及有序的孔结构,充分表明其具有出色的稳定性.各表征结果揭示了在适宜pH下合成的Cu-KIT-6_(3.78)催化剂具有较高的铜含量、有序的立方Ia3d介孔结构及合适的结构参数,因而在苯乙烯环氧化反应中表现优异活性和良好稳定性.

Ag-TiO_2/KIT-6复合纳米光催化剂的研究

以有序介孔SiO2(简称KIT-6)为载体,采用钛酸丁酯水解法将纳米TiO2与KIT-6复合,并通过沉积沉淀法将纳米Ag粒子负载于其上,首次制得Ag-TiO2/KIT-6复合光催化剂,并采用相同的方法制备了一系列相关的催化剂。以光催化降解甲基橙来评价其催化性能,光催化活性顺序为Ag-TiO2/KIT-6>Ag/TiO2>TiO2/KIT-6>TiO2>Ag/KIT-6。利用XRD、N2物理吸附、XPS、UV-Vis DRS和TEM对系列催化剂进行表征,结果表明Ag-TiO2之间形成的异质结和催化剂的大比表面积是Ag-TiO2/KIT-6具有最高光催化活性的重要原因。其中Ag-TiO2之间的异质结结构,有效抑制了光生电子和光生空穴在TiO2表面和体相内部的复合,提高了光催化活性;此外Ag-TiO2/KIT-6的大比表面积大大提高了催化剂的吸附能力,增加了催化剂与污染物的接触,达到快速光催化降解污染物的目的。

不同KIT-6老化温度制备的介孔MnO_2孔径对其催化氧化乙醇的影响（英文）

乙醇既是一种被广泛使用的溶剂,也大量存在于乙醇燃料车尾气中.它是一种挥发性有机化合物(VOCs),能直接参与光化学反应影响空气质量,因此去除乙醇很有必要.催化氧化法消除VOCs是很有前景的技术,其关键是催化剂的制备和筛选.目前,用于乙醇催化氧化的催化剂主要是贵金属催化剂(Pt,Pd,Rh,Au,Ag)和金属氧化物催化剂(Cu,Mn,Co,Fe),此外,还有一些钙钛矿型催化剂.MnO_2具有多种结构(α,β,γ和δ)和形貌(管状,棒状,球状和孔状等).不同形貌和结构的MnO_2具有不同的VOCs催化氧化性能.我们已经报道了介孔MnO_2,特别是三维有序介孔MnO_2,具有良好的乙醇催化氧化活性,有一定的应用前景.然而,KIT-6老化温度对介孔MnO_2孔径的影响,以及MnO_2孔径对催化氧化乙醇活性的影响尚不清楚.如果通过调整KIT-6老化温度改变介孔MnO_2的孔径,很有可能改善催化剂低温还原性,氧物种和活性位等,进而提高其催化性能.本文以40,100和150°C老化合成的KIT-6介孔硅为硬模板,制备出不同的介孔MnO_2催化剂,分别记作Mn-40,Mn-100和Mn-150,用于乙醇氧化反应中,讨论了催化剂孔径对其活性的影响.采用X射线粉末衍射(XRD),氮气吸附-脱附(BET),扫描电子显微镜(SEM),氢气程序升温还原(H2-TPR),氧气程序升温脱附(O2-TPD),X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了表征.XRD广角结果表明,各催化剂均具有软锰矿型MnO_2晶相,其中Mn-40催化剂存在少量Mn2O3晶相.XRD小角和SEM结果表明,各催化剂均为介孔材料,Mn-100催化剂的有序度和对称性最好,KIT-6老化温度的改变使Mn-40和Mn-150的有序度和对称性降低.BET结果表明,Mn-40,Mn-100和Mn-150分别具有三孔,双孔和单孔体系.随着KIT-6老化温度的降低,KIT-6的孔径降低,而介孔MnO_2催化剂的孔径增加.XPS结果表明,Mn-40因少量Mn2O3晶相的存在而具有较多的Mn3+阳离子和表面晶格氧物种,能增加催化剂氧空位的数量,有利于氧物种的吸附,活化和迁移,从而增强催化活性.TPR和TPD表明,Mn-40催化剂具有良好的低温还原性,它的氧物种容易在低温下脱附并参与氧化反应.催化剂活性测试结果表明,随着介孔MnO_2催化剂的孔径增加,其活性增加.催化剂孔径和活性从大到小的顺序为Mn-40>Mn-100>Mn-150.以老化温度为40 oC的KIT-6模板制备的Mn-40催化剂,具有较高的乙醇转化频率(TOF),120 oC的TOF为0.11 s.1.Mn-40催化剂具有良好的乙醇氧化催化活性归因于较大孔径,其孔径呈三孔体系分布,最大孔径分布在1.9,3.4和6.6 nm处,三孔体系的形成是因为催化剂孔道的对称性和有序度降低.此外。

