类水滑石催化剂催化合成碳酸二丙酯

采用共沉淀法,在500 ℃烘干焙烧制备了类水滑石催化剂,采用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、BET分析对催化剂进行了表征。将类水滑石催化剂应用于碳酸二甲酯（DMC）与正丙醇酯交换合成碳酸二丙酯（DPC）。研究结果表明：镁铝摩尔比为2∶1,在500 ℃焙烧后,类水滑石对反应有较高的催化活性;当丙醇∶DMC =3∶1（摩尔比）、催化剂用量为反应物总质量的1%、反应温度为90 ℃、反应时间为5 h时,DPC的收率为46.87%。     

钯/铈复合金属氧化物催化氧化苯酚合成碳酸二苯酯

制备了一种用于非均相催化一步合成碳酸二苯酯(DPC)所需催化剂的载体(Ce(1-x)MnxO2),并采用沉淀法制备Pd负载质量分数为0.5%的Pd/Ce(1-x)MnxO2催化剂.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积测定(BET)等手段对载体及催化剂进行表征并考察载体制备方法、载体焙烧温度、Mn和CuO含量对催化剂活性的影响.结果表明,采用溶胶-凝胶法制备的载体Ce0.5Mn0.5O2在600 ℃下焙烧6 h时,得到的催化剂催化活性较好,DPC收率可达9.32%.载体中添加CuO有助于提高催化剂活性,当CuO添加量质量分数为9.0%, 活性组分Pd的负载量为0.5%, CO与O2压力比为97∶3时,DPC收率可达10.28%.     

钯负载锰氧化物催化剂氧化羰基合成碳酸二苯酯

采用共沉淀法制备MnO_x氧化物载体,进一步通过掺杂不同质量的Pb和Cu氧化物对MnO_x载体加以改性,载体经负载0.5%(质量分数)Pd后用于苯酚氧化羰基化反应。通过X射线衍射(XRD)、氢气程序升温脱附(H2-TPR)等对不同MnO_x催化剂/载体进行表征,用气相色谱仪分析苯酚氧化羰基化反应液收率及催化剂选择性。结果表明,经500℃下焙烧载体负载后催化剂Pd/MnO_x的催化活性较高,经不同质量的Pb和Cu氧化物改性后Pd/MnO_x催化剂的催化活性有不同程度的提高,其中掺杂质量分数为15%的Pb O和5%的Cu O对Pd/MnO_x氧化物掺杂的效果最好,其碳酸二苯酯的收率分别为7.76%和6.69%。     

超重力法制备Ce-Mn氧化物载体氧化羰基合成碳酸二苯酯

分别采用溶胶-凝胶法、共沉淀法和超重力反应共沉淀法制备铈锰复合氧化物前驱体,再经过高温焙烧得到氧化羰基化合成碳酸二苯酯的催化剂载体。通过XRD,H2-TPR,BET,TEM等手段对不同方法制备所得载体进行表征,结果表明:采用超重力反应共沉淀法所制备的Ce-Mn复合氧化物载体Mn较多进入CeO2中形成Ce-Mn-O共熔体,由于Mn的掺杂而产生的晶格畸变和由此产生的氧缺陷更多,晶体颗粒较小且分布均匀,比表面积大;当负载质量分数为0.5%Pd后用于苯酚氧化羰基化合成碳酸二苯酯,在反应总压为5 MPa,CO与O2分压比为93∶7、反应时间6 h、反应温度100℃时,碳酸二苯酯单程收率可达21.79%,选择性在99.1%以上。且运用旋转填充床设备实现物料在超重力条件下共沉淀制备Ce-Mn复合氧化物载体的制备过程简单,操作方便可控,载体质量稳定,非常适合批量生产。     

