不同方法合成Y沸石包覆Ru金属催化剂及其性能研究

采用原位水热法、离子交换法、浸渍法制备了系列Y沸石包覆Ru金属催化剂,讨论了采用原位水热法合成过程中Ru金属的添加顺序及不同合成方法对沸石物性及催化性能的影响;采用XRD、XRF和SEM等方法表征了沸石的组成和结构性质;采用H₂?TPR、H₂?TPD、TEM、CO?IR和XPS等表征方法表征了沸石中Ru金属的存在状态;采用NH₃?TPD和Py?IR表征了沸石的酸性质。结果表明,Ru金属的添加顺序对原位水热法合成的沸石影响较小;原位水热法合成的沸石包覆金属效果最好;在异丁烷异构化制正丁烷的反应中,所得Ru@HY?Si具有最高的异丁烷转化率及正丁烷选择性,在反应温度为673 K、质量空速为4 h^-1时催化活性最佳。     

NiCo2O4/Ru复合催化剂的制备及锌空电池的应用

以六水合硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O）为镍源、六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O）为钴源、尿素为沉淀剂,采用水热法制备NiCo₂O₄纳米棒,然后浸渍还原RuCl₃,得到了NiCo₂O₄/Ru复合催化剂。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等测试技术,对复合催化剂的物相、形貌进行了表征。通过线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）等电化学测试手段,对催化剂的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的催化性能进行了研究。将NiCo₂O₄/Ru复合催化剂作为正极组装锌空电池,使用蓝电电池测试仪评价了其开路电压、充放电性能和循环稳定性等指标。结果表明,NiCo₂O₄/Ru复合催化剂在电流密度为10.0 mA/cm²时,析氧过电位为420 mV,氧还原半波电位为0.77 V,且具有较高的ORR/OER双功能催化活性;由NiCo₂O₄/Ru复合催化剂组装的锌空电池开路电压为1.37 V,峰值功率密度为143 mW/cm²,且能稳定循环50 h。     

La1 - x KxCoO3 钙钛矿型催化剂在柴油车尾气净化中的性能

采用低温燃烧合成法制备了纳米级不同K 取代量的La_{1 - x} K_xCoO₃ 催化剂,通过H₂ -TPR,XRD,BET 和化学分析等多种方法对催化剂的组成和结构进行了表征,利用程序升温氧化反应( TPO) 评价了催化剂同时净化碳颗粒物和NOx 的催化活性,考察了K⁺ 掺杂后晶体结构和表面氧化性能的变化对催化剂性能的影响。结果表明,K+ 部分取代La^{3 +} 会影响La_{1 - x} K_xCoO₃的晶体结构和组成。当x ≤0. 3 时,La_{1 - x} K_xCoO₃仍为单一的斜方晶型钙钛矿结构,晶格参数和晶粒度增大;当x ≥0. 4 后,出现不能进入晶格析出的Co3O4 晶体。La_{1 - x} K_xCoO₃钙钛矿 型催化剂对碳烟和NOx 同时净化具有良好的催化活性,La0. 7 K0. 3CoO3 催化剂氧的非化学计量值λ最大为0. 017 6,表面氧空位量最多,催化活性最好,碳烟在催化剂上的起燃温度下降到290 ℃,NOx 的转化率为53 %。     

PVP-Pt/Ru胶体催化氢化对氯硝基苯的性能研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,乙醇为还原剂(醇/水体积比为9∶1)制备了PVP-Pt/Ru双金属胶体,并用TEM进行了表征。以PVP-Pt/Ru双金属胶体为催化剂进行了对氯硝基苯(p-CNB)的催化氢化反应。探讨不同铂钌比以及加入不同金属离子后对其催化反应的影响。结果表明,PVP-Pt/Ru双金属胶体催化活性比PVP-Ru的高,比PVP-Pt胶体稍低,对氯苯胺的(p-CAN)选择性有明显的提高,达到99.8%,催化剂的活性随着胶体中钌含量的增加而降低而选择性增加;Sn2+离子对PVP-4Pt/1Ru的修饰作用较好,催化剂的活性由0.067s-1(根据氢气消耗计算的反应速率)提高到0.205s-1,选择性由92.1%提高到99.8%。     

