H2O2/Fe2(MoO4)3体系中H2O2吸附分解及NO氧化行为的DFT研究

为阐明H₂O₂/Fe₂(MoO₄)₃体系脱硝过程中H₂O₂吸附分解及NO氧化行为，基于DFT方法首次计算了H₂O₂和NO分子单独及二者同时在Fe₂(MoO₄)₃表面的吸附构型，并通过考察吸附能、Mulliken电荷及氧化路径等特性揭示H₂O₂催化分解和NO氧化的微观机制。结果表明：H₂O₂在Fe₂(MoO₄)₃表面易分解为活性自由基，而NO则以分子形式吸附；H₂O₂和NO共吸附时，H₂O₂优先吸附于催化剂表面并随后分解，NO则分别被H₂O₂分解产...     

H4SiW12O40/SiO2催化正丁醛自缩合反应

正丁醛自缩合合成辛烯醛是工业生产辛醇的重要步骤之一。首先考察了3种杂多酸H₃PW₁₂O₄₀、H₄SiW₁₂O₄₀和H₃PMo₁₂O₄₀对正丁醛自缩合反应的催化性能,发现H₄SiW₁₂O₄₀的催化性能最好。其次,利用浸渍法制备了负载型H₄SiW₁₂O₄₀催化剂,考察了载体和制备条件对催化剂性能的影响,确定以SiO₂为载体,H₄SiW₁₂O₄₀负载量为50%（质量分数）,在150℃焙烧2 h的制备条件。探讨了反应条件对催化剂性能的影响,确定了适宜反应条件：催化剂与正丁醛的质量比为0.15,反应温度120℃,反应时间6 h。在此条件下,正丁醛的转化率为90.4%,辛烯醛的选择性为89.2%。通过对催化剂进行ICP-AES分析和XRD表征,发现活性组分流失是造成催化剂稳定性差的主要原因。为减缓H₄SiW₁₂O₄₀的流失,以[emim]BF₄离子液体为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了H₄SiW₁₂O₄₀/SiO₂催化剂,实验结果表明,催化剂稳定性有一定程度的提高。     

载体焙烧温度对Ni/SiO2-Al2O3催化剂稳定性的影响

为了获得高水热稳定的负载Ni催化剂,延长催化剂在含水液相体系中的使用寿命,以不同温度焙烧的SiO₂-Al₂O₃为载体,采用浸渍法制备Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂,通过吡啶-原位傅立叶变换红外光谱、X射线衍射、NH₃-程序升温脱附和H₂-程序升温还原等方法进行表征,以水相1,4-丁炔二醇加氢为探针反应,研究载体焙烧温度对Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂催化加氢性能及含水体系中稳定性的影响。结果表明,在(400~800) ℃,随着载体焙烧温度升高,活性组分Ni存在状态及催化剂加氢活性变化较小,但催化剂的水热稳定性下降,造成这一现象的原因是随着载体焙烧温度升高,载体表面SiO₂聚集,暴露的Al³⁺增加,载体水合程度增大。载体焙烧温度400 ℃时,Ni/SiO₂-Al₂O₃催化剂表现出最佳的水热稳定性。     

钒铌氧化物催化剂催化氧化乙二醛制乙醛酸

对钒铌氧化物催化氧化乙二醛制乙醛酸进行研究,考察V₂O₅、Nb₂O₅及其混合物和工艺条件如乙二醛浓度、催化剂加入量、反应温度及反应时间对反应的影响。结果表明,HNO₃+NaNO₂+Nb₂O₅体系中,在乙二醛质量分数20%、催化剂用量1 g、反应温度318 K和反应时间2 h条件下,乙二醛转化率为82%,乙醛酸选择性为79%。以SiO₂为载体,采用共沉淀法制备Nb₂O₅/SiO₂催化剂,采用N₂等温吸附-脱附和XRD对催化剂进行表征,考察Nb₂O₅负载量和催化剂用量对催化氧化乙二醛合成乙醛酸的影响,并对催化剂稳定性进行研究。结果表明,Nb2O5能提高硝酸催化氧化乙二醛体系中乙二醛转化率和乙醛酸选择性,Nb₂O₅/SiO₂比纯Nb₂O₅的催化效果更好。HNO₃+NaNO₂+Nb₂O₅/SiO₂体系中,在催化剂用量5 g、活性组分Nb₂O₅负载质量分数18%和反应时间2 h条件下,乙二醛转化率为85%,乙醛酸选择性为87%,Nb₂O₅/SiO₂的稳定性和重复使用效果均良好。     

