基于四氧化三钴材料催化发光的丙醛气体传感器研究

研究发现, 在一定条件下丙醛气体在四氧化三钴材料表面上具有催化发光特性,基于此建立了一种检测空气中痕量丙醛气体的催化发光传感器.在对合成的3种形貌四氧化三钴的催化发光性质进行比较的基础之上,对分析方法条件进行了优化,其结果表明:在以微球状四氧化三钴作为传感材料,检测波长490 nm, 反应温度232 ℃,载气流速400 mL/min的最优条件下,可测定的丙醛气体浓度的线性范围为0.3～171 mg/L(r=0.9977, n=13),检出限为0.1 mg/L(S/N=3),测定4.8 mg/L丙醛的相对标准偏差为1.8%(n=5).此外,考察了相同浓度的常见挥发性有机物的干扰情况,其结果表明该传感器具有很好的选择性.连续80 h通过4.8 mg/L丙醛,发光强度无明显降低,相对标准偏差小于5%,表明此传感器使用寿命长.并将该传感器成功用于人工合成样品的分析,回收率在91%～103%之间,测定浓度值与实际组成基本相符.     

四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯

挥发性有机物(VOCs,例如甲苯和二甲苯)不仅危害人身健康,而且对大气环境造成严重污染.由于去除效率高、无二次污染以及耗能低等优点,催化氧化法被认为是消除VOCs的有效方法之一.该方法的关键是高效催化剂的研发.由于具有良好的低温催化氧化性能,过渡金属氧化物负载的贵金属催化剂备受关注.相比于单组分贵金属负载型催化剂,双组分贵金属负载型催化剂的催化活性、水热稳定性能和抗硫中毒性能均有显著提高.本文采用熔融盐法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了八面体状Co3O4负载的AuPd(x(AuPdy)/Co3O4;AuPd负载量x=(0.18,0.47,0.97)wt%;Pd/Au摩尔比y=1.85,1.93,1.92)合金纳米催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附和X射线光电子衍射等技术对催化剂物化性质进行了表征.利用固定床微型反应器评价了催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应的催化性能.研究结果表明,采用熔融盐法制得的Co3O4具有规整八面体形貌,棱长约为300 nm.AuPd合金纳米粒子均匀分布在Co3O4表面,粒径为2.7–3.2 nm.在所得催化剂中,0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应表现出较高的催化活性.在空速为40000 mL/(g·h)时,甲苯和邻二甲苯转化率达到90%所需的温度分别为180和187 oC.我们认为0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂较为优异的催化性能与AuPd纳米粒子和Co3O4之间的强相互作用和较高的吸附氧浓度有关.     

碱土金属对钴铈复合氧化物催化剂催化N2O分解的影响

采用低温柠檬酸络合法制备了添加不同碱土金属的钴铈复合氧化物(Ce/Co摩尔比为0.05)催化剂,考察了其催化N2O分解的活性.结果表明,碱土金属对钴铈催化剂催化N2O分解的活性有明显促进作用,助催化效果递变顺序为Mg相似文献   

碱土金属对钴铈复合氧化物催化剂催化N2O分解的影响

采用低温柠檬酸络合法制备了添加不同碱土金属的钴铈复合氧化物(Ce/Co摩尔比为0.05)催化剂, 考察了其催化N2O分解的活性. 结果表明, 碱土金属对钴铈催化剂催化N2O分解的活性有明显促进作用, 助催化效果递变顺序为Mg相似文献   

氧化石墨烯固载四(p-硝基苯基)钴卟啉催化氧化乙苯的性能

为了模拟细胞色素P450酶的催化活性功能,提高金属卟啉的重复使用催化效率,通过π-π叠加相互作用将CoTNPP固载在氧化石墨烯(GO)上,形成一种仿生催化材料(CoTNPP/GO).用紫外可见光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面测试(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)技术对该催化材料进行表征,并用于催化分子氧氧化乙苯.在最佳的反应温度和氧气压力(150℃和0.8 MPa)条件下,0.25g固载催化材料可重复使用8次,平均的乙苯转化率和醇酮产率分别为24.5%和16.3%.     