TiO2/SiO2/H+-ATP复合催化剂的制备及性能

为了制备色度低、活性高、反应时间短且副反应少的钛系催化剂,以坡缕石(ATP)为载体,制备了TiO₂/SiO₂/H⁺-ATP复合催化剂。研究了催化剂Ti, Si物质的量比及酸化ATP(H⁺-ATP)载体引入量对催化剂催化性能的影响规律。通过探究聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)色度及流变性能,评价TiO₂/SiO₂/H⁺-ATP催化剂的催化性能。结果表明,催化剂n(Ti)∶n(Si)为9∶1,H⁺-ATP载体加入量为10%时,催化剂TiO₂/SiO₂/H⁺-ATP的催化效果最佳,制备的PET性能最好。     

S、P、Si掺杂对钒钛催化剂活性物种状态调控及脱硝性能影响

依次采用溶胶?凝胶法和浸渍法制备了一系列S、P、Si掺杂的TiO₂载体和相应的VO_x/TiO₂催化剂,以提高催化剂的SCR性能。其中,S掺杂的VO_x/TiO₂催化剂具有最佳的中低温SCR性能和最宽的工作温度窗口。根据各种表征分析结果可知,掺杂元素通过促进VO_x团聚生成具有较高的SCR反应活性的聚合态VO_x;而S⁴⁺和Si⁴⁺取代TiO₂中的Ti⁴⁺生成了Ti-O-S和Ti-O-Si键,这使催化剂中产生了更多的低价态V(V⁴⁺+V³⁺)和表面化学吸附氧。两者协同作用可促进NO氧化生成NO₂,产生的NO₂可通过加速VO_x物种在Redox过程中的重氧化来参与快速SCR反应,进而提升VO_x/TiO₂催化剂的中低温脱硝性能。由于P掺杂的VO_x/TiO₂催化剂中产生了较多的磷酸盐,从而导致其氧化还原性能和中低温活性相对较低。S、P、Si掺杂虽然对催化剂的酸性性能产生了显著的影响,但这并不是影响催化剂SCR活性的决定性因素。     

PVP-Pt/Ru胶体催化氢化邻氯硝基苯和间氯硝基苯

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,乙醇为还原剂(醇/水体积比为9∶1)制备了PVP-Pt/Ru双金属胶体,并用透射电镜进行了表征。以PVP-Pt/Ru双金属胶体为催化剂进行了邻氯硝基苯(o-CNB)和间氯硝基苯(m-CNB)的催化氢化反应。探讨铂钌物质的量比以及加入不同金属离子后对其催化效果的影响。结果表明,PVP-Pt/Ru催化剂的活性随着胶体中铂含量的降低而降低,而选择性增加;以m-CNB为底物时,Co2+离子对PVP-4Pt/1Ru的修饰作用较好,催化剂的活性由0.098mol.s-1提高到0.123mol.s-1,对间氯苯胺的选择性由84.0%提高到92.4%;以o-CNB为底物时,Sn2+离子对PVP-4Pt/1Ru的修饰效果较好,催化剂的活性由0.059mol.s-1提高到0.112mol.s-1,对邻氯苯胺的选择性由93.1%提高到100.0%。     

葡萄糖加氢制山梨醇Ru/C催化剂的活性及TPR研究

用浸渍及甲醛还原法制备了系列Ru/C催化剂,在0.5 MPa、120℃下测得葡萄糖加氢制山梨醇的催化活性.运用程序升温还原TPR(temperature programmed reduction)技术,研究了不同制备方法、钌负载量的Ru/C催化剂的表面还原性质,并将结果与葡萄糖加氢制山梨醇的活性相关联.结果表明,在催化剂制备过程中,有机助剂的加入,使得钌与活性炭载体之间的作用力增强,催化剂的还原温度从89℃升高至104℃.钌负载量的不同,催化剂表面性质存在较大差异,致使催化剂的活性和还原性发生明显变化,含钌量为5%(W/W)的催化剂活性最高.     

