SBA-15表面改性及其对介孔La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3钙钛矿型催化剂结构和性能的影响（英文）

本文通过改进的水热法制备了孔径较大的有序介孔SBA-15,其孔径(Dp)为10.1 nm,并采用浓盐酸、三甲基氯硅烷(TMCS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对SBA-15表面进行了羟基、甲基和氨基改性处理。以嫁接不同表面官能团的SBA-15为模板,合成了一系列菱方晶系钙钛矿型介孔La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3氧化物,系统地研究了模板SBA-15的表面性能对La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3氧化物结构和性能的影响。X射线衍射(XRD)图谱表明,外表面引入―CH_3,内表面羟基化和引入―NH_2的模板有利于合成结晶度较高的、物相单一的钙钛矿结构氧化物。小角XRD图谱、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像以及N2吸附测试结果表明,所制备的催化剂为介孔结构。CO氧化的催化活性测试表明,采用表面改性的模板合成的La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3氧化物表现出较高的催化活性和稳定性,在140℃时可以实现CO的完全转化,连续使用100 h后催化剂的催化活性几乎没有下降。X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)和O_2程序升温脱附(O_2-TPD)测试结果表明,催化剂表面丰富的吸附氧物种,高价态的Co离子,钙钛矿结构中Sr在表面富集,及优良的低温氧化还原性是催化活性提高的主要原因。     

H_6P_2W_(18)O_(62)/SiO_2:用模板剂制备及光催化降解二甲酚橙的性能

分别采用非离子表面活性剂(C_3H_6OC_2H_4O)_x(P123),阴离子表面活性剂C_(12)H_(25)NaO_4S(SDS)和C_(18)H_(29)NaO_3S(SDBS)作为模板剂,通过溶胶-凝胶再结合程序升温溶剂热一步法制备了一系列固载杂多酸光催化材料-H_6P_2W_(18)O_(62)/SiO_2。通过傅立叶-红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、氮气吸附-脱附测定、透射电子显微镜(TEM)以及扫描电子显微镜配合X-射线能量色散谱仪(SEM-EDS)等测试手段对不同模板剂作用下合成产物进行了对比表征分析。结果表明,不同模板剂作用下的系列固载杂多酸-H_6P_2W_(18)O_(62)/SiO_2产物中母体多酸的Dawson基本结构均未发生明显变化,但固载后比表面积显著不同,其中,经模板剂P123和SDS作用合成的H_6P_2W_(18)O_(62)/SiO_2(P123)和H_6P_2W_(18)O_(62)/SiO_2(SDS)的比表面积高达916和634m~2·g~(-1),且显示为有序介孔材料。以二甲酚橙为模型分子,在微波场作用下,该系列固载多酸光催化性能研究结果显示,它们的光催化活性可被微波显著增强,其中,采用P123作用合成产物的光催化活性最高,60 min内对二甲酚橙的降解率达99%以上。     

2-氨基-6-甲基吡啶/Keggin型多酸超分子化合物的合成、结构及催化氧化碘离子研究

本论文采用水热法合成了一种新型多酸基超分子化合物,通过元素分析、X-射线单晶衍射IR、XRD、TG对化合物进行了表征,结果表明:化合物的结构式为(C_6H_9N_2)_3[PMo_(12)O_(40)]·2H_2O(PMo-12),属正交晶系,Pnma空间群,晶胞参数a=14.5600(2)?,b=19.4862(3)?,c=17.7475?,α=β=γ=90°,V=5035.30(12)?~3,Z=4,R_1=0.0387,wR_2=0.0997。以过氧化氢为氧化剂,用PMo-12催化碘离子氧化,结果表明:该催化剂在催化过氧化氢氧化碘离子中表现出较为优异的催化活性且具有稳定的可重复性,25℃条件下,当m(PMo-12)=0.01g,c(I~-)=2.5×10~(-3) mol·L~(-1),c(H_2O_2)=1.25×10~(-3 )mol·L~(-1),c(H~+)=2.5×10~(-3) mol·L~(-1)时其反应速率达到1.8043×10~(-6)mol·L~(-1)·S~(-1),比未加催化剂的反应速率提高了106倍。     

2,6-二(对氨基苯)苯并[1,2-d;5,4-d']二噁唑的合成

以4,6-二氨基间苯二酚二磷酸盐和对氨基苯甲酸为原料,在多聚磷酸中,添加还原剂SnCl_2·2H_2O,经缩聚反应合成了有机二胺单体——2,6-二(对氨基苯)苯并[1,2-d;5,4-d']二噁唑(DIABO),其结构经~1H NMR和FT-IR确证。最佳反应条件为:1 0.01 mol,PPA中P_2O_5质量分数为84%,SnCl_2·2H_2O用量为8 wt%,在氮气保护下于200℃反应4 h,产率97%。TG研究结果表明:DIABO的起始分解温度为401.0℃。     

