Ni-CeO_2/SBA-15电催化甲苯水蒸气重整的实验研究

以甲苯为生物质气化焦油的模型化合物,以Ni-Ce O2/SBA-15为催化剂,在自行搭建的固定床电化学催化(电催化)水蒸气重整实验台上进行了甲苯的电催化水蒸气重整实验,考察了电流强度、反应温度和水/碳摩尔比(S/C)对甲苯转化率、产气组成的影响,并对该催化剂进行了长时间活性测试。结果表明,电流的引入可以显著提高催化剂对甲苯的转化效率;在电流为4 A、反应温度为800℃、S/C为3时,甲苯转化率可以达到94.7%。

Fe-Al_(2)O_(3)/SBA-15催化臭氧氧化水中布洛芬

以嵌段共聚物为模板剂,在酸性条件下水热合成SBA-15.将铁、铝负载于SBA-15表面制备Fe-Al_(2)O_(3)/SBA-15介孔分子筛催化剂,并将其用于催化臭氧氧化水中布洛芬(IBU).透射电子显微镜、X射线衍射、氮气吸附-脱附表征结果表明,铁、铝均匀负载于SBA-15表面,保持SBA-15有序的介孔结构,具有较大的比表面积.不同催化剂活性评价结果表明,铁、铝的负载显著提高SBA-15催化臭氧氧化水中布洛芬的活性,反应60 min后,Fe-Al_(2)O_(3)/SBA-15的TOC去除率为90%,而Al_(2)O_(3)/SBA-15、Fe/SBA-15和SBA-15的TOC去除率分别为65%、50%和36%,单独臭氧氧化仅为26%.实验结果表明,铁、铝的协同作用有利于臭氧分解为羟基自由基、超氧自由基和活性原子氧,布洛芬和小分子有机酸吸附于催化剂表面从而有利于有机物的矿化.催化剂重复利用6次后仍保持较高的催化活性和稳定性.

高分散TiO2/SBA-15的制备及光催化性能

提出了一种制备高分散TiO2/SBA-15光催化剂的新方法.以钛酸四正丁酯(TB)和羧基改性的SBA-15(COOH/SBA-15)为原料,利用COOH/SBA-15表面上高分散的羧基与TB的配合作用将TB锚定,经过溶剂热及焙烧处理制得TiO2/SBA-15光催化剂.采用粉末X射线衍射(XRD),N2吸脱附,傅里叶变换红外光谱(FT-IR),透射电镜(TEM)等对所得催化剂进行了表征.结果表明:所得TiO2/SBA-15光催化剂为高结晶度的锐钛矿晶型,TiO2均匀地分散在SBA-15表面,TiO2/SBA-15光催化剂保持较好的介孔特征结构,具有较大比表面积.以降解罗丹明B(RhB)为探针反应,考察了所得TiO2/SBA-15光催化剂的光催化性能.与后处理浸渍法制备的光催化剂相比,本文制备的TiO2/SBA-15光催化剂表现出了更加优越的光催化性能.

Ni_2P/SBA-15催化剂的结构及加氢脱硫性能

以硝酸镍为镍源,磷酸氢二铵为磷源,介孔分子筛SBA-15为载体,用共浸渍法制备了含磷化镍前驱体的样品,然后在氢气流中采用程序升温还原法,制备了Ni2P质量分数为5%-40%的Ni2P/SBA-15催化剂.用X射线衍射(XRD)、N2吸附脱附、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)等分析测试技术对催化剂的结构进行了表征,以噻吩和二苯并噻吩(DBT)为模型化合物,在微型固定床反应器上对催化剂的加氢脱硫(HDS)性能进行了评价.结果表明,Ni2P/SBA-15催化剂中SBA-15的介孔结构依然存在,活性组分Ni2P具有良好的分散性,但随Ni2P含量的增加,催化剂的比表面积、孔容和孔径均有明显减小.当反应温度为320℃时,Ni2P含量为15%-25%(w)的催化剂就具有很好的加氢脱硫催化性能;反应温度在360℃以上时,所有催化剂都具有优异的深度脱硫催化性能.Ni2P/SBA-15催化剂对二苯并噻吩的加氢脱硫(HDS)主要以直接脱硫机理(DDS)进行.

