CuO-Fe2O3吸附水中酸性红B及其催化热解再生机制

采用共沉淀法制备出具有较强磁性和较大比表面积的CuO-Fe₂O₃复合氧化物, 并研究了其吸附偶氮染料酸性红B(ARB)及其通过催化热解有机物进行再生的性能. 结果表明, 该CuO-Fe₂O₃复合氧化物在弱酸性条件下对酸性红B(ARB)有较强的吸附能力, 溶液中共存的Cl-对吸附基本没有影响, 而SO₄^2-对吸附却影响显著. 吸附后经磁分离, 可在300℃、空气气氛中催化氧化吸附质而使吸附剂再生, 吸附剂经连续7次吸附-再生使用, 性能稳定. 用原位FTIR反射光谱法研究了偶氮染料酸性红B单独热解及在CuO-Fe₂O₃复合氧化物上热解的反应过程, 通过跟踪反应体系IR谱图随温度及时间的变化, 推断了反应历程及其产物. 研究证明, 酸性红B在两种条件下的氧化反应有很大区别: CuO-Fe₂O₃复合氧化物对酸性红B的氧化有很强的催化作用, 不仅大大降低了染料的降解温度, 而且可使其发生完全氧化, 无有机副产物产生; 而对无CuO-Fe₂O₃吸附的酸性红B进行热氧化时, 需在较高温度下进行, 而且氧化不完全, 产生大量含N有害化合物.     

纳米钙钛矿型LaFeO_3及其掺杂系列氧化物制备和甲烷完全氧化催化性能研究

钙钛矿型复合氧化物(ABO_3)具有明确的结构和较高的热稳定性,通过A,B位元素取代可以改变离子的氧化态,控制氧缺陷数目等,常用作研究固态化学性质和催化性能关系的材料.LaFeO_3及其掺杂体系用于CH_4,CO和CH_3CH_2CH_3完全氧化已有文献报道,但采用固态化学方法制备的这些复合氧化物由于比表面小,使活性的提高受到限制,考虑到纳米尺寸的氧化物具有较高的比表面和某些独特的物理化学性质,有可能降低完全氧化的反应温度,获得高活性的催化材料,我们首次制备了纳米尺寸的A位掺Sr和B位掺Mn的LaFeO_3系     

不同Ce/Zr摩尔比对Fe_2O_3-WO_3/Ce_xZr_(1-x)O_2(0≤x≤1)整体式催化剂的NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

以共沉淀法合成了一系列不同Ce/Zr摩尔比的CexZr1xO2(0≤x≤1)复合氧化物载体,并制备了一系列Fe2O3-WO3/CexZr1-xO2整体式催化剂用于NH3选择性催化还原NOx(NH3-SCR).通过N2物理吸附,X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)和H2程序升温还原(H2-TPR)表征了催化剂的结构性质和氧化还原性能,并测试了各催化剂的NH3-SCR活性.结果表明,催化剂的NH3-SCR性能随着Ce/Zr摩尔比的增大而逐渐提高,尤其是低温催化活性和反应温度窗口.在所考察的催化剂中,Fe2O3-WO3/Ce0.68Zr0.32O2表现出最高的NH3-SCR活性,在247~454℃温度范围内,该催化剂在30000 h-1空速下可将90%以上的NOx有效净化;且在整个反应窗口内该催化剂的N2选择性均超过99%,而生成的N2O浓度则小于20 ppm(1ppm=10-6 L/L),并且表现出较强的抗水抗硫性能、优异的织构和结构性能.更多的表面Fe,Ce和活性氧物种的共同作用,使得Fe2O3-WO3/Ce0.68Zr0.32O2具有优异的NH3-SCR性能.     

利用微粒过滤器同时催化去除柴油机微粒和NOx

通过在柴油机微粒过滤器(DPF)上涂覆复合金属氧化物催化剂Cu0.95K0.05Fe2O4,对同时催化去除柴油机排放的NOx和微粒(PM)反应特性及机理进行了研究.在程序升温反应过程中观察到NOx的还原和CO2的形成出现在相同的温度范围内,证实了在柴油机排气氧化气氛中同时去除NOx和PM反应的发生.柴油机微粒中的可溶有机成分(SOF)和固体碳粒(soot)分别在较低的温度和较高的温度下还原NOx,NOx浓度降低了18％左右.在催化剂作用下,PM的燃烧温度下降了150℃以上.微粒在不同气氛中的催化氧化燃烧活性为NO O2>O2>NO.该方法集PM的捕集、PM的氧化燃烧和NOx的还原等功能于一体,是一种有发展前途的柴油机排放后处理新技术.     