Fe/γ-Al2O3催化剂上CO同时还原NO和SO2研究

研究了不同载体(γ-Al₂O₃、HZSM-5、TiO₂、SiO₂和MgO)负载Fe催化剂上CO还原NO反应及CO同时还原NO和SO₂反应。结果表明,Fe/γ-Al₂O₃催化剂对CO与NO反应具有良好的催化活性,但随着反应时间的延长,催化剂很快失活;在CO和NO反应中加入SO₂,可以明显改善Fe/γ-Al₂O₃催化剂对CO还原NO反应的活性稳定性;O₂和H₂O对催化剂活性的影响较大,CO₂对催化剂的影响较小。XRD结果表明,FeS₂是催化剂的活性中心,在CO与NO反应后,FeS₂转变为催化惰性的Fe₇S₈而导致催化剂活性下降;在CO与NO及SO₂反应体系中引入O₂后,Fe/γ-Al₂O₃催化剂上的活性组分FeS2被氧化为Fe₂O₃,导致催化剂失活。     

磁载体MoS2催化剂制备及其重油减黏

以SiO₂/Fe₃O₄为载体,MoS₂为活性组分,通过水热法制备出超顺磁性MoS₂/SiO₂/Fe₃O₄催化剂,并对催化剂进行XRD、VSM、BET、FTIR等表征。结果表明：催化剂有效担载活性组分并且具有优异的磁学性能,SiO₂包覆不仅能保护磁核,而且显著增大催化剂的比表面积。以常压渣油为原料,系统考察了催化剂的减黏性能。发现所制备的磁载体催化剂减黏效果高于商业二硫化钼及羰基钼,提升反应温度能达到更好的减黏效果。此外,在外加磁铁的作用下,催化剂可以方便回收以达到再利用的效果。将具有优异磁学性能的纳米粒子与具有催化性能的活性组分相结合制备的磁性纳米催化剂,为开发重油改质催化剂提供了新的思路。     

H2O2/Se改性钒催化剂制备及催化氧化SO2性能研究

提出了一种H₂O₂/Se改性钒催化剂制备的新方法。采用XRF、XRD、SEM、MIP和TG/DSC对催化剂进行表征分析,测定了催化剂催化氧化SO₂转化率,并与国产钒催化剂CHP-75和进口VK-38对比分析。结果表明,H₂O₂/Se改性钒催化剂V@10%H₂O₂-Se/SiO₂具有清晰的表面孔道、较大的孔容、较小的活性组分晶体尺寸和较低熔融相变温度,使其具有较高的催化氧化SO₂活性。该催化剂催化活性高于国产CHP-75,与进口VK-38媲美。高效钒催化剂的设计为国产钒催化剂替代国外进口催化剂提供了一种可能。     

Fe2O3-CuO/ZSM-5催化剂催化低浓度瓦斯制甲醇

采用催化氧化的方法,将煤矿抽采瓦斯制成高价值的化学品或液体燃料甲醇是其综合利用的一个发展方向。寻找对瓦斯转化具有较好的催化效果,且能替代贵金属催化剂的普通催化剂是瓦斯催化氧化制甲醇的研究重点。本文以硝酸铁、硝酸铜和ZSM-5分子筛为原料,采用离子交换法制备了Fe₂O₃/ZSM-5、CuO/ZSM-5和Fe₂O₃-CuO/ZSM-5催化剂,并在乙酸溶剂中考察了3种催化剂催化低浓度瓦斯部分氧化合成甲醇的性能。结果表明,Fe₂O₃/ZSM-5、CuO/ZSM-5和Fe₂O₃-CuO/ZSM-5对瓦斯部分氧化制甲醇反应均有催化活性,但Fe₂O₃-CuO/ZSM-5的催化效果最明显,且Fe、Cu负载量对催化剂的催化活性影响较为显著,Fe和Cu的最佳理论负载量分别为4.21%和3.22%。在Fe₂O₃-CuO/ZSM-5(x_Fe=4.21%,x_Cu=3.22%)添加量为0.1g、乙酸溶剂用量30mL的条件下,Fe₂O₃-CuO/ZSM-5催化甲烷体积分数为20%配制瓦斯制甲醇的最佳反应条件为初始反应压力4.0MPa、反应温度200℃、反应时间3h。     

