壳聚糖希夫碱金属配合物催化氧化甲基橙的研究

通过一系列简单的反应得到壳聚糖希夫碱负载金属配合物,利用红外光谱对其进行了结构鉴定及分析。并用其作为催化剂,过氧化氢为氧化剂,对染料甲基橙溶液进行脱色。研究了不同的壳聚糖希夫碱负载单金属配合物对染料催化氧化降解反应的催化性能。比较发现,其中壳聚糖希夫碱负载金属铜配合物的催化性能最好。并考察了催化剂中铜负载量对降解反应的影响。研究结果表明,本法对染料甲基橙脱色有较好的效果。     

基于XRD和FITR的Ce-V-Ti催化剂减排烧结烟气二噁英的活性分析

二噁英是一类含氯挥发性有机污染物,具有环境持久性、生物蓄积性和长期残留性等特性,可造成致畸、致癌和致突变等危害。铁矿烧结过程中含氯前驱物在碱性环境下通过Ullman反应或经飞灰中某些催化性成分催化生成二噁英;碳、氢、氧和氯等元素可通过基元反应“从头合成”(de novo)二噁英,是二噁英最主要的排放源之一。物理吸附技术仅能实现污染物由气相向固相转移,加重了飞灰处理负担,并存在特定温度条件下(250～350 ℃)二噁英再生风险。催化降解技术能彻底矿化有机污染物,生成CO₂,H₂O和HCl/Cl₂,是一种避免二次污染高效节能、成本较低的方法。但由于传统催化剂活性温度区间较高,无法达到烧结烟气末端温度。选择合适的催化剂,提高催化剂低温降解活性,能实现低温、高效催化降解烧结烟气中有机污染物的目标。过渡金属Ce具有稀土金属的4f轨道配位效应和路易斯酸活性位点,对有机污染物C-H和C-Cl键活化起到至关重要的作用,掺杂过渡金属、调整活性组分比例可进一步提高铈基催化剂的抗中毒性能和降解活性。因此,本文采用溶胶凝胶法制备Ce-V-Ti复合催化剂,以氯苯为二噁英模型分子,研究了不同活性组分比例对铈基催化剂降解烧结烟气中二噁英活性影响。利用X射线衍射仪、比表面积及孔径测定仪和拉曼光谱仪对催化剂进行表征,研究Ce-V-Ti催化剂的相组成、比表面积和分子结构,并推测铈基催化剂的降解机理。结果表明,在实验室模拟烧结烟气气氛下,反应条件为GHSV=30 000 h-1、20%O₂和100 ppm CB,当Ce质量分数为15%、V质量分数为2.5%时,Ce-V-Ti催化降解氯苯活性最高,150 ℃能达到约60%转换率,300 ℃能实现95%降解率。催化剂载体与活性组分之间化学交互作用,影响催化剂的降解活性。通过光谱学分析发现,Ce-V-Ti催化剂XRD图谱主要为锐钛矿相的TiO₂,比表面积为95.53 m2·g-1,孔容0.29 cm3·g-1,孔径6.5 nm。表面官能团主要为C-H基团和H-O官能团。引入V作为Ce-Ti催化剂助剂,促进了Ce元素固溶,增加了催化剂表面氧空位,有利于提升催化剂降解活性。通过对催化剂机理分析,认为反应物首先通过发生亲核取代而垂直吸附于催化剂表面,再被活性组分Ce活化,活化后氯苯分子被表面活性氧分解矿化。同时,过渡金属V的低价态氧化物发生氧化反应,促进Ce的还原反应。     