超声强化O_3氧化偶氮染料的特性

偶氮染料被广泛应用于印染、纺织和造纸厂,因其结构复杂,性质稳定,由其产生的废水是一种难以生物处理的工业废水,O3虽能与其反应,破坏其结构,但在投入量有限的条件下,偶氮染料分解不彻底,而且成本高.超声可以强化O3氧化偶氮染料能力,采用偶氮胂Ⅰ为研究对象,研究了超声强化O3氧化降解偶氮胂能力,其试验结果表明:（1）与O3氧化降解偶氮胂Ⅰ相比,超声协同O3氧化速度快,偶氮胂受O3分解产生的O自由基作用,生色基团被破坏,溶液的颜色消失.（2）在超声协同O3的作用下,偶氮胂Ⅰ中-N=N-键断裂,形成硝基和亚硝基,苯环开环破裂,氧化形成羧酸,磺酸基断裂形成H2SO4,因此,溶液pH在处理过程中不断下降,直到3.2.     

羰基硫与气溶胶典型组分的复相反应机制

羰基硫(COS)是大气中含硫气体之一,它可以通过大气化学反应形成硫酸盐气溶胶,影响大气辐射平衡,导致全球气候变化.COS在大气中可通过与OH·自由基、活性氧原子等均相反应过程发生化学转化,但其与大气颗粒物的复相反应的研究甚少.考察了COS与大气颗粒物中较常见的氧化物成分Al2O3,CaO,SiO2,Fe2O3和MnO2等发生复相转化的能力,利用原位傅里叶红外光谱(insituFTIR),X射线光电子光谱(XPS),比表面积分析等手段确定了COS的转化产物,讨论了反应的动力学过程和转化途径.结果表明,常温下COS能与多种氧化物反应,产物为CO2,单质S以及24SO-.各种氧化物对COS催化反应能力有较大差异,Al2O3表现出很强的催化活性,Fe2O3次之,CaO反应微弱,SiO2和MnO2则无明显反应活性.氧化物表面的吸附氧和羟基是COS转化的主要反应中心.体系中氧气过量时,Al2O3催化COS遵循准一级反应动力学规律,其酸碱性对催化活性影响很大,COS在碱性、中性和酸性Al2O3上的表观反应速率常数分别为1.5110-4,9.8110-5和3.0610-6s-1.     

层状La-Ba-Cu复合氧化物在CO还原NO反应中活性的研究

氮氧化物是严重的空气污染物,催化消除氮氧化物是环保催化研究的热点问题,在已有报道的催化剂体系中复合氧化物和含铜分子筛受到人们的普遍关注,文献中已有报道ABO_3(A=Ln;B=Cr,Mn,Fe,Co,Ni)型复合氧化物作为CO还原NO反应的催化剂.但迄今尚未见有合成LaCuO_3的报道,有关含铜复合氧化物作催化剂的大多是A_2BO_4型的.呈ABO_3结构的含铜复合氧化物只有成层状的超导体如YBa_2Cu_3O_7,本文为了探讨复合氧化物晶体结构对催化活性的影响,首次研究了3种层状ABO_3结构的La-Ba-Cu复合氧化物对CO还原NO反应的活性,发现它们均具有较高的活性,并首次提出了Ba离子在此反应中的作用.1 实验方法催化剂的制备和Cu价态分析见文献[4,5]CO还原NO反应在固定床流动反应体系中进行,反应管为内径6mm石英管,催化剂粒度为40～80目,用量0.2g,空速为7000h~(-1),原料气为NO7.5×10~(-3),CO8.0×10~(-3),He平衡.采用英国产的Pyc Pan气相色谱分析检测N_2O,CO_2,0.5nm分子筛色谱柱检测NO,CO转化率. H_2-TPR在自制装置上进行:样品在氧气氛下于850℃处理1h后,于氧气氛中冷却至室温,以组成为5%H_2 95%N_2的还原气(35mL/min)还原,升温速率20℃/min,记录H_2-TPR图.2 结果与讨论2.1 结构与化学组成XRD结构分析表明,3个样品均属正交晶系的AB     

