MFI/BEA双沸石复合物的合成及其在甲烷选择性还原NOx中的应用

以合成的β沸石固液混合物作为ZSM-5沸石的部分原料制备了含有ZSM-5和β沸石的双相沸石复合物MFI/BEA。采用XRD,FTIR,吡啶红外,NH₃-TPD,TEM,SEM和氮吸附-脱附等对合成的材料进行了表征。结果表明后合成的ZSM-5沸石在β沸石内部孕育生长,MFI/BEA双沸石复合物中两相沸石的组成比例可以通过控制第二步晶化时间来进行有效调控;与单一的Co-ZSM-5或Co-β相比,通过离子交换法制备的Co-基复合催化剂Co-MFI/BEA在富氧条件下甲烷选择催化还原NO反应中具有高活性和高的稳定性,并且表现出较好的抗SO₂毒化性能和良好的可逆性。     

MFI沸石纳米片及b轴取向MFI沸石薄膜的制备

我们通过自下而上（bottom-up）的方法制备了高宽深比、高结晶度的b轴方向上超薄的MFI沸石纳米片,为制备b轴取向MFI沸石薄膜提供了基础。采用滑动涂覆法（slip coating method）在玻璃片载体上制备了厚度约为100 nm的b轴取向MFI纳米片晶种层。采用无模板剂二次生长法,抑制晶种层面外孪晶生长,实现了晶种层的面内外延生长。在合成体系的n_SiO2：n_Na2O：n_{C2 H5 OH}：n_{H2 O}=1：0.03：1.3：0.89、晶化时间48 h、晶化温度180℃时,制备了厚度约为200 nm的连续致密的b轴取向MFI沸石膜,与基于四丙基氢氧化铵（TPAOH）的常规合成溶液水热二次生长制备的MFI沸石膜相比,厚度降低了90%,并且保持了晶种层的b轴取向性。     

蒸汽相转化法原位诱导沸石化制备Y-ZSM-5双沸石复合物

针对Y型沸石在ZSM-5沸石干胶制备及晶化过程中易于溶解、坍塌的问题,采用葡萄糖在水热处理条件下对Y沸石进行包膜处理,提高了Y沸石在高温、高碱度环境中的稳定性,并采用蒸汽相转化法制备了同时含有Y和ZSM-5的双沸石复合物。对影响沸石复合物形成的因素如Y沸石表面碳包膜改性、凝胶碱度、晶化时间等进行了详细讨论。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外（FT-IR）、N₂吸附-脱附,能谱（EDS）以及NH₃-TPD等手段对制备的材料进行了表征。结果表明通过蒸汽相转化法能获得Y和ZSM-5两相共存的双沸石复合物,产物中的ZSM-5沸石相前驱体随蒸汽处理时间的延长逐渐从蠕虫状无定型向纳米多晶ZSM-5沸石转变,纳米多晶聚集体与Y型沸石晶粒之间紧密相连,相互包埋。在异丙苯催化裂化反应中,合成的沸石复合物的活性和稳定性介于Y和ZSM-5之间,优于对应的机械混合物。     

一种合成高水热稳定性微孔-介孔复合分子筛β沸石/MCM-41的新方法

首次以β沸石作为硅铝源制备了β沸石/MCM-41微孔-介孔复合分子筛材料，通过XRD、IR、N₂吸附脱附、SEM和水热处理等手段对复合材料进行了表征，并与MCM-41和β沸石及二者的机械混合物的有关性能进行了对比研究。结果表明，复合分子筛明显不同于机械混合物，其水热稳定性远远高于普通方法合成的介孔分子筛，而且发现通过改变体系的n_Na/n_Si比，可以调变复合样品中的微孔、介孔相的相对含量。     

MFI纳米片沉积层气相转化制备超薄b轴取向沸石膜

利用乙二胺-水蒸汽进行气相转化(VPT)制备超薄、取向MFI沸石膜,通过将MFI纳米片沉积层转化为致密的沸石膜,实现了膜厚度的有效控制。扫描电子显微镜和X射线衍射表明,制备的沸石膜膜厚度约为280 nm,具有高度b轴取向的致密结构。丁烷异构体双组分分离测试结果表明,在333 K下,等物质的量的正丁烷/异丁烷混合物的正丁烷渗透速率和分离因子分别为1.5×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1和14.8。Na₂SiO₃作为低聚硅源在MFI沸石纳米片二次生长过程中能够提供硅源和碱度,通过在胺类蒸汽中实现MFI沸石纳米片间的融合生长,进一步提高了膜的取向度和致密性。     

MFI纳米片沉积层气相转化制备超薄b轴取向沸石膜

利用乙二胺-水蒸汽进行气相转化（VPT）制备超薄、取向MFI沸石膜,通过将MFI纳米片沉积层转化为致密的沸石膜,实现了膜厚度的有效控制。扫描电子显微镜和X射线衍射表明,制备的沸石膜膜厚度约为280 nm,具有高度b轴取向的致密结构。丁烷异构体双组分分离测试结果表明,在333 K下,等物质的量的正丁烷/异丁烷混合物的正丁烷渗透速率和分离因子分别为1.5×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1和14.8。Na₂SiO₃作为低聚硅源在MFI沸石纳米片二次生长过程中能够提供硅源和碱度,通过在胺类蒸汽中实现MFI沸石纳米片间的融合生长,进一步提高了膜的取向度和致密性。     