“软-硬”模板法制备的Pd/Ce0.65Zr0.35O2催化剂的结构和性能

采用"软-硬"模板法合成了Ce_(0.65)Zr_(0.35)O_2(CZ),并以其为载体制备了单Pd催化剂。采用能谱分析(EDS),激光拉曼光谱(Laser Raman)对焙烧的中间产物及CZ进行了表征分析;对催化剂进行了粉末X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),N_2吸附-脱附,储氧量(OSC),CO脉冲吸附和H_2程序升温还原(H_2-TPR)的表征,并对其三效催化活性进行了测试。结果表明:"软-硬"模板法在提高Pd/CZ催化剂的比表面和孔容的同时提高了催化剂中Ce~(3+)的比例和Pd的分散性,改善了固溶体的均一性,从而显著提高了其氧化还原性能和催化性能,使催化剂在老化前后都表现出了优异的三效催化活性。老化后对C_3H_8、CO、NO的起燃温度分别为318、180、210℃,低于软模板法合成的Pd/CZ催化剂,表现出优异的热稳定性。     

KIT-6负载CeO2催化CO2和甲醇合成碳酸二甲酯

采用不同老化温度(80、100、120和150℃)合成了一系列KIT-6载体,并通过浸渍法制备了相应的CeO_2/KIT-6催化剂。结合X射线衍射、N_2物理吸附、NH_3程序升温脱附、CO_2程序升温脱附、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等表征结果,详细考察了老化温度对KIT-6结构以及CeO_2/KIT-6催化剂直接催化CO_2和甲醇合成碳酸二甲酯(DMC)反应活性的影响。结果表明,不同老化温度下制备的KIT-6均保持其独特的三维孔道结构。随着老化温度升高,KIT-6比表面积先增大后减小,当老化温度为100℃时,KIT-6比表面积达到最大(683 m~2·g~(-1))。KIT-6较高的比表面积有利于提高CeO_2分散度,进而提高暴露的活性位点数量,催化活性随催化剂表面中等碱/酸性吸附位数量和Ce~(3+)含量的增加而逐渐提高。其中,CeO_2/100-KIT-6催化剂中CeO_2颗粒尺寸最小(5.9 nm),暴露的活性位数量最高,催化活性最佳。随后,考察了反应温度和压力对CeO_2/100-KIT-6催化活性的影响。随着反应温度提高,催化活性先升高后降低,当反应温度为140℃时,催化活性最高;且催化活性随反应压力的提高而逐渐增加。在反应温度为140℃、压力为6.8 MPa条件下,催化剂经6次循环后,DMC收率由15 mmol·g_(CeO_2)~(-1)逐渐降低至2.8 mmol·g_(CeO_2)~(-1),原因归结为反应过程中CeO_2纳米颗粒发生团聚,使暴露出的活性位数量减少。     

常压水热法合成玉米棒状In_2O_3及其性能研究

以In(NO_3)_3·4.5H_2O和(NH_2)_2CO为原料,采用常压水热法于95℃反应22 h制得氧化铟(In_2O_3)前驱物氢氧化铟,于600℃煅烧2 h合成了In_2O_3粉体,其结构、形貌及性能经紫外-可见(UV-Vis)光谱、X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和扫描电镜(SEM)表征。以甲基橙为目标降解物,研究了In_2O_3粉体的光催化活性。结果表明:In_2O_3粉体为体心立方晶系方铁锰矿结构和亚稳相刚玉六方结构的混合体,In_2O_3的UV-Vis谱图中出现了明显的蓝移。当In(NO_3)_3·4.5H_2O和(NH_2)_2CO物质的量比为1∶7时,In_2O_3粉体中出现了玉米棒状结构,棒状体长度约为500 nm,直径约150 nm;该棒状结构的In_2O_3对甲基橙有较好的光催化活性,在紫外光照射6.5 h后甲基橙的降解率为69.7%。     

Rh_2O_3/介孔MO_x-Al_2O_3(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Ba)催化剂:合成、表征和催化应用（英文）