以KIT-6为硬模板剂制备有序介孔材料的研究进展

KIT-6由于其孔道尺寸均一、高度有序等结构优势,可作为合成有序介孔材料的理想硬模板剂。本文介绍了KIT-6的制备方法以及以KIT-6为硬模板剂制得的介孔材料的应用研究。报道表明了以KIT-6为硬模板剂合成的各种介孔材料在催化、气敏、电化学等方面均发挥出了优异的性能,可作为高效的绿色催化剂和性能良好的功能材料,有广阔的应用前景。

CaO/KIT-6固体碱催化剂的制备及其在酯交换反应中的催化性能

采用浸渍法将活性氧化钙颗粒负载在介孔二氧化硅(KIT-6)表面,制备了酯交换反应催化剂CaO/KIT-6,并研究了其在大豆油与甲醇酯交换制备生物柴油反应中的催化性能。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)等测试手段对催化剂进行表征。在酯交换反应中,当醇油物质的量比为12、反应温度为65℃、催化剂用量为8%、Ca/Si原子比为0.4、反应时间为2 h时,生物柴油转化率达到99.9%,CaO/KIT-6重复使用五次后催化活性仍保持在90%以上。与CaO及其他负载型催化剂相比,CaO/KIT-6催化剂在较低醇油物质的量之比、较短反应时间展现出更高的催化性能和良好的重复使用性。

PEI改性介孔分子筛KIT-6对CO_2吸附性能的研究

CO2的大量排放是造成温室效应的主要因素,对全球排放的CO2进行捕集非常重要。今采用浸渍法将PEI(聚乙烯亚胺)负载到KIT-6介孔分子筛孔道表面上,使孔的吸附作用和胺的吸收作用相结合,制备出吸附容量大和选择性高的CO2吸附剂,从穿透时间、吸附量、分离因子等方面研究了PEI负载率对CO2吸附性能的影响。结果表明:KIT-6介孔分子筛经PEI改性后对CO2的吸附量和选择性增强。随着PEI负载量的增大,吸附剂对CO2的吸附性能先增大后降低,当PEI负载率为0.6时,CO2的吸附量和分离因子分别达到最大值为2.09 mmol?g?1和30.56,为无负载时的6.0倍和7.2倍。随着温度的升高,PEI改性吸附剂对CO2的吸附量呈增长趋势。再生实验表明吸附饱和的PEI改性吸附剂在378 K条件下能够完全再生,且具有较好的循环再生稳定性。

合成气制甲醇铜基催化剂CuO/ZnO/KIT-6的制备与表征

以KIT-6为载体,采用浸渍法制备了新型的CuO/ZnO/KIT-6催化剂,通过TEM、XRD、N2-吸附脱附等方法对催化剂的结构形貌进行了表征,探究了活性组分CuO/ZnO在KIT-6载体上的分散状态。在此基础上,考察了CuO/ZnO/KIT-6催化剂在合成气制甲醇反应中的催化活性和热稳定性。研究发现,KIT-6载体具有立方Ia3d孔结构以及开放有序的孔道,可在一定程度上抑制活性组分粒子的生长,从而使活性组分CuO/ZnO在载体的表面和孔道中均匀分散,且晶粒尺寸较小。催化性能结果表明,与常规SiO2颗粒载体相比,以介孔KIT-6为载体的催化剂显示出更高的催化活性。此外,CuO/ZnO/KIT-6表现出较好的热稳定性。这是由于CuO/ZnO活性组分以极小的尺寸高度分散在了KIT-6载体的表面和孔道中,有效改善了传统CuO/ZnO/Al2O3催化剂活性组分在高温下容易发生烧结的现状,提高了催化剂的稳定性。

