微反应器研究陈化过程对铜锰催化剂的影响

陈化过程是共沉淀法制备Cu-Mn复合催化剂的关键步骤,沉淀物在形成初期快速的结构变化过程是研究的难点和盲点。采用微反应器制备Cu-Mn催化剂,并利用延长管进行陈化以研究极短陈化时间对Cu-Mn沉淀物及催化剂结构的影响,采用高倍电镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、拉曼光谱（Raman spectra）、X射线光电子能谱（XPS）对不同陈化时间的沉淀物和催化剂的理化性质进行分析。结果显示,在陈化过程中沉淀物中的MnCO₃在数分钟内快速完成了从无定形到结晶态的转变,而Cu²⁺进入结晶态MnCO₃结构的过程需要数十分钟才能完成。结晶态MnCO₃的形成使Cu和Mn相互分离,而Cu-Mn复合碳酸盐的形成使得Cu-Mn分散性又逐渐变好。这导致了催化剂的结构参数呈现规律变化,使催化剂性能随陈化时间呈现先迅速变差后缓慢变好的规律。     

ZrO2-Al2O3复合氧化物催化反应精馏合成碳酸二甲酯

采用共沉淀法制备了一系列不同Al₂O₃含量的ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物,并在催化精馏实验装置中考察了该催化剂在碳酸丙烯酯（PC）与甲醇酯交换制备碳酸二甲酯（DMC）过程中的催化性能。通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、CO₂程序升温脱附（CO₂-TPD）和NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）等手段对所制备的催化剂进行了表征。结果表明,催化剂表面存在的酸碱性位点是制约PC与甲醇酯交换性能的重要因素。复合氧化物中Al₂O₃含量可以有效调控催化剂的结构特征和表面的酸碱性质,不同于ZrO₂或Al₂O₃单金属催化剂,复合氧化物ZrO₂-Al₂O₃在合成过程中形成了稳定的固溶体结构,导致催化剂表面弱酸量增加,并产生了强碱位点。数据分析表明,催化剂表面的强碱和弱酸含量高时,其催化活性高,说明该反应具有酸碱协同催化作用。当Zr/Al比为1时,弱酸和强碱量均达到最大值,PC的转化率和DMC选择性可达到98.14%和99.96%。催化剂在经过12次循环使用后依旧保持较高的活性,具有良好的结构稳定性。     

沉淀过程对锰孔雀石结构及其演化过程的影响

锰孔雀石中的Mn含量对其后续演变和Cu-Mn催化剂的活性有重要的影响。本文利用搅拌釜反应器和微反应器制备了铜锰的碱式碳酸盐共沉淀物，研究了混合过程对Cu²⁺、Mn²⁺的共沉淀反应过程及共沉淀产物的后续演变过程的影响。采用X射线衍射（XRD）、热重质谱联用（TG-MS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）分析了前体、催化剂的结构及演变过程。研究发现，在混合较好的微反应器制备的样品中，锰孔雀石中的极限Mn质量分数为25%左右，明显高于文献研究从搅拌釜中得到的数值。通过对扩散-反应过程的分析发现，反应过程中的混合效果越好，制备得到的前体中锰孔雀石的含量越多且其中的锰含量越高。高锰含量的锰孔雀石在焙烧时会形成更多的Cu-Mn界面，进而产生更多的高温碳酸盐，最终的铜锰催化剂中Cu、Mn相互作用更强，催化活性更高。     

稻壳炭基二氧化硅的提取及表征

以气化副产物稻壳炭为原料,以K₂CO₃作为提取剂制取SiO₂产品,考察了提取工艺和陈化工艺对产品得率的影响。得到最优工艺：K₂CO₃质量分数为20%,浸渍比为3.0,煮溶时间为3.5 h,陈化温度为3℃,陈化时间为3 h。最优工艺下制备的SiO₂得率为25.89%,酸处理后纯度为97.02%。采用场发射扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDX）、X射线衍射仪（XRD）等对产品的性能进行了表征。     

微反应器共沉淀反应制备铜锰催化剂

在Caterpillar微反应器中采用共沉淀法制备了不同铜锰比的共沉淀物,直接焙烧得到铜锰复合氧化物催化剂。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对沉淀物和催化剂进行了物相和结构分析。结果显示,随着Cu含量的增加,催化剂中Mn³⁺所占比例逐渐下降,表面晶格氧含量呈现先上升后下降的趋势,催化甲苯降解的活性呈现先上升后下降的规律。微反应器中的流动反应特性使得催化剂中的Cu、Mn保持良好分散性,有利于提高催化剂中Mn³⁺含量,此时表面晶格氧成为催化活性的制约因素。     