钙钛矿型CaxSr1-xFeO3的光催化活性研究

首先利用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型化合物SrFeO3纳米晶及其掺杂产物粉末,然后利用差热分析找出前驱体干凝胶的灰化温度和焙烧温度分别为400、700℃,利用XRD、TEM等检测手段对催化剂晶体进行了表征。结果表明,柠檬酸溶胶-凝胶法制备的SrFeO3复合氧化物的粒径50～70 nm,属于纳米级;利用紫外-可见光分光光度计测定了SrFeO3对亚甲基蓝溶液的催化性能,发现Ca的掺杂能够明显提高催化剂的催化性能,并得到Ca掺杂5%时（摩尔分数）的催化性能最佳。     

β-PbO催化甲基苯基碳酸酯歧化反应研究

单独考察了甲基苯基碳酸酯(MPC)催化歧化合成碳酸二苯酯(DPC)的过程。一些性能优良的酯交换催化剂抑制MPC歧化。考察了多种金属氧化物对该反应的催化性能,焙烧Pb(NO3)2制备的PbO显示出良好的活性。XRD表征发现,催化性能最好的PbO为β晶相。适宜的催化剂制备条件为焙烧温度600℃,焙烧时间4 h。最佳歧化反应条件为x(催化剂)=2%,在180℃反应2.5 h,此时DPC收率为58.22%,DPC选择性为99.19%。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备及其烟气脱硝性能

以活性成分负载量、负载顺序和焙烧温度等关键制备参数因素进行正交实验设计制备了V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,对其进行XRD和TPR表征,并在自行设计搭建的SCR烟气脱硝实验平台上评价其(300~390)℃的SCR脱硝性能。结果表明,活性成分钒和钨绝大多数以非晶态形式存在于载体表面,且具有良好的分散性;主要活性成分V_2O_5负载量越高,脱硝率越高;400℃焙烧温度可以形成催化反应所需的晶相,且维持催化剂较高的比表面积;催化剂低温活性和高温活性是由表面富集和各种成分之间相互作用共同产生的结果,活性组分与载体之间的相互作用对315℃低温脱硝活性影响明显,以先钒后钨负载顺序为宜,表面富集对390℃高温脱硝活性起主要作用,以钒钨同时负载或先钒后钨负载顺序较好;随着m(WO_3)∶m(V_2O_5)的增加,在7.5∶1处催化剂的脱硝率升至最高,随后迅速下降,WO_3负载质量分数以6%为宜。在优化条件V_2O_5负载质量分数0.8%、WO_3负载质量分数6%、先钒后钨负载和400℃焙烧温度下制备了催化剂并进行脱硝性能验证,315℃低温脱硝活性达到69.56%。     

过氧化氢氧化苯酚铜锰复合氧化物催化剂的制备

采用固相法制备了新型催化剂铜锰复合氧化物催化剂。利用高效液相色谱法对苯酚过氧化氢氧化反应产物进行分析,以苯酚转化率和苯二酚收率为评价指标,对催化剂进行了评价。结果表明,催化剂性能随铜与锰物质的量比、焙烧温度、焙烧时间和研磨时间等因素的增大呈先升高再降低的趋势,并与络合剂的还原性有关。确定最佳工艺条件为:室温下,按锰与铜物质的量比1:2将Cu_2(OH)_2CO_3、MnCO_3和适量H_2C_2O_4·2H_2O混匀,置于研钵匀速研磨10 min,马弗炉400℃焙烧2 h。最佳条件下,苯酚转化率为63.7%,苯二酚收率为59.1%。     

低温MnO_x/AC催化剂的制备及性能研究

采用浸渍法制备MnO_x/AC催化剂,考察了不同的锰前驱体、催化剂焙烧温度、锰氧化物负载量等对催化剂脱硝活性的影响,并通过H_2-TPR对催化剂进行了表征。结果表明,以KMnO_4为锰前驱体,锰氧化物负载量为20%,400℃焙烧温度制得的催化剂具有最佳吸附脱硝性能。在180℃时,最大脱硝率在99%以上,通气120 min后脱硝率仍在80%以上。     