乙醇-盐酸辅助脱模制备Ni/Al-KIT-6介孔催化剂及其正庚烷异构性能

采用乙醇-盐酸萃取辅助高温焙烧法(萃取-焙烧两步法)脱除模板剂(聚环氧乙烷(PEO)-聚环氧丙烷(PPO)-聚环氧乙烷聚合物,P123),经金属Al原位掺杂改性,水热晶化法合成了一种具有蠕虫状形貌的Al-KIT-6介孔分子筛,使用浸渍法制备了不同镍负载量的Ni/Al-KIT-6金属-酸双功能催化剂。采用XRD、N2吸附-脱附、NH_(3)-TPD、IR、SEM和TEM等表征手段对Al-KIT-6分子筛及催化剂样品进行物化性能分析,并以正庚烷为反应原料,对Ni/Al-KIT-6催化剂样品进行正庚烷异构化反应性能评价。结果表明:采用萃取-焙烧两步法可以有效脱除模板剂,相比于常规焙烧法和萃取法脱除模板剂制备的分子筛样品,萃取-焙烧两步法脱除模板剂制备的KIT-6分子筛样品具有更大的比表面积、孔体积,同时孔径分布更加均一;分子筛骨架中掺杂Al原子增加了分子筛的酸性;在氢气流速30 mL/min、重时空速7.6 h^(-1)、反应温度190℃、反应时间3 h,常压的条件下,镍负载质量分数为5%的Ni/Al-KIT-6催化剂作用下进行庚烷异构化反应,正庚烷转化率最高为26.8%,异庚烷选择性高于99.5%。

三维介孔Ni-B/KIT-6催化剂催化α-蒎烯加氢反应研究

利用浸渍还原法首次合成绿色环保的Ni-B/KIT-6催化剂,并将其用于α-蒎烯加氢反应。结果表明,与其他催化剂相比,镍系催化剂具有成本低、绿色环保的优点,在较为经济的工艺条件下,能使α-蒎烯加氢达到极高的催化活性;顺式蒎烷在催化剂循环8次后选择性依旧保持在97%以上,高于国内外现有研究水平。最后对催化剂结构进行探讨并分析其失活的原因。

KIT-6新型介孔分子筛的合成与表征

以P123为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用水解法制备了介孔分子筛KIT-6,通过X射线衍射、傅立叶红外检测、N2吸附脱附、扫描电子显微镜对样品进行表征,结果表明该样品具有Ia3d立方相介孔材料的有序特征,为弯曲的棒状形貌。其比表面积为813.7 m2/g,孔径为8.2 nm。

KIT-6负载钨基催化材料的制备及催化环己醇脱氢反应的研究进展

KIT-6作为介孔材料家族的新成员,具有较宽的孔径,易于修饰的内表面结构,在非均相催化领域体现出优异的性能,是理想的催化剂载体。环己醇脱氢制环己酮是化工生产中重要的反应之一。文章介绍了多孔材料的研究现状、W-KIT-6催化材料的几种合成方法及其在环己醇脱氢制环己酮催化反应中的表现。相关报道表明,KIT-6介孔材料在结构上有明显优势,在催化领域具有广阔的应用前景。

钛掺杂有序介孔硅Ti-KIT-6的制备与表征（英文）

以三嵌段共聚物Pluronic P123和正丁醇为结构导向剂，正硅酸乙酯为硅源，钛酸丁酯为钛源，利用水热合成法制备钛掺杂KIT一6介孔分子筛．反应物TEOS，TBOT，P123，HCl，BuOH，H20的物质的量比为1：0．014～0．1：0．017。1．O～3．0；1．31：195．通过XRD，BET，FT—IR和uV—Vis表征制备得到的材料．结果表明，掺钛量对原立方相的骨架结构和结晶度的影响显著．同时研究了制备Ti—KIT-6（20）时盐酸加入量对其结构的影响．

CeO_(2)-ZnO/KIT-6催化剂在光催化吸附脱硫中的应用

光催化吸附脱硫技术在油品脱硫领域引起了极大的关注,具有高光催化活性和有机硫化物吸附能力的双功能材料的开发是关键。首次合成了3D介孔二氧化铈-氧化锌/KIT-6(CeO_(2)-ZnO/KIT-6)催化剂,并应用于二苯并噻吩(DBT)的光催化吸附脱硫。通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附和透射电子显微镜(TEM)等手段对催化剂进行表征,并研究了催化剂在光照下对DBT的转化性能。实验结果表明,在没有额外添加氧化剂(例如氧气、过氧化氢或有机氧化剂)的情况下,CeO_(2)-ZnO/KIT-6具有很好的光催化脱硫能力,当二氧化铈质量分数为10%、氧化锌质量分数为15%时,催化剂CeO_(2)-ZnO/KIT-6对DBT的转化率可达90%,最大吸附量(以硫计)为8.1 mg/g。无氧化剂体系对于燃料的后续处理非常有利,并且可以明显降低脱硫成本。

三维KIT-6分子筛对乙烯乙烷吸附分离的研究

采用水热法合成三维KIT-6分子筛,以KIT-6为载体,采用等体积浸渍法负载Ag NO3制备乙烯/乙烷分离的π络合吸附剂,通过氮气吸附脱附、X射线衍射和X射线能谱分析对吸附剂进行表征,采用自制设备测定了π络合吸附剂的乙烯乙烷吸附等温线和乙烯吸附动力学曲线,相应的乙烯乙烷吸附热用克劳修斯-克拉伯龙方程求得。结果表明,Ag NO3最佳负载量为29%,在303.15 K、0.6 MPa下,络合吸附剂的乙烯吸附量高达47 m L/g,分离系数为3.3,乙烯吸附热值显示乙烯与吸附剂的作用是介于物理吸附和化学吸附之间的π络合吸附,乙烯在络合吸附剂上传质较快,具有一定的应用前景。

