二氧化碳在聚氨酯中的资源化应用

随着现代社会的快速发展,人们对能源的需求与日俱增,目前,发展中国家仍以化石燃料为主要能源投入,其燃烧产生的二氧化碳排放带来的温室效应和环境问题已引起举世关注.因此,通过对二氧化碳进行捕集、封存与转化利用,实现碳减排和碳中和目标成为目前研究的热点.其中,二氧化碳基高分子材料的制备在实现二氧化碳资源化利用的同时,也为聚合物...     

二氧化碳与环氧化物共聚催化剂研究进展

二氧化碳是主要的温室气体,也是最丰富的C1资源.利用二氧化碳与环氧化物共聚生成可生物降解的聚碳酸酯是目前研究的热点之一.就目前的研究情况而言,二氧化碳与环氧化物共聚反应存在的主要问题是催化效率低、催化剂成本高、反应条件苛刻、共聚物产率较低以及催化剂分离复杂等.我们分类综述了二氧化碳与环氧化物共聚的新型催化体系,并探讨了各类催化体系的优缺点,对二氧化碳的资源化利用具有重要的应用价值.     

二氧化碳间接转化制化学品的研究进展

二氧化碳直接利用较为困难, 因此先将其转化为环碳酸酯等二氧化碳衍生物, 进而间接转化为其它化学品是实现二氧化碳资源化利用的重要手段之一, 具有良好的应用前景. 本文综合评述了二氧化碳转化为环碳酸酯继而间接利用的近期研究进展, 重点介绍了环碳酸酯的加氢反应、 醇解反应和氨解反应中的均相和多相催化体系, 对反应机理进行了阐述, 并展望了该领域仍待解决的问题和发展前景.     

二氧化碳还原转化

正二氧化碳是一种主要温室气体,也是来源丰富、环境友好的可再生碳一资源。其化学转化不仅可固定CO_2,还可获得高附加值能源产品、化学品以及可降解的高分子材料,因此其资源化利用引起了科技界的广泛关注和研究兴趣。     

光催化CO_2转化为碳氢燃料体系的综述

传统化石能源燃烧产生CO2引起的地球变暖和能源短缺已经成为一个严重的全球性问题.利用太阳光和光催化材料将CO2还原为碳氢燃料,不仅可以减少空气中CO2浓度,降低温室效应的影响,还可以提供碳氢燃料,缓解能源短缺问题,因此日益受到各国科学家的高度关注.本文综述了光催化还原CO2为碳氢燃料的研究进展,介绍了光催化还原CO2的反应机理,并对现阶段报道的光催化还原CO2材料体系进行了整理和分类,包括TiO2光催化材料,ABO3型钙钛矿光催化材料,尖晶石型光催化材料,掺杂型光催化材料,复合光催化材料,V、W、Ge、Ga基光催化材料及石墨烯基光催化材料.评述了各种材料体系的特点及光催化性能的一些影响因素.最后对光催化还原CO2的研究前景进行了展望.     

从液态阳光人工光合成淀粉

人工光合成是利用太阳能等可再生能源通过连续催化反应将水和二氧化碳转化为液态燃料的过程,是减少二氧化碳排放、实现绿色低碳发展的一种重要方法.人工光合成的目标产物不仅包括二氧化碳转化与利用得到的能源小分子,还包括淀粉和蛋白质等生物基大分子.在自然光合作用中,高等植物、绿藻和蓝细菌首先利用太阳能将水氧化放出氧气并产生还原型辅...     

二氧化碳的间接利用:碳酸乙烯酯应用研究进展

以二氧化碳(CO2)为主的温室气体排放所导致的全球气候和生态系统变异问题正得到普遍重视,全球CO2年排放量已达数百亿吨[1].控制CO2排放量,对其回收、固定、利用及再资源化,已成为世界各国严重关切的问题.同时,从资源化角度出发,CO2是世界上最为丰富和廉价的碳一(C1)资源[2,3],因此,大力发展二氧化碳的绿色化利用技术,开发绿色高新精细化工产业链,提高产品的附加值,具有重要的意义.     