Co/Si/Mo/Ni/Al2O3催化剂对汽油加氢脱硫性能的影响

为了研究活性组分的负载对催化剂加氢脱硫性能的影响,设计并制备了Co/Si/Mo/Ni/Al₂O₃多元复合催化剂。通过固定床催化剂评价装置对其进行二苯并噻吩加氢脱硫反应活性评价,并利用X射线衍射仪（XRD）、N₂吸附测试仪、X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和Mapping等分析测试手段对催化剂进行表征。结果表明,复合催化剂具有优良的加氢脱硫性能,当活性组分负载量为（0.5%Co）/（1.5%Si）/（3.0%Mo）/（10.0%Ni）/Al₂O₃时,其加氢脱硫性能最高可达到96.1%。     

ZrO2-Al2O3复合载体负载Ni基催化剂COx甲烷化性能

采用浸渍和粉末压片的方法制备了两种ZrO₂-Al₂O₃复合载体并用于负载Ni基催化剂，并利用氮气等温物理吸附、X射线粉末衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等分析手段对催化剂物化性质进行表征，考察了ZrO₂-Al₂O₃复合载体制备方法及ZrO₂的引入对Ni基催化剂在CO、CO₂和CO-CO₂共存的3种体系下甲烷化反应活性的影响。材料表征和活性测试结果表明，在CO甲烷化体系中，与单一Al₂O₃载体相比，引入ZrO₂的复合载体能有效提高催化剂中Ni物种的分散度从而增强CO甲烷化过程中催化剂活性，且粉末压片法较浸渍法制备的复合载体能有效提高催化剂的还原度，降低还原温度，但前者会大大降低催化剂的比表面积；在CO₂甲烷化体系中，当载体形貌和制备方法相同时，载体的变化对催化剂活性的影响较小，CO₂转化率主要受到制备方法不同引起的物理性质如比表面积变化的影响；在CO-CO₂共存体系中，由于CO在竞争吸附中比CO₂更容易占据活性位点，所以呈现出优先进行CO甲烷化再进行CO₂甲烷化、CO₂的含量先增多后减少的规律。     

载体表面羟基种类对DMO加氢用Cu/SiO2催化剂性能的影响

通过程序升温焙烧改变气相纳米二氧化硅表面的羟基含量及种类,并以其为载体,采用蒸氨法制备了Cu/SiO₂催化剂,使用比表面积测试（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、漫反射傅里叶变换红外光谱（DRIFT）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、NH₃/CO₂程序升温脱附（NH₃/CO₂-TPD）、X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）等方法研究了Cu/SiO₂催化剂的结构和酸碱性,采用固定床反应器在低温（448K）、低压（1.5MPa）的反应条件下进行草酸二甲酯加氢制备乙二醇的反应,评价其催化活性。结果表明,高温焙烧二氧化硅载体可显著改变后续合成Cu/SiO₂催化剂的结构并降低其酸碱性,对提高乙二醇选择性和降低草酸二甲酯加氢过程中醇类或醚类副产物的选择性具有明显的促进作用。但同时该过程会导致催化剂的活性降低,载体焙烧（473K）后合成的催化剂均需要提高氢酯比方能获得最佳反应结果。其中经873K焙烧的二氧化硅制备的Cu/SiO₂-4催化剂,在最佳反应条件下乙二醇的选择性由低温焙烧后的92%左右提升到97%以上,草酸二甲酯转化率保持在100%。     

Co3O4-Bi2O2CO3催化剂的制备及其光催化性能

以Bi(NO₃)₃·5H₂O、Co(CH₃COO)₂·4H₂O为原料,采用化学沉淀-水热法制备了Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃异质结构复合半导体光催化剂,并通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱（DRS）、荧光光谱（PL）等手段对所合成的复合型催化剂进行了理化性能表征。研究结果表明：引入Co₃O₄没有改变Bi₂O₂CO₃物相结构,但促进了Bi₂O₂CO₃ 对可见光的吸收能力,提高了Bi₂O₂CO₃表面吸附氧物种的数量,抑制了光生载流子复合。复合光催化剂对罗丹明B（RhB）的光催化脱色实验显示引入Co₃O₄能够明显提高Bi₂O₂CO₃催化剂的光催化脱色能力。尤其是Co₃O₄引入量为0.6%的Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃样品对罗丹明B染料的光催化脱色率可达到97%（模拟日光照射30min）。本文为复合型光催化剂制备提供了简单易行的技术路线,制备的新型半导体复合光催化剂Co₃O₄-Bi₂O₂CO₃在环境净化方面表现出了较好的应用前景。     

