化学老化对Zn改性生物炭性质及吸附Pb^(2+)的影响

本文采用60及90℃非生物化学老化方法,对ZnSO_(4)浸渍改性生物炭(PRZn)进行了为期6个月的老化试验.通过元素分析仪,比表面积分析仪,X射线光电子能谱法和傅里叶红外光谱等手段明确老化后生物炭性质的变化特点,并利用等温吸附实验比较老化对Zn改性生物炭Pb^(2+)吸附性能的差异.结果表明,化学老化过程会生成活性自由基,显著增加生物炭表面含氧官能团的数量,导致500℃制备的PRZn老化后比表面积显著提高(从24.67m^(2)/g提升到85.51m^(2)/g),改性引入的Zn氧化物从晶型结构转化为有机结合态,因此,PRZn经60℃老化后,其对Pb^(2+)的吸附量从31.18mg/g提高至47.70mg/g.但经90℃老化后,700℃制备的PRZn吸附量变化不大,这主要是老化过程中产生的活性氧化物质在90℃下发生自猝灭过程,且700℃制备的PRZn碳结构相对稳定,导致老化后含氧官能团的量没有显著升高而比表面积下降.本研究结果将为改性后老化生物炭在铅污染土壤中的长期利用提供具体理论依据.

镁合金表面Zn改性MgO复合陶瓷层的微弧氧化制备及其抗菌性能

微弧氧化膜层经功能元素改性后引起的表面非均匀结构限制了其进一步发展。本文通过聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)包覆的ZnO纳米颗粒,结合微弧氧化技术制备了表面均匀的Zn改性MgO复合陶瓷层(Zn/MgO-PDDA),系统研究了其微观组织结构、物相成分、亲水性、耐蚀性及抗菌性。结果表明,PDDA促进了Zn-O-P无定形沉积物的均匀生成,并改善了陶瓷层的致密性和孔隙率。尺寸更小、面积更大的沉积物赋予了陶瓷层更理想的亲水性。陶瓷层的耐蚀性得到显著提高:相比于非均匀的复合陶瓷层,Zn/MgO-PDDA的自腐蚀电流密度降低了1个数量级,电化学阻抗为0.01 Hz时|Z|提升了1个数量级。沉积物合理的表面分布促使陶瓷层的抗菌率提升至91.3%。因此,PDDA可有效促进微弧氧化层的均匀化制备并显著提升功能性陶瓷层的各项性能。

Zn改性纳米ZSM-5分子筛的制备及其催化己烯-1芳构化反应性能（英文）

研究以浸渍法和同晶置换法引入Zn对纳米ZSM-5分子筛催化己烯-1芳构化反应性能的促进作用。采用无模板剂的晶种引导法合成具有纳米尺度的ZSM-5分子筛。分别以传统浸渍法和同晶置换法制备Zn改性的纳米ZSM-5分子筛催化剂x Zn/HNZ5和y Zn/Al-HNZ5。采用XRD、XRF、N2物理吸附、SEM、NH3-TPD和Py-IR等分析手段对所制备样品的结构、化学组成以及酸性进行表征,并在480°C和质量空速为2.0 h-1的条件下对其催化己烯-1芳构化性能进行考察。与x Zn/HNZ5相比,y Zn/Al-HNZ5表现出更小的粒径尺寸和更高的Zn物种分散度,使其具有更大的晶间介孔和更均匀的酸中心分布。催化性能评价结果表明,Zn同晶置换改性的纳米ZSM-5分子筛具有更好的Brnsted和Lewis酸中心协同作用,能够显著地提高纳米ZSM-5分子筛的催化己烯-1芳构化反应收率和稳定性。