原位红外光谱法研究三氯乙烯在TiO2表面的光催化降解

通过原位红外光谱技术在线研究了三氯乙烯的直接光降解以及三氯乙烯在TiO2表面的气相光催化降解. 研究结果表明, UV/TiO2体系比UV体系具有更强的降解能力. 在三氯乙烯的光催化降解过程中, 发现有二氯乙酰氯、二氧化碳、一氧化碳、水、氯化氢和光气等中间产物生成. 根据反应结果, 分析了三氯乙烯在TiO2表面的气相光催化降解机理: 三氯乙烯在羟基自由基等作用下生成中间产物二氯乙酰氯, 二氯乙酰氯进一步发生自由基反应, 最终降解为二氧化碳、一氧化碳、水、氯化氢和光气.     

CO_2化工:离子微环境调控的CO_2绿色高效转化

二氧化碳(CO_2)是典型的温室气体,又是重要的可再生碳资源,实现CO_2的资源化利用是国际前沿和研究热点.结合本课题组的工作,本文总结和评述了离子液体特殊微观结构及离子微环境构筑、离子液体与CO_2间的相互作用机制、离子液体强化CO_2催化合成碳酸酯、CO_2电化学还原、CO_2生物催化还原方面的研究进展,并展望了未来发展方向.     

掺杂纳米TiO2光催化性能的研究

利用浸渍法分别制备了Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu六种过渡金属离子掺杂改性的二氧化钛光催化剂，以乙酸水溶液的光催化氧化反应和二氧化碳还原反应为探针,评价了掺杂催化剂的光催化性能.借助光电子能谱（XPS）、X射线衍射分析（XRD）等手段对掺杂催化剂进行了表征.研究结果表明，经过渡金属离子掺杂后，光催化性能均有不同程度的改善，改善程度按Cr、Co、Ni、Fe、Mn、Cu递增.掺杂后催化剂表面吸附氧的活泼性、金属离子的价态及得电子能力上的差异决定了不同离子掺杂纳米二氧化钛光催化性能的差异.     

LiMn_2O_4/TiO_2催化剂上甲烷氧化偶联反应性能的研究

采用固相反应法制备了具有尖晶石结构的LiMn_2O_4/TiO_2系列催化剂,探讨了TiO_2、Li/TiO_2、Mn/TiO_2、LiMn_2O_4及LiMn_2O_4/TiO_2等不同组成催化剂的甲烷氧化偶联反应性能,采用XRD、XPS、CO_2-TPD和H_2-TPR等表征方法对该系列催化剂进行了分析。结果表明,具有尖晶石结构的LiMn_2O_4化合物具有较高的甲烷氧化偶联催化活性,在775℃、0.1MPa、7200mL/(h·g),CH_4∶O_2(体积比)为2.5的条件下,甲烷转化率可达25.8%,C2选择性可达43.2%。TiO_2的存在不仅进一步提高了甲烷转化率和C2选择性,还有效抑制了甲烷完全氧化形成CO_2的过程。负载8%LiMn_2O_4的LiMn_2O_4/TiO_2催化剂性能达到最优,此时甲烷转化率达到31.6%,C2选择性为52.4%,CO_2选择性降低到26.3%。考察了不同焙烧温度对催化剂活性的影响,850℃为LiMn_2O_4/TiO_2催化剂的最佳焙烧温度。     