载体对负载型银催化剂催化乳酸乙酯氧化制丙酮酸乙酯的影响

为了提高电解银催化剂催化乳酸乙酯选择性氧化制丙酮酸乙酯的性能,选用SiO₂,α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃为载体,制备了负载型银基催化剂。系统地考察了催化剂的载体类型、负载量和焙烧温度对反应的影响,并通过X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)等手段对负载型银基催化剂进行了表征。证明了游离的Ag⁺离子和带正电荷的银团簇Ag_n^δ+是该反应的活性物种,当载体类型为α-Al₂O₃,银负载量为7.8%,焙烧温度为600℃时得到性能较佳的催化剂。在反应温度为340℃、氧和乳酸乙酯物质的量比为1.4、液时空速(LHSV)为0.6 h^-1的条件下,乳酸乙酯的转化率为96.8%,丙酮酸乙酯的选择性达90.7%。经过100 h反应后的催化剂仍具有较高活性,通过原位烧炭可...     

Fe2O3对V2O5-WO3/TiO2催化剂表面性质及其性能的影响

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响具有重要意义。采用等体积浸渍法制备了不同Fe/V质量比的Fe₂O₃-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,并进行表征,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响,并讨论Fe对于钒钛系SCR催化剂表面性质的影响。结果表明,随着催化剂表面Fe₂O₃含量增加,催化剂的脱硝效率及二氧化硫氧化率均是先上升后下降,当Fe/V质量比为3.0时,催化剂的脱硝效率和二氧化硫氧化率均达到最大值91.78%、1.01%。XPS及H₂-TPR结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面钒活性组分的相对含量及V⁴⁺/V⁵⁺比减小,催化剂表面吸附氧(O_α)浓度增加,催化剂的氧化能力增强。NO-TPD结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面吸附NO的能力增强。     

Selective removal of H2S from coke oven gas

The catalytic performance of some metal oxides in the selective oxidation of H₂S in the stream containing water vapor and ammonia was investigated in this study. Among the catalysts tested, V₂O₅/SiO₂ and Fe₂O₃/SiO₂ catalyst showed good conversion of H₂S with very low selectivity to undesired SO₂. Hydrogen sulfide could be recovered as harmless solid products (elemental sulfur and various ammonium salts), and distribution of solid products was varied with types of catalyst and compositions of reactant. XRD and FT-IR analysis revealed that the salt was mixture of ammonium–sulfur–oxygen compounds. It was noteworthy that V₂O₅/SiO₂ catalyst produced elemental sulfur and ammonium thiosulfate, and that elemental sulfur was principal product on Fe₂O₃/SiO₂ catalyst. Small amount of ammonium sulfate was obtained with the Fe₂O₃/SiO₂ catalyst. In order to elucidate the reaction path, the effects of O₂/H₂S ratio and concentration of NH₃ and H₂O are also studied with the V₂O₅/SiO₂ catalyst.     

