负载型氧化锌选择催化氧化燃料电池氢源中微量CO的研究

采用共沉淀法制备了负载型Au/ZnO催化剂并在固定床反应条件下对催化剂的性能进行分析。实验结果表明，活性组分的含量和焙烧温度对催化剂的活性有影响，在实验条件下，合适的Au的含量为1.5%（质量分数），适宜焙烧温度为300℃，即Au(1.5/ZnO-300催化剂；在反应温度为80℃，原料气CO浓度为0.4%条件下，该催化剂在350h内具有较好的活性和稳定性能，CO的转化率大于97.5%。尾气CO浓度小于0.01%；随着反应时间的进一步延长，催化剂的反应性能下降，利用XRD和BET等表征方法对催化剂进行表征分析，结果表明，反应后催化剂的比表面积小于反应前催化剂的比表面积。     

氯离子对Au／ZnO催化剂结构及CO氧化性能的影响

用共沉淀法制备了Au／ZnO催化剂,考察了残存的氯离子对Au／ZnO催化剂结构及CO氧化性能的影响．结果表明,氯离子加速了金粒子的团聚及碱式碳酸锌的生成,对CO氧化活性和稳定性均有不利影响．     

纳米Au／ZnO／TiO2催化剂对富氢气体中CO选择性氧化

以纳米TiO2为载体用共沉淀法负载不同含量Au和ZnO,研究了在不同沉淀剂、焙烧温度和活化条件下制备的催化剂对富氢气体中CO转化率与选择性的影响。反应气采用模拟原料气,用微反-色谱联用装置对反应产物进行催化活性评价,用BET和XRD等方法对合成的催化剂进行表征。实验结果表明催化剂的活性与选择性受沉淀剂、焙烧温度、活化条件等制备因素综合影响。当催化剂组成为Au(2%)ZnO(2%)/TiO2,用尿素做沉淀剂、300℃空气焙烧,氢气条件下还原制备的催化剂在30℃时活性与选择性最佳。     

不同Fe含量改性CeO2纳米管负载金催化CO氧化

为了提高CO氧化的活性,改善其催化性能,制备了不同含量Fe改性的CeO₂纳米管(CeO₂NTs)负载金催化剂,探究了载体(Fe_0.1Ce_0.9O₂NTs和Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs)中Fe含量的变化对于催化CO氧化的性能影响。采用不同n(Fe)/n(Ce)比例(1∶9和2∶8)的Fe_xCe_1-xO₂纳米管作为载体,将金纳米颗粒(Au NPs)负载在载体上。研究表明:适量的Fe离子(n(Fe)/n(Ce)=1∶9)掺杂有利于活性的提高,掺杂10%Fe的催化剂在110 ℃即可使CO 完全氧化。通过H₂-TPR 等表征手段发现,当Fe的含量为10%的时候,催化剂的还原温度比Au/Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs更低,适当的Fe含量(10%)可以降低CeO₂的表面氧活性物种的还原温度,这些都使得 Au/Fe_0.1Ce_0.9O₂NTs比Au/Fe_0.2Ce_0.8O₂NTs的催化活性更好,可以在更低的温度下(110 ℃)将CO完全转化。     

Au/Al2O3催化剂上环己烷氧化

针对金催化剂制备过程的复杂性和氯离子残留问题,介绍一种负载型金催化剂Au/Al2O3的制备方法和考察该催化剂在环己烷氧化中的催化性能.采用浸渍-氨洗法制备Au/Al2O3催化剂,并应用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其进行表征.以氧气氧化环己烷制备环己酮和环己醇为研究对象,考察金质量分数、反应温度、压力、时间等因素对催化活性的影响.结果表明,随着金质量分数增加,金颗粒增大,催化剂的活性降低,在150℃、1.5MPa条件下反应3h,Au实际质量分数为0.58%的Au/Al2O3催化剂上环己烷转化率为8.96%,环己酮、环己醇和环己基过氧化氢三者的总选择性为93.52%.此外,循环实验表明Au/Al2O3催化剂具有一定的稳定性.     