碱处理和Zn改性对HZSM-5催化LPG芳构化性能的影响

采用NaOH溶液对HZSM-5分子筛进行碱处理得到HZSM-5(AT),然后与拟薄水铝石混合、焙烧制得仿工业催化剂HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3,最后采用等体积浸渍法对HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3进行Zn改性得到Zn/(HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3),并采用XRD、N_2-吸附和NH_3-TPD等手段对改性催化剂的结构和酸性进行表征,考察其在液化气芳构化反应中的催化性能。结果表明:HZSM-5分子筛经碱改性,形成了少量介孔,但晶体结构基本不发生变化;HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3与HZSM-5+γ-Al_2O_3相比,弱酸量减少,强酸量增加;进而经Zn改性后,随Zn含量的增加,Zn/(HZSM-5(AT)+γ-Al_2O_3)的弱酸量增加,强酸量减少,总酸量先增加后减少。碱处理提高了催化剂在芳构化反应中的稳定性和BTEX选择性,但活性提高不明显,这可能与碱处理产生少量介孔提高催化剂容炭能力和择形性有关;再经Zn改性后催化剂活性明显提高,其中w(Zn)%为1.57%的催化剂表现出最好的催化性能,这可能与适量Zn改性提高了催化剂的强弱酸协同芳构化性能有关。

Zn改性SAPO-34/HZSM-5复合分子筛及其催化甲醇芳构化性能研究

采用机械混合法制备SAPO-34/HZSM-5复合分子筛,以浸渍法向复合分子筛引入Zn助剂对其进行改性,借助X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶吸附红外光谱(Py-FTIR)和程序升温氧化(TPO)等手段对改性前后的复合分子筛进行表征。结果表明,Zn助剂的引入对复合分子筛的晶体结构、孔径影响较小,对复合分子筛的表面酸性影响较大。与改性前相比,改性后的复合分子筛的反应稳定性略差。最后,将Zn改性前后的复合分子筛用于甲醇芳构化反应,考察其芳构化性能。结果表明,Zn改性的SAPO-34/HZSM-5复合分子筛具有较好的芳构化活性。在反应温度为460℃、反应压力0.5 MPa、空速(LHSV)1.2 h-1条件下,BTX(苯、甲苯和二甲苯)的收率可达40.8%。

碱处理和Zn改性ZSM-5分子筛上乙醇芳构化性能的研究

采用Na OH溶液处理和浸渍Zn的方式对ZSM-5分子筛进行改性,考察其催化乙醇芳构化性能。结果表明,改性后的ZSM-5分子筛保持了原有的骨架结构,比表面积和孔容增加了,酸性分布发生了变化;改性后的分子筛的寿命和轻质芳烃(BTX)产率都有所提高;经过0.4 mol/L Na OH溶液处理后再浸渍0.8%的Zn的HZSM-5具有最佳的乙醇芳构化性能,在反应温度437℃、压力0.1 MPa、质量空速(WHSV)3.2 h-1时,BTX的初始产率可以达到约45%,10 h后才缓慢降到30%。

Co和Zn改性H-MOR及其二甲醚羰基化反应性能

采用水热合成法和离子交换法制备了H-MOR和金属改性的H-MOR(Co/H-MOR、Zn/H-MOR和Co-Zn/H-MOR)丝光沸石催化剂,并采用N2吸附/脱附、XRD、SEM、ICP-OES、NH3-TPD、TG和GC-MS等对催化剂进行了表征。在固定床反应器上考察了Co、Zn的添加及其负载量对催化剂的二甲醚羰基化反应性能的影响。结果表明,Co、Zn的掺入,增加了催化剂的酸量和酸强度,提高了催化剂的反应性能。在200℃、1.0 MPa和空速2040 mL/(g·h)的反应条件下,1Co-2Zn/H-MOR表现出最佳的反应性能,二甲醚转化率和乙酸甲酯选择性分别达到了58%和96%。Zn的引入抑制了催化剂上焦炭的沉积和软质焦炭向硬质焦炭的转化。随着Zn含量的增加,催化剂上焦炭含量和硬质焦炭比例明显减少。