基于XRD和FITR的Ce-V-Ti催化剂减排烧结烟气二噁英的活性分析（英文）

二噁英是一类含氯挥发性有机污染物,具有环境持久性、生物蓄积性和长期残留性等特性,可造成致畸、致癌和致突变等危害。铁矿烧结过程中含氯前驱物在碱性环境下通过Ullman反应或经飞灰中某些催化性成分催化生成二噁英;碳、氢、氧和氯等元素可通过基元反应"从头合成"(de novo)二噁英,是二噁英最主要的排放源之一。物理吸附技术仅能实现污染物由气相向固相转移,加重了飞灰处理负担,并存在特定温度条件下(250～350℃)二噁英再生风险。催化降解技术能彻底矿化有机污染物,生成CO_2, H_2O和HCl/Cl_2,是一种避免二次污染高效节能、成本较低的方法。但由于传统催化剂活性温度区间较高,无法达到烧结烟气末端温度。选择合适的催化剂,提高催化剂低温降解活性,能实现低温、高效催化降解烧结烟气中有机污染物的目标。过渡金属Ce具有稀土金属的4f轨道配位效应和路易斯酸活性位点,对有机污染物C—H和C—Cl键活化起到至关重要的作用,掺杂过渡金属、调整活性组分比例可进一步提高铈基催化剂的抗中毒性能和降解活性。因此,本文采用溶胶凝胶法制备Ce-V-Ti复合催化剂,以氯苯为二噁英模型分子,研究了不同活性组分比例对铈基催化剂降解烧结烟气中二噁英活性影响。利用X射线衍射仪、比表面积及孔径测定仪和拉曼光谱仪对催化剂进行表征,研究Ce-V-Ti催化剂的相组成、比表面积和分子结构,并推测铈基催化剂的降解机理。结果表明,在实验室模拟烧结烟气气氛下,反应条件为GHSV=30 000 h~(-1)、 20%O_2和100 ppm CB,当Ce质量分数为15%、 V质量分数为2.5%时, Ce-V-Ti催化降解氯苯活性最高, 150℃能达到约60%转换率, 300℃能实现95%降解率。催化剂载体与活性组分之间化学交互作用,影响催化剂的降解活性。通过光谱学分析发现, Ce-V-Ti催化剂XRD图谱主要为锐钛矿相的TiO_2,比表面积为95.53 m~2·g~(-1),孔容0.29 cm~3·g~(-1),孔径6.5 nm。表面官能团主要为C—H基团和H—O官能团。引入V作为Ce-Ti催化剂助剂,促进了Ce元素固溶,增加了催化剂表面氧空位,有利于提升催化剂降解活性。通过对催化剂机理分析,认为反应物首先通过发生亲核取代而垂直吸附于催化剂表面,再被活性组分Ce活化,活化后氯苯分子被表面活性氧分解矿化。同时,过渡金属V的低价态氧化物发生氧化反应,促进Ce的还原反应。     

臭氧在SnO2表面吸附的红外光谱研究

以SnO2催化臭氧化降解高浓度糖蜜酒精废水为探针反应,研究SnO2催化臭氧化降解糖蜜酒精废水的活性,并采用红外光谱研究臭氧在SnO2及金属氧化物改性的SnO2催化剂表面的吸附行为。结果表明:由纯氧源制得的O3在SnO2表面吸附的红外光谱上的1 027和1 055 cm-1及2 099和2 122 cm-1处存在两处明显的吸收双峰,而空气制备的O3在SnO2表面与CO及CO2等存在竞争吸附,使得O3的吸附减少,催化臭氧化降解糖蜜废水的降解率下降。催化剂助剂对SnO2催化臭氧化降解糖蜜酒精废水有较大的影响。采用Fe2O3,NiO,CuO,ZnO,MgO,SrO及BaO等金属氧化物为助剂改性的SnO2在2 236和2 213 cm-1,1628和1 599 cm-1出现强度相似的吸收峰,但是几种催化剂对CO2和CO的吸附差别较大,过渡金属改性的SnO2在1 580~1 070 cm-1处出现较宽的吸收峰,碱土金属氧化物改性的SnO2催化剂在1 580~1 070 cm-1之间,出现了1 298和1 274 cm-1两个新的峰,从而引起了不同助剂催化臭氧化的活性差别,碱土金属改性的SnO2对糖蜜酒精废水的催化臭氧化脱色效果明显优于过渡金属改性的SnO2,其中BaO改性的SnO2催化剂的活性最好。     

合成Pb(OH)2/rGO催化剂用于催化转化糖为乳酸

Pb²⁺离子可以作为高效的催化剂用于降解糖为乳酸, 但是为了降低暴露Pb²⁺离子于环境中的风险,最好的办法是把铅固定在一个固体催化剂上．报道了一个简单的制备Pb(PbO₂)/石墨烯复合固体催化剂的方法,可以得到石墨烯负载的纳米铅催化剂,铅颗粒的尺寸在2～5 nm．获得的催化剂可以在水中用于降解葡萄糖、果糖甚至纤维素,产物主要为乳酸．对于果糖、乳酸的产率为58.7% (433 K,2.5 MPa N₂);当直接使用纤维素为原料,无额外酸、碱催化剂时,乳酸的产率可以达到31.7%.     