二氧化碳气氛下改性SiO2负载V催化乙苯脱氢

以三嵌段共聚物P123为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用水热法和浸渍法制备改性SiO2负载钒V/ZrO2-TiO2-SiO2催化剂.在CO2气氛下考察其催化乙苯脱氢的反应性能,并采用X射线衍射、BET比表面积、扫描电镜等技术对催化剂体相及表面性质进行表征.结果表明：催化剂在600℃、乙苯空速（LHSV）0.44 h-1、n（CO2）/n（EB）=5.4的条件下具有较好的催化活性,ZrO2和TiO2在SiO2负载型催化剂表面有相互修饰的作用.改性ZrO2-TiO2-SiO2载体有助于提高V2O5在载体表面的分散程度,抑制VOx的聚合,减小V2O5的微晶尺寸,提高其氧化还原能力.     

PtRu/C和PtNi/C催化剂合成及其对甲醇氧化的电催化性能

采用微波多元醇法合成PtRu/C和PtNi/C催化剂,利用透射电镜（TEM）和X-射线衍射仪（XRD）对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.结果表明,在催化剂中PtRu和PtNi合金纳米粒子的平均粒径分别为2.7和3.0 nm,粒径均匀,并高度均匀地分散在碳载体上.电化学测试结果表明,与Pt/C催化剂相比,PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇的电化学氧化具有更低的起始电位和更稳定的极化电流,说明PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇氧化具有更稳定的电催化性能和更好的抗CO中毒性能.这是由于合金催化剂中的Ru和Ni可以在较低的电位下与其表面吸附水形成含氧物种,使Pt表面吸附的CO等中间物氧化为CO2,避免了催化剂的CO中毒.     

Cu、Mn复合氧化物及其负载Au催化剂的研究

研究了Cu、Mn复合氧化物及其负载型An催化剂的物相结构、表面形貌、体相及表面的化学组成,考察了它们对CO氧化的催化活性及在200℃下进行氧化处理的效果．结果表明：Au和Ce加入Cu、Mn复合氧化物中,可提高其对CO氧化的催化活性;对催化剂进行氧化处理后,催化活性有所增加,表明对CO氧化的活性与晶格氧的数量有关;用浸渍法、涂层法所制备的催化剂其活性小于用共沉淀法制备的催化剂．     

Au/TS-1催化剂上葡萄糖氧化

针对传统的生物发酵法制备葡萄糖酸钠周期长、选择性低、温度控制要求高等缺点,采用3种方法制备了Au/TS-1催化剂,进行比表面积（BET）测定、X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征,用于以氧气为氧化剂葡萄糖氧化制备葡萄糖酸钠,评价了催化性能,并进行反应条件影响考察.结果显示:使用沉积沉淀法制备的质量分数为4%的Au/TS-1催化效果最佳,纳米金颗粒大小在10～20 nm,纳米金颗粒分布均匀,其最佳反应条件为60 ℃,pH 9.5,氧气流量为40 mL/min,催化剂0.18 g,水溶液中葡萄糖的质量分数为5%,葡萄糖最快在23 min 内选择性及转化率均可达到100%,但催化剂在第4次重复利用后,其活性降低很快.研究表明：沉积沉淀法能制备一定纳米金颗粒大小的Au/TS-1催化剂,在该多相催化剂上葡萄糖氧化制备葡萄糖酸钠时间短、活性高、选择性好,但稳定性有待提高.     