氨基功能化SBA-15的直接合成及其对CO2的吸附性能研究

通过直接法合成了氨基功能化SBA-15介孔材料。使用X-射线粉末衍射法(XRD),N2吸-脱附,透射电子显微(TEM)等技术对氨基功能化材料进行了表征。实验结果表明:当反应原料中nAPTES/(nAPTES+nTEOS)≤0.20时,APTES功能化的材料都具有典型的介孔SBA-15结构;但当nAPTES/(nAPTES+nTEOS)≥0.225时,由于氨基对SBA-15结构的副作用导致SBA-15介孔结构坍塌。在氟离子辅助合成下可以获得高含量氨基(反应原料中nAPTES/(nAPTES+nTEOS)的比值为0.25)功能化的SBA-15材料,且此材料中的介孔孔径和BET比表面积都较大。CO2吸附结果表明,随着反应原料中APTES含量提高,所合成的材料对CO2的吸附量相应增加,同时在101kPa和25℃下,通过氟离子辅助合成的材料对CO2的吸附量远远优于无氟离子辅助合成材料的。本研究还对后嫁接法和直接合成法获得氨基功能化SBA-15介孔材料的优缺点进行了讨论。

W对W-Ni_2P/SBA-15催化剂结构及二苯并噻吩加氢脱硫性能的影响

以硝酸镍为镍源,磷酸氢二铵为磷源,介孔分子筛SBA-15为载体,采用共浸渍法制备Ni2P/SBA-15前驱体,再将一定量的偏钨酸铵水溶液引入,采用程序升温还原制备了一系列W-Ni2P/SBA-15催化剂。采用XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD和XPS表征了催化剂的结构,并评价了催化剂的二苯并噻吩加氢脱硫活性。结果表明,W-Ni2P/SBA-15催化剂中均只存在Ni2P物相;催化剂的比表面积和孔体积随着W含量的增加先增大后减小;强酸量和总酸量都随W含量的增加有明显增加;W的加入使得催化剂表面的Niδ+含量有所降低,而Pδ-含量有所增加;在大于360℃时,催化剂对二苯并噻吩具有很好的深度加氢脱硫活性,并且以直接脱硫生成联苯的脱硫机理为主。

Cu-Zn-Zr/SBA-15介孔催化剂的制备及CO2加氢合成甲醇的催化性能

以具有骨架结构的SBA-15介孔分子筛为载体,采用浸渍法合成了具有高比表面积、不同金属氧化物含量的Cu-Zn-Zr介孔催化剂CZZx/SBA-15(x=0.3,0.4,0.5,0.6).采用N2吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2吸附(CO2-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了表征.在固定床反应器上评价了其CO2加氢合成甲醇的催化性能.实验结果表明,CZZx/SBA-15催化剂具有介孔结构,负载的Cu O,Zn O和Zr O2能够很好地分散在表面,并且负载氧化物晶粒尺寸不同.催化剂的铜比表面积SCu与甲醇催化活性呈近似线性关系,其中CZZ0.4/SBA-15催化剂表现出最大甲醇选择性(54.32%),与CZZ相比,甲醇选择性增加24.85%.随着金属氧化物负载量的增大,催化剂比表面积和SCu明显减小,甲醇选择性与收率也相应减小,负载型CZZx/SBA-15催化剂表面结构对CO2加氢合成甲醇反应活性起关键作用.