Zn改性ZRP沸石催化剂对催化裂化汽油芳构化性能的影响

以催化裂化汽油为原料,在固定床微反装置上考察Zn改性ZRP沸石催化剂对催化裂化汽油芳构化反应性能的影响,通过实验考察改性金属Zn在芳构化反应中的作用,并结合吡啶吸附红外吸收光谱分析改性前后催化剂的酸性变化,提出催化裂化汽油在Zn改性ZRP沸石催化剂上的反应机理。结果表明,Zn改性能够显著提高ZRP沸石催化剂的芳构化性能。分析认为催化裂化汽油芳构化反应在ZRP沸石催化剂上主要通过氢转移反应实现,在Zn改性的ZRP沸石催化剂上以环化、脱氢为主,氢转移反应为辅,并涉及到裂化、齐聚、异构化等反应。Zn改性的ZRP沸石孔道中可能存在[Zn(OH)]+活性位,它具有B酸和L酸的双重属性,芳构化反应在不同的反应步骤需要不同性质的活性位,因此Zn改性可提高ZRP沸石的芳构化性能。

Zn改性对Ni/ZSM-22催化剂费托重柴油异构降凝性能的影响

采用离子交换、成型、负载方法对ZSM-22分子筛进行改性,得到不同Zn负载量的ZSM-22分子筛载体,通过X射线衍射、N2物理吸附-脱附及吡啶吸附红外等表征其物化性质。以改性ZSM-22分子筛为酸性组分、Ni为金属组分制备Ni基加氢异构催化剂,以费托重柴油为原料对其异构降凝性能进行评价。结果表明,离子交换对分子筛结构影响较小,且Zn在分子筛表面呈高度分散状。分子筛负载Zn可降低Br?nsted (B)酸与Lewis (L)酸的酸量比值(B/L),且随Zn负载量增加,B/L值降低,异构烃收率提高,有效抑制裂解反应,提高柴油收率。负载Zn可明显降低重型柴油冷滤点,随Zn负载量逐渐提高,冷滤点上升。在金属加氢性能相同时,减少B酸含量有利于提升催化剂上金属位与酸性位的匹配及重型柴油异构性能。以所制Zn负载量为0.42wt%的Ni基分子筛催化剂在柴油的冷滤点达到国六车用柴油标准-10#柴油要求(冷滤点-5℃)时,柴油收率仍高达90.65%。

Zn改性纳米ZSM-5分子筛的物化性能及催化甲醇制汽油反应性能研究

以晶种引导法合成的纳米ZSM-5分子筛为母体,采用液相沉积法制备了系列不同Zn担载量的改性纳米ZSM-5分子筛催化剂,分别采用SEM、N2物理吸附、H2-TPR、NH3-TPD和Py-IR等手段对催化剂进行了表征,并考察了Zn改性前后的ZSM-5分子筛的物化性质及用于甲醇制汽油(MTG)的催化反应性能。结果表明,随着Zn担载量的增大,改性分子筛的孔容和比表面积减小,由Brφnsted酸提供的强酸位的强度减弱、强酸量减少,由Lewis酸提供的弱酸位的酸量减少、中强酸性位的强度增强、酸量增加,由Zn活性物种形成了新的更强的酸性位。ZnO担载量为2.0%(wt)的改性纳米ZSM-5分子筛2.0ZnNZ5是最适宜的MTG反应催化剂,当甲醇转化率为98.2%时汽油的选择性高达64.7%。

Zn掺杂改性TiO_2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。

Zn^(2+)改性TiO_2对苯酚废水的光催化降解研究

采用溶胶-凝胶-浸渍法对二氧化钛进行Zn2+改性,并以苯酚废水为降解模型反应物,研究了Zn2+改性TiO2的光催化活性。结果表明,Zn2+改性能够提高二氧化钛的光催化活性,当Zn2+掺杂量为2.0%(质量百分比),煅烧温度为600℃,催化活性最好,当催化剂的投加量为3.0 g/L,通气量为600 mL/m in,pH值为3.3时,对苯酚废水溶液紫外灯光催化30 m in的降解率可达到98.2%。