西佛碱钴络合物催化氧化苯酚

研究了不同结构的西佛碱钴络合物对苯酚氧化的催化性能,又以N,N′-乙撑二(水扬叉亚胺)钴为催化剂,考察了催化剂及底物浓度、温度、压力等不同条件对苯酚催化氧化的影响。     

含钴铜镍类水滑石焙烧产物催化分解N2O的研究

 合成了含Co，Cu和Ni的M／Mg－Al－HTL类水滑石，并将其焙烧产物用于N2O催化分解反应．实验结果表明，Co／Mg－Al－HTL对N2O分解反应的催化活性明显高于Cu／Mg－Al－HTL和Ni／Mg－Al－HTL的活性．在保持样品中Al含量不变的条件下，催化活性随着Co含量的增加及Mg含量的减少而升高，各催化剂的活性顺序为：Co／Al－HTL＞Co／Mg－Al－HTL＞Cu／Mg－Al－HTL＞Ni／Mg－Al－HTL．在此基础上，进一步考察了Co／Al－HTL中Co／Al原子比调变对催化剂活性的影响．对含Co类水滑石及其焙烧产物进行了XRF，XRD和N2O－TPD表征．结果表明，含Co类水滑石具有典型的水滑石结构，其高温焙烧产物都含尖晶石相．由于尖晶石相中Co－O－Al活性中心的作用，含Co类水滑石对N2O分解反应表现出较高的催化活性．随着Co／Al原子比的增大，含Co类水滑石焙烧产物的尖晶石相特征更加突出，Co－O－Al活性中心数目随之增多，催化剂的活性也相应升高．     

导电聚苯胺-四氧化三钴复合材料的合成及性能表征

采用原位聚合法制备导电聚苯胺-四氧化三钴（PANI-Co3O4）复合材料。研究了Co3O4含量对复合材料电导率的影响。通过傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、热失重法（TGA）和微分热失重法（DTG）等测试手段对复合材料的结构和性能进行了表征,并考察了复合材料在硫酸铜电解液体系中的电化学性能。结果表明：...     

纳米四氧化三钴催化剂的制备及其电催化性能

四氧化三钴（Co3O4）作为一种重要的电极催化材料,具有催化活性高,价格低廉等特点,可有效解决过度依赖储量少,成本高的Pt系贵金属催化剂等问题。实验采用化学沉淀法结合热分解法,以Co(NO3)2·6H2O为钴源,沉淀剂为NH4HCO3,聚乙二醇（PEG）为表面活性剂,在45℃条件下反应,分别选择室温和水热环境陈化处理,洗涤干燥后,350 ℃的马弗炉里煅烧3 h,通过调控陈化场所和时间可制备出块状、球状及杆状的Co3O4,其中球状的最小粒径达8.54 nm,然后把制备出均相高纯度的Co3O4作为直接甲醇燃料电池阴极催化剂来测试电催化活性,结果显示Co3O4具有良好的电催化性能,在1 mol/L的KOH的氧化还原峰的电位1.34 V,比商用Pt/C(20 wt%)的高0.05 V。在氧气饱和的1 mol/L的KOH电介质溶液中加入20000 ppm的无水甲醇,250s后两种材料的电流密度衰减为0.0051 mA/cm2与0.0136 mA/cm2,半波电位分别为1.025 V和1.113 V,虽然Co3O4的催化活性不及Pt/C(20 wt%)材料,但对甲醇的耐受性及稳定性要优于商用Pt/C(20 wt%)材料。     

水热-固相热解法制备不同形貌的四氧化三钴纳米微粉

以氨水和氢氧化钾水溶液为沉淀剂,利用沉淀-固相热解法和中压水热-固相热解法,制备了不同形貌的Co₃O₄纳米微粉.在水热条件下,得到了立方和六角片状的Co₃O₄微粉,采用XRD和TEM等手段跟踪反应过程并表征产物,在此水热反应体系中影响产物Co₃O₄形貌的主要因素是pH值和NO₃^-.     

钴铈复合金属氧化物催化剂上氧化亚氮催化分解性能研究

采用共沉淀法制备了一系列钴铈复合金属氧化物催化剂CoCex(x=0～0.2,x为Ce/Co摩尔比),进行了比表面积和XRD表征,并考察了它们对氧化亚氮催化分解反应的活性.结果表明,随着铈添加量的增加,催化剂上钴尖晶石相的衍射峰逐渐宽化,同时催化剂的比表面积逐渐增大;催化剂的活性随着铈添加量的增加先升高,然后下降,CoCe0.05催化剂表现出了最佳催化活性.在对CoCe0.05催化剂制备条件的考察实验中发现,共沉淀过程中控制pH值在9左右,于400 ℃焙烧得到的催化剂的活性最好.当反应气氛中存在O2或H2O时,CoCe0.05催化剂上N2O的分解反应受到抑制,但这种影响是可逆的,可能是由于它们与N2O在相同的活性位上存在竞争吸附.     

