纳米SO42-/SnO2固体超强酸催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

报道了以SnCl₄·5H₂O为原料和十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，采用模板法合成纳米SO₄^2-/SnO₂固体超强酸催化剂。用XRD和TG-DTA进行了表征，以环己酮和1,2-丙二醇的缩合反应为探针反应，探讨了SO₄^2-/SnO₂固体超强酸的催化活性，较系统地研究了焙烧温度、反应时间、酮醇物质的量比、带水剂的用量和催化剂的用量等对反应的影响以及催化剂的稳定性。结果表明，SO₄^2-/SnO₂固体超强酸催化剂具有纳米大小，在环己酮1,2-丙二醇缩酮的合成具有良好的催化活性和稳定性。在最佳条件下，缩酮的产率可达97.2%，纯度（质量分数）为99.2%。     

单分散SiO2无孔微球比表面积标准物质的研制

提出一种新型比表面积标准物质的研究思路,即用无孔的单分散SiO₂微球作为比表面积标准物质的材料,它的“真实”比表面积可以通过对其粒径的准确测量,用几何的方法计算出来。这种比表面积标准物质的研制首先要进行单分散SiO₂微球的批量合成;其次是对SiO₂微球进行表面修饰使其表面无孔;再次是对封孔后SiO₂微球的特征尺寸（如粒径、密度）进行测定;最后是进行比表面积的计算和BET测定。实验结果表明：经1000℃灼烧 3h可使SiO₂微球基本不含微孔。采用BET法测量的BET比表面积比它的理论计算比表面积值大,粒径为1150nm、453nm和269nm的SiO₂微球的BET比表面积比它们的理论计算比表面积分别大1.2m²·g^-1、 2.0 m²·g^-1和3.6 m²·g^-1。在这种情况下,计算比表面积值可以作为这类标准物质定值的参考数据。     

单分散SiO2无孔微球比表面积标准物质的研制

提出一种新型比表面积标准物质的研究思路,即用无孔的单分散SiO₂微球作为比表面积标准物质的材料,它的“真实”比表面积可以通过对其粒径的准确测量,用几何的方法计算出来。这种比表面积标准物质的研制首先要进行单分散SiO₂微球的批量合成;其次是对SiO₂微球进行表面修饰使其表面无孔;再次是对封孔后SiO₂微球的特征尺寸（如粒径、密度）进行测定;最后是进行比表面积的计算和BET测定。实验结果表明：经1000℃灼烧 3h可使SiO₂微球基本不含微孔。采用BET法测量的BET比表面积比它的理论计算比表面积值大,粒径为1150nm、453nm和269nm的SiO₂微球的BET比表面积比它们的理论计算比表面积分别大1.2m²·g^-1、 2.0 m²·g^-1和3.6 m²·g^-1。在这种情况下,计算比表面积值可以作为这类标准物质定值的参考数据。     

基于预沥青烯的有序结构中孔炭及其电化学性能

以预沥青烯为碳源、SBA-15为模板,采用模板法合成了结构有序的中孔炭材料。用XRD、TEM、N₂吸附和电化学工作站等对中孔炭的微观结构及电化学性能进行了研究。结果表明,以预沥青烯为碳源合成的炭材料具有高度有序的二维六方孔道和一定的石墨化程度,它反转复制了模板SBA-15的结构。中孔炭的比表面积为542 m²·g^-1,孔容为0.479 cm³·g^-1,孔径呈单峰分布,集中在3.5 nm左右。这种预沥青烯基中孔炭作为电化学电容器电极材料,显示出良好的性能,在1 mA的电流强度下其单电极质量比电容高达310 F·g^-1。     

固体超强酸催化合成乙酸正丁酯

分别用固体超强酸S₂O₈^2-/ZrO₂ 和SO₄^2-/ZrO₂作催化剂,以冰乙酸和正丁醇为原料合成了乙酸正丁酯,考察醇与酸物质的量比、反应时间、反应温度、催化剂用量和催化剂焙烧温度等因素对酯化率的影响。得出反应的最佳条件为：n（正丁醇）∶n（冰乙酸）=1.3∶1.0 ,催化剂用量为冰乙酸质量的3%,反应温度115 ℃左右,反应时间30 min,固体超强酸S₂O₈^2-/ZrO₂ 和SO₄^2-/ZrO₂作催化剂时,乙酸正丁酯的收率分别为96.5%和90.5%。     

运行工艺对膜生物反应器的影响

采用中试规模的平行试验,研究了好氧式MBR和序批式MBR两种工艺处理生活污水的差异。结果表明两种工艺对有机物及氨氮的去除效果相当,由于序批式MBR提供了缺氧环境,其对总氮的去除能力优于好氧式MBR。但高溶解氧（DO）、低C/N以及缺乏机械搅拌装置限制了TN去除率的进一步提高。好氧式MBR的膜污染速率较序批式MBR严重,在截留有机物质量相等的情况下,二者的过膜阻力增长率分别为0.065 kPa·g^-1·m²和0.037 kPa·g^-1·m²。     