水热法制备钒酸铋及其光催化性能研究

采用水热法制备了钒酸铋催化剂，以罗丹明B为目标降解物，对催化剂的光催化性能进行了测定。考察了水热反应pH、反应温度、反应时间对催化剂光催化性能的影响，实验得出制备钒酸铋催化剂的最佳水热反应条件：水热反应pH为7、反应温度为100℃、反应时间为8 h。在最佳水热反应条件下，投放5 mg的钒酸铋催化剂，对5 mL初始质量浓度为10 mg/L罗丹明B溶液的光催化降解率高达96.5%。最后利用X射线衍射（XRD）表征手法，对最佳水热反应条件下制备的钒酸铋催化剂的结构进行了表征，证明制得的钒酸铋催化剂纯度较高。     

CO2 capture by double metal modified CaO-based sorbents from pyrolysis gases

High-temperature pyrolysis technology can effectively solve the problem of municipal solid waste pollution. However, the pyrolysis gas contains a large amount of CO₂, which would adversely affect the subsequent utilization. To address this problem, a novel method of co-precipitation modification with Ca, Mg and Zr metals was proposed to improve the CO₂ capture performance. X-ray diffraction (XRD) patterns and energy dispersive X-ray spectroscopy analysis showed that the two inert supports MgO and CaZrO₃ were uniformly distributed in the modified calcium-based sorbents. In addition, the XRD results indicated that CaZrO₃ was produced by the reaction of ZrO₂ and CaO at high temperatures. The effects of doping ratios, adsorption temperature, calcination temperature, CO₂ concentration and calcination atmosphere on the adsorption capacity and cycle stability of the modified calcium-based sorbent were studied. The modified calcium-based sorbent achieved the best CO₂ capture performance when the doping ratio was 10:1:1 with carbonation at 700 ℃ under 20% CO₂/80% N₂ atmosphere and calcination at 900 ℃ under 100% N₂ atmosphere. After ten cycles, the average carbonation conversion rate of Ca-10 sorbent was 72%. Finally, the modified calcium-based sorbents successfully reduced the CO₂ concentration of the pyrolysis gas from 37% to 5%.     

双金属氧化物TiO_2基催化剂的氧化还原性能

以金属硝酸盐为前驱物,乙二胺四乙酸为助剂,采用正交实验设计和浸渍法制备Cu-Ni、Cu-Fe和Ni-Fe系列TiO_2基双金属氧化物催化剂,通过XRD和H_2-TPR进行表征,评价其氧化还原性能。结果表明,活性组分为Cu和Fe、物质的量比为0.2∶0.2、pH为8.0和400℃焙烧的5#催化剂具有优良的氧化还原性能,起始还原温度148℃条件下,耗氢量达80.72 mmol·g-1。活性组分、物质的量比、pH值和焙烧温度等催化剂制备参数影响氧化还原反应的难易(起始还原温度)和强弱(耗氢量),Cu和Fe物质的量比为0.2∶0.2的催化剂由于协同效应具有最低的起始还原温度和很高的耗氢量。较低物质的量比含Ni活性组分的催化剂由于形成复合金属氧化物固溶体而难以在较低温度被还原,中性或碱性条件下通过氢氧化物脱水生成金属氧化物有助于提高催化剂的耗氢量,400℃足以形成适宜的晶型以提高催化剂氧化还原性能。     

自蔓延燃烧法制备锰氧化物催化剂及其催化燃烧炭烟颗粒

柴油机尾气中的炭烟颗粒是城市雾霾的主要来源之一,严重污染环境和危害人体的健康。因此,降低和消除柴油车尾气中的炭烟颗粒具有重要的意义。本文以高锰酸钾和一水柠檬酸为原料,通过自蔓延燃烧法成功制备了一系列锰氧化物催化剂。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、N₂吸附-脱附、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、O₂程序升温氧化（O₂-TPD）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对催化剂进行了表征,并考察了该系列催化剂催化炭烟颗粒燃烧的活性。结果表明,制备的锰氧化物催化剂均具有良好的催化燃烧炭烟活性。当高锰酸钾与一水柠檬酸的摩尔比为12∶1、煅烧温度为450℃时,制备的催化剂具有较低的还原峰温度,较大的比表面积和孔径以及化学吸附氧和Mn⁴⁺含量,从而表现出最佳催化燃烧炭烟颗粒的性能,其催化燃烧炭烟温度T₁₀、T₅₀和T₉₀分别为284℃、327℃和360℃。     

