钛基纳米催化剂改善NaAlH 4储氢性能的研究进展

NaAlH 4具有储氢量高、热力学稳定性适中、成本低等优点,是重要的候选储氢材料。但其在温和条件下吸放氢速率慢、加氢压力大、循环性能差等缺点有待解决。掺杂钛基纳米催化剂是改善NaAlH 4储氢性能的有效手段,因此设计高效率的钛基纳米催化剂,对于推动NaAlH 4的应用具有重要意义。针对钛基纳米催化剂,系统地介绍了组分调控、尺寸调控、复合化和界面调控这4种改性手段,并重点讨论了界面调控发展面临的主要问题及发展趋势,为基于NaAlH 4固态储氢技术的推广应用提供理论基础和科学指导。

TS-1分子筛研究进程及催化应用

TS-1是一类独特的用于液相选择性氧化反应的分子筛催化剂,在高结晶沸石框架中具有四面体配位Ti^(4+)离子。TS-1/H_(2)O_(2)绿色反应体系已经取得了相当大的突破。TS-1分子筛的催化性能与其拓扑结构、晶体形态、四面体Ti的含量和反应微环境有关。当前石油化工和精细化工等行业对大分子氧化催化剂的需求日益增长,开发催化性能显著提高的新型TS-1的研究成为热点。综述TS-1分子筛近年的研究进展及催化应用。

Nb-Mo-V-TiO_(2)低温脱硝催化剂及其硫酸氢铵分解性能

通过浸渍法制备一系列Nb掺杂V-Mo-Ti催化剂,研究V_(2)O_(5)负载量及Nb掺杂量对催化剂低温脱硝活性的影响,并测试其硫酸氢铵分解性能。采用XRD、N_(2)吸附-脱附、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、IR等测试手段对催化剂进行表征。结果表明,Nb掺杂促进了V-Mo-Ti的氧化还原性能,提升催化剂的表面酸性,使催化剂具有更加优异的低温脱硝性能;当空速5 000 h^(-1),反应温度180℃时,1.5Nb-6V-3Mo-Ti催化剂的脱硝效率达到100%。同时Nb掺杂提升了催化剂NO氧化能力,促进硫酸氢氨与NO反应的进行,提升催化剂的低温抗水硫中毒性能。

焙烧温度对均四甲苯气相氧化制均苯四甲酸二酐钒钛氧化物催化剂的影响

采用浸渍法经不同焙烧温度制备钒钛氧化物催化剂,以XRD、Raman和H_(2)-TPR等对催化剂物理化学性能进行表征,并在固定床装置上评价催化剂均四甲苯气相氧化反应性能。结果表明,钒钛氧化物催化剂中钒以TiO_(2)表面VO_(x)物种和晶体V_(2)O_(5)存在,焙烧温度可调变催化剂中表面VO_(x)物种和晶体V_(2)O_(5)的比例,焙烧温度越高,多聚的表面VO_(x)物种或晶体V_(2)O_(5)越多。500℃焙烧条件制备的催化剂具有合适的可还原性,弱酸位点相对较多,在均四甲苯气相氧化中性能最优,均酐质量收率可达85.8%。

