鸡蛋壳负载Co_(3)O_(4)催化剂制备及其N_(2)O分解性能研究

采用废弃的鸡蛋壳作载体,沉积沉淀法制备了一系列不同Co_(3)O_(4)含量Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂,并在连续流动微反装置上考察了N_(2)O分解性能。结果表明,当Co_(3)O_(4)质量分数为20%时,催化剂表现出优异的N_(2)O分解性能。在空速10000 h^(−1)和N_(2)O含量0.1%的条件下,400℃可实现N_(2)O完全转化;其比活性约为Co_(3)O_(4)催化剂的4.3倍(反应温度为440℃);同时,该催化剂对原料气中3%O_(2)、3.3%H_(2)O和/或2.0×10^(−4)NO表现出较强的耐受性和较高的稳定性。分析催化剂的多种表征结果发现,CaCO_(3)作为鸡蛋壳的主要成分,与活性组分Co_(3)O_(4)紧密结合,两者的强相互作用导致20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂中产生更多的氧空位和Co^(3+);Co_(3)O_(4)氧化还原性能得到提高,Co−O键被有效削弱;此外,该强相互作用可提高20%Co_(3)O_(4)/鸡蛋壳催化剂表面碱性位点的强度,增大碱性位点数量,更易于转移电子而促进N_(2)O分解。

ZnCaZr固溶体催化异丁烷-CO_(2)氧化脱氢制异丁烯的研究

本研究采用一锅式共沉淀法制备了xZn-CaZr固溶体催化剂并将其应用于CO_(2)-BDH反应,通过多种手段探明该系列催化剂的理化性质并结合催化性能阐述其构效关系及表面氧化还原机制。研究表明,xZn-CaZr催化剂在Zn含量为6%−12%的情况下形成了Zn物种高度分散的固溶体结构,且氧缺陷的数量与Zn的含量成正比。在xZn-CaZr催化剂上,晶格氧的数量和氧迁移率是决定催化性能的关键因素,其中,0.4Zn-CaZr催化剂展示出最佳的催化活性,而0.2Zn-CaZr催化剂展示出最佳的反应稳定性。该研究为进一步开发绿色高性能的CO_(2)-BDH催化剂提供了参考价值。

Fe^(0)/C诱导铜盐还原耦合化学沉淀法脱除废水硫氰酸盐

焦化废水是一类伴随焦炭生产而形成的有机-无机组分共存、环境危害大的工业废水,其高含量的硫氰酸盐将毒害微生物、抑制生物活性,影响废水生化系统的稳定性,研究硫氰酸盐的资源化利用具有重要意义。采用等体积浸渍结合碳热还原法制备系列生物炭负载零价铁材料(Fe^(0)/C),用X射线衍射和氮气吸-脱附技术进行物性结构表征;模拟焦化废水,利用零价铁还原铜盐耦合硫氰酸亚铜合成反应,实现硫氰酸根回收利用。表征结果表明:Fe^(0)/C是无定形碳负载零价铁材料,比表面积较小(小于1 m^(2)/g)。实验结果显示,在模拟废水硫氰酸盐质量浓度为2.50 g/L、铜盐浓度为0.03 mol/L、pH为5.5、温度为40℃条件下反应10 min,3Fe^(0)/C(铁质量分数为3%)对硫氰酸盐脱除率达到99%,实现了模拟焦化废水中硫氰酸盐的高效脱除,获得了附加值较高的硫氰酸亚铜产品,丰富了焦化废水物化-生化处理技术理论。