高比表面有序介孔CuFe_2O_4复合氧化物上NH_3选择性催化氧化

以介孔分子筛KIT-6为模板,通过硬模板法制得了具有高比表面积、有序介孔结构的CuFe2O4尖晶石型复合氧化物.采用X射线衍射(XRD)、N2-吸/脱附、H2-程序升温还原(H2-TPR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱分析(XRF)及X射线光电子能谱(XPS)对硬模板和硬模板法制备的介孔CuFe2O4及传统溶胶-凝胶法制备的CuFe2O4进行了表征.结果表明,硬模板KIT-6结晶良好,介孔结构规整统一,孔径最可几分布在9.1 nm,适合CuFe2O4前驱体的填充.以KIT-6为模板制得的介孔CuFe2O4孔径较小(约4.3 nm),介孔结构明显,比表面积高达194 m2/g.此外,以选择性催化氧化NH3为探针反应,考察了介孔CuFe2O4的催化活性,结果显示,该催化剂选择性催化氧化NH3性能良好,300℃时NH3转化率接近100%,此时,N2选择性高达96%,随着温度升高,N2选择性依然维持在较高水平,600℃时,N2选择性在80%以上.     

新型三油酸甘油酯-活性炭复合吸附剂的性能表征及吸附行为

研制了一种新型三油酸甘油酯-活性炭复合吸附剂, 并对其制备方法、形态结构及其对水中狄氏剂的吸附行为进行了研究. 实验结果表明, 这种新型复合吸附剂以活性炭作为支撑载体, 活性炭外侧包覆镶嵌三油酸甘油酯的醋酸纤维素膜; 新型复合吸附剂性能稳定, 在水中浸泡5周后三油酸甘油酯无泄漏, 对水中痕量亲脂性、持久性有机污染物狄氏剂有较强的吸附能力; 反应48 h后, 体系中狄氏剂的浓度为0.204 μg·L?1, 相同实验条件下去除效果优于传统的吸附材料活性炭.     

超声强化O3氧化偶氮染料的特性

偶氮浓度被广泛应用于印染、纺织和造纸厂，因其结构复杂、性质稳定，由其产生的废水是一种难以生物处理的工业废水，O3虽能与其反应，破坏其结构，但在投入量有限的条件下，偶氮染料分解不彻底，而且成本高，超声可以强化O3氧化偶氮染料能力，采用偶氮胂I为研究对象，研究了超声强化O3氧化降解偶氮胂能力，其试验结果表明：（1）与O3氧化降解偶氮胂I相比，超声协同O3氧化速度快，偶氮胂受O3分解产生的O自由基作用，生色基团被破坏，溶液的颜色消失，（2）在超声协同O3的作用下，偶氮胂I中－N＝N－键断裂，形成硝基和亚硝基，苯环开环破裂，氧化形成羧酸，磺酸基断裂形成H2SO4，因此，溶液pH在处理过程中不断下降，直到3．2。     

负载型Rh, Ru催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应机理的原位时间分辨红外光谱研究

采用原位时间分辨红外光谱(in situ TR-FTIR)技术, 在500~600℃、时间分辨率优于0.3 s的条件下, 对CH4/O2/He (2/1/45, 摩尔比)混合气在不同预处理后的Rh/SiO2, Ru/?-Al2O3和Ru/SiO2上的反应及其与催化剂上吸附CO物种的作用情况进行了跟踪、考察. 实验结果表明, 在还原态和工作态Rh/SiO2上, CO是POM反应的初级产物. 由甲烷直接脱氢生成表面吸附氢和CHx (x = 1~3)物种, 后者再进一步氧化生成CO是Rh/SiO2上POM反应的主要途径. 在Ru/?-Al2O3, Ru/SiO2和氧化态的Rh/SiO2上, CO2是CH4/O2/He混合气反应的初级产物. CH4与CO2和H2O的重整反应是Ru/?-Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径. 在Rh/SiO2和Ru/?-Al2O3上, 催化剂表面吸附CO物种的进一步氧化是POM反应中CO2生成的重要途径之一.     

