分级多孔γ-Al2O3空心微球微波水热法制备及其对刚果红的快速吸附

以KAl(SO₄)₂和尿素为前驱体,通过微波水热法于180 ℃反应20 min,经600 ℃焙烧2 h制得分级多孔γ-Al₂O₃空心微球.所制备的样品被用于吸附典型有机染料刚果红(CR)溶液.结果表明,制备的γ-Al₂O₃空心微球直径为0.8-1.0 μm,厚度约为200 nm.此γ-Al₂O₃空心微球具有高的比表面积(243 m²·g^-1)和分级大孔-中孔结构,此结构非常有利于液相过程中的质量传递.微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球比水热法制备的γ-Al₂O₃和商用的γ-Al₂O₃样品显示出更快和更强的吸附性能.此样品的吸附数据很好地符合假二级速率方程和Langmuir吸附理论模型.从Langmuir吸附理论模型计算得到微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球的最大吸附量(q_max) 25 ℃时高达515.4 mg·g^-1.由于具有分等级结构、高比表面积、大的孔容和吸附能力,微波水热法制备的γ-Al₂O₃空心微球样品有望成为一种具有很好应用潜力的环境吸附剂.     

纳米ZrO2在O2/H2气中的表面效应

用ESR方法研究了一种纳米ZrO₂在普通H₂气中升温条件下的表面效应.ZrO₂上Zr³⁺的中心量约为1×10^-7mol/g.这些Zr³⁺中心是ZrO₂表面一些O^2-配位不饱和的Zr原子点位.在普通H₂气中,ZrO₂上的Zr³⁺中心数在温度低于400℃时变化很小.但在这一温度范围内从室温升温时,由ZrO₂表面羟基的H₂还原引起的F中心量随温度的升高而增加.温度高于400℃时,ZrO₂表面的Zr³⁺及F中心可与普通H₂气中存在的少量O₂气作用产生O₂^-,并伴随ZrO₂表面羟基的脱除而形成新的Zr³⁺.     

H2,CO和H2/CO在ZrO2催化剂上吸附行为研究

用insituFTIR法研究了H₂、CO及CO/H₂在ZrO₂表面的吸附行为.结果表明,H₂在ZrO₂表面吸附存在两种形态的羟基(即ZrOH和ZrOHZr),吸附温度增加,羟基数量增加.CO在200℃易与ZrO₂表面羟基作用形成甲酸盐物种,吸附温度升高时,该物种逐渐分解生成CO和ZrOH.当CO和H₂共存时,表面甲酸盐的量明显增加,并随温度增加,逐渐加氢形成甲氧基,最后生成甲烷.甲氧基的加氢过程较慢,所需反应温度也较高,被认为是CO加氢合成醇的速控步骤.     

In2O3/ZrO2-TiO2空心球复合材料的制备与光解水制氢性能

以聚苯乙烯(PS)胶球为模板, 通过一步法结合煅烧后处理制备了空心球复合材料In₂O₃/ZrO₂-TiO₂. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附等测试手段对复合材料的结构、 组成和形貌进行了表征. 结果表明, In₂O₃/ZrO₂-TiO₂复合材料的晶型结构以锐钛矿型TiO₂为主, 同时存在少量含有Ti—O—Zr键的混合氧化物. 该复合材料经聚苯乙烯模板处理后呈现空心球状结构, 球壁由纳米粒子堆积而成. In₂O₃/ZrO₂-TiO₂空心球复合材料的比表面积较大(66.92 m²/g), 且In₂O₃与ZrO₂-TiO₂复合后光吸收发生了红移. 对该复合材料光解水制氢性能的研究结果表明, 空心球状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂具有较好的产氢效果(56.7 μmol/g, 8 h), 明显高于P25、 ZrO₂、 空心球状ZrO₂-TiO₂及粉末状In₂O₃/ZrO₂-TiO₂.     

稀土改性对SO42-/ZrO2固体酸催化剂结构与催化性能的影响

采用共沉淀法和浸渍法在不同条件下制备了稀土-SO₄^2-/ZrO₂系列固体酸催化剂。使用废油脂与甲醇的酯交换反应评价了催化剂活性,并通过X射线衍射、红外光谱、比表面积测定表征方法考察了催化剂结构和性能的关系。结果表明,La摩尔掺杂量4%、焙烧温度600℃时制得的SO₄^2-/ZrO₂-La₂O₃催化剂活性最高,此时脂肪酸甲酯的产率为64.68%,且具有较好的重复使用性。稀土的引入使活性四方相ZrO₂更加稳定,600℃焙烧使催化剂既具有较多活性四方相ZrO₂,又具有较大比表面积,从而提高了催化剂活性。催化剂中形成了固体超强酸结构,且改性后酸强度增大,催化剂活性中心数目增加。     