工业废气中五氧化二磷的测定

环境空气中五氧化二磷样品的采集方法主要有过氯乙烯滤膜富集法和水溶液吸收法。前者存在过滤乙稀滤膜不易获得且价格昂贵，滤膜样品需前处理，操作较为繁琐等缺点；五氧化二磷定量方法通常采用抗坏血酸或氯化亚锡作还原剂测定，氯化亚锡作还原剂方法存在显色受温度影响大，试剂空白高的缺点。本文以活性炭生产行业为例，用蒸馏水做吸收液，在抗坏血酸还原体系中，测定工业废气中五氧化二磷，并对吸收条件、样品稳定性、     

钾促进的Co-Mn-Al混合氧化物催化剂上模拟废气中N2O的分解减排

Intrinsic data of N2O catalytic decomposition over a K-promoted Co-Mn-Al mixed oxide prepared by the thermal treatment of a layered double hydroxide was used for the design of a pilot reactor for the abatement of N2O emissions from the off-gases in HNO3 production.A pseudo-homogeneous one-dimensional model of an ideal plug flow reactor under an isothermal regime(450°C)was used for reactor design.A catalyst particle diameter of 3 mm is a compromise size because increasing the size of the catalyst particle leads to a decrease in the reaction rate because of an internal diffusion limitation,and particles with a smaller diameter cause a large pressure drop.A catalyst bed of 11.5 m 3 was estimated for the target N2O conversion of 90%upon the treatment of 30000 m 3 /h of exhaust gas(0.1 mol%N2O,0.005 mol% NO,0.9 mol%H2O,5 mol%O2)at 450°C and 130 kPa.     

Pt/TiO2-Al2O3整体式催化剂的制备及甲醛废气催化氧化

以Al₂O₃-TiO₂混合物为载体,采用过量浸渍法负载Pt制备出催化剂涂层,再将其涂覆到堇青石蜂窝载体上制备了整体式催化剂,利用N₂吸附/脱附、XRD、NH₃-TPD、SEM-EDS表征。研究了催化剂涂层中TiO₂含量和Pt负载量对甲醛去除率的影响。结果表明：TiO₂的含量为5wt%,Pt的负载量为1wt%的整体式催化剂在室温（5~35 ℃）、甲醛气体进口浓度为50~300 mg·m^-3和体积空速为10000 h^-1的条件下,甲醛去除率达98.4%以上。连续反应150 h之后催化剂仍可保持良好催化活性。      

Pd/Co3O4纳米颗粒负载于Al2O3纳米片高效催化甲烷燃烧

We report an efficient catalyst composed of ternary components prepared by inlaying Pd/Co₃O₄ nanoparticles in alkaline Al₂O₃ nanosheets for catalytic oxidation of methane. Pd/Co₃O₄ inlaid in alkaline Al₂O₃ exhibited a higher ability to break the C-H bond of methane than Pd/Co₃O₄ supported on SiO₂, ZrO₂, CeO₂, and acidic or neutral Al₂O₃. Our results show more oxygen vacancies and higher amounts of surface adsorbed oxygen on the surface of Pd/Co₃O₄/alkaline Al₂O₃ than on other catalysts, which is responsible for methane activation and conversion. Further, the Pd/Co₃O₄/alkaline Al₂O₃ catalyst can almost restore to its initial value in the absence of water when 5% (volume fraction) vapor water was cut off, although a decrease in activity occurred when water vapor was introduced to the reaction system. Even under a condition similar to the exhaust of a lean-burn natural gas engine, the catalytic performance of the Pd/Co₃O₄/alkaline Al₂O₃ catalyst is excellent, that is, methane could be completely converted when the sample temperature in the reaction atmosphere was ramped to 400℃.     

N2O在Au/Co3O4和Au/ZnCo2O4催化剂上的分解反应

通过调变HAuCl₄溶液的pH值和Au负载量,用沉积-沉淀法制备了一系列Au/Co₃O₄催化剂,并采用AES、BET、XRD、SEM、XPS和H₂-TPR等技术对催化剂的结构和组成进行了表征,考察了制备条件对其在有氧气氛中催化N₂O分解反应性能的影响规律,得到了催化剂最佳制备条件:HAuCl₄溶液pH值为9,Au负载量为0.29%。催化测试结果表明:虽然ZnCo₂O₄的催化活性优于Co₃O₄,但0.31%Au/ZnCo₂O₄的活性和稳定性低于0.29%Au/Co₃O₄。500℃、在含氧气氛中连续反应10 h, 两者均可完全分解N₂O,但在含氧、含水气氛中0.29%Au/Co₃O₄和0.31%Au/ZnCo₂O₄上的N₂O转化率分别为92%和63%。究其原因,发现Au/Co₃O₄中Au和Co组分间存在协同效应,而Au/ZnCo₂O₄中Au和Co组分间则没有协同效应。     

