表面活性剂改性对Zn/Ti-PILCs吸附剂脱硫性能的影响

在柱撑黏土Ti-PILCs的合成过程中,加入各种表面活性剂进行改性,通过负载Zn制备了Zn/Ti-PILCs吸附剂,考察了其对模拟柴油中二苯并噻吩的选择吸附性能。结果表明,经表面活性剂尤其是十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性制备的Zn/Ti-PILCs其吸附脱硫率得以显著提高。当CTAB/Ti摩尔比为0.5时,Zn/Ti-PILCs-CATB具有最佳的吸附性能,DBT去除率达96.3%。N2吸附脱附等温线和孔径分布研究表明,CTAB改性可增加1 nm～4 nm孔的数量,并改善黏土层间柱子的分布,使Ti-PILCs具有更高的比表面及更均匀的孔径分布。

前驱物对Mn-Ce/Ti-PILC低温SCR脱硝的影响

分别采用TiCl4和钛酸丁酯为Ti前驱物制备了钛基交联黏土(Ti-PILC),通过浸渍法将锰铈负载于Ti-PILC上,制得催化剂Mn-Ce/Ti-PILCs和Mn-Ce/clay,测试了该催化剂在以氨气为还原剂的低温SCR过程中的催化活性,分析了Ti前驱物对黏土结构及催化性能的影响。XRD、BET、FT-IR、NH3-TPD和SEM等表征结果表明,与原土(clay)相比,经钛交联柱撑后,Ti-PILC的微观结构更加合理,其比表面积和孔容都有了一定程度的增加,表面酸性有所增强。与原土负载的Mn-Ce/clay催化剂相比,Mn-Ce/Ti-PILCs的催化活性明显提高。而且,钛酸丁酯作前驱物进行交联比TiCl4交联效果更明显,所得到的催化剂低温活性更好。

碱土金属对MnO_x-CeO_2/ZrO_2-PILC催化剂SCR活性影响研究

采用浸渍法模拟低温选择性催化还原(SCR)催化剂MnOx-CeO2/ZrO2-PILC的碱土金属中毒特性,研究了碱土金属及其负载量对中毒程度的影响。实验表明,钙/镁的添加会引起催化剂中毒,催化剂中毒失活程度与碱土金属的负载量有关。运用X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、氮气吸脱附及NH3程序升温脱附(NH3-TPD)对新鲜催化剂以及碱土金属中毒后的催化剂进行了表征。结果表明,钙/镁中毒后催化剂的比表面积降低、催化剂氧化还原性和表面酸性减少,进而造成催化剂失活。

Cu-Fe-PILC催化C3H6选择性还原NO的性能

采用羟基铁离子柱撑Na-Mont制备出1.0Fe-PILC,通过超声浸渍法合成不同铜负载量的nCu-Fe-PILC,并测试了其在富氧条件下催化C3H6选择性催化还原NO的性能。通过N2吸附脱附、XRD、UV-Vis、H2-TPR、Py-FTIR等技术手段表征催化剂的微观结构和物化性质,进一步解释其催化反应机理。结果表明,Cu的引入提高了1.0Fe-PILC的中低温活性和抗水硫能力。其中9Cu-Fe-PILC在<300℃时NO转化率可达69.8%以上,400℃后NO转化率保持在99%以上且水硫影响较小。XRD、N2吸附脱附结果表明,催化剂的SCR活性与所负载的活性组分和催化剂的吸附能力有关。UV-Vis结果表明,9Cu-Fe-PILC具有较强的中低温活性,与其含有较多的游离态Cu2+有关。H2-TPR结果表明,与1.0Fe-PILC相比,经Cu修饰的nCu-Fe-PILC获得了中低温还原能力。Py-FTIR结果表明,nCu-Fe-PILC表面同时含有Lewis酸和BrФnsted酸,Lewis酸是影响催化剂SCR活性的主要因素。