CaO对Cu-ZnO-ZrO_2催化CO_2加H_2合成甲醇性能影响

用CaO作为改性助剂,采用并流共沉淀法制备了CuO∶ZnO∶ZrO_2为5∶4∶1(物质的量比),CaO添加量为0、1%、2%、4%、8%、16%(摩尔分数)的六组催化剂。用X射线衍射(XRD)、微商热重(TG-DTG)、傅里叶红外(FT-IR)、N2吸附脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)对催化剂进行了表征。用自制固定床评价了催化剂活性。结果表明,添加CaO后,催化剂路易斯酸性和表面碱性增强;催化剂母体中高温碳酸盐含量增加,热稳定性增强,CuO颗粒粒径变小,Cu-Zn协同作用增强,Cu比表面积增大,分散性变好。催化剂活性受到表面酸碱性、铜比表面积、Cu-Zn协同作用和铜分散性共同影响。当CaO为2%时,铜比表面积为79.3 m2/g、铜分散度为34.8%、CO_2转化率为24.55%、甲醇选择性为19.01%、甲醇收率为0.044 g/(gcat·h),催化剂活性最好。过量CaO占据催化剂孔道和覆盖表面活性位,使催化剂路易斯酸性和表面碱性过强,CuO与H_2有效接触减少,CO_2难以脱附,催化活性下降。因此,适量CaO(2%)添加可促进CO_2加氢反应合成甲醇。     

γ-Al2O3对SCR脱硝催化剂V2O5-WO3/TiO2的改性研究

采用溶胶凝胶法制备了不同γ-Al₂O₃含量的钛铝复合载体,以此为载体采用浸渍法负载V₂O₅和WO₃制备了一系列催化剂。采用X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征技术对催化剂表面形态进行分析,同时在模拟氨气选择性催化还原NO(NH₃-SCR)的反应条件下,对催化剂的脱硝反应活性和SO₂抗中毒进行考察。结果发现,TiO₂和γ-Al₂O₃之间的协同作用使得V₂O₅-WO₃/TiO₂-γ-Al₂O₃催化剂的脱硝效率及活性窗口明显优于单一载体制备的催化剂,表现出了良好的热稳定性和抗SO₂毒化能力,特别是V₂O₅-WO₃/TiO₂-15% γ-Al₂O₃在310~460 ℃,NO的转化率均在80%以上,反应窗口最宽。各种表征结果表明,TiO₂-γ-Al₂O₃复合载体中γ-Al₂O₃高度分散在TiO₂上,复合载体具有较大的比表面积,同时具有较强的还原能力。     

Supported bimetallic catalyst Pt-Pb/SiO2 for selective conversion of nitrobenzene to p-aminophenol in pressurized CO2/H2O system

Various supported Pt-Pb bimetallic catalysts were prepared and applied for the catalytic conversion of nitrobenzene to p-aminophenol in the environmentally benign pressurized CO_2/H_2O system.Among the bimetallic catalysts prepared,Pt-Pb/SiO_2 is the best and nitrobenzene could be converted to paminophenol with a selectivity as high as 82% when the reaction was carried out using this catalyst at110 ℃ under 5 MPa CO_2 and 0.2 MPa H_2.     

Fe-V/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原柴油车尾气NO_x

采用浸渍法制备了一系列不同Fe/V比例的Fe-V/TiO2催化剂,考察了催化剂在模拟柴油车尾气中催化还原NOx的催化性能,采用TG、XRD、H2-TPR、NH3-TPD和Raman光谱对催化剂进行了表征。结果表明,当Fe引入后,能显著降低V2O5在高温下的挥发,减轻了钒系催化剂在移动源的生物毒性危害。其中,Fe/V比为1∶1(Fe1-V1/TiO2)的催化剂形成了FeVO4活性中心,表现出最好的催化活性,在220~420℃NOx转化率可达到90%以上。此外,Fe1-V1/TiO2催化剂高温热稳定性较好,并且具有较强的抗硫性能。     

SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂的毒化作用研究

考察了SO_2对Mn-Ce/TiO_2低温脱硝催化剂活性的影响,利用XRD、BET、SEM和XPS对其毒化作用的原因进行分析。结果表明,SO_2对催化剂活性有明显的抑制作用,使NO_x去除率由84%降至42%左右。主要是SO_2的加入造成催化剂比表面积减小,孔径为5-10 nm的孔数量减少,且催化剂晶相由锐钛矿型转化成金红石型结构,活性组分MnO_x发生晶化现象,破坏了Mn-Ti间的强相互作用。催化剂理化性质的变化造成吸附态氧转化为晶格氧的路径受阻、MnO_2含量减少和CeO_x储氧功能减弱,并且产生氧阻效应而使NO吸附和解吸受阻,造成催化剂活性降低。同时生成的硫酸铵盐在催化剂表面沉积,覆盖了催化剂表面的Lewis酸性位,使其对NH_3吸附能力减弱。     