磁性CuO-Bi2O3/Fe3O4-SiO2-MgO催化剂的制备及甲醛乙炔化性能

采用浸渍法和共沉淀法制备了一系列不同Cu含量的超顺磁CuO-Bi₂O₃/Fe₃O₄-SiO₂-MgO催化剂。使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)、低温N₂物理吸-脱附、X射线衍射(XRD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的组成、结构、织构及磁性能进行表征, 评价了该催化剂催化甲醛乙炔化合成1, 4-丁炔二醇的催化活性。结果表明, 制备方法对催化剂中活性组分CuO的存在状态及炔化性能有较大影响, 采用共沉淀法较浸渍法制备的催化剂具有更高的比表面积、CuO分散度与较好的还原能力, 表现出较高的炔化性能;Cu含量是影响催化剂炔化性能的另一重要因素, 随Cu含量的增加, 催化剂活性逐渐增加, 在本研究考察范围内, 以共沉淀法制备的Cu质量分数为30%的催化剂表现出最佳的甲醛乙炔化性能。同时, 该催化剂具有良好的超顺磁性, 可以在外加磁场的作用下迅速分离回收, 循环使用6次后, 其催化活性明显高于非磁性催化剂。     

钇掺杂三氧化二铁催化剂的脱硝性能研究

为提升三氧化二铁(Fe₂O₃)催化剂的脱硝性能,扩展催化剂的活性温度窗口,采用共沉淀法引入助剂钇(Y)元素对Fe₂O₃催化剂进行改性。通过X射线衍射(XRD)、氮气等温吸-脱附(N₂-BET)、X射线光电子能谱(XPS)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)等表征方法对样品进行了表征分析。XRD和N₂-BET结果表明,Y的掺杂使催化剂结构发生变化,比表面积增加、孔径减小。XPS和NH₃-TPD结果证明,Y掺杂Fe₂O₃具有更多的表面吸附氧(O_Ⅰ)、Fe²⁺以及更多的酸量。H₂-TPR结果表明,Y的掺杂使催化剂的氧化还原能力略有下降。测试了不同含量Y掺杂的Fe₂O₃催化剂在150～400℃的脱硝性能,其中Fe<...     

CO hydrogenation over a rhodium vanadate catalyst: Reduction and regeneration of RhVO4 on SiO2

The hydrogenation of CO over an Rh vanadate (RhVO₄) catalyst supported on SiO₂ (RhVO₄/SiO₂) has been investigated after H₂ reduction at 500°C, and the results are compared with those of vanadia-promoted (V₂O₅–Rh/SiO₂) and unpromoted Rh/SiO₂ catalysts. The mean size of Rh particles, which were dispersed by the decomposition of RhVO₄ after the H₂ reduction, was smaller (41 Å) than those (91–101 Å) of V₂O₅–Rh/SiO₂ and Rh/SiO₂ catalysts. The RhVO₄/SiO₂ catalyst showed higher activity and selectivity to C₂ oxygenates than the unpromoted Rh/SiO₂ catalyst after the H₂ pretreatment. The CO conversion of the RhVO₄/SiO₂ catalyst was much higher than that of V₂O₅–Rh/SiO₂ catalyst, and the yield of C₂ oxygenates increased. We also found that the RhVO₄/SiO₂ catalyst can be regenerated by calcination or O₂ treatment at high temperature after the reaction.     

基于α-FeOOH催化H2O2蒸气的低温烟气脱硝实验

针铁矿是分布广泛、储量丰富的铁氧化物,其主要成分为α-羟基氧化铁（α-FeOOH）。为了探究针铁矿在催化H₂O₂烟气脱硝反应中的性能,本文通过沉淀-水解法制备了α-FeOOH,并在自行搭建的实验台上开展了α-FeOOH催化H₂O₂的低温烟气脱硝实验研究,深入分析了H₂O₂流量、H₂O₂浓度、汽化温度、反应温度和共存气体浓度等工况参数对脱硝性能的影响。采用离子色谱（IC）分析了单独脱硝反应和同时脱硫脱硝反应后的含氧酸成分,结合各项表征分析技术考察了催化剂反应前后的理化特性和稳定性。实验结果显示,随着汽化温度和反应温度的升高,NO的脱除效率先增加后降低;增加H₂O₂浓度对脱硝效率有明显的促进作用。当汽化温度为140℃、反应温度为160℃时,以2.5mL/h注入10mol/L的H₂O₂脱硝效率达到80%。当SO₂浓度为1000μL/L时,脱硝效率提高至86.4%。离子色谱分析结果显示,单独脱硝反应和同时脱硫脱硝反应后含氧酸产物为HNO₃和H₂SO₄。反应前后催化剂的表征结果显示,α-FeOOH在脱硝反应后依然具有良好的稳定性,显示出针铁矿在低温烟气脱硝工艺中的潜在应用前景。     