不同钼锆质量比MoO3-ZrO2复合氧化物的结构及催化活性研究

采用溶胶凝胶法制备介孔MoO₃-ZrO₂复合氧化物,考察MoO₃/ZrO₂的质量比对其晶相结构、比表面积、孔径以及形貌特征的影响。利用XRD、N₂吸附-脱附、SEM及FT-IR表征对所制得的复合氧化物进行分析。以FCC汽油馏分为原料,对MoO₃-ZrO₂经预硫化后制得的催化剂进行加氢脱硫评价。结果表明,含有MoO₃的ZrO₂与不含MoO₃的ZrO₂相比单斜相减少,主要以稳定的四方相存在。适当的提高MoO₃/ZrO₂的质量比有利于MoO₃-ZrO₂复合氧化物的比表面积和平均孔径的增大,但过大的质量比并不利于介孔的生长,并且有新的化合键和少量Zr(MoO₄)₂相产生。当MoO₃/ZrO₂的质量比为30%时,ZrO₂表面出现蠕虫状结构,此时脱硫率最高。由此,适当提高MoO₃/ZrO₂质量比可使催化剂的脱硫率升高。     

痕量K元素对煤基碳材料NOx低温吸附功能的影响机理

本研究选取准东煤为碳材料前驱体，以水热耦合痕量K元素的方法对其进行活化。通过实验探究K质量浓度对碳吸附性能的影响，同时系统研究了材料的NO_x低温吸附性能。实验结果表明，活化液中K₂CO₃质量浓度为0.0067g/mL时，所制得的样品对NO_x的吸附性能较好，其饱和NO_x吸附时间为3200 s。通过低温N₂物理吸附研究发现，该质量浓度下样品的孔结构发展较好，比表面积达到708.6 m²/g。此外，本研究通过XPS、SEM等手段对不同质量浓度K₂CO₃活化的碳基材料进行了物化表征，并对不同质量浓度K₂CO₃活化制备的样品进行了表面性质分析，通过FT-IR对样品表面的吸附过程进行研究，发现准东煤基碳材料优良的吸附性能与表面结构相关，研究中采用DFT手段对反应机理进行验证，结果表明，K可促进C-O键的形成，而活性C-O结构是促进NO_x吸...     

湿化学法制备纳米氧化镱的研究

采用通常的溶液沉淀、微乳液及均匀沉淀等溶液方法制备纳米氧化镱.TEM观测显示,采用H₂O₂的溶液沉淀法和采用CTAB的均匀沉淀法,都可得到有较好分散、尺度约为10 nm的球形粒子;XRD分析表明,经650℃焙烧后的氧化镱均为立方结构,采用H₂O₂的溶液沉淀法所得氧化镱的晶粒尺寸为9.4 nm,采用CTAB的均匀沉淀法所得氧化镱的晶粒尺寸为6.9 nm;基于低温N₂吸附表征结果发现,微乳液法制得的Yb₂O₃的比表面积较低,采用H₂O₂的溶液沉淀法可以制得比表面积为47.7m²/g、等效粒径为13.6 nm的Yb₂O₃,采用CTAB的均匀沉淀法所得氧化镱比表面积为63.2m²/g,等效粒径为10.3 nm.表面活性剂与水合氧化镱沉淀物间的相互作用,可能对所得氧化镱的热稳定性有重要影响.     

焙烧温度对微乳液法负载铂制备的Pt-S2O82-/ZrO2-Al2O3催化剂异构化性能的影响

过微乳液法负载Pt制备了Pt-S₂O₈^2-/ZrO₂-Al₂O₃(Pt-SZA-X) 催化剂,并采用XRD、BET、FT-IR、TPR、TEM等手段对催化剂进行了表征。以正戊烷异构化反应为探针,考察了焙烧温度对催化剂异构化性能的影响。结果表明,焙烧温度对Pt-SZA-X的还原温度影响不大,但催化剂表面S含量随着焙烧温度的升高而下降;焙烧温度为600~650℃时形成O=S=O结构,此时S与催化剂载体结合比较稳定;焙烧温度为650℃时,可得到单一的ZrO₂四方晶相,焙烧温度高于650℃时,比表面积迅速降低,催化剂表面S⁶⁺流失严重。在不同温度下焙烧得到的催化剂中,经650℃焙烧的催化剂具有适宜的超强酸位和比表面积,异构化活性最高。在反应温度为230℃、反应压力2.0 MPa、氢烃物质的量比4:1、质量空速1.0 h^-1时,催化异戊烷产率达到60.8%。     

准气相反应法中煅烧温度对ZrO2微球结构特性的影响

采用新颖的准气相反应法, 合成出了球形度好、表面光滑的ZrO₂微球. 通过对产物的SEM, TEM和XRD表征, 研究了煅烧温度对ZrO₂球结构特性的影响. 结果表明: 经600～800 ℃煅烧后, 生长完好的ZrO₂球, 其显微结构为均匀多孔结构, 纳米晶粒呈花生样的长条形状; ZrO₂球的相由主要的立方相和少量的四方相组成.     

