Ba 2+和In 3+共掺杂硅酸镧固体电解质的制备及性能

采用高温固相法制备磷灰石型硅酸镧陶瓷La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）。采用XRD、SEM和拉曼光谱等测试分析手段表征了La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ固体电解质掺杂体系的相组成和微观形貌特征;采用交流阻抗谱测试研究了La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ掺杂体系在不同温度下的电导率变化规律。研究发现,所有La_9.4Ba_0.6Si_6-xIn_xO_27-δ陶瓷试样的结晶度良好且均具有氧基磷灰石结构;仅在La位掺杂Ba ²⁺时,La_9.4Ba_0.6Si₆O_27-δ试样晶粒形貌不规则,In ³⁺掺杂后晶粒呈等轴状均匀生长。各个试样的总电导率与测试温度之间符合Arrhenius关系。In ³⁺最佳掺杂量x为0.2,此时La_9.4Ba_0.6Si_5.8In_0.2O_27-δ陶瓷具有最高的电导率,其电导率（1 073 K）、活化能和指前因子分别为5.08×10 ^-3 S/cm、0.86 eV和2.91×10 ¹¹ S·K/cm。     

火焰喷雾合成法制备La0.8Sr0.2Mn1-xCuxO3催化氧化CO性能研究

采用火焰喷雾合成法制备了Sr²⁺、Cu²⁺分别取代A、B位的La_0.8Sr_0.2Mn_1-xCu_xO₃ （x=0,0.1,0.2,0.3,0.4）钙钛矿催化剂,并用于CO催化氧化实验,研究了水蒸气和CO₂对催化剂CO氧化活性的影响。对不同取代量La_0.8Sr_0.2Mn_1-xCu_xO₃ 催化剂进行了XRD、SEM、EDS、BET、XPS、H₂-TPR和O₂-TPD等表征测试。结果表明,火焰喷雾合成法制备的钙钛矿催化剂具有良好的钙钛矿相、疏松多孔结构和催化氧化活性。其中,La_0.8Sr_0.2Mn_0.9Cu_0.1O₃分别在119.4℃和133.3℃实现50%和90%的CO转化率。掺杂水蒸气和CO₂会与CO在催化剂表面形成竞争吸附,导致5种催化剂性能衰减,但La_0.8Sr_0.2Mn_0.9Cu_0.1O₃仍能在150.2℃实现90%的CO催化转化,在连续稳定性催化氧化测试中,5种催化剂性能衰减不超过10%。结合上述CO催化氧化实验,火焰喷雾合成法制备的催化剂具有良好的稳定性和催化活性,适合制备高CO催化氧化活性的钙钛矿催化剂。     

Fe掺杂对La0.9Sr0.1Co1-xFexO3催化剂同时净化NO和碳烟活性规律研究

采用柠檬酸-EDTA络合法制备了纳米钙钛矿催化剂La_0.9Sr_0.1Co_1-xFe_xO₃,催化剂具有较好的同时去除NO和碳烟(soot)催化活性,其中La_0.9Sr_0.1Co_0.7Fe_0.3O₃展现出最佳的催化活性,其在380.0℃时NO转化率为32.5%,soot最大燃烧速率温度(T_m)为368.5℃。H₂-程序升温还原(H₂-TPR)和NO-程序升温脱附(NO-TPD)结果表明, Fe掺杂能显著提高催化剂低温还原性能、表面氧物种活性及NO吸附性能,这有利于其改善催化活性。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Fe掺杂能增加催化剂表面吸附氧浓度和高价离子(Co⁴⁺),这对提高催化氧化能力至关重要。采用颗粒物捕集器(DPF)作为载体涂覆CeO₂涂层用于负载La_0.9Sr_0.1Co_0.7Fe_0.3O₃催化剂进行柴油机台架实验,结果表明该催化剂具有较好的同时去除NO_x和soot催化活性,最大NO转化率为23.0%,T_m为341.0℃,表明Fe掺杂对提高催化活性至关重要。     

Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原中的应用

化学链甲烷重整耦合CO₂还原技术既能生产合成气还可以还原CO₂生成CO。采用共沉淀法制备不同Ce/Ni摩尔比的系列Ce_1-xNi_xO_{y（x = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1）氧载体。通过XRD、BET、XPS及CH4-TPR等表征对氧载体的理化性质进行了研究。系统考察了Ce1-xNixOy氧载体在化学链甲烷重整耦合CO2还原反应中的反应性能。与单一金属氧化物NiO和CeO2相比,Ce1-xNixOy复合氧载体在该反应中具有更高的活性和热稳定性。在甲烷部分氧化阶段,Ce0.2Ni0.8Oy和Ce0.4Ni0.6Oy氧载体具有较高的CH4转化率。经历了20次redox循环实验,Ce0.2Ni0.8Oy氧载体的CO2转化率几乎保持不变,表明Ce0.2Ni0.8Oy氧载体具有较高的热稳定性。}     

Mn掺杂对尖晶石型NiFe1.97Pd0.03O4-δ催化剂脱硝性能的影响

采用生物模板法，通过掺杂Mn对尖晶石型NiFe_1.97Pd_0.03O_4-δ催化剂中的Fe离子进行取代，制备一系列不同Mn掺杂量的NiFe_1.97-xMn_xPd_0.03O_4-δ催化剂（x=0、0.01、0.02、0.05、0.10），并在单管固定床反应器中进行H₂-SCR脱硝性能评价。运用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、程序升温-脱附（NH₃-TPD）和程序升温还原（H₂-TPR）以及傅里叶红外光谱仪（FTIR）等手段对催化剂进行表征、分析。结果表明：适量Mn的掺杂不仅可以提高活性物种Pd在催化剂上的分散度，还显著提高了其催化剂表面的总酸量及其氧化还原能力，从而提高了NiFe_1.97Pd_0.03O_4-δ催化剂在低温下的H₂-SCR脱硝活性，并拓宽了其催化活性温度窗口。在实验范围内，NiFe_1.92Mn_0.05Pd_0.03O_4-δ催化剂在150℃下的NO转化率高达95%，且在150~200℃温度区间内，NO转化率均在90%以上。     

咪唑类离子液体混合物用于二氧化硫高效吸收

开发易制备、价格便宜、面向SO₂气体高效分离的离子液体（ILs），是当前ILs从实验探索迈向工业应用的难点与重大挑战。合成了不同摩尔比（3∶1、2∶1、1∶1、1∶2和1∶3）的1-乙基-3-甲基咪唑氯盐（[Emim][Cl]）和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐（[Emim][OAc]）的离子液体混合物[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x， 在测定其密度、黏度、热稳定性等基本物性数据的基础上，研究了[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x混合物在不同温度和SO₂分压下的SO₂吸收能力。结果表明，[Emim][Cl]_x[OAc]_1-x能够有效地捕获SO₂。[Emim][Cl]与[Emim][OAc]之间存在协同促进作用，有利于实现SO₂高效吸收。[Emim][Cl]_0.33[OAc]_0.66混合液在1.0和0.2 atm（1 atm=101325 Pa）下捕获SO₂量分别为（1.34±0.08）和（0.74±0.05） g/g，与现有结果相比，混合物在SO₂捕获方面有明显优势。此外，这些离子液体混合物对二氧化硫的吸收和解吸具有良好的可逆性。     

氮掺杂对金红石二氧化钛光电特性影响的理论研究

运用第一性原理LDA+U方法,计算不同浓度氮元素掺杂金红石相二氧化钛的能带结构、态密度和光学性质,研究显示氮元素的掺入使TiO_2-x N _x 体系带隙变窄。而O-2p与N-2p轨道杂化耦合在费米能级附近出现了杂质能级,促使载流子跃迁变容易,从而拓展了TiO_2-x N _x 体系对可见光的响应范围。此外,杂质能级对电子-空穴对的复合有抑制作用,对光催化活性的提升具有积极作用。研究结果表明,当氮元素掺杂量（x）为0.062 5时,TiO_2-x N _x 体系光吸收性能与光电响应较好。     

NbO x 掺杂对Pt/TiO2催化燃烧氯乙烯的促进作用

通过制备Pt/Nb _x /TiO₂研究了NbO _x 在催化燃烧氯乙烯中的作用;采用XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD与Py-FT-IR表征了NbO _x 对于催化剂组织结构、氧化还原以及酸碱性的影响。负载NbO _x 可促进Pt/TiO₂反应性能的提高,当Nb/Ti摩尔比为0.09时,即Pt/Nb_0.09/TiO₂可在246℃实现90%氯乙烯的转化;与Pt/TiO₂相比,达到相同转化率的温度向低温偏移69℃。NbO _x 也影响了催化燃烧过程中的含氯副产物的总浓度和分布。催化剂表征结果发现NbO _x 的引入可进一步增加Pt与载体（TiO₂）之间的相互作用,提高催化剂的表面活性氧物种的浓度,进而促进了催化剂氧化还原性能的提高。催化剂表面的总酸量随着NbO _x 含量的增加而降低,尤其是表面Lewis酸量。因此,催化剂表面的酸量和酸分布不是决定反应性能的唯一因素,而低温的氧化还原性更有利于催化剂性能的提高。     