Ag对Fe/Al-PILC的SCR-C3H6脱硝特性的影响

为提高低温段(<300℃)铝柱撑蒙脱土负载铁基催化剂的脱硝效率,采用银离子对其进行修饰。通过超声浸渍法合成银-铁双金属催化剂,并于固定床反应器中评价催化剂性能。结果表明,Ag的引入显著改善了Fe/Al-PILC催化剂的低温催化活性。在250℃时,Ag-Fe/Al-PILC催化剂的NO转化率达到60%以上,高于Fe/Al-PILC催化剂20%的NO的转化率,其中,2.1Ag-Fe/Al-PILC在250℃时NO转化率达到82%,N2选择性达到100%。而且,引入银离子后的双金属催化剂保持了铁基催化剂较好的抗H2O和SO2性能。通过多种技术探究催化剂的微观结构和物理化学性质。根据N2吸附-脱附测试结果表明,双金属催化剂形成了稳定的整体结构,并具有较大的内比表面积。同时,XRD和UV-vis表征结果显示,在催化剂表面形成的银-铁固溶体、Ag+和Agn^δ+物种是影响其低温活性的关键因素。Ag-Fe/Al-PILC的低温活性与形成的银-铁固溶体有关,同时在催化剂表面形成的Ag+和Agn^δ+物种是影响其低温活性的关键因素。XPS结果表明,Ag和Fe之间存在电子转移,形成了双金属协同作用,改变了催化剂表面的银、铁成分含量及其价态。H2-TPR结果表明,Ag促使Fe/Al-PILC还原特征峰出现在低温区,提高了其低温还原性能。表面酸性的Py-FTIR分析结果表明,Ag-Fe/Al-PILC催化剂同时存在Lewis酸和Bronsted酸,且Ag提高了Bronsted酸的稳定性。

Mn-Ce/Ti-PILC催化剂低温脱硝性能研究

以钛基柱撑黏土(Ti-PILC)为载体,采用浸渍法制备了Mn-Ce/Ti-PILC催化剂,并考察了其脱硝性能。在n(Ti)∶m(黏土)为15 mmol/g、焙烧温度为400℃、Mn-Ce负载量(w)为12%和6%、空速为120000 h-1的条件下,Mn-Ce/Ti-PILC在宽温度窗口180~260℃的NO转化率可达90%以上,N2选择性可达80%以上;220℃时NO转化率接近100%,N2选择性达86%左右。柠檬酸和Mo的掺杂可进一步提高Mn-Ce/Ti-PILC的脱硝性能。Ti-PILC载体结构有助于活性组分分散,且Ti与Mn-Ce之间可形成强相互作用。Ce的加入可降低催化剂酸性位点强度。

柱化剂研究进展

柱化剂是层柱粘土的重要组成部分,也是层柱化研究中的主要内容。层柱多孔材料孔结构和性能的可调控性正来自于该领域最活跃的研究对象———柱化剂。本文对柱化剂的研究进展作了较全面的介绍,并将各种柱化剂分为有机、无机和有机 无机三大类七小类。。

交联粘土合成及其在C_3H_6选择性催化还原NO_x中的应用研究

用不同的交联剂溶液与钠基土进行交联反应,合成了不同交联粘土(Al-PILC、Zr-PILC、Ti-PILC)。以合成的交联粘土作为载体负载Cu及其它金属活性组分,考察了富氧条件下C3H6选择性还原NO反应的催化活性。与Cu/Al-PILC、Cu/Zr-PILC相比,Cu/Ti-PILC显示了很好的低温活性和较宽的活性温度范围。Cu的负载方法影响催化剂活性,浸渍法制备的催化剂比离子交换法制备的催化剂活性好。用N2吸附等温线、孔径分布以及漫反射红外光谱研究了交联过程及活性组分的负载对交联粘土结构的影响。钠基土经TiO2交联柱撑后,孔结构和孔径分布有了很大的改变,比表面积和孔容大幅增加。负载活性组分Cu没有改变Ti-PILC的孔结构,只是减少了比表面和孔容。漫反射红外光谱研究发现,经TiO2柱撑后,粘土结构羟基减少,交联剂与粘土结构羟基发生了交联作用。

柱撑粘土矿物层间域的性质及其环境意义

柱撑粘土矿物是近年来受国内外矿物学者广泛关注的矿物材料之一。柱撑粘土矿物层间域是一个特殊的化学反应场所。本文系统评述了氮氧化物、重金属离子、阴离子、肥料养分及有机污染物等环境污染物在柱撑粘土矿物层间域中的催化还原、吸附、脱附、控释及光催化反应机理,着重阐述了柱撑粘土矿物的层间域性质,讨论了它们的环境化学行为对环境的影响和意义。