原料中添加天然黏土室温合成介孔分子筛

室温条件下以天然黏土、硅酸钠和氯化铝为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成介孔分子筛。用XRD,TEM,FT-IR和N₂物理吸附等手段对所合成的样品进行表征。结果表明：室温条件下添加天然黏土成功合成出介孔分子筛,其比表面积为902 m²·g^-1,平均孔径为3.97 nm。经750℃下焙烧3 h后,样品的比表面积降低,但介孔结构依然存在。在100℃下水热处理15 d后比表面积为776.78 m²·g^-1,平均孔径为4.34 nm,表明添加天然黏土室温下合成出的介孔分子筛具有高的热稳定性和水热稳定性。     

肼分解用块状Al2O3载体的研制

利用pH摆动沉淀法由铝盐与氨水反应, 加入高聚物作扩孔剂，球磨，烘干并加入助熔剂后，进行压制成型和焙烧，制备出大孔径、宽分布和侧压强度大的块状载体Al₂O₃，其比表面积约（50～70 ）m²·g^-1，平均孔径4.6 μm，孔隙率可达49.5％，孔容不小于1.8 mL·g^-1，轴向抗压碎强度(90～118) N·cm^-2，侧压强度(40～60) N·cm^-1。由块状载体制备出肼类分解催化剂。     

固体超强酸催化剂S2O2-8/Fe2O3-Al2O3的制备及其酯化性能

以硝酸铁为铁源、硝酸铝为铝源,通过共沉淀法制备固体超强酸催化剂S₂O^2-₈/Fe₂O₃-Al₂O₃。通过催化剂样品的FT-IR谱图、不同焙烧温度催化剂样品的XRD谱图、不同陈化温度的N2吸附-脱附曲线以及催化剂样品的SEM照片,研究了其晶体的形成过程。催化剂样品红外谱图表明,催化剂中的S=O有较强的共价双键特征,诱导催化剂形成超强酸性;在XRD谱图中既无Al₂O₃的晶相峰,也无Fe₂(SO₄)₃晶相峰,说明Al₂O₃与Fe₂O₃ 在催化剂样品的表面形成了Al₂O₃-Fe₂O₃ 共价键的复杂结构。采用BET方程和BJH模型计算催化剂样品的比表面积和孔径分布,经冰水陈化的催化剂样品平均孔径为9.1 nm,最可几孔径为7.5 nm,比表面积为78.9 m²·g^-1,孔容0.149 cm³·g^-1。研究了催化剂的铁与铝物质的量比、(NH₄)₂S₂O₈浸渍浓度和不同焙烧温度对硬脂酸正丁酯酯化率的影响。在反应温度85 ℃、催化剂用量0.2 g (为反应物总质量的2%)和回流反应150 min的条件下,酯化率可达84.5%。     

纳米MnO2离子筛的锂吸附性能

通过控制水热合成反应条件制备了不同晶相的一维纳米MnO₂,进一步用浸渍法制备了Li-Mn-O三元氧化物前驱体,并经酸处理后得到对锂离子具有特殊选择性的离子筛。用XRD、TEM、吸附等温线及反应动力学等手段对产物的晶相结构和锂吸附性能进行了研究。实验结果表明,反应物浓度对MnO₂不同晶面的生长速率有不同的影响;从TEM图像中可以清楚地看到,水热合成法制备出了尺寸为φ5nm×400nm的一维MnO₂纳米线;在pH＝9.19时每克离子筛的单分子层锂离子饱和吸附量Q_m为2.43mmol·g^-1;吸附速率常数为2.17×10^-6 s^-1;吸附量随溶液pH值的增加而增加,当pH=12.5时,相应的吸附量为3.47mmol·g^-1。     

一步法合成乙酸松油酯的TiO2/SO42－沸石分子筛催化剂的研究

制备了以松节油和乙酸为原料一步法合成乙酸松油酯的TiO₂/SO₄^2－沸石分子筛催化剂。采用正交试验对催化剂的制备条件进行优化。结果表明,焙烧时间4 h,焙烧温度550 ℃,浸渍酸浓度1.0 mol·L^－1,浸渍时间20 min,制得的催化剂具有较强的催化活性,转化率为96.3％。     

混合碳四在SO42-/TiO2 /HZSM-5上低温芳构化研究

考察了反应温度和反应时间对混合碳四在SO₄^2-/TiO₂ /HZSM-5催化剂上芳构化反应的影响。结果表明，低温时主要为齐聚产物 ，随温度升高，BTX和芳烃的选择性和收率随之增加，但催化剂失活加快,优化的反应温度为360 ℃；同ZnNi/HZSM-5催化剂相比，要达到相同的BTX和芳烃收率，SO₄^2-/TiO₂ /HZSM-5催化剂可使反应温度降低150 ℃左右。讨论了混合碳四在SO₄^2-/TiO₂ /HZSM-5上的芳构化机理。     

