La-Co-Ce-O复合氧化物催化剂的制备、结构与性能

采用柠檬酸络合法制备出具有不同原子比(La+Co/La+Co+Ce)的La-Co-Ce-O系列复合氧化物,并采用XRD、XPS和H2-TPR等方法对样品进行了表征测试.XRD结果表明,样品中的活性相为高分散的Co3O4纳米微晶(20～50 nm)和少量的LaCoO3相,与浸渍法相比,柠檬酸络合法制得的样品具有更高的组分分散度和更小的晶粒度.CO氧化活性测试结果表明,柠檬酸络合法制得的样品比传统浸渍法制得的样品起燃温度降低约40℃,但样品的氧化活性与活性相Co3O4的多少及其晶粒度并不呈顺变关系.TPR和XPS的结果表明,样品中CeO2含量及可还原氧物种的多少与活性有直接关联,样品表面La、Co和Ce的原子百分数接近时,协同效应最佳,活性最好.

镍锰氧化物复合电化学传感器对抗坏血酸的检测

首先,通过一步水热法制备了镍锰氧化物复合材料(Mn-Ni-Oxide),并将其修饰玻碳电极构建抗坏血酸快速检测的电化学传感器。利用XRD、SEM、EDS及FTIR对Mn-Ni-Oxide进行了表征。采用滴涂法将Mn-Ni-Oxide修饰于电极表面,并用循环伏安(CV)法、差分脉冲伏安(DPV)法测试了抗坏血酸在Mn-Ni-Oxide修饰电极上的电化学行为。结果表明,Mn-Ni-Oxide的外表面为带有孔隙的纳米球形结构,主要组分为Mn_(2)O_(3)、NiMnO_(3)。在pH为4的乙酸/乙酸钠缓冲溶液条件下,修饰电极的Mn-Ni-Oxide修饰量为10μL,抗坏血酸浓度(c)在0.1~9000μmol/L时与氧化峰电流(I_(p))呈线性关系,线性方程为I_(p)=3.2435c+17.198(R^(2)=0.9920),检出限为0.025μmol/L,灵敏度为3.2435μA·m·L/(mol·cm)。该传感器实际应用于果汁饮料中抗坏血酸的测定,加标回收率为95.5%~103.1%,表明其在食品分析等方面具有良好的应用前景。

金属氧化物基生物炭复合材料在污水处理领域中的应用现状

生物炭是生物质在缺氧条件下热解产生的一种富含碳固体物质,特点为疏松多孔、比表面积大且表面富含酚羟基、羧基和氨基等多种官能团。同时,生物炭是一种廉价易得、性能优良的吸附材料,因其环境友好、来源广泛,在污水处理领域具有广泛应用。分析了生物炭对水中污染物的吸附机理,重点阐述了TiO_(2)、磁性氧化铁、MnO_(2)以及其他氧化物等金属氧化物基生物炭复合材料在污水处理领域中的应用现状、循环利用以及再生性能,最后展望了金属氧化物基生物炭复合材料的发展前景。

锰钴铈复合氧化物催化氧化NO性能研究

通过柠檬酸溶胶凝胶法成功制备了系列MnCoCeO_(x)催化剂,用于催化烟气中残留氧气氧化NO.XRD、BET、XPS、NH_(3)-TPD和H_(2)-TPR等表征结果表明Mn_(2.5)Co_(1.5)Ce1O_(x)催化剂比表面积、孔容更大,具有更多的表面高价态Mn^(3+)、Mn^(4+)、Co^(3+)物种,丰富的表面酸性位点以及更强的低温氧化还原能力,有利于NO的催化氧化.Mn_(2.5)Co_(1.5)Ce1O_(x)催化剂能在200—350℃的宽温度范围内保持60%以上的NO氧化效率,并且在260℃下达到最大值83.9%,为催化烟气中残留氧气氧化NO提供了新思路.