近年来,研究者们开发了自组装合成介孔氧化铝的方法,并以介孔氧化铝为载体负载金属氧化物,还尝试合成介孔MO_x-Al_2O_3复合氧化物.但以介孔MO_x-Al_2O_3复合氧化物为载体负载金属氧化物,并将这类材料用于催化中的例子相对较少.本工作以非离子型三嵌段共聚物(P123)为模板剂,异丙醇铝为氧化铝前驱物,采用一锅法快速制备了有序介孔Al_2O_3(MA)及一系列MO_x-Al_2O_3(M=Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Ba)材料,并以这些材料为载体采用浸渍法制备了Rh/MA和Rh/M-MA催化剂.采用N_2吸附-脱附、X射线粉末衍射、透射电镜、X射线光电子能谱及电感偶合等离子体发射光谱等对催化剂结构和性质进行了表征,考察了催化剂对CO氧化和N_2O分解的催化活性和稳定性.结果表明,一锅法制备的各催化剂均有大的比表面积、大的孔容和均一的孔径.Rh/Mn-MA和Rh/Fe-MA中掺杂金属氧化物分别为MnO_2和Fe_2O_3,在Rh/Co-MA和Rh/Ni-MA上,Co和Ni分别与介孔氧化铝形成了NiAl_2O_4尖晶石结构;Rh/Cu-MA上还有CuO和少量Cu~+;对于Rh/Ba-MA催化剂,其载体的介孔有序性被破坏并有BaCO_3生成.在所有催化剂上,负载的Rh_2O_3颗粒高度分散,其颗粒尺寸分布在1 nm左右.对于CO氧化,催化剂的T_(50)(CO转化率到达到50%的温度)活性顺序为:Rh/Mn-MA(122℃)Rh/Fe-MA(130℃)≈Rh/Cu-MA(131℃)Rh/Co-MA(136℃)Rh/Ni-MA(156℃)Rh/MA(161℃)Rh/Ba-MA(171℃).大多数载体在200℃以下没有活性.对于N_2O分解,催化剂的T_(50)(N_2O转化率到达到50%的温度)活性顺序为:Rh/Co-MA(283℃)Rh/Ni-MA(287℃)≈Rh/Fe-MA(290℃)≈Rh/Ba-MA(292℃)Rh/MA(301℃)Rh/Cu-MA(314℃)Rh/Mn-MA(321℃).这些载体在400℃以下都没有活性.实验证明,通过掺杂的方法可以调变介孔Al_2O_3的物理化学性质,负载Rh_2O_3后,催化性能进一步被调变,虽然本文仅选取CO氧化和N_2O分解作为探针反应来比较这一类介孔氧化物材料的催化活性,考虑到Rh_2O_3和Al_2O_3在催化中的广泛使用,我们认为这些催化剂有可能用在其他反应中.     

硫掺杂有序介孔碳材料作为燃料电池氧还原催化剂

以百里香酚蓝为前驱物,采用硬模版法一步合成硫掺杂的有序介孔碳材料(S-OMC)。在900℃下热解负载百里香酚蓝的介孔二氧化硅SBA-15,获得了具有石墨孔壁结构的有序介孔碳材料(S-OMC-900)。硫元素均匀有效地分布在碳材料介孔孔壁上,并对催化氧还原反应(ORR)起到了关键性作用。S掺杂的有序介孔碳材料的比表面积为1 230 m~2·g~(-1),孔径4.6 nm,有序的孔道结构保证了氧还原反应的物料运输,增大了催化活性。测试结果表明,所制备的S-OMC-900具有良好的催化活性和稳定性。与商业Pt/C比较,S-OMC-900具有更好的甲醇耐受性。     

碳微球模板法制备LaFeO_3钙钛矿及其催化氧化罗丹明B性能

本文首先以蔗糖为前驱体水热法合成碳微球,通过调整水热时间(6~24 h)改变碳微球粒径和表面性能,然后再以其为模板制备了LaFeO_3钙钛矿.X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2物理吸附等表征结果表明,样品均为钙钛矿结构,且晶系结构随碳微球水热时间的增加由斜方晶系向立方晶系转变;与无模板条件下制备的LaFeO_3相比,碳微球模板制备的LaFeO_3具有更好的比表面积、分散度和表面化学性能.室温下测试了LaFeO_3催化分解H_2O_2性能,以及H_2O_2氧化消除罗丹明B的性能.结果表明,LaFeO_3具有较好的催化H_2O_2氧化罗丹明B性能,其中以碳微球水热时间20 h为模板制备的LaFeO_3(标记为LaFeO_3-C20)表现出最高的活性;通过比较H_2O_2分解和氧化罗丹明B的活性变化可知,H_2O_2催化分解的中间产物是氧化罗丹明B的活性物种.最后,对LaFeO_3-C20样品进行了6次催化氧化罗丹明B的循环实验,发现催化剂在6次循环后无活性下降,说明LaFeO_3-C20在反应中有非常好的稳定性.     