SO42-/ZrO2的制备工艺对催化橡胶籽油裂解油酯化的影响

以SO₄^2-/ZrO₂为催化剂对橡胶籽油裂解油进行甲酯化。研究了锆源、焙烧温度及焙烧时间对催化剂活性的影响,分别采用氨气吸附程序升温脱附(NH₃-TPD)和吡啶红外(Py-IR)对固体酸SO₄^2-/ZrO₂的酸性和酸型进行分析。实验结果表明,以ZrOCl₂为锆源,550℃焙烧4 h所得固体酸SO₄^2-/ZrO₂的催化活性最好,性能较稳定。对酯化产物的组成及性能进行了考察,结果表明,酯化产物的各项性能均优于传统工艺制备的生物燃油,且与0^#柴油相近。     

Effects of Preparation Methods and Interaction between Support and Oxide for Oxidative Dehydrogenation of Ethane over NiO/ZrO2

The previous studies indicated that the unsupported and alumina supported nickel oxide catalysts are the attractive candidates for the oxidative dehydrogenation of ethane (ODE) reaction at lower reaction temperature^[1,2]. In the present study, NiO/ZrO₂ catalysts were prepared by the impregnation, complex of ammonia and coprecipitation, respectively, using the conventional incipient wetness technique. Over all samples used in this study, no NiO crystal structure was detected by XRD measurements carried out in parallel with the present work, which indicated the nickel oxide was highly dispersed on the support The blank testing indicated that the support ZrO₂ had very little activity below 600℃. Comparing with the unsupported nickel oxide, it was found that the activity of NiO/ZrO₂ catalysts prepared by the methods mentioned above decreased slightly and the selectivity for ethylene improved. With the increasing temperature, the ethane conversion increased and the selectivity for ethylene decreased However, the cracking of the ethane occurred at ca.450℃ on all samples prepared by different methods. The optimum catalytic behavior could be obtained on 5wt%NiO/ZrO₂ prepared by coprecipitation, with the ethane conversion of 26.2% and selectivity for ethylene of 51.8% at as low temperature as 350℃. The sample prepared by coprecipitation and calcined at 500℃ was calcined again at 600℃ for 5 h,the activity decreased obviously, which may be attributed to the existence of the interaction between nickel oxide and support taking into account for the high dispersion of NiO on ZiO₂.     

Effect of SO2 on the NO Oxidation over Different Oxide Supports

The catalytic oxidation of NO to NO₂ in flue gas will enable removal of NO_x through wet scrubbing of NO_x simultaneously with SO₂.The activity of catalyst used in reaction has strong relation with its support material. In this work the oxidation of NO to NO₂ in the simulated flue gas (NO 550ppm, SO₂ 2500ppm, O₂ 4.5% and balance N₂) has been investigated over different oxide support materials. The tests of support activities were carried out in a fixed-bed reactor at a space velocity of at least 3000h^-1. The effluent gas composition was analyzed by gas chromatography. The SO₂ effect on the oxidation pf NO at 150℃ was studied using four different support materials as Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂ and SiO₂.     

Reversible Adsorption of NOx on ZrO2-supported CeO2 Prepared in Water-in-oil Microemulsion

Nitric oxides (NOx) storage catalyst^[1] provides an alternative route for abatement of NO in presence of oxygen by first adsorbing NOx and then desorbing it by temperature swing or pressure swing. YBa₂Cu₃Oy^[2] and Mn-Zr mixed oxides^[3] were reported to have large NOx adsorption capacity, but the former suffered from a great amount of coexisting CO₂ gases. The author previously reported that high NOx adsorption capacity could be obtained on Ce modified TiO₂-pillared montmorillonite without deactivation by CO₂^[1]. Microemulsion method was reported to be effective to control particle sizes and microstructures of the metal oxides^[4]. In this paper, a thermal stable ZrO₂ with high surface area was prepared in water-in-oil microemulsion, and NOx adsorption capacity was tested on the above ZrO₂ sample after impregnating with manganese nitrate and cerium nitrate.     