高度分散WO x /SiO2催化剂的制备及烯烃歧化反应性能

通过对WO _x /SiO₂催化剂载体的筛选和WO _x 负载量的考察,成功筛选出一种性能优异的国产SiO₂载体,运用氮气物理吸附、XRD、Raman光谱和TEM/EDS对催化剂结构进行表征,考察了WO _x 物种在载体上的分散情况和乙烯与丁烯歧化制丙烯的催化反应性能,并与国外某商业催化剂的性能进行了对比。结果表明,当国产载体S?SiO₂的WO _x 负载量阈值为8%时,催化剂显示出最佳催化活性和选择性;与商业催化剂的催化性能相比,其催化活性高近10%,且稳定性和选择性相当;关联结构表征结果证实,WO _x 物种在载体上的分散特征是影响催化性能的关键因素,SiO₂载体和负载量也是影响WO _x 物种分散状态的关键。本研究可为高效烯烃歧化反应WO _x /SiO₂催化剂的国产化,尤其是国产SiO₂载体的选择提供依据。     

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。     

Mn⁃Zr复合氧化物负载贵金属催化剂的氯乙烯催化燃烧性能

以共沉淀法制备了Mn?Zr复合氧化物,通过浸渍法引入贵金属(Ru、Pd、Pt),考察了贵金属对于氯乙烯催化燃烧反应性能的影响;并对催化剂的结构和化学状态,氧化还原性能和酸性能,表面酸类型的分布特征进行表征。研究发现,贵金属主要以氧化态的形式存在于催化剂表面,贵金属的引入促进了复合氧化物的还原,从而提高了催化剂的氧化还原性能,同时也提高了催化剂表面酸的总量、改变了表面Br?nsted酸和Lewis酸中心的分布。贵金属引入后,促进了反应性能的提高,使得氯乙烯全转化温度向低温偏移;不同贵金属对于反应促进的效果不同,其中Ru的引入,对于反应的促进效果高于Pd和Pt的引入。Ru/MZ (Ru/Mn_0.7Zr_0.3O_x)催化剂上氯乙烯转化50%和90%的温度（t₅₀、t₉₀）分别为206、243 ℃,比纯复合氧化物催化剂的相应温度向低温偏移69、71 ℃。贵金属引入后也改变了有机含氯副产物的分布并降低了其浓度,Ru/MZ催化剂在t₉₀时的含氯副产物总体积分数为5.7 μL/L,比Mn_0.7Zr_0.3O_x在相同转化率下的有机氯代副产物体积分数低70%。     

基于磁旋滑动弧等离子体催化的空气直接氧化固氮

以活性氧化铝（γ-Al₂O₃）为载体通过浸渍法制备不同质量分数（5%、7.5%和10%）的MoO₃/Al₂O₃催化剂,并进行等离子体催化空气的氧化固氮研究. 为了考察不同质量分数催化剂的结构差异,分别采用XRD、SEM和TEM表征催化剂的物理性质,结果表明催化剂结构稳定、分布均匀,有利于催化实验. 利用制备的MoO₃/Al₂O₃催化剂进行磁旋滑动弧等离子体耦合催化空气固氮实验,结果表明制备催化剂对固氮有促进作用,在最佳工况下, ${ {\text{NO}}_{{x}}}^{{-}}$的产出速率最高为1.17 mmol/min,相比同类研究中最高固氮效率 985 μmol /min有些许提升.     

