高选择性部分氧化催化剂Au-Pd/TiO_(2)-SiO_(2)的设计合成与苯甲醇部分氧化反应

贵金属纳米催化剂在苯甲醇部分氧化制备苯甲醛过程中具有较高的反应活性,产物苯甲醛选择性较低。采用一锅法制备TiO_(2)改性的Au-Pd/TiO_(2)-SiO_(2)纳米合金催化剂并用于苯甲醇部分氧化反应。对催化剂结构表征关联反应进行评价。结果表明:少量TiO_(2)的引入会改善贵金属纳米颗粒在载体表面的分散度,调变了金钯合金表面的电子结构,提高反应活性,并显著提高载体表面Lewis酸位的数量,从而大幅提高苯甲醛选择性;大量TiO_(2)的引入会导致金钯合金程度降低,产生大量的Bronsted酸位,使得反应活性和产物选择性都大幅降低。

三维球状BiOI/BiOBr异质结光催化剂制备及其光催化脱汞性能

光催化氧化技术是治理污染物排放的重要手段。目的为增强BiOBr对可见光的利用率并提高其光催化活性,方法采用共沉淀法制备碘掺杂的三维球状BiOI/BiOBr异质结光催化剂,使用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、扫描电子显微镜扫描、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱和电子自旋共振波谱等对样品结构进行表征,开展光催化脱除单质汞(Hg0)性能研究。结果结果表明,随着I含量升高,BiOBr衍射峰逐渐降低,BiOI衍射峰逐渐增强;BiOI/BiOBr复合光催化剂保留了BiOBr的三维微球形貌,BiOI均匀分散于BiOBr表面,且复合后比表面积有所提高,较大的表面积能提供更多的反应空间,促进活性自由基产生和提高光催化剂性能;与BiOBr相比,复合光催化剂的带隙能降低,可见光响应能力大幅增强。BiOI/BiOBr光催化脱汞性能高于单纯BiOI与单纯BiOBr;BiOI和BiOBr摩尔比为2∶8时,光催化剂脱汞效率高达98%,是单纯BiOBr的2.58倍;酸性条件下制备的BiOI/BiOBr异质结光催化剂会与碱性溶液反应,引起光催化剂成分的变化,进而影响光催化剂的催化性能;Hg0高效光催化氧化过程中,阴离子超氧自由基(•O_(2)^(-))和空穴(h^(+))是主要活性物质。结论研究结果可为卤氧化铋光催化剂的复合制备及其在脱汞领域的应用提供理论依据。

废烟气脱硝催化剂中TiO_(2)资源化回收实验研究

采用高温碱浸和酸洗的方法对废选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂进行处理,研究碱浸和酸洗对催化剂各组分的浸出效果,考察温度对催化剂浸出行为的影响规律。结果表明,碱浸温度的提高促进V和W的浸出,210℃时V和W的浸出率分别为82.38%和74.92%。经高温碱浸和酸洗处理后,Al、Ca、Na等杂质的最高浸出率均可达98%以上,回收TiO_(2)的纯度较高,可用于生产新催化剂。高温碱浸会破坏催化剂的结构,有利于后续HCl处理对杂质的去除,除杂效果优于直接酸洗处理。高温碱浸过程中会生成Na_(2)TiO_(3),经HCl反应并水解后会形成新的TiO_(2)颗粒,形成更多的小孔,比表面积增大。

二硒化钴电催化剂的制备及氧还原性能测试

具有高附加值的绿色环保型氧化剂——过氧化氢(H_(2)O_(2))的需求日益增加,急需发展绿色且安全的H_(2)O_(2)合成新方法。两电子氧还原反应(2e-ORR)是一种制备H_(2)O_(2)的高效方法,其中催化剂的高效率和高选择性是2e-ORR的关键。对二硒化钴(CoSe_(2))电催化剂的制备和性能测试实验进行了探索。首先,通过联氨还原法制备钴纳米粒子;然后,通过简单的固相反应并在不同温度下退火制备CoSe_(2)电催化剂;最后,通过一系列的表征方法对CoSe_(2)电催化剂的表面形貌、晶型、电化学及其稳定性等进行了研究。为2e^(-)ORR电催化剂CoSe_(2)的进一步研究和应用开发提供借鉴。