理论指导构建Cu-O-Ti-O_(v)活性位点及其高效电催化还原硝酸根研究

面向国家绿色低碳战略目标,变革化石资源合成氨技术路线变得尤为迫切,开发可再生能源制“绿氨”将成为合成氨领域未来的重要发展方向.将工业废水中的硝酸根(NO_(3)-)电催化还原为氨(NO_(3)RR),既可有效回收氨,又能消除硝酸根污染影响.然而,NO_(3)RR涉及缓慢的八电子转移过程,含有多种反应中间体,其反应机理复杂不明.此外,水系电解液中存在的析氢竞争反应也为高效NO_(3)RR催化剂的开发设计带来了巨大的挑战.为突破高效催化剂的发展瓶颈,本文通过理论模拟,在低成本的催化剂上设计了高效的NO_(3)RR催化活性位点,并利用简单的制备策略合成了目标催化剂.同时,结合原位表征技术,阐明了NO_(3)RR的反应路径及催化机理.本文通过密度泛函理论(DFT)计算发现,Cu/TiO_(2)催化剂上的Cu-O-Ti-O_(v)结构具有较好的NO_(3)-还原活性,该结构不仅能够促进反应中间体NOx-的吸附和活化,还能有效抑制竞争析氢反应,从而降低NO_(3)RR的反应能垒.在该结构上,NO_(3)RR的反应路径为:NO_(3)^(*)→NO_(2)^(*)→HONO^(*)→NO^(*)→*NOH→*N→^(*)NH→*NH2→*NH_(3)→NH_(3).基于理论计算结果,分别采用浸渍法和尿素水解法制备了系列富含Cu-O-Ti-O_(v)结构的Cu/TiO_(2)催化剂.氮气等温吸附-脱附曲线、拉曼光谱(Raman)、电子顺磁共振波谱、X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外光谱等结果发现,相比于采用浸渍法制备的系列Cu/TiO_(2)催化剂,采用尿素水解法制备的Cu/TiO_(2)(CT-U)催化剂具有更大的比表面积以及更多的Cu-O-Ti-O_(v)位点,说明尿素水解法可提高Cu颗粒在TiO_(2)载体表面的分散度,增强Cu颗粒与TiO_(2)载体之间的相互作用,提高Cu/TiO_(2)催化剂表面的Cu-O-Ti-O_(v)位点含量.将以上制备出的催化剂应用于催化NO_(3)RR中,结果表明,在-1.0 V vs.RHE还原电位下,CT-U催化剂上氨产率可达3046.5μg h^(-1) mgcat^(-1),高于大多数文献报道结果.循环稳定性测试结果表明,在Cu/TiO_(2)催化剂上构建Cu-O-Ti-O_(v)位点还能显著抑制电催化反应过程中Cu物种从Cu/TiO_(2)催化剂上溶出,从而显著增强催化剂的稳定性.此外,设计制备了不含氧空位的Cu/TiO_(2),TiO_(2)-x,Cu,Cu_(2)O以及CuO催化剂,并将其用于催化NO_(3)RR.结果发现,上述催化剂上的氨产率皆明显低于CT-U催化剂,说明Cu,Ti以及O_(v)构成的Cu-O-Ti-O_(v)结构具有较好的催化协同作用,从而显著提升了NO_(3)RR反应活性.最后,通过原位Raman及原位XPS表征检测反应中间体,验证了由DFT模拟出的NO_(3)RR反应路径.综上,通过在Cu/TiO_(2)催化剂上理论指导构建Cu-O-Ti-O_(v)活性位点,实现了NO_(3)RR性能的有效提升.Cu-O-Ti-O_(v)结构中的多位点协同作用不仅促进了NO_(x)-的吸附和活化,而且抑制了电催化过程中Cu物种从催化剂上的溶出,从而提高了催化剂的稳定性.本研究为设计高效稳定的NO_(3)RR催化剂提供了新思路.

钛系PLE-01催化剂生产大中空吹塑专用高密度聚乙烯FHM8255A

使用钛系PLE-01催化剂,在Hostalen工艺高密度聚乙烯装置上生产了大中空吹塑专用高密度聚乙烯FHM8255A,并与采用常规铬系催化剂生产的同类专用树脂进行了对比。结果表明:采用钛系PLE-01催化剂生产的FHM8255A的力学性能更好,杂质含量更低,耐老化性能更好,加工成的容积为200 L的双L环密封桶内外表面光滑,单桶质量、壁厚均匀性均满足要求。在耐跌落试验中,该密封桶表现出了优异的耐跌落性能。

新型金属有机骨架负载Cu催化剂的SCR-CO脱硝特性研究

采用水热合成法制备金属有机骨架MIL-125(Ti),利用浸渍法负载Cu于MIL-125(Ti)上制成xCu-MIL-125(Ti)催化剂,并在固定床微反应器上评估其催化CO还原NO的性能。结果表明,MIL-125(Ti)的高比表面积及微孔隙促进了Cu的高度分散,使催化剂拥有优异的SCR-CO性能。其中,6.2Cu-MIL-125(Ti)在有氧、325℃条件下的NO转化率为90%,N_(2)选择性为92%。通过多种表征手段来探究其基础物理化学性质与反应机理。结果表明,催化剂中金属骨架结构与TiO_(2)结构共存是影响还原效率的主要因素;MIL-125(Ti)是一种微、介孔材料,且具有高比表面积及均匀孔径分布,适合负载与吸附。催化剂的催化性能主要由Cu^(2+)还原为Cu^(+)、再由Cu^(+)还原为Cu^(0)的路径决定。