纤维状BPO4/SiO2催化剂的制备及其丙烷氧化脱氢性能

通过静电纺丝法制备了一种高温焙烧后具有纤维状结构的磷酸硼/二氧化硅（BPO₄/SiO₂）催化剂,并考察了BPO₄负载量和焙烧温度对该催化剂的结构和催化丙烷氧化脱氢性能的影响。研究发现焙烧过程使纤维直径减小。随着BPO₄负载量的增加,丙烷氧化脱氢活性增高。当BPO₄负载量为7%（质量分数）,焙烧温度为600℃时,BPO₄/SiO₂催化剂具有最佳的催化性能;在反应温度为480℃下,丙烷转化率和丙烯产率分别达到17.0%和13.0%,且催化剂稳定性良好。当焙烧温度较低时（550℃）,催化剂中的有机物分子未被除尽,导致烯烃的选择性偏低;当焙烧温度较高时（700℃）,SiO₂结构收缩紧密,抑制了活性相的暴露。由于纤维结构可暴露更多活性位点,该催化剂较相同条件下粉末状BPO₄催化剂有着更高的催化活性。     

FeM双金属用于甲烷催化裂解制纯氢气和碳纳米材料

采用熔融法以铁、钼、铜和钨硝酸盐为原料,制备出一系列的Fe_xM_y（M=Mo、Cu、W）双金属催化剂。首先考察了一系列的Fe₁₅M₁（M=Mo、Cu、W）双金属催化剂的甲烷催化裂解（CDM）活性,Fe₁₅Mo₁的催化活性远高于Fe₁₅Cu₁和Fe₁₅W₁。通过比表面积测试（BET）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）和拉曼光谱（Raman）等分析方法对Fe₁₅M₁的物理特性、结构组成、还原特性和副产物碳纳米材料（CNMs）的石墨化度等进行表征。进一步考察了金属Mo的掺杂量和焙烧温度对Fe_xMo_y双金属催化剂的甲烷转化率和碳产率的影响。Fe₁Mo₁表现出优异的催化性能,其碳产率（6g_C/g_cat）高于纯Fe的碳产率（4.35g_C/g_cat）。XRD和X射线光电子能谱（XPS）分析表明,Fe₁Mo₁双金属形成Fe₂(MoO₄)₃相,提高了其催化活性和稳定性;透射电镜（TEM）结果表明,Fe₁Mo₁催化剂CDM反应后的CNMs为竹节状的碳纳米管。     

MnO x /ZrO2 催化剂制备及催化臭氧氧化降解甲基橙

以商品化ZrO₂为载体,采用等体积浸渍法制备MnO _x /ZrO₂催化剂,对目标污染物甲基橙溶液进行催化臭氧降解效果研究。比较不同焙烧温度（350、400、500和550℃）、不同MnO _x 负载量（5%、10%、15%和18%）等制备条件对催化剂活性的影响,结果表明：在400℃,MnO _x 负载量为15%时,催化剂对催化臭氧降解甲基橙溶液表现出最好的活性。反应进行60 min后,甲基橙溶液的脱色率达92.8%,较单独臭氧氧化提高了36.1%。催化剂15%MnO _x /ZrO₂（400℃）的酸碱使用范围（pH为2.7、6.5、8.7、10.8）实验表明：甲基橙溶液不同初始pH条件同样会影响催化剂的活性,且pH=2.7时表现出最好的催化效果,甲基橙脱色率可达95%。循环实验表明,15%MnO _x /ZrO₂（400℃）具有较好的稳定性,催化剂循环使用三次后,甲基橙溶液脱色率仍保持在85%以上,且活性组分的流失是降低催化剂活性的一个重要原因。     