丙烯环氧化工艺概述及催化剂研究进展

综述了目前已工业化的丙烯环氧化生产环氧丙烷的工艺,包括氯醇法、共氧化法、异丙苯氧化法和过氧化氢氧化法等。以氧气为氧化剂的直接氧化法是最理想的环氧丙烷生产技术,但目前尚未实现工业应用。结合氧气直接氧化法的技术特点,重点讨论了用于该方法的催化剂的研究进展、反应原理及存在的问题,并对其未来的应用和发展方向进行了展望。

碳九原料中甲乙苯脱氢制备甲基苯乙烯催化剂研究

本试验制备了Fe-K-Mo甲乙苯脱氢制备甲基苯乙烯催化剂,确定了:反应温度600~620℃,水烃比(质量比)2.5~3.0,液空速0.7~1.0 h^(-1)为优选甲乙苯脱氢催化剂的考察条件。研究了催化剂焙烧温度、铁源、钾铁比、助剂Mo对催化剂性能的影响,结果表明:催化剂在焙烧温度850℃、Fe(NO_(3))_(3)铁源、钾铁比0.25、助剂Mo等条件下具备较好的转化率和选择性;通过XRD、TPR等测试表征显示,K_(2)Fe_(22)O_(34)相是甲乙苯脱氢的主要活性组分;Mo助剂的加入在改善催化剂结构及促进活性等方面具有明显的效果,同时提高了Fe-K催化剂的热稳定性、抗氧化性。

石墨烯复合载体催化剂在柴油车尾气NO脱除中的应用

氨气选择性催化还原法有利于柴油车尾气中NO的脱除,为适合柴油车尾气条件和温度,制备一种石墨烯和TiO_(2)复合载体的脱硝催化剂,通过NH_(3)-SCR催化活性评价、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积与孔隙度分析仪(BET)和程序升温还原(H_(2)-TPR)等表征得出以下结论:对于TiO_(2)载体催化剂,高含量的Ce有利于提高NH_(3)-SCR催化活性,并扩宽活性温度区间,活性组分Fe有利于其低温活性;对于石墨烯载体催化剂,活性组分Ce的催化活性更优越,但Fe更有利于高温活性;针对TiO_(2)和石墨烯复合载体脱硝催化剂,进一步扩宽了催化活性温度区间,改善催化剂反应过程中的粉化现象,但是催化活性略有下降,其中Fe0.1Ce0.4Ti/10%GR催化剂具有最优的NH_(3)-SCR活性,在220~450℃温度区间内NO转化率达到90%以上。

LaCoO_(3)钙钛矿型催化剂的制备及其光催化降解酸性品红和碱性品红的研究

以硝酸钴、硝酸镧及柠檬酸为原料,在水热体系中采用水热合成法合成出一系列的钙钛矿型催化剂LaCoO_(3),考察当焙烧温度不同时,所合成催化剂的物化性质和降解酸性品红和碱性品红的光催化性能,并分析了催化剂降解品红的降解机理.实验结果表明,采用水热合成法能够成功合成出钙钛矿型催化剂LaCoO_(3),随着焙烧温度的升高,催化剂的颗粒尺寸逐渐增大,结晶度则呈现先升高后降低的趋势.与此同时,比表面积、孔径和孔体积则逐渐减小.另外通过光催化降解品红来测试催化剂的光催化性能,结果表明LaCoO_(3)对酸性品红和碱性品红都具有很好的光催化活性,但对酸性品红的降解率高于碱性品红,这可能与不同品红的结构或者溶液的酸碱性有关.

堇青石负载CuCo整体式催化剂的制备及其催化氧化甲苯性能

以堇青石蜂窝陶瓷为载体,采用浸渍法制备了CuCo整体式催化剂,通过XRD、SEM、XPS和H2-TPR等手段对催化剂进行了表征,考察了Cu^(2+)与Co^(2+)的质量比(Cu/Co质量比)、活性组分负载量、煅烧温度对其催化氧化甲苯性能的影响。结果表明:部分Cu^(2+)取代Co^(2+)进入Co3O4形成Cu_(0.27)Co_(2.73)o_(4)尖晶石;整体式催化剂的最佳制备条件为Cu/Co质量比2∶1、活性组分负载量15%(w)、煅烧温度500℃;在空速为10000 h^(-1)、甲苯质量浓度为2000 mg/m^(3)的条件下,整体式催化剂催化氧化甲苯转化50%和90%时的温度分别为252℃和289℃。