煤基氮掺杂介孔炭的制备及其室温催化氧化脱除H2S性能

采用纳米二氧化硅模板辅助的共炭化方法,以煤转化副产物煤焦油的蒽油馏分为碳源、三聚氰胺为氮源,制备出高氮元素掺杂、发达介孔结构的氮掺杂介孔炭（NMCs）。结合元素分析、扫描/透射电镜观察、低温氮气吸附-脱附及X射线光电子能谱测试分析,对比考察了不同合成条件对所得样品的组成、结构及其室温催化脱硫性能的影响。结果表明,控制合适的模板剂用量、碳/氮源比例和炭化温度（700℃）,所制备的样品具有适宜的氮元素掺杂量及丰富的吡啶/吡咯氮构型、较大比表面积、介孔孔径和孔容,在室温下对H₂S的氧化脱除显示出高效催化性能。     

介孔炭的直接制备及其电化学性能研究

以柠檬酸镁为原料,采用直接碳化法制备介孔炭电极材料。N2吸附测试表明,所制备多孔炭的比表面积达2 000 m2·g-1左右,介孔孔容和平均孔径随着炭化温度的升高而增加,当炭化温度大于800℃时,能够制备出以介孔结构为主的多孔炭材料。电化学测试表明,MgC-800和MgC-900具有优异的电化学电容特性。与硬模板法制备的OMC相比,MgC-800和MgC-900在实验电流密度范围内具有更大的比电容值,这应当归功于它们巨大的比表面积以及有利于电解质离子扩散的介孔结构。     

不同温度烧制介孔碳作为直接甲醇燃料电池催化剂载体

以嵌段共聚物P123为模板制备介孔氧化硅SBA-15, 并以此SBA-15为模板, 以蔗糖为碳源在不同的温度下(600-900 °C)制备介孔碳CMK-3. 采用浸渍还原法, 以硼氢化钠为还原剂, 制备介孔碳载Pt电催化剂, 即20% (w) Pt/CMK-3. 利用循环伏安法(CV)、计时电流法等测试电催化剂对甲醇的催化氧化性能及稳定性. 预吸附单层CO溶出伏安法研究测试催化剂抗CO中毒能力. 结果表明在烧制温度为900 °C时制备的介孔碳载Pt催化剂具有最好的催化性能和稳定性, 而在烧制温度为700 °C时制备的介孔碳载Pt催化剂对CO有较低的溶出电位.     

炭化温度对飞焦和煤混合原料制成型活性焦性能的影响

以中国科学院山西煤炭化学研究所灰熔聚流化床粉煤气化工业示范试验二旋飞焦为部分原料，再配以原煤和煤焦油混合，试制了烟气脱硫用成型活性焦。实验表明: 炭化温度的高低对成型活性焦的性能有很大的影响，其中对强度的影响尤为密切。为了得到较高的耐磨、耐压强度，在满足其它性能的前提下，炭化温度最佳的范围为600 ℃～700 ℃,在此条件下制得的活性焦其强度大于95%, 硫容为80 mg/g，符合活性焦的商业使用要求。同时研究了炭化温度对活性焦孔结构发展的影响。并对活性焦进行了孔结构的表征，探讨了孔结构和二氧化硫吸附性能的关系。     

Nitrogen-containing mesoporous carbons prepared from melamine formaldehyde resins with CaCl2 as a template

Melamine formaldehyde resins were synthesized with encapsulated CaCl(2) as a template. Carbonization at high temperatures led to the formation of carbon materials containing N atoms. Washing with de-ionized water removed encapsulated CaCl(2), resulting in the formation of mesopores (3-30 nm) with the high surface areas (770-1300 m(2)/g). The template can be recycled and the method is simple and cost effective as compared to the hard template techniques. The mesoporous carbons containing nitrogen (NMC) thus prepared exhibited the amphipathic surfaces (both hydrophilic and lipophilic) and adsorbed great amount of water and benzene. In addition, the incorporated N atoms exhibited quite strong basicity for the adsorption of great amount of SO(2).     