铈基复合金属氧化物强化糠醛影响下乙酸酮基化反应的研究

酮基化反应可以将生物油中的有机羧酸转化为易增链的酮类,是生物油高值化利用的重要环节之一。然而,生物油中的呋喃类物质对酮基化反应具有不利影响。针对这一问题,本研究以乙酸和糠醛作为模化物,考察了CeO_(2)-MO_(x)(M=Mg、Zr、Mn、Fe)复合金属氧化物催化剂在酸-呋喃混合反应物酮基化反应中的催化活性。在CeO_(2)催化剂上,糠醛的加入使乙酸的转化率从94.68%降至79.33%,主要原因是呋喃类物质与乙酸在活性位上的竞争吸附效应,此外部分乙酸与糠醛还发生了协同转化。在铈基复合金属氧化物催化剂中,CeO_(2)-MnO_(2)对乙酸的转化和羰基化合物的生成均表现出最佳的催化活性,在反应温度为350℃,12 h连续反应中乙酸转化率为90.79%,羰基化合物碳收率可达61.95%。其原因是CeO_(2)-MnO_(2)具有最高的比表面积和表面氧空位活性位浓度,能有效削弱糠醛由于竞争吸附对乙酸酮基化反应的不利影响,提高了催化剂抵抗失活的能力,同时较平衡的表面酸碱性位点分布有利于酮基化反应的进行。

构筑Ni/ZnCO_(2)O_(4)@ZnO复合金属氧化物脱硫剂及其反应吸附脱硫-再生性能研究

采用共沉淀法在ZnO中引入金属Co并使其形成复合金属氧化物,通过共沉淀-浸渍法构筑了不同Co含量的复合金属氧化物脱硫剂,考察其脱硫活性和再生性能。采用XRD、TEM、N_2低温吸附-脱附、XPS和H_(2)-TPR等对脱硫剂的结构和性质进行系统表征,证实得到了Ni/ZnCO_(2)O_(4)@ZnO结构的复合金属氧化物脱硫剂。复合金属氧化物脱硫剂中ZnCO_(2)O_(4)的形成有利于脱硫剂的颗粒尺寸减小、分散度提升、比表面积增大。反应后XRD显示,ZnCO_(2)O_(4)也可作为H_2S的吸附剂,从而提高了脱硫剂的硫吸附容量。所有的复合金属氧化物脱硫剂的脱硫性能显著优于Ni/ZnO,其中,Zn:Co物质的量比为1:1的脱硫剂NZCo-3具有最优的脱硫性能,该脱硫剂在反应温度300℃,氢压3 MPa,质量空速2.2 h^(-1),氢油体积比300的条件下脱硫率为100%,且经过六次循环后仍能够保持优异的脱硫性能。该研究结果为合理设计Ni/ZnO脱硫剂以提高其脱硫性能和再生性能提供新的思路。

铜铝锌复合金属氧化物导热系数和储热特性研究

铜铝复合金属氧化物储热材料导热系数低,该文通过复合导热相氧化锌提高导热系数,对其导热提升机理和改善后的储热特性进行研究。结果表明:铜铝锌复合金属氧化物Cu_(9)Al_(1)Zn_(3)固体介质连续性提高/孔隙率降低/导热系数提高71%;同时其氧化还原基本可逆,还原/氧化反应时间从Cu_(9)Al_(1)的1.45 min/4.48 min降到1.16 min/2.82 min,循环稳定性高,在200次循环内能够保持98.3%的还原特性和94.2%的氧化特性;成型模块储热试验中Cu_(9)Al_(1)Zn_(3)模块还原/氧化反应时间从Cu_(9)Al_(1)的30.4 min/24.5 min降到20.5 min/22.9 min,反应速率加快,反应时间缩短,能够更快完成储放热响应。