CuZn/CeO_(2)催化剂在CO_(2)加氢制甲醇中的应用研究

CO_(2)加氢制甲醇反应过程中产生的大量副产物水会加速催化剂中CuZn物种的聚集和烧结,导致催化剂严重失活。而CeO_(2)亲水性较弱,具有较高的水热稳定性,可以增强CuZn物种的分散。因此,通过水热合成法制备了一系列CeO_(2)载体晶面可调控的CuZn基催化剂,并在其中引入了适当浓度的氧空位。采用TEM、XRD和H_(2)-TPR等表征手段研究了合成的CeO_(2)载体及CuZn/CeO_(2)-y催化剂(y为rod、cube或otca)的形貌、结构和还原性能等物理化学性质,并考察了CuZn/CeO_(2)-y催化剂在CO_(2)加氢制甲醇反应中的催化性能。结果表明,暴露(110)晶面的纳米棒结构的CeO_(2)载体(CeO_(2)-rod)更有利于CuZn基物种的分散,并且CeO_(2)-rod与Cu物种形成了Cu—O—Ce界面,增强了催化剂同时吸附和活化CO_(2)和H_(2)的性能。因此,CuZn/CeO_(2)-rod表现出较高的CO_(2)转化率和甲醇选择性,在260℃、3MPa的条件下,甲醇时空收率为433.4g/(kg·h),甲醇选择性高达68.5%。同时,利用原位漫反射傅立叶变换红外光谱对CO_(2)加氢制甲醇的反应路径和重要中间物种的演变进行了详细研究,发现在CuZn/CeO_(2)催化剂的作用下,反应主要遵循甲酸盐路径,载体的晶面效应没有改变反应路径,但是提高了重要中间物种达到平衡的速率。

典型粉末型吸湿性催化剂的雾室及静态检测

暖云催化剂在人工影响天气暖云催化降水和暖性云雾消除方面应用前景广阔,近年开发的各类新型材料有望在暖云催化中使用,但目前仍缺少效果理想的制剂配方,亟需在相同试验条件下对比各类吸湿性催化剂的性能。2023年5月在中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室开展催化剂雾室及静态检测试验,评估9种典型粉末型吸湿性催化剂的消雾能力及吸湿特性。结果表明:无机盐类催化剂消雾所需时间最短,多孔复合材料催化剂效果也较好,而改性淀粉、分子筛、有机膨润土及钠基膨润土消雾效果不明显。在常温常湿环境下,CaCl_(2)的静态吸湿能力最强,其次是多孔复合材料,复合盐的吸湿性也较强,其他催化剂吸湿性不明显;在高湿环境下,膨润土类催化剂及分子筛吸湿性仍不佳,NaCl、多孔复合材料的吸湿能力明显高于其他催化剂。各种催化剂在雾室与静态检测试验的性能基本一致。

单原子催化剂在类芬顿水处理领域的研究进展

单原子催化剂(SACs)以其独特的结构和特性,特别是在最大限度地利用原子和提高内在催化活性方面受到了广泛的关注。近年来,基于SACs的高级氧化技术(AOPs)已成为水污染控制研究中的一个新兴领域,广泛应用于去除各种难降解有机污染物。本文分析了SACs的合成及表征方法,着重介绍了SACs在不同类芬顿催化反应中的性能及其作用机理。此外,还介绍了将SACs固定在膜状或柱状过滤器上连续流的测试,以探究SACs在类芬顿反应中实际应用的潜力。最后,对合理的SACs设计、类芬顿反应机理探索等方向进行了展望,旨在提高SACs应用于类芬顿反应在实际废水处理中的应用潜力。