不同金属基底改性Zn负极的电化学性能研究

将经过熔炼、锻造、打磨和抛光的金属Ni、Cu、Sn、In、Ti作为Zn负极的基底,制备了水系Zn离子电池。运用XRD、SEM、原位光学显微镜和电化学表征技术,分析了不同基底上的析氢速率、Zn在不同基底上的沉积/溶解行为、电偶腐蚀程度以及循环性能。结果表明,Sn和In不仅能够抑制Zn与基底之间引起的副反应,而且具有优异的亲Zn性能,但Zn在Sn基底表面沉积的形貌受Sn晶面的影响较大,In更适宜用作Zn负极的基底。

锌改性HZSM-5催化正构烷烃临氢芳构化性能

采用等体积浸渍法制备不同ZnO负载量的Zn/HZSM-5系列催化剂,采用BET、XRD、TPD和Py-IR等方法对所制备催化剂表征分析;在5 mL固定床小型反应装置上,以正庚烷为原料对所制备的催化剂进行临氢芳构化活性评价,对评价后催化剂积炭形貌、积炭组成等进行分析表征。结果表明:HZSM-5催化剂用Zn改性可以调节酸性质及孔结构性质,晶相结构组成没有变化;正庚烷转化率、液体产物中芳烃含量和BTX的选择性随ZnO负载量的增加先增加后降低,ZnO负载量为5%(质量分数)时Zn/HZSM-5催化剂临氢芳构化性能最好。Zn/HZSM-5催化剂失活主要由积炭引起,并具有较好的再生性能。

Al_(2)O_(3)基底上Zn/HZSM-5分子筛膜的制备与甲醇芳构化性能

通过在Al_(2)O_(3)微球上原位生长HZSM-5分子筛膜并负载Zn后获得了宏观颗粒尺寸2~3mm的Zn/HZSM-5/Al_(2)O_(3)分子筛,研究了其甲醇芳构化性能。结果表明:HZSM-5均匀包覆在Al_(2)O_(3)表层,并呈现出B酸为主的表面酸性质,该催化剂实现了98%以上的甲醇转化率以及35.25%的芳烃选择性。引入Zn后,在保持98%以上甲醇转化率的同时,芳烃选择性达到42.60%。Zn/HZSM-5/Al_(2)O_(3)中ZnOH~+物种提供的L酸性中心,与分子筛的B酸中心协同作用,使催化剂的芳构化性能得到了显著提高。

PtSn-Mg(Zn)AlO催化剂应用于乙烷脱氢反应研究

采用阴离子交换法合成了一系列不同Zn和Pt含量的PtSn-Mg (Zn) AlO催化剂用于乙烷脱氢反应。实验结果表明,在水滑石载体中掺杂少量的Zn对乙烷脱氢反应有明显影响。当Zn含量为2%(质量)时Pt基催化剂活性性能最优,在550℃时乙烷初始转化率达到27.1%,2 h平均转化率为21.6%。BET和SEM结果表明PtSn-Mg(Zn) AlO催化剂比PtSn-MgAlO催化剂比表面积更大,TEM结果显示,PtSn-Mg(Zn) AlO催化剂和PtSn-MgAlO催化剂的金属颗粒的平均直径分别为(1.49±0.31) nm和(2.0±0.23) nm,说明Zn的掺杂在一定程度上改变了催化剂的结构,能减小Pt颗粒的尺寸,更好地分散Pt颗粒,从而改善乙烷催化脱氢反应性能。此外,考察温度对乙烷脱氢反应性能影响,发现温度越高乙烷初始转化率越高,但催化剂越易失活;考察Pt负载量对乙烷脱氢反应性能的影响,发现增加Pt含量并不能使乙烷转化率得到相应倍数的增加,即增加Pt含量反而使Pt的利用率降低了,因此适量降低PtSn-Mg(2-Zn) AlO催化剂中Pt含量对研究乙烷脱氢反应有深远意义。