前驱体结构对多环芳烃选择性开环Pt/Beta催化剂的影响

以海绵铂为原料合成出［Pt（NH₃）₆］Cl₄络合物,采用热重分析（TG）、扫描电镜-能谱（SEM-EDS）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、质谱（MS）、X射线光电子能谱（XPS）等手段确定了［Pt（NH₃）₆］Cl₄的结构组成;以H₂PtCl₆、Pt（NH₃）₄Cl₂和［Pt（NH₃）₆］Cl₄为前驱体,采用等体积浸渍法制得Pt/Beta催化剂,采用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢氧滴定（H₂-O₂）、透射电镜（TEM）、氢气程序升温脱附（H₂-TPD）等表征了Pt/Beta催化剂的物化性质,并考察了Pt/Beta催化剂的多环芳烃选择性开环性能。结果表明,［Pt（NH₃）₆］Cl₄络合物具有更高的“抗自还原”能力,可从前驱体结构上降低铂氨前驱体受热分解时的自还原现象。前驱体结构对铂纳米颗粒的几何尺寸及分布有较大影响,一方面络合物的价态显著影响前驱体与分子筛间的静电作用,进而影响铂纳米颗粒的落位与尺寸;另一方面络合物的空间结构影响前驱体在分子筛微孔中的分布,影响铂纳米颗粒的Ostwald熟化速率。前驱体结构可调变Pt/Beta催化剂的双功能匹配关系,显著影响Pt/Beta催化剂转化甲基萘的活性、稳定性,采用［Pt（NH₃）₆］Cl₄前驱体制备的Pt/Beta催化剂具有更优的活性及长周期稳定性。     

Coextraction of vanadium and manganese from high-manganese containing vanadium wastewater by a solvent extraction-precipitation process

High-manganese containing vanadium wastewater (HMVW) is commonly produced during the vanadium extraction process from vanadium titano-magnetite. HMVW cannot be reused and discharged directly, and is harmful to the environment and affect product quality due to heavy metals in the wastewater. The wastewater is usually treated by lime neutralization, but valuable metals (especially V and Mn) cannot be recovered. In this study, an efficient and environmentally friendly method was developed to recover valuable metals by using a solvent extraction-precipitation process. In the solvent extraction process, 98.15% of vanadium was recovered, and the V₂O₅ product, with a purity of 98.60%, was obtained under optimal conditions. For the precipitation process, 91.05% of manganese was recovered as MnCO₃ which meets the III grade standard of HG/T 2836-2011. Thermodynamic simulation analysis indicated that MnCO₃ was selectively precipitated at pH 6.5 while Mg and Ca could hardly be precipitated. The results of X-ray diffraction and scanning electron microscopy demonstrated that the obtained V₂O₅ and MnCO₃ displayed a good degree of crystallinity. The treated wastewater can be returned for leaching, and resources (V and Mn) in the wastewater were utilized efficiently in an environmentally friendly way. Therefore, this study provides a novel method for the coextraction of V and Mn from HMVW.     

沉淀剂对Cu-Mn-Ce复合氧化物催化剂结构和性能的影响

为了避免柠檬酸溶胶-凝胶法制备过程中环境问题, 采用共沉淀法制备了Cu-Mn-Ce复合氧化物催化剂, 以催化燃烧甲苯为模型反应, 考察了沉淀剂对Cu-Mn-Ce催化结构和性能的影响。结果表明, 以NaOH作为沉淀剂催化剂效果最佳, 其次为NH₃·H₂O、K₂CO₃、Na₂C₂O₄。采用NaOH作为沉淀剂, 氢氧化物前体在焙烧活化过程中更易使Cu、Mn离子进入CeO₂的立方结构, 形成具有缺陷结构的CeO₂固溶体, 从而提高了表面氧浓度和活动性, 在燃烧反应中表现出更优异的催化特性。     

Total oxidation of propane over Cu-Mn mixed oxide catalysts prepared by co-precipitation method

The catalytic activity of Cu-Mn mixed oxides with varying Cu/Mn ratios prepared by co-precipitation method was examined for the total oxidation of propane. The nature and phase of the metal oxide species formed were characterized by various methods such as X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), H₂ temperature-programmed reduction (TPR) as well as BET surface area measurement. The co-precipitation method provides highly interdispersed copper and manganese metallic elements forming Cu-Mn mixed oxide of spinel structure (Cu_1.5 Mn_1.5O₄). Besides the spinel-type Cu-Mn mixed oxide, CuO or Mn₂O₃ phases could be formed depending on the Cu/Mn molar ratio of their precursors. The catalytic activity of Cu-Mn mixed oxide catalyst for propane oxidation was much higher than those of single metal oxides of CuO and Mn₂O₃. The higher catalytic activity likely originates from a synergic effect of spinel-type Cu-Mn mixed oxide and CuO. The easier reducibility and BET surface area seems to be partially responsible for the high activity of Cu-Mn mixed oxide for total oxidation of propane.     

