氧化物替代对钒钛SCR催化剂性能影响研究

采用浸渍法制备了La_2O_3、Ce_2O_3和Co_2O_3等金属氧化物部分替代V_2O_5的氧化物-MoO_3-TiO_2型催化剂,并进行了理化性能和催化活性表征。结果表明:替代型催化剂的比表面积与钒型催化剂差别不大。在NH_3-SCR反应中,镧型和铈型催化剂不仪低温活性较高而且NO_x净化率在500℃时才开始衰减,具有最宽的活性温度窗口;钴型催化剂虽然低温活性最好,但其NO_x净化率在400℃即开始衰减,导致其活性温度窗口较窄,但还是比钒型催化剂宽。此外,反应温度是影响HC和CO排放变化的主要因素,而催化剂种类对其影响较小。1×10~5 h~(-1)以下时,不同空速对NO_x净化率影响较小;而空速达到3×10~5 h~(-1)时,NO_x净化率显著下降。     

钙钛矿催化剂提升POC污染物净化性能研究

通过发动机台架试验研究了涂敷La_(0.8)Ce_(0.2)Mn_(0.7)Bi_(0.3)O_3催化剂的微粒氧化催化器(POC)在真实柴油机排气条件下对颗粒物等柴油机排放污染物的净化性能。结果表明:POC与商用柴油机氧化催化器(DOC)联用后对HC和CO的去除率达到90%以上;对PM的质量去除率随催化剂负载量的增加而提高;在2510 r/min、100%负荷运转状态下,POC20对PM的净化效率为89.8%,其中由于氧化作用产生的PM净化效率为38.7%。以上说明,La_(0.8)Ce_(0.2)Mn_(0.7)Bi_(0.3)O_3催化剂具有良好的柴油机颗粒物净化性能,具有替代商业POC中贵金属催化剂的潜力。     

不同催化剂体系对甲醇催化NO的影响

在柴油甲醇双燃料发动机排放污染物的基础上,利用合成气台架探究不同催化剂体系对甲醇催化NO反应的影响。结果表明在低温阶段(小于300℃)甲醇在Mo/γ-Al_2O_3催化剂体系上对NO催化转化效率最高,高温阶段(大于300℃)甲醇在Co/γ-Al_2O_3和γ-Al_2O_3催化剂体系上对NO的催化效率高。催化剂体系Co/γ-Al_2O_3(前)+Mo/γ-Al_2O_3(后)催化活性优于单独使用的两种催化剂。配气中的CO会使组合式催化剂体系低温阶段的催化活性大大降低,而H_2则可以使组合式催化剂体系的低温催化活性提高。     

后退火处理对La0.9MnO3+δ磁电阻的影响

采用不同烧结和后退火工艺制备了自掺杂锰氧化物La_(0.9)MnO_(3 δ).X射线衍射结果表明,除La_(0.9)MnO_(3 δ)相外,没有其它杂相.不同磁场下R~T曲线表明,虽然所有样品都有巨磁电阻效应和金属-绝缘体转变,但氧含量对La_(0.9)MnO_(3 δ)的磁电阻特性有十分明显的影响.随着氧含量的增加,R~T曲线由一个峰变成两个峰再变成一个峰.我们认为氧含量增加导致了铁磁畴的居里温度发生变化,样品中可能出现相分离.     

Enhanced magneto-electric effect in manganite tricolor superlattice with artificially broken symmetry

The magneto-electric effect in magnetic materials has been widely investigated, but obtaining an enhanced magnetoelectric effect is challenging. In this study, tricolor superlattices composed of manganese oxides—Pr_(0.9)Ca_(0.1)MnO_3,La_(0.9)Sr_(0.1)MnO_3, and La_(0.9)Sb_(0.1)MnO_3—on(001)-oriented Nb:SrTiO_3 substrates with broken space-inversion and timereversal symmetries are designed. Regarding the electric polarization in the hysteresis loops of the superlattices at different external magnetic fields, both coercive electric field E_c and remnant polarization intensity P_r clearly show strong magneticfield dependences. At low temperatures( 120 K), a considerable magneto-electric effect in the well-defined tricolor superlattice is observed that is absent in the single compounds. Both maxima of the magneto-electric coupling coefficients ?E_c and ?P_r appear at 30 K. The magnetic dependence of the dielectric constant further supports the magneto-electric effect. Moreover, a dependence of the magneto-electric effect on the periodicity of the superlattices with various structures is observed, which indicates the importance of interfaces. Our experimental results verify previous theoretical results regarding magneto-electric interactions, thereby paving the way for the design and development of novel magneto-electric devices based on manganite ferromagnets.     