富介孔分子筛催化剂催化偏三甲苯非临氢异构化

偏三甲苯(1,2,4-TMB)异构化制均三甲苯(1,3,5-TMB)是重整C9芳烃综合利用中的重要工艺,将3种具有十二元环孔道或孔穴的分子筛催化剂Hβ、HMOR和HMCM-22,用于非临氢条件下偏三甲苯液相异构化制均三甲苯反应。采用XRD、SEM、N_(2)物理吸附、NH_(3)-TPD、吡啶和2,6-二叔丁基吡啶吸附红外等方法对分子筛催化剂的织构和酸性质进行表征,揭示了分子筛结构、物化性质与催化偏三甲苯异构化性能之间的构效关系。结果表明,HMCM-22催化剂具有较大的外表面和大量的位于外表面十二元孔穴的Br?nsted酸中心,表现出很好的异构化活性和选择性。在此基础上,采用无机碱+有机碱组合的改性策略对HMCM-22孔结构和酸性进行调控,制备了富介孔的改性HMCM-22催化剂,并对其偏三甲苯异构化性能进行评价。结果表明,经碳酸铵和四乙基氢氧化铵改性后,HMCM-22催化剂的外表面积和孔体积增大,获得了更多可及的中强和强Bronsted酸中心,在温度310℃、压力3.0 MPa、质量空速0.8 h^(-1)和氮气流速15 mL/min的条件下,均三甲苯选择性和收率分别高达63.29%和23.78%,邻甲乙苯质量分数低于0.13%,HMCM-22催化剂具有很好的工业化应用前景。

铜锌双金属催化剂在电化学还原CO_(2)领域的研究进展

电化学还原CO_(2)(CO_(2)ER)不仅能够实现CO_(2)的资源化利用,生产出高附加值化学品,同时也有助于推动绿色低碳发展,实现可持续发展。在CO_(2)ER领域,相较于单金属催化剂,双金属催化剂特别是Cu-Zn双金属催化剂,因其经济环保、活性位点丰富及电子结构可调等特性备受关注,这些优点使其在C—C偶联形成多碳(C2+)产物的过程中具有显著优势。综述了Cu-Zn双金属催化剂在CO_(2)ER领域的研究进展,归纳了界面协同效应、表面吸脱附和界面缺陷等因素影响CO_(2)ER过程中的电子转移或电子-质子耦合机制,进而揭示其催化生成不同还原产物的反应机理。此外,针对Cu-Zn双金属催化剂在CO_(2)ER生成特定产物过程中的性能进行分类讨论,重点探讨催化剂的制备方法以及电解池的类型对催化剂性能的影响。最后,就CO_(2)ER领域催化剂在活性、稳定性及产物选择性等方面所面临的挑战进行展望。

造孔剂脱除方式对VPO催化剂性能的影响

制备了正丁烷氧化制顺酐的VPO催化剂,采用XRD和XPS对催化剂进行了表征,研究了造孔剂脱除对催化剂性能的影响,包括造孔剂含量、造孔剂脱除顺序以及低温减压脱除造孔剂对催化剂性能的影响,并考察了催化剂的稳定性。实验结果表明,降低造孔剂含量不能有效提升催化剂的性能;采用先脱除造孔剂后活化的方法制备VPO催化剂,在408℃熔盐温度下正丁烷转化率达到80.6%、顺酐收率可达94.3%(w),催化剂性能有所提升;采用低温减压的方法脱除造孔剂,VPO催化剂在408℃熔盐温度下正丁烷转化率达到82.5%、顺酐收率达到95.1%(w),可以显著提升催化剂的性能,且在反应50 d内正丁烷转化率维持在82.0%以上、顺酐收率稳定在94.0%(w)以上。

Cu-TiO_(2)@CeO_(2)催化剂催化氧化NH_(3)/Hg^(0)

为了减少SCR系统逃逸氨和气态单质汞的排放,采用模板法制备一系列具有氨氧化和汞氧化活性的Cu-TiO_(2)@CeO_(2)催化剂,在150—400℃下测试其氨氧化和汞氧化性能,并对其进行了XRD(X射线衍射)、BET(比表面积测试)和XPS(X射线光电子能谱)表征。结果表明:高温可以促进NH_(3)的氧化,但不利于保持高N 2选择性和Hg^(0)氧化效果。随着铜、铈质量分数的增加,催化剂的氨氧化和汞氧化活性均逐渐增加,而N_(2)选择性有所下降。其中Cu、Ce质量分数为5%的Cu-TiO_(2)@CeO_(2)-5催化剂可以达到较为理想的NH_(3)和Hg^(0)去除效果,350℃下对NH_(3)和Hg^(0)的氧化效率均高于90%,N_(2)选择性在95%以上,副产物N 2 O生成量低于5×10^(-6)。表征结果显示Cu-TiO_(2)@CeO_(2)催化剂中形成了Cu^(+)+Ce^(4+)←→Cu^(2+)+Ce^(3+)氧化还原双电对,Cu与Ce的氧化物在NH_(3)和Hg^(0)氧化反应中起协同作用,大量的Oβ作为活性氧参与到反应中,有效促进了NH_(3)和Hg^(0)的催化脱除。