煅烧温度对磁性铁钛复合氧化物微观结构及脱硝活性的影响

利用共沉淀微波法构筑新型磁性铁钛复合氧化物催化剂,研究了煅烧温度对其物性结构及NH₃-SCR脱硝性能的影响,揭示了钛掺杂对磁性γ-Fe₂O₃晶体高温热转化及其脱硝性能的优化机制。结果表明：当煅烧温度由300℃升至500℃时,磁性铁氧化物的比表面积、孔容先增大后减小,且较高的煅烧温度促使其γ-Fe₂O₃晶体逐步转变为α-Fe₂O₃晶体,导致磁性铁氧化物表面Fe²⁺和活性氧浓度增大,促使其NH₃-SCR脱硝性能降低;掺杂钛可提高磁性铁氧化物的热稳定性,抑制了高温煅烧下γ-Fe₂O₃晶体向α-Fe₂O₃晶体的不可逆转变和其孔隙结构的坍塌,增大了高温煅烧时磁性铁氧化物催化剂的比表面积和比孔容,合适的煅烧温度为400℃;该煅烧温度下,催化剂低温活性最佳,反应温度高于220℃、空速比60000h^-1时可获得80%以上的NO_x转化效率。     

Controllable synthesis of novel nanoporous manganese oxide catalysts for the direct synthesis of imines from alcohols and amines

A novel template-free oxalate route was applied to synthesize different mesoporous manganese oxides (amorphous manganese oxide (AMO), Mn₅O₈, Mn₃O₄, MnO₂) in the narrow temperature range from 350℃ to 400℃ by controlling the calcination conditions, which were employed as the efficient catalysts for the oxidative coupling of alcohols with amines to imines. The chemical and structural properties of the manganese oxides were characterized by the methods of thermogravimetry analysis and heat flow (TG-DSC), X-ray diffraction (XRD), nitrogen sorption, scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), H₂ temperature-programmed reduction (H₂-TPR), and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) techniques. The structures of different manganese oxides were confirmed by characterization. The M-350 (AMO) presented the maximum surface area, amorphous nature, the lowest reduction temperature, the higher (Mn³⁺ + Mn⁴⁺)/Mn²⁺ ratio, and the higher adsorbed oxygen species compared to other samples. Among the catalysts, M-350 showed the best catalytic performance using air as an oxidant, and the conversion of benzyl alcohol (BA) and the selectivity of N-benzylideneaniline (NBA) reached as high as 100% and 97.1% respectively at the lower reaction temperature (80℃) for 1 h. M-350 had also the highest TOF value (0.0100 mmol·mg^-1·h^-1) compared to the other manganese oxide catalysts. The catalyst was reusable and gave 95.8% conversion after 5 reuse tests, the XRD pattern of the reactivated M-350 did not show any obvious change. Lattice oxygen mobility and (Mn³⁺ + Mn⁴⁺)/Mn²⁺ ratio were found to play the important roles in the catalytic activity of aerobic reactions.     

Ca-Mg-Al复合氧化物催化尿素与1,2-丙二醇制碳酸丙烯酯

采用共沉淀法制备了系列Ca-Mg-Al复合氧化物催化剂,通过对沉淀剂配比、沉淀液pH值及焙烧温度等制备条件的考察,得到以Na₂CO₃为沉淀剂、pH=9.5、850℃下焙烧4h制备的Ca-Mg-Al催化活性最高。在 n(PG)∶n(urea)=1.5∶1、反应温度为145℃、绝压20kPa、反应时间4h、催化剂用量为尿素质量的5%时,碳酸丙烯酯收率达到84.6%。采用XRF、XRD、NH₃-TPD、SEM及BET对催化剂的组成、晶型及酸性进行了表征,发现随着沉淀剂中Na₂CO₃的含量增加,催化剂中CaO∶MgO的比例增大,碳酸丙烯酯的收率亦升高;经850℃焙烧后,催化剂中存在CaO和MgO两种活性中心,起协同催化作用;随着焙烧温度由700℃升高到850℃,NH₃-TPD脱附曲线向低温方向偏移,且强酸中心NH₃脱附峰面积比由81.14%明显下降为0,中强酸中心NH₃脱附峰面积比由0增加到78.07%,而碳酸丙烯酯收率由68%增加到84.6%,这表明催化剂强酸性位的减少是催化活性增加的主要原因。