长期施钾红壤中铁铝氧化物调控有机无机复合体钾素分布

【目的】探究长期施用钾肥如何调控有机无机复合体中速效钾的分布及作用机制,为红壤钾库健康培育提供理论依据。【方法】旱地红壤长期定位试验始于1986年,2022年玉米收获后采集不施肥(CK)、化学氮磷肥配施(NP)、化学氮磷钾肥配施(NPK)3个处理的土样,通过干筛法获得各处理大团聚体(>2 mm)、小团聚体(0.25~2 mm)和微团聚体(<0.25 mm)土样,结合虹吸法进一步分离得到各级团聚体下的有机无机复合体(<2、2~10、10~50和>50μm)样品,分析各粒级有机无机复合体颗粒组成、速效钾和铁铝氧化物含量与分布,探究铁铝氧化物与速效钾之间的相互关系。【结果】1)与CK和NP处理相比,NPK处理大团聚体中<2μm粒级复合体含量占比分别提高20.5%和149.0%,10~50μm粒级复合体含量占比分别提高18.6%和降低31.0%。2)在0~50μm粒级复合体范围内,大、小和微团聚体中10~50μm粒级复合体速效钾含量均为最低水平。土壤速效钾主要存在于<2μm粒级复合体中,占比为54.6%~85.9%。与CK和NP处理相比,NPK处理大团聚体中<2μm粒级复合体速效钾含量占比分别提高44.6%和23.0%。3)与NP处理相比,NPK处理大团聚体<2μm粒级复合体游离铁、铝氧化物含量分别提高30.0%、467.0%,无定形态铁、铝氧化物含量分别降低79.7%、59.3%。与NP处理相比,NPK处理大团聚体<2μm粒级复合体有机络合态铝氧化物含量提高9.8%;10~50μm粒级复合体有机络合态铝氧化物含量降低33.2%。4)在<2μm粒级复合体中,游离态铁铝氧化物、无定形态铝氧化物和有机络合态铝氧化物与速效钾之间存在极显著的正相关关系。无定形态和有机络合态铝氧化物对速效钾含量分布解释度较高,分别为11.2%和11.0%。【结论】长期施用钾肥显著提高红壤旱地土壤大团聚体<2μm粒级复合体速效钾含量占比和游离态铁铝氧化物含量,降低无定形态铝氧化物含量。且无定形态、有机络合态铝氧化物对<2μm粒级复合体速效钾具有正向调控作用,有助于增加土壤钾库。

复合金属氧化物固体脱硫剂对烟气脱硫反应性能的研究

目的研究Fe、Ce金属助剂添加量及工艺条件对复合金属氧化物脱硫反应活性的影响,以有效提高固体脱硫剂的硫容及再生反应性能。方法基于氧化吸附和还原再生反应机理,利用控制变量法考查了活性金属助剂添加量、体积空速、反应温度、原料气组成和还原气类型等工艺条件对反应性能的影响。结果在反应温度为500℃、体积空速为3000 h^(−1)的条件下,当Fe_(2)O_(3)和Ce_(2)O_(3)的添加量(w)分别为2a%和3b%时,固体脱硫剂硫容(w)可高达24.0%,还原反应时间为65 min。另外,降低体积空速、升高反应温度、降低SO_(2)含量或提高O_(2)含量可进一步提高固体脱硫剂的硫容。还原气的类型对再生反应过程也有很大的影响。结论明确了金属助剂及工艺反应条件对脱硫反应活性的影响,可为高温可再生固体脱硫剂的研发及工业应用提供理论指导。

层状复合氢氧化物在制革工业中的应用探讨

制革工业是指以动物皮为原材料,经过一系列物理和化学加工生产皮革的产业。传统铬鞣法虽赋予皮革优异的综合性能,但仍存在处理含铬废弃物的环境压力。层状复合氢氧化物(LDHs)是一类由带负电荷的阴离子和带正电荷的金属氢氧化物所构成的层状化合物,具有酸碱性、可调控性、热稳定性和结构记忆效应。文章对LDHs纳米材料的结构及性质进行介绍,并对其在制革工业中作为鞣制材料、复鞣材料、加脂助剂、染色助剂、功能涂饰材料和水处理材料等方面的应用进行了综述。

孔径可调介孔La-Co-Ce-O系复合氧化物的制备

采用有机模板剂去除法制备介孔La-Co-Ce-O系复合氧化物,研究溶液体系的pH值及模板剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)浓度对晶态和孔径结构影响;对制备的样品采用XRD测试和N2吸脱附方法表征其晶态结构和孔径结构。研究结果表明:该介孔氧化物具有较高的比表面积(高达160m2/g)和均匀的孔径;当pH值和CTAB浓度变化时,实现介孔La-Co-Ce-O系复合氧化物的孔径在3.0～21.0nm之间可调;制备条件的变化对介孔氧化物样品的晶态结构稍有影响。