混合碳四全加氢镍系催化剂的制备与性能评价

使用共沉淀法和挤条成型工艺小试制备了混合碳四全加氢镍系催化剂,考察了反应压力、体积空速、氢烃体积比等加氢工艺条件对催化剂性能的影响;采用打片成型工艺进行催化剂中试放大制备,并对其性能进行了评价。结果表明:在入口温度为室温,反应压力为2.0 MPa,氢烃体积比为300,进料体积空速为2.0 h^(-1)的优化加氢工艺条件下,小试催化剂可以将混合碳四原料中单烯烃质量分数降低至1.0%以下;与小试催化剂相比,中试放大催化剂堆积密度和径向抗压碎力分别提高73%,302%;中试放大催化剂与进口钯系催化剂在789 h评价周期内的不饱和烃转化率分别为94.26%,89.72%,前者比后者具有更优的低温加氢活性和加氢稳定性。

煤液化固渣萃余物的组成结构及铁催化剂活性相回收

为解决大规模煤直接液化催化剂铁源供应问题,同时实现煤液化固渣萃余物的无害化分质利用,从固渣萃余物中回收铁催化剂的角度进行研究,探索采用物理磁选法进行铁催化剂富集回收的可行性。首先采用粒度分析、XRF、XRD、SEM、TG、SEM-EDX等表征手段对固渣萃余物进行全面的物化性质表征,确定铁催化剂的质量分数和存在形态。由分析可知,工业装置固渣萃余物主要由未反应煤中的炭及残炭、挥发分及灰分组成,其粒度均匀且没有团聚,其中铁元素质量分数为5.96%,铁物种仍以具有顺磁性的Fe1-xS活性相存在,被未反应煤、残余沥青掺杂、包裹,与各种元素Ca、Si、Al、O等均匀混杂分布在萃余物中。在此基础上,选用4种型式的磁选设备在不同磁场强度下进行磁选富集,并将富集后的样品作为催化剂用于煤直接液化反应,考察其直接液化反应性能。试验结果表明,湿式立环脉动高梯度磁选机一方面将所产生的高梯度磁场力作用于磁性催化剂细粉,同时脉动流体力在一定程度上消除了非磁性颗粒的机械夹杂。在清水作为分散介质及洗涤介质下,更有效地实现了固渣萃余物中铁催化剂细粉的精细分离。在640000 A/m外加磁场强度下,含铁催化剂物料富集率为10.48%,铁元素质量分数可达11.37%,高压釜萃取油产率为41.96%,与无催化剂时相比高7.17%,比固渣萃余物提高8.99%,可掺混至新鲜催化剂中实现有效回用,部分解决催化剂铁源短缺的问题。

石墨烯负载Pt催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化

采用恒电位电化学还原技术制得石墨烯电极,然后采用循环伏安方法在石墨烯基体上电沉积一层Pt纳米微粒.采用电化学测试技术研究Pt/石墨烯电极材料的电子传递性能及对甲酸电催化氧化性能.相对于商用Pt电极材料,Pt纳米微粒/石墨烯电极材料对甲酸表现出优异的电催化氧化活性,氧化峰电流显著提高.该种石墨烯负载Pt催化剂有望用作直接甲酸燃料电池的优良电极材料.

钒基催化剂催化苯羟基化制苯酚反应机理

苯羟基化制苯酚是C—H键向C—O键转化及富有挑战性的课题之一。该文论述了钒基催化剂催化苯羟基化制苯酚反应机理的研究进展。以钒活性中心为主线,着重从自由基、非自由基和双催化活性机理进行了详细介绍,同时分析了双催化活性中心催化剂高效催化的本质和重要性。提出此类催化体系及催化机理能够解决苯环上C—H键难活化和苯酚的深度氧化等问题,是经济与安全并存的苯酚合成方法,依托已有的催化反应机理,开发更稳定且高性能的催化剂,以促进烃类有机化合物资源利用的原始创新。