TiO_2/SBA-15的快速合成法及其催化性能

本文针对传统方法合成TiO2/SBA-15的诸多不足,提出了一种简单而快速合成TiO2/SBA-15的方法。利用孔道内水解法快速合成了不同负载量的TiO2/SBA-15。利用XRD、N2-吸脱附、TEM和UV-Vis对样品的晶体结构、微观形貌、光学吸收特性进行了表征,并研究了不同TiO2负载量催化剂对罗丹明B(RhB)光降解活性的影响。结果表明:利用该方法合成的TiO2/SBA-15光催化活性优于传统浸渍方法合成的TiO2/SBA-15与工业上使用的TiO2纳米颗粒。

B助剂对Ni2P/SBA-15催化剂结构及其加氢脱硫性能的影响

以介孔分子筛SBA-15为载体,磷酸氢二铵为磷源,硝酸镍为镍源,硼酸为硼源,采用共浸渍法制备了B-Ni_2P/SBA-15催化剂前驱体,然后采用程序升温氢气还原法,制备了n_p/n_(Ni)=0.8,B含量为0.35%-2.10%(w)的一系列B-Ni_2P/SBA-15催化剂.用X射线衍射(XRD)、N_2吸附脱附、透射电子显微镜(TEM)和氨气程序升湿脱附(NH_3-TPD)等表征技术对催化剂的结构进行了研究,以1%(w)二苯并噻吩(DBT)/十氢萘溶液为模型化合物,在微型同定床反应器上对催化剂的加氢脱硫(HDS)性能进行了评价.结果表明,B-Ni_2P/SBA-15催化剂仍具有介孔结构,Ni_2P为主要的活性物相.适量B助剂的加入可促使Ni_2P晶粒减小,催化剂比表面积增加.此外,随着B含量的增加,B-Ni_2P/SBA-15催化剂的总酸量也增加.当反应压力为3.0 MPa,反应温度由300℃升主至360℃时,B含量对Ni_2P/SBA-15催化剂活性有明显的影响,B含量为1.40%(W)的B-Ni_2P/SBA-15催化剂加氢脱硫活性最高.B-Ni_2P/SBA-15催化剂上二笨并噻吩的加氢脱硫的反应机理以直接脱硫为主.

金复合介孔SBA-15吸附血红蛋白在H_2O_2电催化反应中的应用

以P123嵌段共聚物表面活性剂为模板剂制备介孔氧化硅SBA-15,并用沉积-沉淀(DP)法在SBA-15介孔表面负载纳米Au颗粒制备得到金复合介孔SBA-15材料(Au-SBA-15).再以Au-SBA-15材料制备玻碳修饰电极,将血红蛋白固定于修饰电极上用循环伏安法考察其对不同浓度H_2O_2溶液的电催化反应.在固定了血红蛋白的Hb/Au-SBA-15/GC修饰电极上,H_2O_2在+0.95V处出现了氧化峰,且随着H_2O_2浓度的增大峰电流不断增加,说明金复合介孔氧化硅材料具有良好的生物兼容性,有利于血红蛋白的固定,其修饰电极对H_2O_2溶液具有一定的电催化作用.

SBA-15/Ni/TiO_2/CNTs复合材料的制备及其光催化性能

通过溶胶凝胶法,经多次涂覆在SBA-15上负载掺杂镍的纳米TiO2,得到SBA-15/NiO/TiO2复合物;再以TiO2中还原态金属镍为催化剂,通过化学气相沉积法(CVD),在SBA-15/NiO/TiO2表面原位生长碳纳米管,制得SBA-15/Ni/TiO2/CNTs复合材料。通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis和Raman等方法考察了SBA-15/Ni/TiO2/CNTs复合材料的结构和性能,并通过降解亚甲基蓝溶液评价其光催化活性。结果表明,SBA-15/Ni/TiO2/CNTs复合光催化剂的催化活性较SBA-15/NiO/TiO2显著提高。二次涂覆掺杂镍的二氧化钛制得的复合光催化剂的催化活性高于一次涂覆。