二维周期性多孔La_(0.83)Sr_(0.17)Mn_(0.9)Zn_(0.1)O_3发射率研究

基于麦克斯韦方程组,利用时域有限差分方法(FDTD)计算了二维周期性多孔钙钛矿型氧化物La_(0.83)Sr_(0.17)Mn_(0.9)Zn_(0.1)O_3(LSMZO)的光谱特性,讨论了结构尺寸对光谱特性的影响。计算结果表明,当孔径约比热辐射波长小一个量级时,周期性多孔LSMZO的发射率比块体材料有所提高,这对改善热致变色材料的性能具有一定的指导意义。     

微细腔内CO_2对CH_4/H_2O重整反应特性影响

基于镍基催化剂下表面反应机理,采用数值模拟方法,深入研究了在一定水碳比下,CO_2含量的变化以及在固定的CH_4/H_2O/CO_2比例下催化壁面温度,质量流量对微细腔内甲烷重整反应的影响。结果表明提高CO_2/CH_4的比例能够明显提高CO_2、CH_4转化率,提高CO的含量。CH_4/CO_2基元反应的产物在低温条件下CO和H_2O,水蒸气转化率和H_2产量降低,CO_2含量增加降低水蒸气的消耗;在高温条件下,由于产生CO和H_2,使氢气含量增加但水蒸气转化率降低.     

氧含量对La_(0.9)MnO_3磁性及输运性质的影响

通过控制烧结气氛制备了不同氧含量的La_(0.9)MnO_3多晶陶瓷,并研究了氧含量对La_(0.9)MnO_3多晶陶瓷的磁性、输运性质、磁电阻和热电性能的影响.实验结果表明氧含量降低会导致产生大量的Mn~(3+),这减弱了Mn~(4+)与Mn~(3+)离子之间的双交换作用,从而降低铁磁性和电导率.但晶界的电阻率增加使得晶界对自旋极化载流子的散射增强,从而有效地提高了低场磁电阻和塞贝克系数.     

焙烧条件对Ce离子价态影响的XPS研究

在均相沉淀法制备含铈化合物的过程中,利用XRD和IR尤其是XPS研究了含Ce化合物在不同焙烧温度条件下产物的结构、铈离子的价态变化、化合物表面性质及其内核电子构型。XRD结果表明,焙烧温度的不同可产生不同的铈基化合物,导致产物中Ce离子价态的变化,IR结果也证实了这一点。单纯均相沉淀法得到的产物为三价的斜方晶系的单晶Ce_2O(CO_3)_2·H_2O(Ⅲ)微粒;将三价的Ce_2O(CO_3)_2·H_2O加热到200℃,产物转化成高价态六价化合物CeO(CO_3)_2·H_2O(Ⅵ);加热温度再升高到250℃,产物转化为稳定的四价化合物CeO_2(Ⅳ)。XPS通过对3种不同价态化合物的O(1s),Ce(3d),Ce(4d)峰进行精细扫描,研究了产物的表面性质及其内部电子构型,比较结果证实了不同价态铈化合物的形成是由于内核价电子构型的差异引起的。     

Influences of La and Ce doping on giant magnetocaloric effect of EuTiO

Giant reversible magnetocaloric effects and magnetic properties in Eu_(0.9)R_(0.1)TiO_3 (R = La, Ce) are investigated. The antiferromagnetic ordering of pure Eu TiO_3 can significantly change to be ferromagnetic as substitution of La(x = 0.1)and Ce(x = 0.1) ions for Eu~(2+) ions. The values of-?S_M and RC are evaluated to be 10.8 J/(kg·K) and 51.8 J/kg for Eu_(0.9)Ce_(0.1)TiO_3 and 11 J/(kg·K) and 39.3 J/kg for Eu_(0.9)La_(0.1)TiO_3 at a magnetic field change of 10 kOe, respectively. The large low-field enhancements of-?S_M and RC can be attributed to magnetic phase transition. The giant reversible MCE and large RC suggest that Eu_(0.9)R_(0.1)TiO_3 (R = La, Ce) compounds could be promising materials in low temperature and low magnetic field refrigerants.     