Al-KIT-6对负载型W基催化剂上丁烯自歧化制丙烯的影响

通过水热法合成具有不同Si/Al比的Al-KIT-6载体,采用浸渍法制备负载型钨基催化剂,并将制备的催化剂应用于丁烯自歧化生产丙烯的反应过程中。采用XRD、BET、Py-IR、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD等测试手段对所制备催化剂进行系统的表征。结果表明,与10%W/KIT-6相比,采用Al掺杂KIT-6载体,可以引入酸性位点,使氧化钨物种在载体表面高度分散,进一步提高反应的异构活性与歧化活性。10%W/10Al-KIT-6具有最高的歧化活性中心,丁烯转化率58.2%,丙烯收率14.4%。

氨基功能化KIT-6两步后嫁接制备及其吸附Pb^(2+)性能

以正硅酸乙酯作为硅源,三嵌段共聚物P123作为模板剂制备介孔材料KIT-6。再采用后嫁接法,先将3-氯丙基三甲氧基硅烷嫁接到KIT-6上,再用聚乙烯亚胺(PEI)进一步嫁接,合成出PEI功能化的PEI/KIT-6。用傅立叶变换红外光谱分析(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、元素分析、N_2吸附-脱附、扫描电镜等手段进行结构的表征。用电感耦合等离子体光谱(ICP)测定材料的Pb^(2+)吸附性能。结果表明氨基的表面平均负载量为0.374 mmol·g^(-1),并且改性后KIT-6仍具有高度有序性,并未出现孔道堵塞的现象。PEI/KIT-6在投加量为1 g·L^(-1),室温条件下,吸附100 mg·L^(-1) Pb^(2+)的最佳p H值为6.0;吸附容量伴随温度的提高先增加后减小,最佳反应温度为35℃;材料在120 min内可以达到吸附平衡,吸附过程符合拟二级动力学方程;Langmuir和Freundlich模型均能较好地描述该吸附过程。吸附倾向于发生单分子层的化学吸附。

Ce改性Ni/KIT-6催化剂上乙醇干气重整反应

利用“一锅法”制备了Ce改性KIT-6载体,通过甲醇辅助浸渍法合成担载型Ni/Ce-KIT-6和Ni/KIT-6催化剂。利用BET、SEM、TEM、H2-TPR、XRD和Raman等表征手段分别对催化剂物理化学性质进行分析。结果表明助剂Ce的掺杂可以抑制活性金属Ni在焙烧过程中的烧结,提高活性组分Ni的分散度以及金属-载体间的相互作用。进一步考察了Ce改性对Ni/KIT-6催化剂的乙醇干气重整反应性能的影响。测试结果表明,Ce添加有利于提高Ni基催化剂的活性和稳定性;Ni/Ce-KIT-6催化剂的乙醇和CO2转化率均高于未掺杂的Ni/KIT-6催化剂,并且具有较高的H2和CO选择性。60 h连续稳定性测试中Ni/Ce-KIT-6催化剂未失活,催化剂表面无明显积碳。Ce助剂的氧化还原能力(Redox)可以有效活化CO2分子,提供活性氧原子,实现催化剂表面积碳的动态消除,提高催化剂稳定性。

不同金属改性Ni/KIT-6催化剂的制备及其甲烷化性能研究

采用共浸渍法分别制备了用Mg、Ce、V、La金属改性的Ni/KIT-6催化剂,用于CO2甲烷化反应的研究。利用N2吸附-脱附、X射线衍射、H2程序升温还原、H2程序升温脱附、透射电镜手段对催化剂进行了表征,考查了不同金属助剂对Ni/KIT-6的影响。结果表明,在KIT-6载体上活性金属和助剂的分散度都非常高,Ni粒子的分散度主要取决于KIT-6载体高度有序的介孔结构的限域作用,不受助剂金属添加的影响。各助剂金属的加入几乎不影响Ni/KIT-6催化剂的表面形貌,但对Ni金属还原的难易程度和还原度有影响。在研究的几种金属中,V金属使催化剂中Ni金属的还原最容易,还原度更高,且V金属的氧化物具有改变CO2反应机理的作用,使得甲烷化反应进行的最好。用V改性后的催化剂与未改性的催化剂相比,CO2的转化率提高了3.7%,CH4的选择性提高了11.6%,CH4的选择性达到了100%。