MEA、DEA浸渍改性SBA-15对CO_2吸附性能的研究

为实现CO_2的高效捕集,采用浸渍法将MEA、DEA分别负载到介孔材料SBA-15的孔道内,研究改性前后样品对CO_2吸附性能的影响,其中主要分析不同温度下CO_2吸附量的变化情况。通过X射线衍射(XRD)、低温N2吸附-脱附(BET)、热重分析(TGA)等手段对所得样品进行表征。结果表明,MEA、DEA均负载到SBA-15的孔道内部,且没有破坏介孔结构;经MEA、DEA改性后样品的吸附性能显著提高,最大吸附量分别提高了51%和75%。

WO_3-TiO_2/SBA-15的制备及其光催化氧化脱硫性能

采用孔道内水解法制备了WO_3-TiO_2/SBA-15催化剂用于光催化氧化柴油脱硫,利用XRD、SEM、EDS、N2吸附-脱附、FT-IR、TG-DTA和UV-vis等技术对该催化剂进行了表征,考察了WO_3和TiO_2负载量、焙烧温度和焙烧时间对其光催化氧化脱硫性能的影响。结果表明,WO3和Ti O2负载量分别为1.6%和15%,焙烧温度500℃,焙烧时间为3 h条件所制备的催化剂性能最佳;在该条件下制备的WO_3-TiO_2/SBA-15催化剂仍保持SBA-15的六方介孔结构,模拟柴油的脱硫率高达87.9%,且具有良好的回收再生性能。

Ti掺杂对Ni_2P/SBA-15催化剂加氢脱氮催化性能的影响

采用水热一步合成法制备了SBA-15和Ti-SBA-15分子筛,采用等体积浸渍法和H_2原位还原法制备了Ni_2P/SBA-15和Ni_2P/Ti-SBA-15催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N_2吸附脱附(BET)、透射电镜(TEM)、能量色散X射线光谱(EDX)等技术,研究了掺杂Ti原子对SBA-15分子筛及其催化剂形貌和织构性质的影响,并以喹啉为模型化合物,采用微型固定床反应器考察了不同硅/钛摩尔比对催化剂加氢脱氮(HDN)性能的影响。结果表明,Ti的掺杂并没有改变SBA-15高度有序的介孔结构,但改性后载体比表面积略有增大,孔径有所降低;Ni_2P/Ti-SBA-15中Ti以锐钛矿TiO_2和Ti_9O_(17)形式存在,而活性组分还原后所形成的物相为Ni_2P。Ni_2P/Ti-SBA-15催化剂的HDN活性均高于Ni_2P/SBA-15催化剂,并且不同硅/钛摩尔比的催化剂呈现不同的HDN活性,n(Si)/n(Ti)=25的Ni_2P/Ti-SBA-15催化剂具有最高的HDN活性。

偕胺肟基功能化SBA-15对水中Cu^(2+)的吸附性能

以正硅酸乙酯和2-氰乙基三乙氧基硅烷为硅源,聚(乙二醇)-聚(丙二醇)-聚(乙二醇)三嵌段共聚物为模板剂,采用共缩聚法水热合成了氰基介孔二氧化硅(CN-SBA-15),然后与羟胺发生胺肟化反应将氰基功能化二氧化硅转化为偕胺肟基介孔二氧化硅(AO-SBA-15)。用傅里叶红外光谱仪、N_2吸附-脱附对其结构进行了表征,并以AO-SBA-15作为吸附剂,研究吸附过程的动力学和等温特性。表征结果表明,孔径为4.76 nm,且存在较大比例的微孔,有利于络合铜离子。吸附动力学和等温线拟合结果表明,吸附过程较符合拟二级动力学模型;Langmuir模型能很好地描述AO-SBA-15对水中Cu^(2+)的实际的吸附情况,且在40℃时最大吸附量为34.18 mg/g。热力学研究表明,吸附过程是一个吸热的自发过程,且高温更有利于吸附反应。