商用SCR脱硝催化剂(V_2O_5-WO_3/TiO_2)碱金属中毒及再生

实验室模拟商用钒钛系脱硝催化剂的氧化钠和氧化钾中毒,并通过水洗、稀硫酸洗及超声波辅助等方法进行再生.采用NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和X射线光电子能谱(XPS)方法对催化剂失活原因进行了研究与分析.活性测试结果表明,Na2O对催化剂的中毒效应比K2O强,但催化剂K2O中毒后的再生难度较大.NH3-TPD结果表明,催化剂表面酸性位的降低导致氨吸附量的减少是催化剂活性下降的原因之一.XPS结果显示,Na2O引起催化剂表面活性氧含量的严重降低和K2O引起催化剂O 1s结合能的明显偏移与宽化可能是造成K2O对催化剂的中毒效应比Na2O弱但再生难度较大的主要原因.另外,通过酸洗再生可引起催化剂表面硫酸化,增加了酸性活性位,从而促进催化剂的脱硝性能.     

钛硅分子筛固定床催化环己酮肟的绿色合成

采用挤条成型的方法,通过添加造孔剂、黏结剂和水,制备了3种典型钛硅分子筛(Ti-MOR,Ti-MWW和TS-1)的成型催化剂,并研究了以H2O2为氧化剂,成型催化剂催化环己酮液相氨氧化反应的固定床工艺过程.首先考察了钛硅分子筛粉末在环己酮氨氧化间歇反应中的催化活性,发现3种钛硅分子筛的催化性能是Ti-MORTS-1Ti-MWW.其后在固定床连续反应器上,比较了这3种成型钛硅催化剂的催化性能,结果表明,Ti-MOR比TS-1和Ti-MWW表现得更为优异,这与间歇反应结果一致.另外,系统地考察了影响成型Ti-MOR分子筛催化该反应活性和肟选择性的因素.在最优化反应条件下成型Ti-MOR催化剂表现出非常出色的催化性能,环己酮转化率和环己酮肟选择性分别高于95%和99%.成型Ti-MOR催化剂在固定床连续反应的寿命评价实验中,可以实现连续运行360 h,环己酮的转化率保持在95%,肟的选择性高于99%,H2O2残留量为3%.积炭和部分活性位Ti的流失是造成催化剂失活的主要原因,失活的Ti-MOR通过在空气中823 K焙烧可以有效再生,再生催化剂的催化性能约为新鲜催化剂的80%,但对环己酮肟的选择性仍维持在99%以上.     

选择性催化氧化含氨废气为氮气的研究进展

氨气作为一种有毒有害气体,排放到大气中会对人体健康和生态环境产生重要的危害.选择性催化氧化技术是一种高效且有潜力的氨气处理技术,将NH_3直接转化为N_2和H_2O,是当前大气污染控制领域研究的热点,受到人们越来越多的关注.本文重点介绍了Ag基催化剂、Cu基催化剂在氨氧化反应中的研究进展.首先综述了载体效应、元素/氧化物掺杂、气氛预处理对Ag基催化剂的影响,负载型和复合型Cu基催化剂以及整体型催化剂的催化性能及其影响因素.然后阐述了催化剂上催化氧化NH_3的反应机理,包括NH-HNO机理、N_2H_4机理以及iSCR机理,介绍了基于iSCR机理设计的双功能催化剂的研究进展.最后对Ag基和Cu基催化剂的研究方向和发展趋势进行了展望.     

山菠菜甜菜碱醛脱氢酶基因研究

多种高等植物在盐碱或缺水的环境下,在细胞中积累甘氨酸甜菜碱类物质,以维持细胞的正常膨压.甜菜碱起着无毒渗透保护剂的作用,它的积累使得许多代谢中的重要酶类在渗透胁迫下能保持活性.在植物中,甜菜碱由胆碱经两步氧化得到,两步反应均发生在叶绿体基质中,催化第一步反应的酶是一类单氧化物酶,定名为胆碱单氧化物酶.催化第二步反应的     