新型固体超强酸SO42－/ZrO2/MCM-41催化合成二芳基乙烷的研究

用水热合成法合成了一种新型的复合型固体超强酸SO₄^2－/ZrO₂/MCM-41催化剂，并通过IR和XRD方法进行了表征。在固定床反应器中，以苯乙烯和二甲苯为原料，对该催化剂催化合成二芳基乙烷的反应进行了研究，确定最佳反应条件：苯乙烯与二甲苯混合进料物质的量比为1∶4，反应温度75 ℃，空速1 h^－1。在此条件下，苯乙烯单程转化率可达93.5%，二芳基乙烷的选择性为78.9%。表明该催化剂是替代液体酸合成二芳基乙烷的理想固体酸催化剂。     

固体超强酸Nd-SO42-/ZrO2/13x的制备与表征

合成了稀土Nd促进型Nd-SO₄^2-/ZrO₂固体超强酸,并将其负载于分子筛13x上,制备出Nd-SO₄^2-/ZrO₂/13x复合型固体超强酸催化剂。掺杂Nd提高了样品的催化活性,催化合成醋酸甘油酯反应的酯化率可达97.7%;负载分子筛13x,提高了样品的重复使用性能,重复使用5次后酯化率不低于92%。用IR及XPS对其结构进行了表征,结果显示,掺杂稀土Nd后IR谱图中S—O键超强酸位振动吸收峰显著增多,XPS谱图中Zr(Ⅳ)3d峰的化学位移进一步增大。结果表明,样品具有较高酸性,因而也说明具有较高催化活性和使用稳定性。     

固体超强酸SO42-/Fe2O3-ZrO2的声化学制备及其催化酯化性能

采用超声共沉淀法制备SO₄^2-/Fe₂O₃-ZrO₂(SFZ)固体超强酸,用流动指示剂法测定其酸强度,通过BET及IR对其进行表征,并将样品用于催化乙酸和正丁醇的酯化反应。结果表明,超声共沉淀法制备的SO₄^2-/Fe₂O₃-ZrO₂固体超强酸比表面积及酸强度大(H₀≤-16.0),催化活性高,样品表面与SO₄^2-结合较牢固,重复使用时,催化活性变化不大。     

SO42-/MxOy型固体超强酸研究进展

SO₄^2-/M_xO_y固体超强酸具有不腐蚀设备、污染小、耐高温、对水稳定性好和可重复使用等优点。综述了SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的催化机理、失活原因、改性及表征方法,并对今后SO₄^2-/M_xO_y型固体超强酸的研究方向进行了展望。     

稀土固体超强酸SO42－/TiO2/Ce4+催化剂的制备及性能研究

用溶胶-凝胶法制备了稀土固体超强酸催化剂SO₄^2－/TiO₂/Ce⁴⁺，用于催化苯甲醛与乙二醇的缩合反应。考察了硫酸的浓度、Ce(SO₄)₂的浓度和焙烧温度等因素对催化性能的影响；采用IR、DSC、XRD和Hammett指示剂法对其性能进行研究。结果表明，催化剂SO₄^2－/TiO₂/Ce⁴⁺是合成苯甲醛乙二醇缩醛的良好催化剂，在硫酸浓度1 mol·L^－1、Ce(SO₄)₂的浓度012 mol·L^－1和焙烧温度550 ℃的制备条件下,产率可达88.2％。催化剂晶体结构为锐钛矿型。     

磷酸和水蒸汽联合改性Hβ分子筛的表征及催化性能

应用BET、XRD和IR等技术研究了磷和水蒸汽联合改性的Hβ分子筛的物化性能。系统考察了FCC汽油在Hβ为基质的改性沸石分子筛上的烯烃转化反应。BET结果表明,磷改性引起分子筛比表面积由417 m²·g^-1减小到401 m²·g^-1,单独经过水蒸汽处理的分子筛的比表面积随处理温度的升高也明显下降。XRD和IR研究表明,磷与水蒸汽改性前后没有新的晶相出现,并且联合改性后Hβ沸石保留了合适的酸含量,总酸量均保持在038 mmol·g^-1以上。改性前后样品的活性评价在微型反应装置上进行,结果表明,联合改性样品在973 K的高温条件下,烯烃转化率仍可达到42%,远高于仅仅由水蒸汽改性分子筛的催化活性(后者烯烃转化率仅为33％),显示出磷物种对沸石分子筛高温水蒸汽脱铝的抑制作用。     

活性炭纤维负载TiO2光催化降解甲醛研究

用浸渍-提拉法将TiO₂负载到活性炭纤维(ACF)上,在254 nm的紫外光源下,利用复合材料进行吸附光催化氧化甲醛气体动态实验研究。结果表明,甲醛的降解率随进口气量的增加有所下降;随TiO₂负载质量分数的增加,复合材料的比表面积由830 m²·g^-1降低到128.31 m²·g^-1;反应温度升高,去除率下降;当湿度小于40%时,随着湿度的增加,甲醛去除率增大;湿度继续增加时,光催化反应速率反而降低;活性炭负载TiO2光催化降解甲醛过程长时间使用会产生催化剂失活。