Yb/TiO_2/杭锦2~#土的制备及其光催化降解苯的原位红外研究

实验以杭锦2~#土为原料,制备了TiO_2/杭锦2~#土,并在其上添加稀土金属镱作为Yb/TiO_2/杭锦2~#土催化剂,通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜分析(TEM)、比表面(BET)等对催化剂结构进行了表征,并以苯为目标降解物使用原位红外光谱在不同温度,光源下催化剂催化降解苯的性能进行了研究。     

氢化石墨烯作为不含金属的催化剂用于催化类Fenton反应

采用室温辐照还原与氢化的方法制备氢化石墨烯. 透射电子显微镜、元素分析、X射线光电子能谱和紫外可见光谱等测试证实了获得的产物为氢化石墨烯. 以该氢化石墨烯为不含金属的催化剂进行了类Fenton反应,发现其有高的催化活性,可以用于水中有机物的氧化降解.     

Pr掺杂TiO2光催化剂的制备及其对酸性品红降解反应的催化性能

以钛酸四丁酯为前躯物,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同含量Pr的TiO2光催化剂,利用XRD,TG-DTA,AFM,UV-Vis,FTIR等手段对催化剂进行了表征。并通过酸性品红光催化降解实验对其光催化性能进行了评价,考查了实验条件,如催化剂用量,烧结温度,掺杂量等对催化剂催化活性的影响。Pr2O3的掺杂阻碍了TiO2晶相由锐钛矿型向金红石型的转变,使TiO2的粒径减小,比表面积增大,催化活性增强。当Pr掺杂量为0.8%,催化剂用量为0.03g,烧结温度为500℃时,酸性品红的降解率达到97%以上,酸性品红的降解反应为准一级反应。     

LaCoO3光催化降解染料酸性红B的实验研究

采用硬脂酸溶胶凝胶法合成出钙钛矿型复合氧化物LaCoO3,并以其为催化剂对染料酸性红B进行降解实验.以高压汞灯为光源,研究了催化时间、催化剂用量、起始浓度以及溶液pH值对降解率的影响.在优化条件下,100mL、10mg/L酸性红B溶液用0.25g催化剂降解2h,降解率达到88.70%.     

泡沫镍网负载Ag_3PO_4/GO的光谱特性及光催化降解乙烯性能研究

果蔬储运过程中释放的乙烯是果蔬采后腐败变质的主要因素,如何减少或去除果蔬储运过程中释放的乙烯,成为果蔬保鲜领域亟待解决的问题。光催化氧化技术由于节能、环保和无污染等特点,在空气净化、污水处理和能源等领域应用非常广泛。利用光催化降解有机污染物的特性,制备了薄膜型光催化剂并用于光催化降解乙烯。以硝酸银为银源,三维金属泡沫镍网为载体,采用浸渍提拉法制备了一系列金属泡沫镍网负载磷酸银/氧化石墨烯(Ag_3PO_4/GO)薄膜复合材料,对所制备样品进行了X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光光谱(PL)、 X射线光电子能谱(XPS)表征分析。结果表明:经过腐蚀氧化处理后的泡沫镍网表面形成了孔洞结构,为催化剂提供了更多的附着位点,利于催化剂的附着。Ag_3PO_4/GO薄膜成功负载在3D金属泡沫镍网表面, GO的引入并没有改变Ag_3PO_4的晶体结构。Ag_3PO_4中加入GO后,在可见光区的吸光度发生了明显的变化,随着GO量的增加,样品在可见光的吸收度增强, GO抑制了Ag_3PO_4中光生电子-空穴对的复合,有利于光催化性能的提升。以乙烯为降解目标,考察了可见光下不同GO质量百分比Ag_3PO_4/GO薄膜对光催化降解乙烯的影响,并对光催化降解过程进行了动力学分析,结果表明Ag_3PO_4/GO复合薄膜在可见光下表现出较强的光催化降解乙烯能力,加入适量GO可以明显的提升样品光催化降解乙烯的能力,样品AG/NF-2(GO占Ag_3PO_4质量百分数为2%)的光催化活性最高,光催化速率常数为1.72×10~(-3) min~(-1),与单一的Ag_3PO_4相比提高了181.96%,光催化活性显著提升。对AG/NF-2样品的光催化降解乙烯稳定性进行了测试,表明GO的引入,抑制了Ag_3PO_4的光腐蚀,光催化性能稳定。最后提出了泡沫镍网负载Ag_3PO_4/GO薄膜可见光催化降解乙烯的机理。本研究制备的薄膜型可见光响应催化剂为光催化技术在果蔬保鲜领域的应用提供了依据,具有潜在的使用价值。     