钛催渗低温离子渗氮对304不锈钢组织性能的影响

目的 在保障304奥氏体不锈钢良好耐蚀性前提下,研发显著改善表层硬度及耐磨性的低温高效离子渗氮技术。方法 低温离子渗氮时,在试样周围均匀放置微量海绵钛,研发304奥氏体不锈钢创新钛催渗低温离子渗氮技术。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线粉末衍射仪、显微维氏硬度计、摩擦磨损测试仪,以及电化学工作站等设备分别对试样截面显微组织、物相及成分、截面显微硬度、渗层耐磨性能、耐蚀性能等渗层组织性能进行测试与分析。结果 304奥氏体不锈钢在420℃/4h钛催渗离子渗氮处理后,不仅保持了良好耐蚀性,且渗层耐蚀性比常规低温离子渗氮略有提升,同时,表面硬度与耐磨性大幅提高,表面硬度由常规离子渗氮的978HV0.025提升至1350HV0.025。磨损率由20.9μg/(N·m)降低至7.4μg/(N·m),下降了约2/3。特别有价值的是,钛催渗低温离子渗氮效率比传统离子渗氮显著提升,渗氮层厚度由常规离子渗氮的11.37μm增厚到48.32μm,即渗氮效率提高到常规离子渗氮的4倍以上。结论 本研究研发的钛催渗低温离子渗氮技术在保障304奥氏体不锈钢优良耐蚀性的同时,能够大幅度提升不锈钢表面硬度及耐磨性能,且具有显著的催渗效果。

Mo对平板式V-Mo/Ti脱硝催化剂活性及SO_(2)氧化性能的影响

在工业脱硝催化剂生产线上制备不同MoO_(3)含量的V-Mo/Ti脱硝催化剂,通过XRF、XRD、N_(2)吸附-脱附、Raman、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、SO_(2)-TPD、TG和耐磨强度对催化剂物化性质进行分析。在固定床反应器中考察催化剂的脱硝活性,并研究MoO_(3)含量对催化剂SO_(2)氧化性能的影响。结果表明,提高催化剂中MoO_(3)含量,对催化剂的晶型、孔结构影响较小,对催化剂单板的机械性能有一定的负面影响。相比V-Mo(3)/Ti催化剂,V-Mo(5)/Ti催化剂的酸性变化不大,还原性能提升,具有更好的脱硝活性。当MoO_(3)含量达到质量分数6.98%时,催化剂的总酸量明显降低,导致脱硝活性下降。提高催化剂中MoO_(3)含量造成脱硝反应过程中副产物N_(2) O生成量的增加,但较高的MoO_(3)含量可以有效减少催化剂对SO_(2)的吸附,减少脱硝反应过程中硫酸氢铵的生成。综合来看,V-Mo(5)/Ti催化剂显示了最佳的反应性能。

Ti基催化剂对轻金属氢化物储氢性能催化改性的研究进展

轻金属氢化物具有容量高、低成本、安全性高的特点,是目前最具发展潜力的固态储氢材料之一。其中,最具代表性的氢化镁(MgH_(2))、铝氢化钠(NaAlH_(4))、铝氢化锂(LiAlH_(4))一直受到广泛关注,但较高的吸放氢温度、较慢的放氢动力学性能、较差的可逆性限制了其规模化应用。研究表明,Ti基催化剂可有效降低MgH_(2)、NaAlH_(4)、LiAlH_(4)等轻金属氢化物的动力学能垒,进而改善吸放氢动力学,降低吸放氢温度,提高可逆性。重点阐述了Ti基催化剂改善轻金属氢化物储氢性能的研究进展,介绍了掺杂改性的催化机理,并对Ti基催化剂未来的发展方向进行了展望,旨在为进一步改善轻金属氢化物的储氢性能研究提供参考。

Ti系小中空高密度聚乙烯树脂开发及应用

在国内某炼化公司Innovene S双环管浆液法HDPE装置上,采用Ti系催化剂BCL-100、以1-己烯为共聚单体,成功开发生产了Ti系小中空高密度聚乙烯树脂HD5502T。结果表明:Ti系小中空专用料加工性能满足客户要求,具有优异的耐环境应力开裂性能和良好的力学性能及卫生性能,在食品、医药等包装领域具有广阔的应用前景,将创造良好的经济、社会效益。