合成气直接制二甲醚的Cu基双功能催化剂研究

为对催化研究和二甲醚的实际生产提供参考,采用共沉淀沉积法制备了一系列CuO/ZnO/ZrO2/MnO2/HZSM-5比例不同的二甲醚合成催化剂,并在固定床高压流动反应装置上,以自制的含氮合成气(V(H2)∶V(CO)=2.13)为原料考察了催化剂制备条件和组分比例对催化剂性能的影响.结果表明,当共沉淀温度在75℃、pH值在10左右,n(CuO)∶n(ZnO)∶n(ZrO2)∶n(MnO2)=1∶1∶0.5∶0.01、m(MnO2-(CuO-ZnO-ZrO2)∶m(HZSM-5)=3∶1时,催化剂的活性和选择性最好,在反应压力为4.0 MPa,原料空速为1 000 h-1,反应温度为250℃时,CO转化率达到87.81%,二甲醚收率达到65.07%.TPR、XRD、XPS等测试结果表明,在MnO2-(CuO-ZnO-ZrO2)/HZSM-5催化剂中,ZnO能提高CuO组分的分散度,使活性中心增加,并与MnO2协同作用,促进电子传递,增强了催化剂的活性和选择性.     

氧化锌改性碳酸钠催化甲醇脱氢制备无水甲醛

用金属氧化物改性Na2CO3催化剂,在连续流动常压固定床反应器中催化甲醇直接脱氢制备无水甲醛。考察了催化剂组成、反应温度及重时空速对催化反应的影响,采用XRD、热重、氮气吸附脱附对催化剂进行表征。实验表明,用机械研磨混合法制备的含氧化锌质量分数为2%的ZnO/Na2CO3催化剂对甲醇脱氢制无水甲醛具有较高的催化活性,在甲醇的进料质量分数为19%、反应温度为650℃、重时空速(甲醇)为7 h-1的反应条件下,甲醇转化率为到57.62%,甲醛的选择性达到77.84%。     

介孔MnO_x-CeO_2/γ-Al_2O_3催化CO低温氧化反应

采用沉积沉淀法制备一系列介孔MnO_x-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂,并进行X射线衍射、H_2程序升温还原表征。考察锰铈摩尔比、锰铈复合氧化物负载量、煅烧温度对CO转化率的影响。实验结果表明,当锰铈元素摩尔比为7∶3,锰铈复合氧化物负载量为9%,催化剂煅烧温度450℃时,催化氧化CO效果最好;在160℃时CO的转化率达到94%,在180℃时CO可完全氧化。     

铝柱撑蒙脱石负载Au和Pt催化剂的结构特点及其催化氧化CO性质

将钙基蒙脱石(Ca-M)钠化改性制得钠化蒙脱石(Na-M),随后用羟基铝离子柱化液对Na-M柱撑改性制得铝柱撑蒙脱石(Al-PILCS),使用沉积-沉淀法和浸渍法2种方法将Au和Pt负载在Al-PILCS上,制得Au/Al-PILCS和Pt/Al-PILCS.通过X射线衍射仪(XRD)、N2-吸附/脱附、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等技术对样品进行表征,并测定其对CO的催化活性.XRD和N2-吸附/脱附结果表明,铝柱撑蒙脱石Al-PILCS的比表面积、微孔面积和微孔体积较蒙脱石原矿Ca-M增加较大.对于Au和Pt负载型Al-PILCS催化剂,Pt/Al-PILCS催化活性明显优于Au/Al-PILCS.制备方法对Pt/Al-PILCS的活性影响较小,而对Au/Al-PILCS的催化活性影响较大.分析表明,不同方法制备Au/Al-PILCS催化活性的差别,主要由于Au颗粒大小和Au氧化态的差别.而Au/Al-PILCS和Pt/Al-PILCS之间的活性差别,可能是由于金和铂的粒径大小和反应机理差异.     