焦粉基Fe_(3)O_(4)/C诱导铜盐还原耦合化学沉淀法脱除废水硫氰酸盐

煤焦化过程中产生大量酚-氰-硫氰酸盐等组分复杂的工业废水,对水体生态环境具有潜在危害,研究高效的含硫氰酸盐废水处理技术具有积极的经济、环保意义。以焦粉固废为碳源,采用等体积浸渍,结合限热碳还原法制备磁性Fe_(3)O_(4)/C材料,采用XRD和N 2吸附-脱附技术进行物质结构表征,并应用于诱导铜盐化学沉淀法脱除模拟焦化废水中硫氰酸盐。XRD结果表明,负载的Fe_(3)O_(4)平均晶粒尺寸为10.8 nm,Fe_(3)O_(4)/C材料比表面积6.8 m^(2)·g^(-1)。模拟焦化硫氰酸盐废水(浓度为2.5 g·L^(-1))处理实验结果显示,在铜盐浓度为0.03 mol·L^(-1)时,采用铁质量分数20%Fe_(3)O_(4)/C催化剂(投加量1.25 g),废水初始pH=5.6,45℃下反应2 h,硫氰酸盐脱除率可达99.84%,催化剂稳定性良好;动力学模拟显示反应遵循准二级动力学模型,主要吸附过程受化学作用控制。该研究以焦粉固废为载体,制备了Fe_(3)O_(4)/C材料,通过铁铜物种协同作用,利用化学沉淀法实现了模拟废水硫氰酸盐的高效脱除,为工业化焦化废水处理提供理论支持。

温度对β分子筛苯液相烷基化性能的影响

温度对β分子筛催化苯与乙烯液相烷基化反应性能的影响较大,本文从催化剂及反应角度两方面研究了温度对催化剂性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N_(2)物理吸附-脱附(BET)及吡啶吸附傅里叶变换红外光谱(Py-FTIR)等方法对自制的β分子筛进行表征,并考察了不同温度下β分子筛在苯与乙烯液相烷基化反应中的催化性能。结果表明,随温度升高,乙烯转化率升高,乙苯选择性降低,二乙苯选择性增加,其中,邻二乙苯选择性降低,对二乙苯选择性增加。同时,随温度升高,β分子筛上B酸量减少,主要为桥式羟基B酸和端基硅羟基B酸的减少。表明反应温度对乙烯转化率的影响主要受动力学控制;而温度对产物选择性的影响主要来源于温度对B酸量变化的影响,其中,乙苯选择性与B酸量有正相关性,邻二乙苯选择性与桥式羟基B酸量和端基硅羟基B酸量有正相关性。

SiO_2与ZrO_2-SiO_2气凝胶表面酸性的研究

采用溶胶-凝胶法结合乙醇超临界流体干燥法制备了SiO2气凝胶和ZrO2-SiO2复合氧化物气凝胶,采用氨-程序升温脱附法(NH3-TPD)和吡啶吸脱附-原位红外法(Py-IR)测定了其表面酸性。结果表明,SiO2气凝胶只有弱的L型酸位,ZrO2-SiO2复合氧化物气凝胶有L型酸位和B型酸位,且酸性和酸量比SiO2气凝胶都有较大增强。

载体对镍基催化剂顺酐液相加氢性能的影响

分别以Zr O2、Si O2与Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni质量分数为15%的催化剂,考察了其催化顺酐液相加氢性能,并利用BET、XRD、H2-TPR以及TPO-MS等表征手段对催化剂进行了详细表征。结果表明,随载体不同各催化剂的加氢活性及选择性存在较大差异,Ni/Al2O3催化剂的C C键加氢活性最高,但其几乎没有C O加氢活性,催化顺酐加氢主产物为丁二酸酐。Ni/Zr O2催化剂具有最高的C O加氢活性,催化顺酐加氢主产物为γ-丁内酯,在反应温度为483 K,氢气压力为5 MPa的条件下反应8 h时,Ni/Zr O2催化剂的γ-丁内酯选择性达79.20%。催化剂的套用实验表明,Ni/Zr O2与Ni/Si O2催化剂具有高的使用稳定性,Ni/Al2O3催化剂则在套用过程中快速失活。顺酐加氢至γ-丁内酯的中间产物——丁二酸酐与催化剂间的相互作用是影响催化剂加氢选择性及使用稳定性的主要原因。

Ni-SiO2催化剂空间限域维度对CH4-CO2重整反应金属抗积碳能力的影响

制备了3种化学组成相同但金属活性位点空间结构不同的Ni-SiO2催化剂(Ni/SiO2负载型催化剂、Ni/SBA-15介孔结构催化剂和Ni@SiO2核壳结构催化剂),考察了不同空间限域维度及结构对CH4-CO2重整反应活性金属抗积碳机制的影响规律.结果表明,Ni/SiO2催化剂无空间限域效应,抗积碳能力最弱,表现出最差的稳定性;Ni/SBA-15催化剂存在部分空间限域效应,抗积碳能力明显提高,表现出较好的稳定性但是仍有失活;Ni@SiO2催化剂具有完全几何限域效应,抗积碳能力最强,表现出最优的稳定性.