介孔片状NiO/Co3O4催化剂催化碳烟燃烧性能研究

采用水热结合等体积浸渍法制备一系列NiO/Co₃O₄介孔纳米片催化剂，并以柴油机碳烟催化燃烧为模型反应评价其催化性能.研究表明，当Ni/Co物质的量比为12%时，所制备的催化剂12NiCo具有最佳碳烟颗粒催化燃烧活性，其T_m为347℃，CO₂选择性为100%，主要归因于以下原因：1)二维片状结构及其较高的比表面积有效增大了催化剂与碳烟颗粒的接触界面；2)纳米片具有丰富的介孔孔道，有利于降低传质阻力，进而促进气体反应物的吸附与扩散；3)NiO的引入增强了催化剂的氧化还原能力，促进了氧物种的吸附与活化生成活性氧物种，同时也促进了NO氧化形成氧化能力更强的NO₂参与反应，进一步提升催化活性.此外，该催化剂12NiCo具有良好的循环使用性能，显示了一定的潜在实用价值.     

CuCr2O4催化剂形貌特征与其SCR脱硝性能的关系

分别制备形貌为多面体状、颗粒状、球状的尖晶石型CuCr₂O₄催化剂,测试对比不同形貌CuCr₂O₄催化剂的SCR脱硝性能. 结果表明,多面体状CuCr₂O₄的催化活性最好,且在157 ℃时脱硝效率达到50%,在225~320 ℃脱硝效率超过99%,具有良好的抗硫、抗水性能. 脱硝活性由大到小依次为多面体状CuCr₂O₄、颗粒状CuCr₂O₄、球状CuCr₂O₄. 采用表征技术分析微观形貌对CuCr₂O₄脱硝性能的影响. N₂吸附-脱附结果显示,多面体状CuCr₂O₄具有最大的比表面积(25.5 m²/g)和最大的孔容积(0.154 cm³/g);X射线光电子能谱(XPS)结果显示,多面体状CuCr₂O₄相较于其他形貌拥有更高比例的表面活性氧(49.5%)和Cu⁺(16.2%);NH₃-程序升温脱附(NH₃-TPD)结果显示,多面体状CuCr₂O₄拥有最高表面酸浓度(0.12 mmol/g)及酸强度;H₂-程序升温还原(H₂-TPR)结果显示,多面体状CuCr₂O₄表面活性物种最易还原且数量最多(3.69 mmol/g),使得SCR反应在低温段更易进行. 多面体状CuCr₂O₄的高表面酸性与氧化还原性,使其具有良好的脱硝性能.     

烯基琥珀酸酐的催化合成

以C₁₃~C₁₄的内烯烃和顺丁烯二酸酐制备烯基琥珀酸酐为探针反应,利用SO₄ ^2- /TiO₂ 固体酸催化剂 催化合成了烯基琥珀酸酐,考察了催化剂的催化活性和稳定性,利用气相色谱对产品的收率进行定量分析。结果表 明,SO₄^2- /TiO₂ 催化剂在烯基琥珀酸酐的合成中具有较高的催化活性和良好的稳定性。最佳条件是催化剂焙烧温 度为550℃,反应温度为190℃,反应时间为5h,催化剂质量为反应物总质量的1%,n(内烯)∶n(酸酐)=3∶1,抗 氧剂2,6-二叔丁基对甲酚质量为反应物总质量的0.5%,此时,烯基琥珀酸酐的收率可达46.8%。     

多级孔ZSM-5分子筛催化剂上5-羟甲基糠醛自醚化反应

利用碱处理结合柠檬酸处理技术对商业微孔ZSM-5分子筛改性,制备了多级孔ZSM-5分子筛催化剂(ZSM-5-AT-CA)。利用XRD、N₂吸脱附、NH₃-TPD、Py-IR、²⁷Al MAS NMR等表征技术研究了ZSM-5-AT-CA催化剂的形貌结构和物理化学性质,以5-羟甲基糠醛(HMF)自醚化制双-(5-甲酰基糠基)醚(OBMF)为模型反应进一步考察其催化性能。结果表明,ZSM-5-AT-CA催化剂具有多级孔结构(微孔、介孔)、适宜酸位点浓度和强度,有利于HMF自醚化反应。多级孔ZSM-5-AT-CA催化剂在反应温度90℃时HMF转化率达到91.2%,OBMF产率为73.6%。催化剂具有良好的循环稳定性。     