甲烷磺酸锌的热分析及脱水动力学

合成了水合甲烷磺酸锌,并通过热重及差式扫描量热技术,在动态空气气氛下对脱水及热降解过程进行了表征。经计算,水合甲烷磺酸锌含有4个结晶水,分2步失去(在30～88℃与88～170℃)。脱水后,330～480℃之间为无水盐的主要热降解过程,并利用X-射线衍射测定其中间产物。结果可知,在500℃时,四水甲烷磺酸锌热分解中间产物为含氧硫酸锌(Zn3O(SO4)2)。在810℃,最终分解为ZnO。讨论了不同升温速率(5、10、15和20℃/min)下Zn(CH3SO3)2·4H2O的脱水过程,并进行了非等温脱水动力学研究。利用几种等转换率法计算活化能E,结果较为一致,并计算出频率因子A及反应级数n。分别确定了两步脱水反应的速率方程。     

燃烧法氧化锌晶须制备及其光致发光性能研究

在没有任何催化剂和添加剂的情况下,采用燃烧法制备了四脚状、多脚状、六棱柱状氧化锌晶须。讨论了反应温度对氧化锌晶须结构的影响,探讨了反应室内锌挥发度对氧化锌晶须形貌的影响。采用X射线衍射仪、电子扫描显微镜和荧光分光光度计对产物结晶结构、形貌和光致发光性能进行表征。研究结果表明：四脚氧化锌晶须的最佳生长温度为940℃;在880℃相对低温下,生成大量六棱柱形氧化锌晶须;在1 000℃下生成细长多脚状氧化锌晶须;在360 nm激发光作用下,发出波长约为520 nm的绿光。     

碳烟氧化催化剂La(Nd)PbK的催化活性及抗硫性能

采用涂抹法制备负载在α-Al2O3陶瓷基片上的碳烟氧化催化剂,用程序升温反应装置(TPR)研究了不同组分催化剂的催化活性,并考察其吸水性和抗硫性能。结果表明:当n(Pb)∶n(K)=1∶2时催化剂起燃温度仅为308℃,最高的峰值氧化温度405℃,在448℃左右,催化剂作用下,碳烟完全氧化。当n(Nd)∶n(Pb)∶n(K)=1∶1∶10和n(La)∶n(Pb)∶n(K)=1∶1∶10时催化剂的起燃温度分别为308℃和313℃;峰值氧化温度分别在403℃和410℃。催化剂经硫化后,n(Nd)∶n(Pb)∶n(K)=2∶1∶10和n(La)∶n(Pb)∶n(K)=1∶1∶2时催化剂的起燃温度分别为352℃和357℃。表明稀土金属La、Nd的加入提高了催化剂的催化活性、吸水性及抗硫中毒性。     

空气气氛中二氯甲烷的高温氧化特性

利用管式流动反应器研究了在常压空气中二氯甲烷的高温氧化特性,实验温度为700～1 000   ℃,停留时间为1.5～2.5 s.结果表明,当温度低于800 ℃时,停留时间显著影响二氯甲烷的氧化产物分布;当温度高于800 ℃时,二氯甲烷的氧化产物分布主要受温度影响.二氯甲烷首先被氧化为CO和HCl,然后CO在HCl的抑制作用下被缓慢氧化.分解二氯甲烷的适宜温度为900～1 000 ℃.当温度低于900 ℃时,仅通过延长停留时间不能把CO充分氧化为CO₂;温度超过1 000 ℃会促进HCl的分解,增加Cl₂的生成量.     

四氢邻苯二甲酸锌热分解法制备纳米氧化锌

以二水合醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)和四氢邻苯二甲酸酐为原料,采用均匀沉淀法制备了四氢邻苯二甲酸锌络合物。通过热重和红外光谱分析对所制得的锌络合物的组成进行了表征。热重及红外的分析结果表明,锌络合物的分子式为Zn(C8H8O4)·2H2O,且由热重测得其无水络合物Zn(C8H8O4)的起始分解温度为377℃,在493℃时的最终分解产物为ZnO。得到了由四氢邻苯二甲酸锌络合物热分解制备纳米氧化锌的新途径。利用红外光谱、X射线衍射仪和透射电子显微镜共同分析了在500℃下焙烧Zn(C8H8O4)·2H2O(时间分别为0.5h和1.0h)的产物。证明产物是纳米氧化锌晶粒,且晶粒粒径(直径)为30～40nm。