二元复合氧化物载体在加氢脱硫催化剂中的应用进展

加氢脱硫技术对实现劣质油品清洁化、低碳化与多元化高效利用至关重要,其关键是高性能催化剂的开发,核心之一是适宜催化剂载体材料的创新。本工作分别总结了向Al_(2)O_(3)及TiO_(2)中引入第二组元后作为加氢脱硫催化剂载体的研究进展。第二组元氧化物的引入克服了Al_(2)O_(3)载体酸类型单一及商用催化剂金属与载体间相互作用过强等缺点,同时保持了较大的比表面积;第二组元氧化物能够有效提升TiO_(2)载体材料的热稳定性及比表面积的同时调节了载体材料表面酸性等。究其原因在于第二组元的引入可显著改变Al_(2)O_(3)或TiO_(2)表面羟基环境,进而促进了活性金属前驱体在载体表面的锚定和分散,有利于更多NiMo(W)S活性相的形成,提升了催化剂的加氢脱硫性能。

铜铝复合氧化物的制备及催化甲醛降解反应

利用柠檬酸与氢氧化铜、氢氧化铝的酸碱反应制备柠檬酸铜铝复合盐,经500℃热分解制备出了铜铝均匀分布的铜铝复合氧化物。复合氧化物的结构及元素分布采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪及透射电子显微镜-能谱联用技术进行了表征。以30%过氧化氢溶液为氧化剂,以铜铝复合氧化物为催化剂催化水中甲醛的降解,在25℃、过氧化氢浓度为80μmol/mL、甲醛浓度为0.998 mg/mL,通过分光光度法测定剩余甲醛含量并计算甲醛降解率为95.3%。通过加入自由基捕捉剂叔丁醇验证了该反应机理为自由基反应。实验考察了甲醛浓度、催化剂浓度、过氧化氢浓度及酸碱度对甲醛降解效果的影响。实验发现当甲醛浓度小于0.998 mg/mL,催化剂浓度为16 g/L,过氧化氢浓度为80μmol/mL,25℃,在pH=5~9范围内,甲醛降解率均在90%以上。

复合氧化物负载杂多酸催化剂上乙酰丙酸加氢性能

采用浸渍法制备了铜锌铁复合氧化物负载硅钨酸催化剂,用XRD,BET以及SEM等手段表征了催化剂的物化性质,并考察了催化剂催化乙酰丙酸(LA)加氢的性能。结果表明,硅钨酸的加入可以明显提升催化剂在LA加氢反应中的活性。其中以CuZnFe-30SiW为催化剂,水为溶剂,在反应温度180℃,反应时间6 h,初始氢气压力4 MPa的条件下,LA的转化率超过95%,γ-戊内酯的收率达到85%以上。

Cu-Zr复合氧化物催化耦合甘油和CO_(2)合成碳酸甘油酯

采用水热法合成了一系列不同Cu-Zr物质的量比的Cu1-xZrxO_(2)双金属氧化物,以此为催化剂,将生物柴油生产过程副产物甘油与温室气体CO_(2)耦合反应制备精细化工产品碳酸甘油酯。结果表明,Zr掺杂量不同,催化剂对甘油羰基化反应效果呈现明显差距,最佳反应条件下,Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂具有最佳催化性能,甘油转化率和碳酸甘油酯选择性分别达到64.1%和85.9%。并且发现与纯CuO和纯ZrO_(2)相比,Cu1-xZrxO_(2)复合氧化物在甘油与CO_(2)耦合反应体系中表现出更强的催化活性,结合X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附、程序升温还原(H2-TPR)、程序升温脱附(TPD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征手段,推测高活性与Zr在CuO表面的分散程度、催化剂表面氧物种含量及酸碱性位点数量有关。此外,为了研究催化剂的稳定性,以Cu0.99Zr0.01O_(2)催化剂作为基准进行了循环性能测试,结果表明,经过六次循环后,甘油的转化率和碳酸甘油酯的选择性未发生明显变化,说明该催化剂稳定性良好。