采用复合吸附剂-氨的多功效热管型高效吸附制冷机

采用复合吸附剂-氨工作对设计出多功效热管型高效吸附制冷系统. CaCl₂/活性碳的复合吸附剂, 由于活性碳中丰富的微孔结构强化了CaCl₂的传质, 提高了系统的吸附性能. 系统在加热吸附床时, 加热锅炉为热管加热端, 吸附床为热管冷却端; 在冷却吸附床时, 吸附床为热管加热端, 冷却器为热管冷却端; 在回热时, 热的吸附床为热管加热端, 冷的吸附床为热管冷却端; 回质时, 将热的吸附床和冷的吸附床的氨管路相连通, 由于热床压力高, 其中的氨将迅速流到冷床中而实现回质. 在渔船柴油机余热加热, 海水冷却的条件下, 系统在20℃蒸发温度下可以获得单位质量吸附剂的制冷功率, SCP = 770.4 W/kg, COP = 0.39. 在太阳能热水驱动下, 系统在蒸发温度为5.6℃时可以获得单位质量吸附剂制冷功率, SCP = 524.2 W/kg, COP = 0.27.     

Fe—Sb—Te氧化物及Bi_3FeMo_2O_(12)催化剂在丙烯氧化中的催化行为

丙烯选择催化氧化生成丙烯醛是个重要的化学反应。我们对Fe—Sb—Te氧化物(1)和Bi_3FeMo_2O_(12)(2)催化剂进行较详细地研究了此反应的动力学与机理。     

高传热和传质性能复合吸附剂的研发

为解决吸附剂强化传热和强化传质之间的矛盾, 以氯化钙和木屑为原料, 采用炭化活化造孔的方法强化传质, 通过加入膨胀石墨强化传热, 考察了炭化活化温度和膨胀石墨加入比例对复合吸附剂性能的影响. 宏观的吸氨性能测试以及微观的参数表征表明炭化活化法制备的吸附剂孔隙发达, 氯化钙含量高而且分布均匀, 强化了吸附氨气过程中的传质速率; 炭化活化温度对样品的氯化钙含量和结晶度, 吸附量以及吸附速率都有重要的影响. 膨胀石墨的加入强化了吸附剂的传热, 提高了吸附速率. 实验结果表明, 500℃温度下制备的吸附剂, 在膨胀石墨含量为30%时, 其在0.5 h内的吸附速率较快, 在吸附时间分别为10, 20和30 min时, 其吸附量达到0.37, 0.47和0.53 g/g, 而且解决了氯化钙吸氨过程中的膨胀结块问题.     

酸性体系中纳米镍对2,4-二氯苯酚降解性能的研究

纳米金属对有机氯化合物具有较好的脱氯降解效果, 但在反应过程中其表面易形成氧化层覆盖, 并大量吸附目标反应物导致降解不完全, 而酸性体系可避免氧化层的形成. 对工业羰基法生产的纳米镍超细粉进行了扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X 射线衍射(XRD)、能量色散谱仪(EDS)等微观结构观测与表征, 并就酸性体系中羰基纳米镍对2,4-二氯苯酚的脱氯降解性能进行了实验研究. 结果表明, 实验所用纳米镍的颗粒粒径为10~20 nm, 表面有一较薄的NiO 层, 其存在将对2,4-二氯苯酚的脱氯降解性能产生较大影响. 经酸洗活化处理, 并在酸性条件(pH 3~4)下反应, 可使2,4-二氯苯酚大量降解, 并在4 h 内达到100%的去除率. 反应溶液中可检测到2-氯酚、4-氯酚、苯酚等降解产物的出现, 以苯酚为主. 反应过程中因消耗质子需要定期补加酸量, 以维持体系适当的酸度, 酸不仅起到调节pH 的作用, 更是作为一种反应物参与反应, 从而极大地促进了脱氯降解反应进程. 酸性体系中纳米镍对氯代有机物的脱氯降解反应为二级反应, 其反应速率随温度的升高而升高, 在 3 种不同温度(298, 306,316 K)条件下, 其脱氯降解反应速率常数k 分别为0.02, 0.2 和0.3 (g L h)^-1.     

α-Fe_2O_3基纳米材料催化和气敏性质的研究

α-Fe_2O_3作为良好的气敏基体材料得到了广泛应用,而钙钛石型复合氧化物ABO_3(B为Mn,Fe,Co元素)被认为是优良的催化剂.遗憾的是,至今尚未有人对α-Fe_2O_3系纳米材料的气敏性能与其催化能力之间联系作深入的研究.我们采用共沉淀的方法合成了一系列碱土金属掺杂的α-Fe_2O_3纳米材料,初步探讨了晶粒尺寸、材料电导、催化性能与气敏特性的关系.