NbO x 掺杂对Pt/TiO2催化燃烧氯乙烯的促进作用

通过制备Pt/Nb _x /TiO₂研究了NbO _x 在催化燃烧氯乙烯中的作用;采用XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD与Py-FT-IR表征了NbO _x 对于催化剂组织结构、氧化还原以及酸碱性的影响。负载NbO _x 可促进Pt/TiO₂反应性能的提高,当Nb/Ti摩尔比为0.09时,即Pt/Nb_0.09/TiO₂可在246℃实现90%氯乙烯的转化;与Pt/TiO₂相比,达到相同转化率的温度向低温偏移69℃。NbO _x 也影响了催化燃烧过程中的含氯副产物的总浓度和分布。催化剂表征结果发现NbO _x 的引入可进一步增加Pt与载体（TiO₂）之间的相互作用,提高催化剂的表面活性氧物种的浓度,进而促进了催化剂氧化还原性能的提高。催化剂表面的总酸量随着NbO _x 含量的增加而降低,尤其是表面Lewis酸量。因此,催化剂表面的酸量和酸分布不是决定反应性能的唯一因素,而低温的氧化还原性更有利于催化剂性能的提高。     

低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯研究

以氯代挥发性有机物（CVOCs）中的典型代表氯苯为研究对象,分别采用硝酸锰（MN）和乙酸锰（MA）为前体,通过浸渍法制备Mn基催化剂,考察了低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯性能以及抑制反应副产物臭氧生成的影响。研究发现对于不同反应系统,提升电压可以提高氯苯降解效率;催化剂引入能够大幅度提高氯苯降解性能,与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃引入对氯苯降解效果更好,对臭氧生成的抑制性能更高。利用N₂吸附-脱附、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对反应前后催化剂进行表征分析,发现放电并未对催化剂的孔径及晶相结构产生影响;通过无机氯选择性和尾气质谱结果分析氯苯降解过程中氯元素变化;与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃催化剂相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积相对较大,活性组分分散性更高、更均匀,从而导致反应系统内更多的臭氧在催化剂表面分解为活性氧原子,提高了氯苯的降解性能并抑制了反应系统内臭氧的生成。     

An investigation of NO/CO reaction over perovskite-type oxide La0.8Ce0.2B0.4Mn0.6O3 (B = Cu or Ag) catalysts synthesized by reverse microemulsion

The perovskite-type oxides La_0.8Ce_0.2Cu_0.4Mn_0.6O₃ and La_0.8Ce_0.2Ag_0.4Mn_0.6O₃ prepared by reverse microemulsion and sol–gel methods (denoted as R and S, respectively), have been investigated on their catalytic performance for the (NO + CO) reaction, and characterized by means of temperature-programmed desorption (TPD), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XRD measurements proved the presence of the perovskite phase with a considerable amount of CeO₂ phase and the formation of CeO₂ phase was restrained with the reverse microemulsion method. TEM investigations revealed that the La_0.8Ce_0.2Cu_0.4Mn_0.6O₃-R nanoparticles were uniform spheres in shape with diameters ranging from 40 to 50 nm, whereas an aggregation of particles was found for the La_0.8Ce_0.2Cu_0.4Mn_0.6O₃-S catalyst. The activity of NO reduction with CO decreased in the order of La_0.8Ce_0.2Cu_0.4Mn_0.6O₃-R > La_0.8Ce_0.2Cu_0.4Mn_0.6O₃-S > La_0.8Ce_0.2Ag_0.4Mn_0.6O₃-R > La_0.8Ce_0.2Ag_0.4Mn_0.6O₃-S. In NO-TPD experiments, the principal desorbed species detected in the effluent was NO with a trace amount of O₂ and N₂O, suggesting that the non-dissociated adsorption of NO on the surface of the perovskite-type oxides was dominant. The XPS results revealed that Ce⁴⁺ and Cu⁺ was the predominant oxidation state for Ce and Cu components in La_0.8Ce_0.2Cu_0.4Mn_0.6O₃ and La_0.8Ce_0.2Ag_0.4Mn_0.6O₃ catalysts. The existence of Cu⁺ ions and its redox reaction (Cu⁺ ↔ Cu²⁺) would benefit the NO adsorption and reduction by CO.     