Ni/Al_2O_3-SiO_2催化剂表面性质及顺酐加氢性能

以Al2O3质量分数为10%的Al2O3-SiO2复合氧化物为载体,通过浸渍法制备一系列不同Ni负载量的Ni/Al2O3-SiO2催化剂。运用BET、XRD、H2-TPR和NH3-TPD-MS方法研究催化剂表面性质随活性金属Ni负载量的变化规律,探讨催化剂表面性质的变化对其顺酐加氢活性、选择性及催化剂稳定性的影响。结果表明,Ni/Al2O3-SiO2催化剂中的Ni质量分数由5.0%增加至12.5%时,γ-丁内酯收率由7.9%快速增至38.9%,进一步增加Ni质量分数至20.0%,γ-丁内酯收率增加趋于平缓。催化剂中Ni活性物种与催化剂酸性中心的数量是影响催化剂顺酐加氢活性的主要原因。

透射电镜的管理维护与故障处理探讨

高分辨透射电镜是进行各类材料微观形貌、晶体结构、位相以及微区成分分析不可或缺的大型仪器。日本电子JEM-2100高分辨透射电镜在山西大学安装投入使用至今已有10余年,有效机时达到8000小时以上,是学校使用率最高的大型仪器之一。针对该仪器多年来的管理与维护、常见故障处理等情况进行详细分析,并根据目前仪器运行管理过程中存在的问题,对仪器未来的管理制度进行了探讨。

载体对固体碱催化剂1,4-丁二醇乙烯化催化性能的影响

通过沉淀法制备了Al2O3和ZrO2载体,再采用浸渍研磨法分别制备了K/Al2O3和K/ZrO2两种固体碱催化剂,利用XRD、N2吸附-脱附、FTIR、TG、XPS、ICP-AES和CO2-TPD等方法表征了催化剂的结构与性质,并考察了催化剂对1,4-丁二醇(BDO)乙烯化反应的催化性能。表征结果显示,与K/Al2O3催化剂相比,K/ZrO2催化剂虽然具有较低的比表面积和孔体积,但K/ZrO2表面除了弱碱性位点外还形成大量强碱性位点,碱性位密度明显提高,这是它具有优异BDO乙烯化催化性能的原因。实验结果表明,在m(催化剂)∶m(BDO)=0.15、反应温度为150℃、乙炔流量为40 mL/min、搅拌转速为400 r/min的反应条件下,K/ZrO2催化剂上羟丁基乙烯基醚收率高达35.91%,催化剂使用中表现出较优的稳定性。

Pd-Cu/羟磷灰石的制备及常温常湿CO催化氧化性能

通过溶胶-凝胶法(SG)和水热法(HT)合成了羟磷灰石载体(HAP-SG,HAP-HT),以浸渍法制备负载型Pd-Cu/HAP催化剂(PC-SG,PC-HT),并考察其常温常湿条件下CO催化氧化反应性能.采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、N2物理吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、H2程序升温还原(H2-TPR)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)和CO原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in-situ DRIFTS)等手段对Pd-Cu/HAP催化剂进行了表征.结果表明,相比于PC-SG,PC-HT具有较大比表面积和孔容,含有较多的Cu2Cl(OH)3物种且与Pd物种和载体直接产生了较强的相互作用;而且PC-HT表面含有较强CO活化能力的Pd^+物种和更多具有较强氧化还原性质的Cu^+物种,以及较少数量和较低强度的碱性位点,因而表现出更加优异的常温常湿条件下CO催化氧化性能.