配位不饱和Au-O-Ti^(3+)活性位点的构建及其在低温丙烯气相环氧化反应中强化氢气效率的研究

自1998年以来,人们广泛认为Au/Ti基催化剂的Au-O-Ti^(4+)位点是在相对高温条件下丙烯气相环氧化反应的活性位点,但该类催化剂的H_(2)有效利用率普遍较低。本工作发现了一种在相对低温条件下丙烯气相环氧化反应的新活性位点Au-O-Ti^(3+)。值得注意的是,该活性位点主导反应时,最佳温度可从200℃显著降低至138℃,并使催化剂保持前所未有的43.6%的H_(2)有效利用率、90.7%的环氧丙烷(PO)选择性和超过100 h的稳定性。本工作通过调整处理后S-1晶种中Si-OH和Bu3NH+的量,定量构建了Au-O-Ti^(3+)活性位点。并且利用原位紫外-可见光谱(operando UV-vis)技术研究了Ti-OOH反应中间体的动态演化过程,结果表明,在Au-O-Ti^(3+)活性位点上的Ti-OOH的生成速率比在Au-O-Ti^(4+)活性位点上的明显增高。此外,氨程序升温脱附(NH3-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)表征以及密度泛函数理论(DFT)计算表明,在相对低温条件下,Au-O-Ti^(3+)活性位点中配位不饱和Ti^(3+)位点促进了Au和Ti^(3+)之间的电子转移,从而增强了催化剂对O_(2)的吸附能力,有效促进H_(2)O_(2)的原位生成,并进一步促进活性中间体Ti-OOH的形成。本工作所报道的结果为强化丙烯直接气相环氧化反应的H_(2)有效利用率提供了新的思路,而且为低温下丙烯直接气相环氧化反应的工业化推进开辟了新的机会。

助剂添加对CuO/TiO_(2)催化剂NH_(3)-SCO性能的影响研究

采用浸渍法制备了一系列CuO-MO_(x)/TiO_(2)(M=W,Zr,La)催化剂用于NH_(3)选择性催化氧化(NH_(3)-SCO),同时探究了SO_(2)中毒对NH_(3)氧化性能的影响.结果表明,过渡金属氧化物的添加使Cu/TiO_(2)催化剂NH_(3)转化率降低,但显著提高N_(2)选择性.其中,W03具有最好的促进效果,在300℃下催化剂N_(2)选择性提高了36%.通过H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD表征发现,WO_(3)的添加增加了Cu/TiO_(2)催化剂表面酸性位点的数量,促进NH_(3)的吸附,但降低催化剂氧化还原性能,抑制NH_(3)氧化为NOx.经SO_(2)中毒处理后,CuO-MO_(x)/TiO_(2)催化剂N_(2)选择性进一步提高,表征结果表明,酸性位点的增加和氧化氧化还原性的降低是提高催化剂N_(2)选择性的关键.

非常规过渡金属硫化物加氢催化剂研究进展

文章回顾了V基、Nb基、Ti基和Fe基等非常规过渡金属硫化物加氢催化剂的研究现状,分析了各类非常规过渡金属硫化物加氢催化剂的特点和发展前景,相较于其他催化剂,Fe基催化剂不仅具有较高的加氢脱硫活性,还具有环境友好、储量丰富和廉价易得等优点,可有效降低催化剂成本,有望未来在渣油加氢领域发挥较大作用。

Cd对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响

为明确燃煤烟气飞灰中Cd元素对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响,采用浸渍法,制备V-Mo-Cd/Ti催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-程序升温还原(TPR)、X射线光电子能谱(XPS)和NH_(3)-程度升温脱附(TPD)等手段,研究了Cd对催化剂物理化学性能的影响。同时,在固定床微型反应器上考察了不同催化剂的脱硝性能。结果表明:Cd会降低催化剂的比表面积。相比V-Mo/Ti催化剂,V-Mo-Cd/Ti催化剂上的V^(5+)物种减少,V^(5+)/(V^(3+)+V^(4+)+V^(5+))比率降低。此外,Cd还会造成催化剂的O_(α)/(O_(α)+O_(β))比率和表面酸量的降低。因此,V-Mo-Cd/Ti催化剂的脱硝活性低于V-Mo/Ti催化剂。通过将V-Mo/Ti催化剂中MoO_(3)的质量分数由3%提升至5%,可以有效减小Cd对催化剂的负面影响。