柱撑粘土的晶体结构模型

根据X射线衍射、电子探针等实验数据综合分析和理论计算,讨论了柱撑基团[Al13O4(OH)24(OH2)12]7+和[Ti20O32(OH)12(OH2)18]4+在粘土矿物结构单元层层间的分布,铝基和钛基的笼状离子作用范围分别相当于粘土矿物的10个和6个晶胞。羟基铝柱撑蒙脱石层间孔道高度为0.9～1.2nm,直径为1.5nm,理论孔道率为84%,有效孔道率为56%。钛基柱撑蒙脱石的层间孔道高度为1.34～1.60nm,直径为1.0nm,理论孔道率为75%,有效孔道率为50%。根据柱撑离子基团的两种类型,可把柱撑粘土分为Keggin型柱撑粘土和Dawson型柱撑粘土。

铈改性钛基层柱粘土负载锰催化剂上低温NH_3选择性催化还原NO(英文)

采用离子交换法制备了钛基层柱粘土(TiO2-PILC),并应用浸渍法将Mn负载于其上制得不同Mn含量的xMn/TiO2-PILCs催化剂,考察了催化剂低温NH3选择性催化还原NO(NH3-SCR)活性,研究了添加Ce对8%Mn/TiO2-PILC催化剂活性及其抗水蒸气抗SO2特性的影响.结果发现,TiO2-PILC负载的锰基催化剂具有良好的抗水蒸气性能,但在水蒸气和SO2共存时失活严重.Ce的添加对催化剂活性以及抗SO2能力均有所提高,其中8%Mn-2%Ce/TiO2-PILC在200oC时NO去除率达到95%,同时SO2失活速率明显比其他催化剂低.采用N2吸附-脱附、X射线衍射、NH3程序升温脱附、H2程序升温还原和X射线光电子能谱等技术对催化剂结构和性质进行了表征.结果表明,所制备催化剂具有丰富的中孔结构和较大的比表面积;Ce的添加使Mn在催化剂表面分散性更好,提高了催化剂表面酸性和催化剂氧化还原性能,从而使其活性和抗硫性能增加.

交联粘土用于催化裂化汽油吸附脱硫

以具有层间距为纳米级的蒙脱土粘土为原料,经锆交联处理以改善其水热稳定性,以此为载体在层间组装活性金属得到改性蒙脱土,考察了其对催化裂化汽油的脱硫作用。结果表明:锆交联蒙脱土(Zr-MMT)的室温容硫量达到4.05 mg/g,明显高于分子筛和活性炭类载体;所制备的负载活性金属银的脱硫剂,其室温脱硫效果比Zr-MMT提高了1倍,容硫量达到8.26 mg/g。

铁盐水解法制备铁层柱蒙脱石及其结构特性研究

利用低角度X射线衍射、红外光谱、喇曼光谱及孔结构分析,研究了用铁盐水解法制备的铁层柱蒙脱石的结构与性质。所制得的铁层柱蒙脱石以介孔型层离结构为主,微孔型柱撑结构为辅。前者为蒙脱石片层与铁离子水解产生的聚合羟基铁簇合物堆垛而成的卡房状结构,与d值为6.4±1.0nm的X射线衍射宽峰相对应;微孔型柱撑结构则与d值约1.5nm的(001)衍射峰相对应。所合成的系列铁层柱蒙脱石中最大的比表面积和孔容分别为215.7m2/g和0.291mL/g。500℃热处理后,仍保存铁层柱蒙脱石的介孔结构。铁层柱蒙脱石富含阴离子(NO3-),并作为平衡铁水解聚合物正电荷的反离子而稳定存在,可为磷钨酸离子[PW12O40]3-所交换。铁层柱蒙脱石的新型结构和特殊性质在催化剂、载体与吸附剂等领域具新的应用前景。