单分散Co_3O_4@SiO_2核壳催化剂的制备及N_2O催化分解性能

N_2O是一种重要的温室气体,且对臭氧层有很大的破坏作用,而直接催化分解法是除去N_2O最经济有效的方法之一。针对目前报道较多的钴氧化物催化剂活性较差的问题,将包覆型Co_3O_4核壳材料引入N_2O直接催化分解反应,利用核壳结构的限域特性与壳层的多孔孔道使Co_3O_4分散性增加,粒径减小,金属载体相互作用与接触反应界面增强,从而提高了催化剂在N_2O直接催化分解反应中的低温活性。此外,还制备了一系列不同金属含量的Co_3O_4@SiO_2球形核壳催化剂来研究包覆结构对催化剂性能的影响,通过X射线荧光光谱(XRF)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)等表征,证实在保证稳定单分散核壳结构的前提下,活性Co_3O_4位点越多,催化剂反应活性越好。

负载型Pd-Cu催化剂的制备及富氢气氛下CO优先氧化性能

分别以Al_(2)O_(3),SiO_(2)和C_(3)N_(4)为载体,通过简单浸渍法制备了3种负载型Pd-Cu催化剂(PC-Al_(2)O_(3),PC-SiO_(2),PC-C_(3)N_(4)),考察了其在室温下富氢气氛中CO优先氧化反应性能.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氮气物理吸附仪(N_(2)-physisorption)、氢气程序升温还原(H_(2)-TPR)、二氧化碳程序升温脱附(CO_(2)-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)和原位漫反射傅里叶变换红外光谱(In situ DRIFTS)等手段对其进行了表征.结果表明,与PC-SiO_(2)和PC-C_(3)N_(4)相比,PC-Al_(2)O_(3)具有更高的CO优先氧化性能.这是由于PC-Al_(2)O_(3)上形成了大量与Pd物种具有强相互作用的Cu_(2)Cl(OH)_(3)物种;而PC-SiO_(2)中仅有少量的Cu_(2)Cl(OH)_(3),且与Pd物种相互作用较弱;PC-C_(3)N_(4)中Cu物种则更易与C_(3)N_(4)基质配位,由此削弱了Pd,Cu之间的相互作用.在反应气氛下PC-Al_(2)O_(3)表面还易形成具有更强CO活化能力的Pd+物种,通过与大量Cu^(+)物种紧密相互作用,在一定程度上抑制Pd^(+)被过度还原为Pd^(0),从而维持了其催化活性.与SiO_(2)和C_(3)N_(4)相比,Al_(2)O_(3)更适合负载Pd-Cu用于富氢气氛下CO优先氧化反应.

H_2气氛中TiO_x的形成及其对Ni/TiO_2催化剂顺酐液相加氢性能的影响

采用等体积浸渍法制备了Ni/TiO2催化剂,利用N2物理吸附、H2-TPR、XRD、H2-TPD及CO-TPSR等表征手段研究H2气氛中随着热处理温度升高,Ni/TiO2催化剂结构和织构变化规律,并考察催化剂的顺酐液相加氢性能。研究表明,随着热处理温度的升高,催化剂C=C键加氢活性逐渐增高,而C=O加氢活性先增高后降低。产生这一现象的原因与TiOx物种随H2气氛中热处理温度的升高而逐渐增多有关。

Ru/磺化石墨烯催化木糖直接转化制备糠醇

以氧化石墨烯为载体,在其表面引入酸性位-SO_(3)H和金属位Ru,制备了Ru/磺化石墨烯金属-酸双中心催化剂(Ru/SRGO).采用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱(Raman)、X-射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和酸-碱滴定等技术对催化剂的结构和性质进行了表征.相对氧化石墨烯,磺化改性后石墨烯的特征衍射峰向低角度偏移(XRD),在Raman光谱中其D峰发生红移,G峰发生蓝移,结合I_(D)/I_(G)的比值证实其表面产生更多有利于活性金属Ru负载及其稳定的缺陷位.酸性表征显示催化剂表面-SO_(3)H密度随磺化过程中添加磺化试剂含量的增加而增加.在催化木糖直接制备糠醇的反应过程中,催化剂的活性与其表面的酸量呈正相关,而产物糠醇的选择性则随酸量的增加呈现"火焰山形态"分布,在金属和酸双中心量的匹配及其协同催化下,在150℃,1 MPa H_(2)条件下,实现了木糖高效转化制备糠醇,其收率达70.4%.

