蛭石基FeCeO_(x)催化剂及CO选择性催化还原NO

以CO为还原剂去除NO的选择性催化还原(CO-SCR)技术受到了广泛关注。本文以天然矿物蛭石为载体,采用共沉淀辅助浸渍法(CP-IM)制备了蛭石负载的铁铈双金属氧化物(FeCe/VMT)用于CO-SCR脱硝反应。表征结果显示,相比传统的浸渍法(IM),共沉淀辅助浸渍制备的FeCe/VMT催化剂具有更大的比表面积(106.9m^(2)/g)和更多氧空位,可以提供更多的活性位点。共沉淀过程形成更多Fe^(3+),并促进了FeCe间的协同作用,有利于提高CO-SCR的催化活性和稳定性。性能测试表明,在300℃和50000h^(−1)的空速下,NO转化率可达100%,48h后NO转化率几乎无衰减。当温度降至250℃时,NO的转化率依然可以达到97%。同时,利用原位红外光谱和密度泛函理论计算技术,揭示了相应的催化反应机理,为制备大比表面积的负载型催化剂提供了一种方法。

基于新疆地区多晶硅产业特色的HSE理念综合实验设计

健康安全环境(HSE)理念已经成为高校化学工程类本科专业认证的必备通识拓展类伦理课程。基于中国新疆地区丰富的多晶硅产业,设计一个综合性实验—以多晶硅副产物四氯化硅(SiCl_(4))为硅源制备多孔二氧化硅(SiO_(2))球形材料。通过综合性实验的实施,让学生深入理解健康理念,树立以人为本的意识;践行安全理念,强化安全第一的责任;增强环境理念,开展环保优先的行动。同时,促进学生了解多晶硅在太阳能光伏电池中的应用,理解碳达峰和碳中和的意义,掌握SiCl_(4)的特点、危害以及“变废为宝”的资源化利用方式,熟悉SiCl_(4)水解制备多孔SiO_(2)纳米球的机理。

基于化学核心素养的科教融合型全水解综合实验

以提升化学核心素养为目标,设计了二维镍铁类水滑石电催化剂用于全解水反应的综合实验。通过共沉淀法制备了镍铁水滑石,表征了XRD、FT-IR、SEM、BET、XPS,并进一步探究其全水解性能。该实验案例旨在让学生了解电催化剂的制备过程,理解全解水产氢、产氧的反应机理,掌握三电极与两电极体系中电化学性能的测试方法。该综合实验将化学核心素养贯穿于实验预习、电催化剂制备、物化性能表征、电化学性能测试、结果与讨论的整个实验设计与实践过程中。该综合实验有助于提高学生对能源与环境的保护意识,增强绿色化学理念,适用于中学与大学化学实验教学。

氮掺杂碳原位锚定铜纳米颗粒用于高效氧还原反应催化剂

与贵金属铂基电化学氧还原反应(ORR)催化剂相比,廉价的非贵金属催化剂引起了广泛的关注。本文以壳聚糖作为一种富含氮和碳元素的生物质资源,利用碳浴法成功制备了氮掺杂碳原位负载铜纳米颗粒(Cu/N-C)催化剂。纯壳聚糖碳化得到的样品N-C的比表面积为67.5 m^(2)·g^(-1)、平均孔径0.14 nm、平均孔体积8.00 m^(2)·g^(-1),与之相比,Cu/N-C比表面积可达607.3 m^(2)·g^(-1)、平均孔径为2.5 nm、平均孔体积为0.40 cm^(3)·g^(-1)。通过密度泛函理论(DFT)进行计算表明,Cu(111)/N-C的自由能值低于N-C,更有利于氧还原催化进行。在0.1 mol·L^(-1) KOH的介质中,Cu/N-C不仅表现出优异的起始和半波电势(分别为0.96 V和0.84 V),而且还表现出了优异的抗甲醇性能和稳定性,并且Cu元素掺杂量达到1.67wt.%。

基于STEM教学理念的SiO_(2)纳米球制备

多孔材料是吸附去除废水中的有机染料的一种有效途径。采用正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源和十六烷基三甲基氨基溴化物(CTAB)为造孔剂,通过微通道反应器连续制备具有高比表面积的多孔SiO_(2)纳米球,研究了其对亚甲基蓝的吸附性能,并使STEM(科学、技术、工程和数学)教育理念贯穿于该实验的整个过程。旨在让学生掌握微通道反应器制备多孔SiO_(2)纳米球的方法,理解多孔SiO_(2)纳米球吸附染料的机理及除染料性能的测试方法。不仅有利于STEM教育理念的实践,而且有助于提高学生的环保意识。