由钙基膨润土直接合成钛柱撑膨润土

以钙基膨润土为原料,未经钠化处理,直接以四氯化钛、丙三醇组成的钛柱撑剂,在水热条件下制备了钛柱撑膨润土(titanium pillared clay,Ti-PILC)。探讨了制备Ti-PILC的工艺参数对其结构性能的影响。筛选出最佳工艺参数为:悬浮液浓度为5%,钛土比为20mmol/g,140℃水热合成3h。所得Ti-PILC层间距达1.962nm,比表面积186m2/g。在500℃以下具有良好的热稳定性。光催化显示:该Ti-PILC在紫外光照射下能持续稳定地生成羟基自由基,适于低浓度甲基橙的降解,而经钾离子修饰过的催化剂更适于高浓度降解。

交联粘土催化剂的结构、性质和应用

交联粘土是当今备受瞩目的催化材料,在石油加工、精细化工以及环境科学等领域有十分广阔的应用前景。介绍了交联粘土的制备、结构、性质和应用,评述了有关方面的最新进展。

新型载体对VOCs催化氧化反应性能的影响

综述了近些年来国内外科研工作者在VOCs催化氧化催化剂载体方面的创新性工作,包括金属氧化物载体、柱撑黏土载体(PILCs)、三维有序大孔材料(3DOM)载体、分子筛等载体用于VOCs催化氧化反应,并分析了载体结构特征、孔道结构、表面物理化学性质及活性组分的分散作用等对催化反应效果的影响,从而为高性能催化氧化催化剂载体的设计、研发及优化提供建议。

纳米级铈锆氧化物固溶体在催化剂中的应用

对以铈锆氧化物固溶体Ce0.75Zr0.25O2为助剂的催化剂进行了活性评价。实验结果表明:固-固化学反应法制备的Ce0.75Zr0.25O2固溶体与传统的共沉淀法制备的Ce0.75Zr0.25O2固溶体在三效催化剂中作为催化助剂的作用是相当的,对模拟汽车尾气起到了很好的净化作用。还研究了Ce0.75Zr0.25O2对交联粘土(PILC)催化剂Cu/CeTi-PILC的丙烯选择性催化还原一氧化氮反应的影响。实验证明:Ce0.75Zr0.25O2固溶体能提高催化剂5%Cu/CeTi-PILC对C3H6和一氧化氮的催化活性,起燃温度明显降低,其中C3H6起燃温度降低了15℃;一氧化氮起燃温度降低了112℃。

金属柱撑黏土催化非均相Fenton技术的研究

金属柱撑黏土(PILC)能够在保证Fenton法对有机污染物的去除功效的同时,较好地克服Fenton法催化剂易流失、适用pH范围小等缺点。介绍了金属柱撑黏土制备的新进展,总结了柱撑黏土单独催化或与紫外等技术联合催化非均相Fenton反应降解水体有机污染物的研究成果,分析了柱撑黏土催化非均相Fenton反应的机理。针对目前研究仍然存在的问题,结合实际应用的需求,提出了今后工作中一些值得关注的方向。

交联蒙脱土负载型Cu催化剂用于CH_4燃烧反应的研究

在蒙脱土原粉中引入Al 、AlZr 、AlCe 交联剂,分别制备交联蒙脱土。测试表明:与蒙脱土原粉相比,Al 、AlZr 、AlCe 交联蒙脱土的底面间距明显增大,热稳定性显著提高;AlZr 、AlCe 交联蒙脱土的底面间距比Al 交联蒙脱土更大,热稳定性更高。以交联蒙脱土为载体,制得负载型Cu催化剂,考察了它们对甲烷燃烧反应的催化活性。结果表明:AlZr 、AlCe 交联蒙脱土催化剂活性明显高于Al 交联蒙脱土催化剂,反应温度为550℃时,甲烷在AlZr 、AlCe 交联蒙脱土催化剂上的转化率约90%。

SO_4^(2-)改性铝层柱粘土固体酸催化合成乙酸正丁酯

以SO2-4改性铝层柱粘土固体酸催化剂催化合成了乙酸正丁酯,考察了催化剂主要制备条件对乙酸转化率的影响。实验得乙酸正丁酯的最佳合成条件为:酸醇摩尔比1∶1.4,催化剂用量0.5g,反应时间3h,反应温度115～122℃。在此条件下,乙酸转化率可达90.2%以上,催化剂可重复使用。