层状复合氢氧化物的结构调控及其吸附重金属离子的研究进展

层状复合氢氧化物(LDHs)是具有特殊层状结构的阴离子黏土,具有化学组成可调、比表面积大及结构记忆效应独特等性质,在废水处理方面备受关注。调控LDHs自身结构,是进一步扩大其应用范围、提高其吸附性能的有效途径。该文介绍了LDHs特殊的层状结构和其自身性质;总结了LDHs最常用的制备方法,即共沉淀法、离子交换法、尿素水解法、煅烧复原法和溶胶-凝胶法等,分别介绍了各种制备方法的原理和特点;综述了LDHs的结构调控对其吸附重金属离子性能的影响,并总结了LDHs对重金属离子的吸附机理;最后,指出了目前LDHs在处理含有重金属离子废水研究中面临的挑战,并对该材料未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

铈锰复合氧化物高效催化分解臭氧

将Ce掺入MnO_(2)八面体分子筛(OMS-2)中得到铈锰氧化物催化剂。通过XRD,SEM,H_(2)-TPR,XPS等方法表征了催化剂的物理化学性质,模拟了该催化剂在高湿度下对高浓度臭氧的去除效果。实验结果表明,在OMS-2中掺Ce可使OMS-2晶型发生改变。Mn/Ce原子比为4的CeMn4的比表面积最大、粒径较小、氧空位浓度最高,因此具有优异的氧化还原性能,在湿度90%、体积空速700000 h^(-1)、反应时间420 min的条件下能实现臭氧分解率稳定在95%以上,且抗水性能强。铈锰复合氧化物有望成为工业上使用的催化分解臭氧的理想材料。

共沉淀法制备高热稳定性铈锆复合氧化物的工艺优化及其储放氧性能

铈锆复合氧化物是汽车尾气净化三效催化剂的关键组分之一。日益严格的排放法规对铈锆复合氧化物的热稳定性提出了更高的要求。通过共沉淀法合成高热稳定性CeO_(2)-ZrO_(2)复合氧化物,考察掺杂改性元素、前驱体盐种类、洗涤方法以及陈化条件对样品比表面积和热稳定性的影响。结果表明,采用La-Y-Nd共掺杂作为改性组分,以含Ce^(4+)的Ce(NH_(4))_(2)(NO_(3))_(6)作为铈盐前驱体,采用无水乙醇洗涤,在乙醇环境陈化12 h得到的CeO_(2)/ZrO_(2)/La_(2)O_(3)/Y_(2)O_(3)/Nd_(2)O_(3)(CZLYN)样品具有最优的比表面积与热稳定性,经马弗炉1050℃老化12 h后仍能维持38 m^(2)·g^(-1)的比表面积。将优化工艺下制备的CZLYN样品与某进口商用铈锆粉进行表征对比,发现其与商用铈锆粉具有相似的物相结构、晶粒尺寸、孔径分布和表面微观形貌,且新鲜样比表面积提高约60%;经过1050℃马弗炉热老化后,优化工艺CZLYN样品比表面积较商用铈锆粉提高约20%;水热老化后,优化工艺CZLYN样品比表面积仍略高于进口商用铈锆粉,动态储放氧性能高约30%,表明其具有更为优异的热稳定性。

金属氧化物复合材料吸附胺类有机污染物方法研究

本文研究了水中胺类有机污染物在环境中的污染现状,分析了含胺废水的来源、危害以及处理含胺废水的常用处理技去。通过目标金属氧化物复合材料的合成和吸附有机胺实验,为解决废水污染问题的提供了一种可参考的有效方法,并对实验研究中有机胺污染物的吸附机制和原理进行了分析,研究表明目标复合材料通过物理吸附、化学吸附以及吸附组分之间的协同作用,使得该复合材料对有机胺具有良好的吸附性能。

壳聚糖-金属氧化物复合抗菌材料研究进展

介绍了微生物类型、壳聚糖自身以及环境因素对壳聚糖抗菌性能的影响,总结了壳聚糖的抗菌机理,综述了近期壳聚糖与氧化铜、氧化锌和二氧化钛等金属氧化物复合抗菌材料的研究成果,展示了部分壳聚糖-金属氧化物复合抗菌材料在食品包装及生物医疗塑料方面的应用,最后分析并展望了该类复合抗菌材料研究的不足以及进一步的发展趋势。指出壳聚糖-金属氧化物复合抗菌材料的抗菌机理有待深入研究,后续将不断开发绿色友好的制备工艺,根据应用性场景针对性设计高效抗菌材料。