复合阳极Ni-Fe/Ce0.9Gd0.1O1.95在阴极支撑单电池的性能及其表征

为了提高固体氧化物燃料电池在中温条件下的电性能,探索了一种双金属阳极的阴极支撑单电池。单电池以La_0.6Sr_0.4CoO₃（LSC）-Ce_0.9Gd_0.1O_1.95（GDC）为阴极支撑体,旋涂了甘氨酸-硝酸盐法制备的La_0.9Sr_0.1Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ（LSGM）电解质及Sm_0.2Ce_0.8O_1.9（SDC）缓冲层,涂覆了由硬模板法和浸渍法结合制备的Ni-Fe/GDC双金属阳极。对制备材料进行了XRD和微观形貌分析,单电池电化学测试在800 ℃和750 ℃下,以氢气为燃料的最大功率密度达0.73 W/cm²和0.64 W/cm²,以甲烷为燃料时达0.41 W/cm²和0.40 W/cm²。测试后的SEM表明,阳极具有多孔的微观结构,金属颗粒均匀包覆蠕虫状GDC,保证了单电池具有较高的发电性能。     

低温脱硝催化剂研究进展

在传统选择性催化还原技术（SCR）催化剂的基础上,分别以钒-钛系催化剂、固溶体催化剂和新型MnO _x 催化剂为重点介绍了近些年低温SCR催化剂的研究进展,综述了不同活性组分的复合型催化剂的制备方法、元素掺杂、反应机理和抗性等,并通过分析不同复合型催化剂的表征总结了催化剂的性能状况以及低温脱硝效率,着重阐述了新型MnO _x 催化剂所具有的优异脱硝特性,认为通过改性提高新型MnO _x 的抗水抗硫性将会成为该领域未来的发展方向和研究热点,最后介绍了不同负载体对新型MnO _x 催化剂的催化效率的影响规律,发现二氧化钛负载体具有良好的抗水性,三氧化二铝负载体能显著增强催化活性,二氧化铈负载体的热稳定性较好。     

低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯研究

以氯代挥发性有机物（CVOCs）中的典型代表氯苯为研究对象,分别采用硝酸锰（MN）和乙酸锰（MA）为前体,通过浸渍法制备Mn基催化剂,考察了低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯性能以及抑制反应副产物臭氧生成的影响。研究发现对于不同反应系统,提升电压可以提高氯苯降解效率;催化剂引入能够大幅度提高氯苯降解性能,与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃引入对氯苯降解效果更好,对臭氧生成的抑制性能更高。利用N₂吸附-脱附、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对反应前后催化剂进行表征分析,发现放电并未对催化剂的孔径及晶相结构产生影响;通过无机氯选择性和尾气质谱结果分析氯苯降解过程中氯元素变化;与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃催化剂相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积相对较大,活性组分分散性更高、更均匀,从而导致反应系统内更多的臭氧在催化剂表面分解为活性氧原子,提高了氯苯的降解性能并抑制了反应系统内臭氧的生成。     

MnO x -ZSM-5脱硝催化剂制备的溶剂效应研究

MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂具有较好的低温氨选择性催化还原反应（NH₃-SCR）活性,因其原料成本低、脱硝效率高等优点成为研究热点。详细叙述了采用蒸干溶剂法、通过调变制备过程中溶剂组成（乙醇和水或其混合溶液）制备系列MnO _x -ZSM-5催化剂,并首次研究了“溶剂效应”对催化剂脱硝性能产生影响的原因。利用X射线衍射（XRD）、光电子能谱仪（XPS）、程序升温氨吸附法（NH₃-TPD）、N₂物理吸附、氢气程序升温还原（H₂-TPR）以及扫描电子显微镜（SEM）等表征手段分析了催化剂物化性质、锰存在状态与催化性能之间的相互关系。结果发现,随着溶剂中水分占比的提高,MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂的比表面积降低,具有高催化活性的Mn⁴⁺物种比例迅速下降,这些原因均导致催化剂的脱硝活性逐步降低。说明溶剂组成会影响催化剂的脱硝性能,因此在制备MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂时选取合适的溶剂是至关重要的,这为如何制备高活性的MnO _x -ZSM-5脱硝催化剂提供了重要信息。