N2O Decomposition Catalyzed by K+-doped Bi0.02Co

K⁺-doped Bi_0.02Co was investigated as catalyst for N₂O decomposition. It was found that the catalytic performance of the Bi_0.02Co catalyst, which was prepared by coprecipitation method, can be effectively modified by potassium cations via impregnation. The optimized K_0.01Bi_0.02Co catalyst exhibited much higher activity compared with Bi_0.02Co and K_0.01Co for the reaction in feed gas 0.2% N₂O/Ar, irrespective of the presence or absence of impurity gas(volume fraction) 5%O₂, 2%H₂O, 0.12%NO and 10%CO₂. Characterization of the catalysts with H₂ temperature programmed reduction(H₂-TPR) and O₂ temperature programmed desorption(O₂-TPD) indicate that the Co-O bond in Bi_0.02Co was weakened by the K⁺doping, and hence the K_0.01Bi_0.02Co catalyst has much higher turnover frequency(TOF) than Co₃O₄ spinel and Bi_0.02Co for the reaction.     

Self-Supported ZIF-Derived Co3O4 Nanoparticles-Decorated Porous N-Doped Carbon Fibers as Oxygen Reduction Catalyst

Oxygen reduction is a significant cathodic reaction in the state-of-art clean energy devices such as fuel cell and metal–oxygen battery. Here, ZIF-incorporated hybrid polymeric fibres have been fabricated by using a dual-phase electrospinning method. These are then transformed into Co₃O₄-nanoparticle-decorated porous N-doped carbon fibres (ZIF-Co₃O₄/NCF) through multi-step annealing treatment. The resultant ZIF-Co₃O₄/NCF is interweaved into a self-supported film and can be used as a bi-functional catalyst for catalysing oxygen reduction in both aqueous and non-aqueous electrolytes. Electrochemical tests demonstrate that ZIF-Co₃O₄/NCF displays a high catalytic activity for oxygen reduction with a half-wave potential (E_1/2) of 0.813 V (vs. RHE) and an almost favourable four-electron reduction pathway in alkaline medium. ZIF-Co₃O₄/NCF catalyst only shows 4 mV negative shift of E_1/2 after 5000 continuous CV cycles. In addition, the ZIF-Co₃O₄/NCF can be applied as the cathode catalyst of non-aqueous Li–O₂ battery, exhibiting a remarkable ORR activity in LiPF₆ contained 1,2-dimethoxyethane electrolyte. The excellent electrocatalytic performance of ZIF-Co₃O₄/NCF is probably due to the abundance of active sites of graphitic carbon-wrapped Co₃O₄ nanoparticles, as well as the cross-linked fibrous nitrogen-doped carbon texture.     

Superior performance of nano-Au supported over Co3O4 catalyst in direct N2O decomposition

Au nanoparticles supported over Co3O4 lead to a highly active and stable catalyst for N2O decomposition even in the presence of excess oxygen and steam.     

ACo_2O_4/HZSM-5催化剂上N_2O的直接分解

分别采用柠檬酸络合燃烧法和低温络合浸渍法制备尖晶石型复合金属氧化物催化剂ACo2O4(A=Mg,Ni,Zn)和分子筛负载尖晶石型复合金属氧化物催化剂ACo2O4/HZSM-5(A=Mg,Fe,Ni,Cu,Zn,Zr,La).采用X射线衍射(XRD)、氨程序升温脱附(NH3-TPD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)等手段对催化剂进行表征,并在固定床微型反应器中评价其催化分解N2O活性.实验结果表明,A位离子种类影响ACo2O4/HZSM-5催化剂活性,以Ni、Fe、Zr或La为A位离子时,催化剂的活性较好,N2O分解温度低.ACo2O4/HZSM-5催化剂的活性高于ACo2O4尖晶石型复合氧化物,一方面是ACo2O4在分子筛HZSM-5载体上高度分散,使其以超细颗粒形态存在,另一方面ACo2O4/HZSM-5催化剂具有适宜的酸性,可提高催化剂的活性.