Adsorption and DSC study of mineral–carbon sorbents obtained from coal tar pitch–polymer compositions

The purpose of this study was to determine the possibility of producing hydrophobic mesoporous mineral–carbon sorbents from aluminum hydroxide and compositions of coal tar pitch–polymers on carbonization at 600 °C in a nitrogen atmosphere. Blends of the products of co-precipitation of aluminum hydroxide in the carbonaceous substances medium were subjected to carbonization process. The extent of porous structure development was evaluated using low temperature nitrogen adsorption, adsorption of benzene vapors, and adsorption of iodine from aqueous solution. The highest value of BET surface area of about 370 m²/g was achieved for the carbonization product obtained from co-precipitated raw components with 10 wt% compositions coal tar pitch–polymer. These materials demonstrated high capacity to reduce organic pollutions from sewage. Pitch–polymer composition containing poly(ethylene terephthalate) or phenol–formaldehyde resin was studied by the means of DSC method in order to determine the high-temperature transformations taking place under the conditions of carbonization. DSC method enables to determine i.a. the decomposition temperatures of carbonizates produced from pitch–polymer compositions and the evaluation of their sorption abilities. The additive of poly(ethylene terephthalate) and phenol–formaldehyde resin caused the increase of thermal resistance of the pitch expressed by higher decomposition temperatures.     

炭化温度对模板法合成介孔炭性能的影响

以蔗糖为炭源和硅酸钠为硅源,采用原位共聚法制备了炭/氧化硅复合体,除去氧化硅得到介孔炭材料.采用N2吸附-脱附、透射电子显微镜和红外光谱对不同炭化温度获得的样品进行表征.结果表明,随着炭化温度升高,所得的介孔炭比表面积和孔容均下降,650℃ ～ 950℃的炭化温度下获得的样品BET比表面积在586m2/g ～728 m2/g之间,孔容在0.549cm3/g～0.696cm3/g之间,孔径分布5-15nm之间.经红外光谱检测所得的介孔炭样品均含有氢和氧的功能团.     

高比表面纳米MgO的制备及其影响因素研究

在溶液中采用不同的原料制备了三种前体MgC2O4•2H2O, 经高温焙烧得到高比表面MgO. 用XRD、BET、TEM和TG-DTA等表征手段对前体及产物MgO进行了表征. 结果表明, 以醋酸镁和草酸为原料制备前体草酸镁并在焙烧过程中消除水汽的影响是得到高比表面MgO的关键. 最优条件下制备的样品经520 ℃焙烧后比表面积高达534 m2•g−1, 晶粒尺寸仅为4～5 nm的MgO粒子堆积成一定程度上长程有序的介孔结构, 并具有十分优良的抗高温烧结性能. 650 ℃和800 ℃焙烧2 h后, 其比表面积仍分别高达229 m2•g−1和134 m2•g−1.     

乳液分散法制备高分散纳米锡/介孔碳复合材料及其电化学性能

以间苯二酚和糠醛聚合而成的可溶性树脂为碳源,SnCl2为锡源,表面活性剂F127为模板剂,通过乳液分散法将锡源原位复合嵌入于介孔碳材料中,制备了纳米锡基材料高度分散于介孔碳中的复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸脱附(BET)、循环伏安(CV)等对材料的微观结构和电化学性能进行了表征。结果显示锡基材料在介孔碳中较为密集,分布均匀,粒径小于5 nm。介孔碳丰富的孔道结构有效限制和缓解了锡基材料的生长、团聚和体积膨胀,同时高比表面积增加了电解液与锡基活性材料的接触,提供了更多的反应活性点,从而获得了更高的电化学活性。充放电测试结果显示,700℃热处理后,锡/介孔碳纳米复合材料经过50次循环后实际放电比容量达203.4 mAh.g-1,表现出良好的电化学性能。     

介孔TiO2的水热法制备及其光催化性能

以二钛酸钾(K2Ti2O5)经离子交换得到的无定形水合二钛酸(H2Ti2O5·xH2O)为原料, 与葡萄糖溶液在220 ℃下进行水热反应, 再在空气中520 ℃焙烧, 制备出介孔TiO2. 用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附、透射电子显微镜(TEM)等技术对样品进行了表征. 结果表明, 该介孔TiO2具有微米级棒状或针状形貌, 晶粒大小为12.3 nm, 比表面积为106 m2·g-1, 孔容为0.31 cm3·g-1, 孔径为8.06 nm, 焙烧处理后晶型仍是锐钛矿相. 水热生成的碳抑制了晶粒的团聚生长和晶型的转变, 提高了介孔TiO2的热稳定性. 甲基橙降解实验评价了介孔TiO2的光催化性能, 结果发现其活性与商用TiO2催化剂P25相当, 而其较大的粒径更容易回收再利用. 以碘化钾为探针反应, 表明介孔TiO2的光催化机制以光生空穴氧化为主.