改性ZSM-5催化热解生物质和低密度聚乙烯实验研究

通过碱处理和浸渍Zn制备了介孔双功能Zn/ZSM-5分子筛,在Pyroprobe 5200分析热解仪上研究对榉木和低密度聚乙烯(LDPE)共催化热解反应的催化性能。采用X射线衍射,N2-吸附脱附和吡啶红外等方法对催化剂的结构和酸性进行了表征。实验结果表明:ZSM-5分子筛经过改性之后,B酸酸量下降,L酸酸量上升。在榉木和低密度聚乙烯共催化快速热解中,改性分子筛显著提高了石油化学品的产率。与传统ZSM-5相比,介孔Zn/ZSM-5将共热解产物中高附加值单环芳烃和烯烃的产率提高了24.3%,同时抑制了多环芳烃的产生。这一结果表明,在生物质和LDPE共催化快速热解中,浸渍Zn和碱处理复合改性ZSM-5分子筛有利于提高转化效率和优化产物分布。

Zn/HZSM-5分子筛催化棕榈油多产芳烃的研究

HZSM-5分子筛可用于脂肪酸酯催化转化生产芳烃、低碳烯烃等过程。未经过处理的HZSM-5分子筛芳烃产率较低,使用过渡金属改性后的HZSM-5分子筛酸性质发生了改变,能够提高芳烃的收率。以等体积浸渍法对HZSM-5分子筛进行改性,制备了不同锌含量的Zn/HZSM-5分子筛,并进行了XRD、XRF、XPS、NH3-TPD、SEM、TEM、Py-IR、N2物理吸附-脱附等多种表征,结果表明锌的引入没有改变HZSM-5的晶体结构,锌物种能均匀分布在HZSM-5分子筛表面及孔道。棕榈油催化转化实验结果显示Zn含量(质量分数)为3%的Zn/HZSM-5有最好的催化效果,芳烃在液相烃类所占比例(质量分数)为87.92%,芳烃收率(质量分数)为59.44%。

锌和钾改性HZSM-5临氢芳构化催化剂研究

以等体积浸渍法制备了Zn/HZSM-5和不同含量K改性的K-Zn/HZSM-5催化剂,采用XRD、NH3-TPD、py-IR和N2吸附-脱附等方法对所制备催化剂进行了表征,在HZSM-5催化剂中加入5%质量分数的ZnO,催化剂的总酸量略有增加,L/B酸比值增加;同时又加入不同含量的K2O,随着K2O含量的增加,催化剂的L酸量和L/B酸比值均降低,少量K2O的引入对催化剂酸性质影响较小。以正庚烷为原料考察HZSM-5催化剂以及Zn和K改性后的催化剂的临氢芳构化性能,结果表明,ZnO质量分数为5%、K2O质量分数不超过0.5%时,随着钾含量的升高,改性催化剂的芳构化率和苯、甲苯、二甲苯(BTX)的选择性大幅提高,C9+芳烃的选择性降低,Zn和K改性催化剂的活性和稳定性较好。

沸石的改性及其除锌效果研究

为改善天然沸石对水中Zn(Ⅱ)的去除效果,采用NaCl、MnO_2、NaCl-MnO_2对沸石进行改性,并分别详细研究了MnO_2制备中各主要因素及NaCl改性液浓度、改性质量体积比等对改性沸石去除Zn(Ⅱ)效果的影响。结果表明,MnO_2改性的最佳条件是沸石与KMnO_4和MnSO_4溶液凝胶化反应30min、陈化2.5d,沸石质量/(沸石质量+理论生成MnO_2质量)为0.6、灼烧温度为400℃,NaCl改性的最佳条件是NaCl改性液浓度为1mol/L、沸石质量/NaCl溶液体积为0.04g/L、改性温度为75℃。在最佳MnO_2和NaCl改性条件下对沸石进行NaCl-MnO_2联合改性,改性后的沸石用于处理Zn^(2+)初始浓度为50mg/L的水样,其对Zn^(2+)的去除率高于NaCl改性沸石和MnO_2改性沸石。