Sr掺杂羟基磷灰石负载Co_(3)O_(4)催化N_(2)O分解

通过共沉淀法合成了羟基磷灰石(HAP)和一系列Sr掺杂羟基磷灰石载体(Ca_(9)Sr_(1)、Ca_(8)Sr_(2)和Ca_(7)Sr_(3)),以浸渍法制备负载型Co_(3)O_(4)催化剂。采用XRD、N_(2)-physisorption、Raman、FT-IR、H_(2)-TPR、XPS、O_(2)-TPD和CO_(2)-TPD对所制备的样品进行表征,使用连续流动微反应装置研究了其N_(2)O分解性能。实验结果表明,催化活性顺序为Co/Ca_(8)Sr_(2)>Co/Ca_(9)Sr_(1)>Co/HAP>Co/Ca_(7)Sr_(3)。当Sr/Ca比为1:9和2:8时较好地保持了HAP载体的结构,适量Sr的掺杂不仅促进了Co_(3)O_(4)分散,增加了催化剂中Co^(2+)和表面氧空位的数量,同时提高了催化剂的表面碱量和碱性位密度,从而更加有利于N_(2)O活化和O_(2)脱附。

苯酚废水中锌离子的有机络合回收利用

为实现苯酚废水中锌离子的资源化高效利用,以药厂实际苯酚废水为原料,福美钠(DTC)作络合剂,利用有机络合沉淀法回收锌离子并合成锌DTC沉淀物。借助傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁(1H-NMR)、热重分析(TG-DTA)等对锌DTC沉淀物进行表征及分析,并对其熔点进行测试;考察了DTC的用量、反应温度、反应时间等因素对锌离子回收率的影响。结果表明:在30℃,不调pH条件下,苯酚废水中Zn2+与DTC摩尔比为1:2.26,反应20 min时,锌离子的回收率达到98.81%,且得到纯度良好的福美锌沉淀物。综合投料成本等考虑,中试实验300 L的废水中,调整Zn2+与DTC摩尔比为1:2.17,福美锌收率为73.16%~75.67%。该方法操作简单,成本低,可用于苯酚废水中高浓度锌离子回收。

Ni/SiO_2-Al_2O_3催化乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Al_2O_3含量的SiO_2-Al_2O_3复合氧化物,以该系列复合氧化物为载体,采用等体积浸渍法制备了Ni负载量15%(重量百分比)的催化剂,用于催化乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯.采用N2物理吸附、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、H2程序升温脱附(H2-TPD)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附红外(Py-IR)等手段对催化剂进行了表征.结果表明,不同载体催化剂的活性组分分散度及表面酸性质存在明显差异,显著影响了催化剂吸附、活化H2与C=O键的能力,进而影响了催化剂的乙酰丙酸加氢活性.其中,Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂上的L酸中心能够促进C=O键的吸附、活化,与金属Ni上的H2吸附活性位协同作用,大大提高了乙酰丙酸加氢活性.因此,具有最多L酸中心和丰富H2吸附活性位的Ni/SiO_2-8Al_2O_3催化剂表现出最高的乙酰丙酸加氢活性,在180℃、4 MPa氢气压力下,乙酰丙酸转化率达到90.5%,目标产物γ-戊内酯选择性为100%.

微波法合成氟改性TS-1及其催化环己酮氨肟化性能（英文）

通过微波辅助法制备了含氟的TS-1(F-TS-1-M),并与传统方法制备的氟改性TS-1(F-TS-1-T),微波处理的TS-1(TS-1-M)和未改性TS-1进行比较. XRD、 DR UV-Vis、 XPS表明F-TS-1-M和TS-1-M分子筛上的部分非骨架钛转变为骨架钛,这是由于微波的选择性效应可以不同程度地活化Ti—O和Si—O键;^(19)F MAS NMR证实了F-TS-1-M分子筛中氟元素是以Si-F和SiF_6^(2-)的形式存在;^(29)Si MAS NMR表明F-TS-1-M分子筛的骨架缺陷位和表面羟基减少, Py-FT-IR结果表明F-TS-1-M的Lewis酸性和疏水性高于F-TS-1-T、 TS-1-M和TS-1.在环己酮氨肟化的反应中表现出优异的催化性能.