石墨烯固体酸催化转化葡萄糖为化学品

利用氢化钠和丙磺酸内酯合成出了磺化石墨烯催化剂,采用XPS、FT-IR、TEM等方法对其进行了表征,并且对此催化剂催化葡萄糖的转化反应进行了研究．探究此催化剂在纯水中、没有添加任何有机溶剂下催化转化葡萄糖制备高附加值化学品方面的催化活性,在最优的反应条件下, 5-羟甲基糠醛(HMF)最高产率可达28.8%,产物甲酸、乳酸和HMF的总产率可达51.94%．经过5次催化反应,催化剂仍表现出相对高的催化活性,三种产物的产率依然较高,表明此种固体酸催化剂有很好的热稳定性．     

水-四氢呋喃混合溶剂中硫酸氢钠催化生物质转化制备5-羟甲基糠醛及糠醛

报道了在水-四氢呋喃组成的混合溶剂中,采用硫酸氢钠催化各种生物质原料(玉米芯、玉米秸秆、麦秆、稻秆和甘蔗渣)制备重要的生物质基平台化学品5-羟甲基糠醛和糠醛的研究. 考察了反应温度(160～200 oC)、反应时间(30～120 min)、水与四氢呋喃的溶剂比例(1:1～1:10)和原料质量分数(2.4wt%～11.1wt%)等反应工艺的影响.在优化的工艺条件下(190 oC, 90 min, 10:1 THF:H₂O),转化玉米芯得到了47mol%的HMF和56mol%的糠醛. 此外,原料中的木质素也被有效地转化为有机溶木质素.     

Hydrolysis of Microcrystalline Cellulose to Produce Fermentable Monosaccharides by Plasma Acid

Plasma acid was obtained by treating distilled water with a dielectric barrier discharge (DBD) at atmospheric pressure. The tentative relationship between discharge conditions and pH value of the plasma acid was investigated. In order to optimize the hydrolysis conditions of microcrystalline cellulose with the plasma acid, an orthogonal experiment was carried out and the colorimetric determination of 3,5-dinitro-salicylic acid was applied to measure the concentration of total reduced sugar (TRS). The results showed that the pH value of the plasma acid was related to the discharge time. The acidity of the plasma acid was maintained for several hours and then faded gradually. The microcrystalline cellulose was hydrolyzed effectively by the plasma acid and the optimal hydrolysis conditions were as follows: pH 1.42 of the plasma acid, hydrolysis temperature of 80°C and hydrolysis time of 60 min. Under these conditions, the microcrystalline cellulose with polymerization degree of 200–300 was hydrolyzed completely to produce monosaccharides, including xylose and glucose with the mole ratio of 1:35, as shown by high-performance liquid chromatography (HPLC) analysis. Moreover, the hydrolysis of luffa cellulose with polymerization degree of 500–600 was also carried out. The luffa cellulose was hydrolyzed completely to produce monosaccharides including xylose, mannose and glucose with mole ratio of 6.7:1:218. Therefore, it could be concluded that the main hydrolysis product of both types of cellulose was glucose. The glucose yield of microcrystalline cellulose was 46%, whereas for luffa cellulose it was 41%. This method was an environmentally friendly and effective method to hydrolyze cellulose.     

介孔SO42-/Zr-SBA-15催化废弃油制生物柴油

采用廉价的无机锆源(无水硝酸锆)通过一步法合成表面含强Lewis酸位的SO₄^2-/Zr-SBA-15,该催化剂材料在废弃食用油和甲醇酯交换制生物柴油过程中表现出良好的催化活性和选择性. 实验考察了酯交换反应的最佳条件为：反应温度160 oC、反应时间12 h、催化剂Zr:Si为0.11、催化剂用量为10%、醇油比30:1. SO₄^2-/Zr-SBA-15在最佳反应条件下可使甘油三酯的转化率达到92.3%,脂肪酸甲酯的产率为91.7%. SO₄^2-/Zr-SBA-15具有高比表面积的介孔结构和表面酸性,且具有良好的反应稳定性和重复性,反应7次后的脂肪酸甲酯的产率仍稳定保持在74 ±1%.     