前驱体盐对铁钛催化剂及其脱硝性能的影响

利用低价态铁前驱体盐(FeSO_(4))对高价铁前驱体盐(Fe(NO_(3))_(3))进行替换,制备一系列新型铁-钛复合氧化物基脱硝催化剂。在该系列催化剂中,Fe_(0.5)Fe_(0.5)TiO_(y)催化剂展现高稳定性、水硫耐受性及优异的低温活性与催化选择性等优点。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、比表面积测试(BET)、程序升温法(H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、O_(2)-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)和原位红外(In situ DRIFTs)等分析手段对催化剂进行表征。结果表明,Fe_(0.5)Fe_(0.5)TiO_(y)催化剂具有较大的比表面积(65.056 7 m^(2)/g),较高的表面可增加还原物种含量、酸性位点数量及表面活性氧浓度。此外,该催化剂表面的NH_(3)-SCR反应过程主要遵循E-R机理。

TiO_2/Ti光电催化体系中羟自由基的测定

为探索TiO2光电催化氧化体系中.OH的产生规律并加速该技术的实用化,根据光激发TiO2体系的特点,借助阴离子交换膜,建立了采用邻二氮菲-Fe(Ⅱ)分光光度法测定TiO2/Ti光电催化体系中羟自由基累积浓度的方法,研究了体系pH值,外加偏压等对产生羟自由基累积浓度的影响.结果表明:pH值和外加偏压对TiO2/Ti光电催化体系中.OH的生成率具有重要影响,当溶液的初始pH值在TiO2等电点(pH为6.3)附近,外加偏压为0.6 V时,光激发TiO2所产生.OH的累积浓度达到最大;光激发后体系的pH值朝着靠近等电点的方向变化.

低温等离子体协同钒钛催化剂降解甲苯试验

采用可调频高压电源、自制线管式介质阻挡放电反应器,以挥发性有机化合物(VOCs)代表物质——甲苯为去除对象,考察了低温等离子体协同不同类型催化剂降解甲苯性能.对反应器能量密度、能量效率、副产物臭氧生成情况进行了考查比较.筛选出性能较优的催化剂,对其进行了稳定性实验,并对反应产物进行了测定分析.研究结果表明:填充钒钛系催化剂对甲苯的降解有明显的促进作用,能量密度和臭氧生成量有所降低,能量效率有明显提高.针对V2O5-Ti O2/γ-Al2O3催化剂进行的稳定性实验研究表明:甲苯去除率随反应时间延长而缓慢下降,表明催化剂存在失活现象,可能是由甲苯降解形成的副产物在催化剂表面积聚而覆盖催化剂反应活性位造成的.500℃空气气氛下焙烧4 h能使催化剂的活性恢复至初始水平.

溴掺杂钒钛催化剂SCR反应动力学研究

针对适用于焦化烟气的溴掺杂钒钛催化剂,为进一步探索其脱硝机理及动力学规律,研究采用浸渍法制备V/Br-Ti催化剂,从瞬态动力学和稳态动力学的角度对催化剂进行反应动力学研究。结果表明,在250℃时4V5Br-Ti催化剂的脱硝效率达到98%;在V/Br-Ti催化剂上进行的SCR反应机制是吸附态的NH_3与气态或弱吸附态的NO发生反应;O_2是以气态氧、表面吸附氧和晶格氧三种形态参与SCR反应的。在实验条件下,V/Br-Ti催化剂的NH_3、O_2、NO反应级数分别为0、0.5、1级。4V5Br-Ti催化剂SCR表观反应活化能为35.4 k J×mol^(-1),低于目前商用的钒钛基脱硝催化剂,表明该催化剂具有较高的反应活性,具有一定的实际工业应用潜力。

钒基催化剂中低温SCR脱硝性能研究

为探索适用于焦化烟气的具有较高催化活性的SCR脱硝催化剂,选用纳米Ti O_2粉末P25作为载体,采用浸渍法制备一系列的V/Ce-Ti催化剂,考察催化剂的中低温脱硝和抗硫性能。结果表明,4V10Ce-Ti催化剂具有最高的脱硝效率,在250℃时脱硝效率达到99%;空速越低、氧浓度越高且氨氮比越接近1,催化剂的脱硝效率越高。进一步通过掺杂其他元素(Br、Fe、Cu等)加以改性,结果表明在4V-Ti催化剂上添加Br能提高催化剂的脱硝效率,Br的最佳掺杂比例为5%;4V5Br-Ti催化剂在有SO_2的情况下仍能长时间保持较高的脱硝效率,具有良好的抗硫性能。XRD和BET测试结果表明,V和Ce的添加没有改变催化剂的晶型,但降低了催化剂的比表面积和平均孔径。XPS结果显示,通入SO_2后催化剂表面有硫酸氢铵生成,同时V^(5+)的含量减少,以上因素导致了催化剂活性的降低。