NaBH4处理LaCuZnX(X=Zr、Al、Zr+Al)(类)钙钛矿型催化剂及其CO2加氢合成甲醇性能的研究

采用共沉淀法分别制备了不同F-T组分(Fe、Co、Ni)改性的KCuZrO_2催化剂,并用于催化CO加氢合成异丁醇。通过BET、XRD、TEM、XPS、H_2-TPR、CO-TPD以及in-situ DRIFTS对催化剂进行了表征。结果显示,F-T组分的加入促进了乙醇和丙醇的形成,但是对异丁醇选择性影响不同。结果表明,Fe促进了催化剂中各组分的分散,活性组分Cu在催化剂表面发生了富集,提高了H_2/CO活化吸附;另外,KFeCuZrO_2的催化剂表面含有较多的C_1物种,有利于乙醇和丙醇进一步发生β-加成反应得到异丁醇,而Co和Ni改性的催化剂上缺少足够的C_1物种,因此,异丁醇的选择性并未明显增加。Co的引入对催化剂结构以及Cu的分散影响不大,但是Co改性后催化剂性能有所下降,其原因是催化剂发生了失活;Ni添加后催化剂比表面积有所减小,且催化剂表面Cu/Zr物质的量比也降低到0.19,催化剂粒径增大,Cu-Zr之间相互作用减弱,异丁醇选择性降低。     

简单浸渍法制备纳米CuO/TiO2及其光催化剂活性

以Cu(NO₃)₂·3H₂O和P25为前躯体,通过简单浸渍法制备了CuO/TiO₂光催化剂,利用N₂物理吸附、XRD、TEM、UV-vis漫反射光谱分析了催化剂的结构特性。研究了Cu组分的负载量、催化剂在反应液中的分散量、催化剂焙烧温度、反应液中甲醇浓度对CuO/TiO₂光催化反应产氢活性的影响,并考察了催化剂的稳定性,提出了该体系光催化反应的机理。结果表明,Cu的适宜负载量为2.0%~7.5%(质量分数),在Cu质量分数2.0%、催化剂焙烧温度350℃、甲醇的体积浓度为10%、催化剂分散量为1.0 g/L时,产氢活性可达到1 022 μmol/(h·g),并且该催化剂具有较好的稳定性。     

Fe2O3/Al2O3氧载体用于甲烷化学链燃烧：负载量与制备方法的影响

以不同方法制备了系列Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体,采用XRD、H₂-TPR、CH₄-TPR、O₂-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe₂O₃负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe₂O₃负载量对氧载体活性及产物中CO₂选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60％Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO₂选择性均未见明显降低。     

N,P掺杂型C@Mo_2C催化剂的制备及其催化CO_2加氢反应研究

以三聚氰胺苯甲酸盐为碳源和氮源、以三聚氰胺磷钼酸盐为钼源、磷源和氮源,采用程序升温的方法制备了系列N,P掺杂型C@Mo_2C催化剂。采用XRD、SEM、TEM和XPS等对催化剂的结构、形貌和表面特性进行了表征,研究了三聚氰胺苯甲酸盐中n(三聚氰胺)/n(苯甲酸)、前驱体中n(C)/n(Mo)等因素对所制备催化剂的结构及其在二氧化碳加氢反应中催化性能的影响。在反应温度为220℃、反应压力为3.0 MPa、空速为3 600 m L/(g·h)的条件下,在N,P掺杂型C@Mo_2C的催化作用下,CO_2转化率可以达到12.2%,此时产物中CH_3OH的选择性达到52.2%。