季铵盐类相转移催化法合成苯甲酸苄酯

研究了由苯甲酸钠和氯化苄通过相转移催化法合成苯甲酸苄酯的亲核取代反应, 考察了几种季铵盐类相转移催化剂的亲核取代反应催化活性。筛选出合成苯甲酸苄酯反应催化活性较好的一种季铵盐类相转移催化剂四丁基碘化铵((C₄ H₉)₄ NI), 在n(苯甲酸钠)/n(氯化苄)为1 .0 ∶1 .3 , 反应温度110 ℃, 反应时间2 .5 ～ 3 .0 h, n(催化剂)/ n(苯甲酸钠)为0.06 , 体系pH 值为5 ～ 6 时, 苯甲酸苄酯的收率可达90%以上。     

Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5非均相Fenton处理垃圾渗滤液的研究

以硅藻土、ZSM-5分子筛为载体，以Fe(NO₃)₃·9H₂O为Fe源，制备了Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5两种催化剂，分别与H₂O₂组成非均相Fenton体系处理垃圾渗滤液。研究了溶液pH值、温度、H₂O₂用量、催化剂加入量和反应时间对垃圾渗滤液COD去除效果的影响。实验结果表明：利用该非均相Fenton体系处理COD浓度为1 110mg/L的垃圾渗滤液，在溶液体系pH值为3.0,反应温度30℃,催化剂投加量折合浓度为1.6 g/L,H₂O₂加入量折合浓度为0.2 mol/L,反应时间60 min的条件下，Fe/硅藻土、Fe/ZSM-5两种催化剂处理垃圾渗滤液COD去除率可分别达到88.78%和92.58%。     

光照对大气细颗粒物中汞形态分布的影响

为探究颗粒态汞的光还原及可能的二次释放结果,以细颗粒物(PM_2.5)为载体,采用Bloom法和冷原子荧光法,在不同光照时长下,收集、测定细颗粒物中汞(PBM_2.5)质量和形态分布。结果表明：模拟太阳光照射下PBM_2.5发生的化学反应以光还原反应为主,产生的气态汞中90%以上为Hg⁰,少量为Hg²⁺;光照促进PBM_2.5向Hg⁰转化;光照时间增加,F5/PBM_2.5增加(F5为硫化物态汞),其余形态汞质量主要以指数形式降低;光照促进大气PBM_2.5以更稳定的形态存在,正向影响汞沉降。     

介孔Mn0.5Fe0.5Ox颗粒的制备及其在醇胺氧化偶联反应中的应用

研发一种廉价、高效的催化剂以提高醇胺氧化偶联合成亚胺的催化活性具有重要意义。本文采用简单的共沉淀法制备了一系列锰铁双金属氧化物，并将其应用于苯甲醇和苯胺氧化偶联合成N-苄叉苯胺的催化反应，以及探索了不同的锰铁投料比对产物催化活性的影响。结果表明，锰铁投料比为1:1时的产物(Mn_0.5Fe_0.5O_x)具有最佳的催化活性，其苯胺转化率为74.7%,N-苄叉苯胺的选择性和收率分别为99.9%和74.6%。通过多种表征发现，Mn_0.5Fe_0.5O_x具有丰富的介孔结构和表面吸附氧物种以及优异的氧化能力，因而展现出优异的催化活性。本文所制备的高活性催化剂在醇胺氧化偶联制备亚胺的方法中具有较大的应用潜力。