助剂二氧化硅对CO2加氢制备甲醇CuO-ZnO-Al2O3-ZrO2催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了一系列CuO-ZnO-Al₂O₃-ZrO₂(CZAZ)催化剂,用于二氧化碳加氢合成甲醇。通过加入少量的助剂二氧化硅得到了一系列CZAZ/SiO₂改性催化剂。采用XRD、BET、H₂-TPR、NH₃-TPD以及CO₂-TPD等技术进行表征,研究了助剂二氧化硅含量对催化剂的物理化学性质以及组织结构的影响。结果表明,助剂二氧化硅的含量对催化剂的组织结构具有较大的影响。同时评价了该组催化剂参与二氧化碳加氢合成甲醇反应的催化性能。测试结果表明,采用助剂二氧化硅质量分数为4%的改性催化剂,表现出较为优良的催化活性。助剂二氧化硅促进了活性组分氧化铜的分散,并且经过二氧化硅改性的CZAZ催化剂具有更大的比表面积,这些因素都对该催化剂在二氧化碳加氢合成甲醇方面的良好表现起到重要作用。     

Catalytic reduction of SO2 over supported transition-metal oxide catalysts with C2H4 as a reducing agent

This work investigates performances of supported transition-metal oxide catalysts for the catalytic reduction of SO₂ with C₂H₄ as a reducing agent. Experimental results indicate that the active species, the support, the feed ratio of C₂H₄/SO₂, and pretreatment are all important factors affecting catalyst activity. Fe₂O₃/γ-Al₂O₃ was found to be the most active catalyst among six γ-Al₂O₃-supported metal oxide catalysts tested. With Fe₂O₃ as the active species, of the supports tested, CeO₂ is the most suitable one. Using this Fe₂O₃/CeO₂ catalyst, we found that the optimal Fe content is 10 wt.%, the optimal feed ratio of C₂H₄/SO₂ is 1:1, and the catalyst presulfidized by H₂+H₂S exhibits a higher performance than those pretreated with H₂ or He. Although the feed concentrations of C₂H₄:SO₂ being 3000:3000 ppm provide a higher conversion of SO₂, the sulfur yield decreases drastically at temperatures above 300 °C. With higher feed concentrations, maximum yield appears at higher temperatures. The C₂H₄ temperature-programmed desorption (C₂H₄-TPD) and SO₂-TPD desorption patterns illustrate that Fe₂O₃/CeO₂ can adsorb and desorb C₂H₄ and SO₂ more easily than can Fe₂O₃/γ-Al₂O₃. Moreover, the SO₂-TPD patterns further show that Fe₂O₃/γ-Al₂O₃ is more seriously inhibited by SO₂. These findings may properly explain why Fe₂O₃/CeO₂ has a higher activity for the reduction of SO₂.     

Zn2+掺加的包覆型Fe2O3/SiO2颜料的制备及其呈色性能

包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料由于包覆完整性并不理想,该颜料高于800 ℃时呈色会产生变黑、变暗的问题。采用溶胶-凝胶法制备包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料,研究催化剂浓度、反应温度、硅/铁质量比等因素对包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料呈色性能的影响。在此基础上,通过掺加Zn²⁺,进行了Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色性能研究。研究表明,当催化剂(氨水)浓度为0.75 mol/L,反应温度为40 ℃,硅/铁质量比m(SiO₂)/m(Fe₂O₃)为0.20,铁/锌摩尔比n(Fe)/n(Zn)为4时,制备得到的Zn²⁺掺加的包覆型Fe₂O₃/SiO₂颜料的呈色耐热性能获得明显提升,样品在850 ℃煅烧后仍然呈现出明亮的红橙色色调。