Electrochemical codeposition of copper and manganese from room-temperature N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ionic liquid

The voltammetric behavior of N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ionic liquid (BMP-TFSI) containing Cu(I), Mn(II), or mixtures of Cu(I) and Mn(II) as well as the electrodeposition of copper-manganese alloy coatings (Cu-Mn alloy coatings) was studied at 323 K. The Cu(I) and Mn(II) species required to prepare these coatings were introduced into the BMP-TFSI by anodic dissolution of the relevant metallic electrodes. Electrodeposits of Cu, Mn, and Cu-Mn with various contents of Mn can be obtained by controlled-potential electrolysis. It was found that the compositions and surface morphology of the electrodeposited Cu-Mn alloy coatings depend on the deposition potentials and the concentration ratio of [Cu(I)]/[Mn(II)] in BMP-TFSI. The Cu-Mn alloy coatings obtained in this study were compact and adherent. They did not show any significant X-ray diffraction signal that could be assigned to the crystalline structures of Cu, Mn, or Cu-Mn alloys. In the aqueous solution containing 0.1 M NaCl, the Cu-Mn alloy coatings demonstrated passive behavior—no continuous oxidation was observed. However, a significant oxidation current was observed at the electrodes deposited with Cu or Mn.     

掺杂元素对Mn基催化剂SCR性能及抗硫性能的影响

采用溶胶凝胶法制备M-Mn/TiO₂催化剂，M=Fe、Ce、Ni、Sm、Cu，考察掺杂元素对催化剂SCR性能和抗硫性能的影响，并采用XRD、H₂-TPR表征手段考察掺杂组分对催化剂性质的影响。结果表明，掺杂金属元素后，催化剂的晶粒尺寸和还原性能发生变化，表现为Fe、Ni的掺杂明显降低催化剂粒径尺寸而Ce、Sm、Cu的掺杂增加了粒径尺寸；Cu和Ni的掺杂有利于提高催化剂的还原性能。SCR实验结果表明，Cu、Sm的掺杂在整个反应温度区间内都会抑制催化剂脱硝活性，而Fe、Ni、Ce的掺杂主要抑制低温活性，在高温阶段则会促进反应的进行。掺杂金属元素后催化剂T₈₀活性窗口顺序为：Fe-Mn/TiO₂＞Ni-Mn/TiO₂＞Ce-Mn/TiO₂≈Mn/TiO₂＞Sm-Mn/TiO₂＞Cu-Mn/TiO₂。Sm-Mn/TiO₂和Ce-Mn/TiO₂能保持与Mn/TiO₂基本相似的抗硫性能，但掺杂Fe、Cu、Ni会导致催化剂在较短时间内因硫中毒失活，尤其是Fe-Mn/TiO₂催化剂的活性中心受SO₂硫酸盐化影响最大，但是水洗再生之后其活性基本恢复，且Fe-Mn/TiO₂和Ni-Mn/TiO₂催化剂的抗硫中毒性能在水洗后得到提高。     

尖晶石型Mn_(1-x)M_xCo_2O_4柴油车尾气处理催化剂的制备及其应用

尖晶石型复合氧化物因具有独特的结构特征而成为相对理想的柴油车尾气处理催化剂。采用溶胶-凝胶法制备尖晶石型Mn_(1-x)M_xCo_2O_4催化剂,通过X射线衍射(XRD)和程序升温氧化(TDO)等对Mn_(1-x)M_xCo_2O_4催化剂进行表征。结果表明,制备的样品Mn_(1-x)M_xCo_2O_4均为尖晶石型复合氧化物;掺杂Cu、Ce后,催化剂的氧化性能有不同程度的变化。在固定床微型反应器上对催化剂催化活性进行评价,结果表明,与纯MnCo_2O_4相比,Mn_(0.9)Ce_(0.1)Co_2O_4催化剂催化活性提高,Mn_(0.9)Cu_(0.1)Co_2O_4催化剂催化活性降低,但CO_2选择性增加。     

Evidence for trace element forms of titanium and manganese in coal liquefaction extract solutions

The trace element contents of the insoluble portions of a filtered coal extract solution treated with pentane, toluene and THF were determined using atomic absorption spectroscopy (a.a.s.) and atomic emission spectroscopy (a.e.s.). In all cases a large proportion of the trace elements were found in the insoluble portion, but there were no significant differences between the individual trace elements. Further experiments were carried out in which TiO₂, MnCO₃ and low temperature ash were added to normal digestions of coal in hydrogenated anthracene oil (HAO), and were also digested in HAO only. The filter cakes produced in the latter experiments were redigested in fresh HAO a second and third time. The results strongly indicate that Ti passes through the filtration stage of the liquefaction process as finely-divided mineral matter. Mn, however, undergoes some change during the process which enables it to pass through the filtration stage.