LaFe_(1-x)Ni_xO_3钙钛矿型氧化物用于甲烷化学链水蒸气重整

采用燃烧法制备了钙钛矿型氧化物LaFe_(1-x)Ni_xO_3(x=0.1、0.15、0.2、0.3)用于甲烷化学链水蒸气重整过程,通过两步分别获得合成气(H_2+CO)和H_2。在固定床反应装置上考察甲烷与载氧体的部分氧化过程以及还原态的载氧体与水蒸气的氧化反应过程。结果表明,CH4与LaFe_(1-x)Ni_xO_3载氧体恒温反应的最佳温度为800~850℃,反应的前10min甲烷与载氧体以部分氧化为主,主要生成合成气H_2和CO。10 min之后反应以CH4裂解为主。水蒸气氧化阶段,Ni的掺杂量为x=0.1和x=0.3时的H_2浓度最高,分别为7.2%和8.3%。     

H_2O和SO_2对汞在MnO_2表面吸附影响的机理研究

MnO_2是一种备受关注的低温SCR脱硝催化剂的活性组分材料,其不仅对NO_x具有强催化还原作用,而且能够把烟气中的单质汞(Hg~0)催化氧化为易脱除的氧化态汞。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了H_2O和SO_2在MnO_2表面的吸附机理,并分析其对Hg~0吸附的影响机制.结果表明,H_2O主要吸附在MnO_2(110)表面的Mn_5 top位,而Hg~0主要吸附在O_(br)bridge上,因此H_2O与Hg~0在MnO_2表面不会发生竞争吸附;SO_2能稳定的吸附在MnO_2(110)表面O_(br)bridge或者hollow位上,且SO_2的吸附能小于Hg~0的吸附能,故SO_2会与Hg~0竞争吸附,从而对Hg~0在MnO_2上的吸附产生不利影响。     

等离子体辅助同时催化去除柴油机NOx和碳烟的试验研究

采用程序升温反应(TPR)技术,对比研究了复合金属氧化物催化剂La0.8K0.2MnO3,La0.9K0.1CoO3和Cu0.9K0.1Fe2O4同时催化去除柴油机NOx和碳烟(soot)的反应。研究结果表明, La0.8K0.2MnO3催化剂具有显著的同时催化去除NOx-soot催化反应特性,其降低碳烟的燃烧温度活性最强,而选择还原NOx为N2的效率居中。借助等离子体技术辅助La0.8K0.2MnO3,进一步研究了NOx-soot同时催化去除的有效性。结果证明,由于等离子体的作用, 提高了La0.8K0.2MnO3同时催化去除NOx-soot的催化反应活性,降低了碳烟燃烧温度,使碳烟起燃温度从300℃降到280℃,最大燃烧点温度从357℃降到335℃,燃尽温度从425℃降到380℃,也提高了:NOx转化为N2的效率。     

Sm0.9Sr0.1AlO3-δ钙钛矿氧化物的固相反应合成和电学性能

用固相反应法制备了Sm0.9Sr0.1AlO3-δ钙钛矿氧化物陶瓷.通过XRD,SEM和交流复阻抗谱以及氧浓差电池方法研究了样品的物相结构、微观形貌、电学性能及输运机理.结果表明,在1650℃烧结时,可以制备出单相的具有四方钙钛矿结构的氧化物Sm0.9Sr0.1AlO3-δ;1650℃烧结16 h时的Sm0.9Sr0.1AlO3-δ样品具有最高的相对密度和电导率,其值分别为96.7%和1.3×10-2S/cm(900℃),比未掺杂的SmAlO3的电导率大4个数量级左右,高温区电导活化能(T＞670℃)小于低温区电导活化能(T＜670℃);Sm0.9Sr0.1AlO3-δ在空气气氛中是一个氧离子和电子空穴的混合导体,氧离子迁移数在0.7左右,并随温度升高逐渐增加,氧离子电导活化能(0.95 eV)大于空穴电导活化能(0.84 eV),900℃时氧离子电导率为9.65×10-3S/cm.     

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。     

聚乙二醇辅助下的La-Co-O复合氧化物合成及其对苯的完全氧化性能研究（英文）

以聚乙二醇(PEG)作为分散剂,采用共沉淀法合成La-Co-O复合氧化物,考察添加不同分子量的PEG(0,2 000,6 000,20 000g·mol~(-1))对复合氧化物的物化性质及苯完全氧化性能的影响。采用N_2物理吸附、XRD、SEM、H_2-TPR、O_2-TPD和XPS进行催化剂表征。苯完全氧化反应结果显示催化剂活性顺序为LCO-PEG6000LCOLCO-PG20000LCO-PG2000,LCO-PEG6000催化剂在383℃时对苯的转化率达到99%,比LCO低126℃。N_2物理吸附实验表明所制备的样品的SBET均为9~10m·g~(-1)。XRD分析显示合成的催化剂均为LaCoO_3钙钛矿主相伴生少量La_2O_3和Co_3O_4杂相,但添加PEG有利于钙钛矿主相的形成。尤其是添加PEG6000有效地抑制了催化剂颗粒的团聚,合成的样品颗粒均匀且尺寸最小。H_2-TPR和O_2-TPD结果表明该催化剂具有更高的还原性能和晶格氧迁移能力,同时XPS分析显示表面活性Co~(3+)含量最高,这些性质使其具有最高的催化氧化活性。     