高效甲醇水蒸气重整制氢的SBA-15改性的Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂

以介孔SBA-15为结构助剂,制备出用于甲醇水蒸气重整制氢的新型高效氧化硅掺杂的Cu/ZnO/Al2O3催化剂,并与传统Cu/ZnO/Al2O3催化剂在相同条件下的催化性能进行了比较.结果表明,添加适量介孔SBA-15可显著提高催化剂的催化活性和选择性,在大幅度提高甲醇转化率的同时有效降低了重整产气中CO的含量.原位XRD分析证实适量介孔SBA-15的添加对传统Cu/ZnO/Al2O3催化剂的微结构性质可产生重要的调控作用,从而大大改善其催化活性和制氢选择性.

双功能化SBA-15的制备及对水中Ni^(2+)的吸附行为

分别以硅烷偶联剂和EDTA-2Na为改性剂,采用后嫁接法,制备出双功能化介孔二氧化硅SBA-15。利用傅里叶红外光谱仪、N2吸附-脱附对样品结构进行了表征,并讨论了吸附热力学特性、吸附动力学特性及吸附等温特性。结果表明,双功能化SBA-15吸附水中Ni 2+时在180min内可以达到吸附平衡,吸附过程为化学吸附与物理吸附共存的过程,吸附过程符合拟二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型,基于Langmuir模型计算得出35℃时最大吸附量为31.25mg·g-1。

Ni(OH)_2/SBA-15分子筛复合电极材料的制备与超级电容性能

以SBA-15分子筛为载体,采用简单化学沉淀法制备Ni(OH)2/SBA-15分子筛复合材料,用X射线衍射仪、SEM、TEM和电化学工作站等手段研究复合材料的物相和超级电容性能.结果表明,硫酸改性的SBA-15分子筛比纯SBA-15分子筛具有更高的均一性,孔道发生显著变化,比表面积增大.Ni(OH)2/SBA-15复合材料的表面形貌为纳米尺寸的蜂窝孔状结构,活性材料Ni(OH)2由层状结构的-αNi(OH)2构成.电化学性能测试表明,Ni(OH)2/SBA-15复合材料的比容量随着放电电流密度的增大而降低,随着SBA-15分子筛在复合材料中所占质量分数的增大而降低.采用硫酸改性SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料比采用纯SBA-15分子筛制备的Ni(OH)2/SBA-15复合材料具有良好的超级电容性能和动力学性能,材料最高比容量为1 069 F/g.

SBA-15负载γ-Fe2O3纳米晶的溶胶-凝胶法合成实验研究

以P123（三嵌段共聚物）为模板剂,正硅酸乙酯和硝酸铁为前驱体,通过溶胶-凝胶法在酸性条件下合成了SBA-15负载γ-Fe2O3（Fe和Si摩尔比为0.3）的有序介孔材料。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、选区电子衍射花样（SAED）和氮气吸附等手段对所合成的材料进行了结构表征。结果表明,此合成材料具有类似于SBA-15的结构,铁以高分散的γ-Fe2O3纳米晶的形式分布在介孔氧化硅基体中。对高氯酸铵的催化实验结果显示,γ-Fe2O3/SBA-15催化高氯酸铵的分解放热量由纯SBA-15的420.5 J/g提高到1 125.8 J/g,说明纳米γ-Fe2O3能够有效促进高氯酸铵的分解。

介孔分子筛K_2O/SBA-15催化酯化反应的研究

以介孔分子筛SBA-15为载体,负载KNO3后经过煅烧,制得K2O/SBA-15固体碱催化剂。通过XRD和BET对样品进行了测试分析,并对K2O/SBA-15催化合成油酸甲酯的酯化反应进行了研究。试验结果表明:当K2O负载量为2%,n(醇)∶n(酸)2∶1,反应温度180℃,反应时间4 h,催化剂用量为原料质量的5.0%时,酯化率最大达到83.61%,并且K2O/SBA-15催化剂重复使用多次仍具有较好的催化效果。