具有吸附-分解NOx功能的多酸催化新体系研究

采用乙醚萃取法、浸渍法制备了具有吸附-分解NO_x功能的多酸催化新体系,并对其进行了IR、XRD、TEM表征,在固定床催化反应器中考察了体系对NO_x的吸附与分解性能。结果表明,钨系杂多酸优于钼系,H₃PMo_12-xW_xO₄₀（x=1、3、6、12）随着取代钼的钨原子数目增多,对NO_x的吸附能力增强;二氧化钛、碳纳米管均为磷钨酸（HPW）的优良载体,后者对体系有明显的增效作用;TiO₂经500℃煅烧后,以磷钨酸水溶液为浸渍剂,HPW负载量为20%时,制得的HPW/TiO₂体系的脱硝性能最佳,对NO_x的吸附率可达62.8%;混酸（V_HNO3∶ V_H2SO4=1∶3）能在碳纳米管上引入含氧基团使其在水中的分散性能增强,以水为浸渍溶剂、混酸改性后的碳纳米管为载体制得的HPW/CNT催化体系优于乙醇为浸渍溶剂制备的该催化体系,当HPW负载量为70%时,前者对NO_x的吸附率可达73.5%。通过GC-MS检测确认了吸附质催化分解为N₂的有效性。     

载体表面性质对Cu/ZrO2催化剂CO加氢反应行为的影响

用XRD、LRS、NH₃-TPD、CO₂-TPD和CO-FTIR等表征手段考察了不同温度焙烧的氧化锆表面性质的差别,特别是表面酸碱性的差异对Cu/ZrO₂催化剂CO加氢反应行为的影响。结果表明,不同温度焙烧的氧化锆表面酸碱性具有较大的差异,其中以450℃焙烧的氧化锆具有较高的表面碱性和最低酸性。这些表面性质的差异对于Cu/ZrO₂催化剂的CO吸附行为产生较大的影响,进而影响CO的加氢反应活性。以450℃焙烧的氧化锆为载体时,Cu/ZrO₂催化剂具有较好的反应活性。     

制备方法对氧化锰八面体分子筛的NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

采用不同方法制备了一系列氧化锰八面体分子筛(OMS-2)催化剂,考察了制备方法对其低温NH3-SCR催化性能的影响,并采用BET、XRD、Raman、H2-TPR、XPS和TEM等手段对催化剂的物化性质进行表征。结果表明,OMS-2催化剂在50~150℃时其低温SCR活性明显优于MnOx催化剂,OMS-2催化剂在120℃时NOx转化率接近100%。此外,不同的制备方法对OMS-2催化剂的SCR脱硝活性影响明显。其中,固相法制备的OMS-2催化剂的SCR活性最佳。H2-TPR测试结果表明,OMS-2更容易发生氧化还原反应,MnOx还原峰对应的温度较高。XRD、TEM和XPS分析结果表明,低结晶度和高分散性的无定形催化剂有利于低温SCR反应,较高的表面晶格氧和无定形MnO2物种是OMS-2催化剂具有优异低温SCR活性的主要原因。     

铁改性水滑石基Pt/BaO/MgFeO催化剂焙烧温度对催化剂结构及NO_x吸附-还原性能的影响

采用共沉淀法和浸渍法制备了贵金属负载均匀的镁铁水滑石基稀燃氮氧化物捕集(LNT)催化剂,并采用多种表征手段研究了焙烧温度对催化剂结构及NO_x吸附-还原反应的影响。结果表明,500-700℃焙烧后催化剂晶相结构稳定,800℃焙烧后催化剂表面出现烧结,Pt颗粒发生团聚;随焙烧温度升高,催化剂的NO_x脱附峰面积先减小后增大,但峰值温度变化不大;与500℃焙烧催化剂相比,800℃焙烧后催化剂表面NO_x吸附物种及吸附路径发生改变,而还原反应产物中氨气/氮气体积比下降,NO_x转化效率由91.7%降为85.2%。     

Promoting Effects of Iron on CO Oxidation over Au/TiO2 Supported Au Nanoparticles

Fe-doped TiO₂ supported gold nanoparticles as high-performance CO oxidation catalysts were prepared. XRD data revealed that TiO₂ support was in an anatase phase. After calcination at 300℃, the sample showed nanotube structure, and the size of gold nanoparticles was 3.1 nm. When calcined at 500℃, most nanotubes broke, and gold nanoparticles grew up to 5.9 nm. XPS spectrum indicated the presence of Fe in the +3 oxidation state. Au/Fe-TiO₂(Au:1.44%, Fe:1.35%) calcined at 300℃ possessed the best catalytic activity, and it could completely convert CO at 25℃. The temperature of 100% CO conversion(T_100%) of Fe-free catalyst was 40℃. After the catalysts were stored at room temperature for 7 d, T_100% of Au/Fe-TiO₂ increased from 25℃ to 30℃, while T_100% of Fe-free catalyst increased from 40℃ to 80℃. The catalytic activity and storage stability of Au/TiO₂ could be improved by Fe-doping. The increase of specific surface area, generation of oxygen vacancies and new adsorption sites, depression of the growth of gold nanoparticles, and strong metal-support interaction were responsible for the promoting effect of iron on the catalytic performance of Au/TiO₂ for CO oxidation.