不同退火温度对球磨法制备La2/3Ca1/3MnO3的微观结构和电磁输运行为的影响

本文研究了在球磨法制备La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3的过程中,不同退火温度对多晶陶瓷样品在微观结构和电磁输运行为方面的影响.结果表明,退火温度为850℃时,样品已经形成La_(2/3)Ca_(1/3)MnO_3相;900℃以下,样品的晶粒为200~300nm,存在明显的晶界效应,在低温区出现明显的CMR效应;随退火温度升高,晶粒迅速长大至微米级,在1400℃退火时达4~5μm,表现出与固相反应法样品类似的性质,并且在金属-半导体转变温度附近出现较大的CMR峰值,在0.3T外场下达22%.     

CH_4在Cu/γ-Al_2O_3颗粒上催化燃烧分区及反应特性

采用固定床微分反应器,实验研究了甲烷在不同氧烷分压比(P_(O_2)/P_(CH_4))下Cu/γ-Al_2O_3催化剂上的反应速率及燃烧特性,确定了反应动力学分区,并探讨了甲烷催化燃烧反应的表面机理及动力学特性。结果表明,当P_(O_2)/P_(CH_4)2时,微分反应器中的反应速率与CH_4分压成正比而与O_2分压无关,催化剂表面呈饱和氧吸附状态;0.1P_(O_2)/P_(CH_4)2时,反应速率受CH_4和O_2分压的共同影响,吸附氧未完全覆盖活性位表面;当0P_(O_2)/P_(CH_4)0.1时,反应速率仅与O_2分压呈正比关系,与CH_4无关,金属表面裸露,表面吸附氧被快速吹离。动力学研究表明,3个反应动力学区间所对应的催化剂表面吸附氧覆盖率有明显不同,3个区间依次为(O~*)、(O~*+*)和(*),所对应的表观活化能依次下降146.3kJ/mol、99.8 kJ/mol、60.8 kJ/mol。     

纳米复合杂多酸H3PW12O40/SiO2催化剂的制备、表征及其应用研究

采用溶胶 凝胶法合成出具有Keggin结构的纳米复合杂多酸H3 PW12 O40 /SiO2 催化材料 ,用IR ,UV ,XRD ,TEM等手段研究了其结构形态 ;并考察了纳米催化剂对合成丙烯酸正丁酯的应用研究。结果表明 ,H3 PW12 O40 /SiO2 催化剂平均粒径为 4 0nm ,是一种非晶态复合物 ,H3 PW12 O40 和SiO2 之间存在着强烈的化学作用 ,纳米粒子对合成丙烯酸正丁酯有很好的催化活性 ,其最佳催化条件为 :酸醇摩尔比为 1∶1 2 ,催化剂用量为酸质量的 10 % ,反应温度为 90～ 96℃ ,反应时间 5h ,酯化率达到 94 37% ,酯收率为 91 2 %。这与纳米粒子具有较强的酸表面中心 ,高的比表面积以及“假液相”行为有关     

CH_3OH在ZnO(0001)表面的光催化解离（英文）

本文利用266 nm波长的激光及程序升温脱附的方法研究了甲醇在ZnO(0001)表面的光催化反应.TPD结果显示部分的CH_3OH以分子的形式吸附在ZnO(0001)表面,而另外一部分在表面发生了解离.实验过程中探测到H_2,CH_3~·,H_2O,CO,CH_2O,CO_2和CH_3OH这些热反应产物.紫外激光照射实验结果表明光照可以促进CH_3OH/CH_3O解离形成CH_2O,在程序升温或光照的过程中它又可以转变为HCOO~-.CH_3OH_(Zn)与OH_(ad)反应在Zn位点上形成H20分子.升温或光照都能促进CH_3O~·转变为CH_3~·.该研究对CH_3OH在ZnO(0001)表面的光催化反应机理提供了一个新的见解.