用NiCuZnAl催化剂最大化生物油自热水蒸汽重整制氢

在较低的温度下,通过将放热的部分氧化反应和吸热的水蒸汽重整反应耦合起来的自热方式实现了高效的制氢过程. 在氧碳比(O/C)为0.34,水碳比(S/C)为3,温度为600 oC时生物油接近完全转化,得到最高氢产率为64.3%. 自热水蒸汽重整反应条件温度、O/C、S/C、质量空速等可以用来控制反应氢产率和气体产物分布. 对自热过程和普通水蒸汽重整过程做了比较,并对反应机理进行了探讨.     

纳米Pt/MgO催化剂的表征和催化性能

"用浸渍法制备了Pt/MgO催化剂,采用X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜和程序升温表面反应等技术对反应前后的催化剂进行了表征．甲烷部分氧化制备合成气的反应被用来考察催化剂的催化活性和稳定性．TEM结果显示活性组分Pt粒子的尺寸小于10 nm,而载体MgO的晶粒大小在50~200 nm．在固定床微反应器上进行．在800 ℃时,Pt/MgO催化剂表现了非常高的POM催化活性和稳定性,甲烷转化率和合成气的选择性在120 h内保持稳定．活性组分Pt以金属状态存在于载体的表面上,其存在状态和分散状态都很     

用低温电催化重整方法和CoZnAl催化剂进行低温生物油重整制氢

利用电化学催化重整方法和CoZnAl催化剂实现了高效的生物油重整制氢过程．研究了电流强度对氢气产率、碳转化率以及产物分布的影响．结果表明,通过催化剂的电流对氢气产量和碳转化率都有明显的促进作用,在500 oC低温重整条件下氢气产率和碳转化率分别达到大约70%和85%．此外,用XRD、XPS、TGA和BET研究了电流对催化剂的结构和性能的影响．结果表明,通电催化床中热电子对生物油中含氧有机物的重整反应起着重要的促进作用．     

串联酶解耦合超微粉碎法对蔗渣酶解的促进作用

报道了一种新颖的串联酶解(先酶I后酶II)耦合超微粉碎方法,并系统研究了其对蔗渣酶水解的促进作用. 通过对三种酶解方法(单酶I、单酶II、先酶I后酶II) 的比较发现,串联酶解对蔗渣酶解最为有效. 超微粉碎能破坏蔗渣细胞结构,使纤维素充分暴露出来便于酶解.在串联酶解耦合超微粉碎模式下,蔗渣在反应温度50 oC,pH=4.8,酶I(7.5 FPU/g底物)和酶II(5.0 FPU/g底物),摇床速率1200 r/min条件下反应72 h后,酶水解能得到65%的还原糖浓度,其中葡萄糖选择性为90.1%.     

Low-temperature Catalytic Reduction of Nitrogen Monoxide with Carbon Monoxide on Copper Iron and Copper Cobalt Composite Oxides

通过共沉淀法, 在低温下制备了铜铁复合氧化物CuO/Fe2O3和铜钴复合氧化物CuO/Co3O4．利用GC微反应器评价了这些复合氧化物的催化活性和热稳定性,结果表明, CuO/Fe2O3和CuO/Co3O4的NO100%转化温度分别为80和90 ℃,该催化活性和热稳定性在较宽的温度和较长的时间范围内都能得以保持．此外,还系统研究了试剂的摩尔比率、NaOH的体积、陈化时间、煅烧温度和煅烧时间对该复合氧化物催化活性的影响．     

小型流化床内化学链热解煤焦油实验研究

为优化煤焦油化学链热解的工况参数,采用Fe/Al复合载氧体在小型流化床反应器内进行了煤焦油化学链热解实验,考察了燃料反应器温度、载氧体/煤焦油摩尔比及反应时间对热解结果的影响,对炭黑收率、气相产物的体积分数进行分析,并计算了实验系统的碳平衡及能量转化率。结果表明,炭黑收率随温度和载氧体/煤焦油摩尔比升高先增后减,在温度950℃和摩尔比3时达到最大,气相产物中CO和H2体积份额为70%左右,继续升高炉温和摩尔比会降低CO份额。系统碳平衡为95.5%以上,误差较小,则系统能量转化率最高可达到87%.通过表观气速变化改变反应时间从2.1s增大到3.5s时,炭黑收率及能量转化率无明显变化,由此确定了化学链热解煤焦油的优化运行参数.