Cu-β沸石的合成、表征及催化性能

采用水热合成法在SiO₂-CuO-(TEA)₂O-H₂O-NH₄F体系中合成了Cu-β沸石,运用X射线衍射、红外光谱、紫外-可见固体漫反射光谱、热重-差热分析、扫描电镜和等离子体发射光谱仪等对样品进行了表征,并探讨了影响Cu-β沸石合成的因素。结果表明,按化学组成(物质的量的比)n_SiO2∶n_CuO∶n_(TEA)2O∶n_H2O∶n_NH4F=60∶(0.5~5.0)∶(16~18)∶(550~650)∶(25~50)配制初始反应混合物,可以制备出结晶良好的Cu-β沸石,且Cu原子进入了沸石骨架。所得Cu-β沸石(n_Si/n_Cu=30)在H₂O₂氧化苯酚的羟基化反应中表现出较好的催化活性,苯酚的转化率为25.1%,邻苯二酚和对苯二酚的选择性分别为63.9%和32.5%。     

具有纳米线镶嵌结构ZSM-5/L复合分子筛的合成及表征

采用两步晶化法,以四丙基氢氧化铵预处理ZSM-5为晶种,快速合成了纳米线镶嵌结构ZSM-5/L复合分子筛.通过XRD、SEM-EDX、TEM和N₂吸附-脱附等手段对合成样品的物理化学性质进行了表征.孔道性质表明复合分子筛具有微孔和介孔的多级孔道结构,椭球的L分子筛镶嵌在纳米线的ZSM-5分子筛周围.晶种预处理影响了溶胶的电荷及分子筛的形貌,当合成样品中ZSM-5的质量分数小于2%（重量百分比）时,凝胶的负电荷较多,易形成椭球状L分子筛;当合成样品中ZSM-5的质量分数大于2%（重量百分比）时,zeta电位在-39.822~-42.352 mV之间波动,ZSM-5分子筛的形貌从长条状逐渐转变为纳米线状.阳离子比影响复合分子筛中L分子筛形成,当阳离子比R=n（K₂O）/（n（K₂O）+n（Na₂O））小于0.6时,不利于L型分子筛的形成;当阳离子比大于0.6,即K⁺较多Na⁺较少时,有利于L型分子筛中α-钙霞石笼的形成.     

富氧条件下Co/ZSM-5催化剂对C3H8选择还原NOx的性能

采用多种物理化学手段研究了在模拟的轻型柴油车尾气中不同Co担载量及Cu掺杂的Co/ZSM-5催化剂的Co组分分散状态、可还原性、NO吸附脱附性质对C₃H₈选择性催化还原NO_x性能的影响。结果表明,浸渍法制备的Co/ZSM-5催化剂上既有外表面上的Co³⁺和Co²⁺物种,也有孔内的Co²⁺离子。富氧条件下Co/ZSM-5催化剂上C₃H₈选择性催化还原NO_x的活性主要与ZSM-5载体孔外表面分散的CoO_x物种中的钴离子可还原能力和NO吸附脱附性能密切相关。Co/ZSM-5催化剂上适宜的Co担载量约为4.0wt%,低担载量时随Co担载量增加,表面CoO_x物种中钴离子可还原能力增强,C₃H₈选择性催化还原NO_x的低温转化活性增加;高担载量时,随Co担载量增加,单位Co离子的NO吸附量的减少以及催化剂表面活性中心数的减少,导致了Co/ZSM-5催化剂NO_x的转化率和催化剂比速率（k）的下降。孔外表面Co₃O₄晶体的存在使催化剂表面产生较强的NO吸附,并在高温时有利于C₃H₈的氧化燃烧,使C₃H₈选择性催化还原NO_x的活性降低。     

两段变温法水热合成多级孔ZSM-5分子筛及其催化裂化性能

以四丙基氢氧化铵（TPAOH）为单一模板剂,采用低温老化、高温晶化2段变温法合成出了球状多级孔ZSM-5分子筛。利用XRD、FT-IR、NH₃-TPD、SEM、TEM以及氮气吸-脱附等测试对合成样品进行了表征。结果表明：直径约为2 μm左右的球状多级孔ZSM-5分子筛颗粒内的晶间介孔和大孔主要由棒状纳米晶堆积而成的,该产品具有较大的比表面积和介孔孔容。同常规水热法一步合成的微孔ZSM-5分子筛相比,2段变温法合成的多级孔ZSM-5分子筛具有更高的B酸/L酸比例（C_BP/C_LP）、强酸/弱酸比例（C_s/Cw）以及活性位可接近性指数（ACI）。催化裂化评价结果显示,得益于活性位可接近性指数等指标的提高,球状多级孔ZSM-5分子筛比常规合成的微孔ZSM-5分子筛具有更高的转化率和丙烯收率等优异的催化性能。     

LixNi0.8-yCo0.2ZnyOp的合成及电化学性能研究

A series of single-phase Li_xNi_0.8-yCo_0.2Zn_yO_p(0.96 ≤x≤ 1.10， 0 ≤y≤ 0.05， 2 ≤p≤ 2(1+y) ) (different in the y values) were synthesized by a two-step solid state reaction method， in which LiOH·H₂O， Zn-doped spherical Ni(OH)₂ and Co₂O₃ were used as the precursors. The ICP-AES analyses proved that the Zn-doped compounds synthesized had the nonstoichiometric form. The results of the XRD， SEM identified that the uniform particles of the as-prepared materials having a good layered structure were fine， narrowly distributed and well crystallized. The electrochemical performance test was carried out and the results showed that the as-prepared Zn-doped materials had not only a high capacity， but also a better cycling stability characterization than the un-doped one. The Li_1.06Ni_0.75Co_0.22Zn_0.03O_2.03 material has an initial reversible capacity as high as 160.5mAh·g^-1; and a first discharge efficiency 89.2%， and exhibits satisfactory cyclic stability with 90% retainable capacity after 50 cycles.     

直接Z型Zn2SnO4-xNx/ZnO1-yNy异质结光催化剂的制备及机理

采用微波溶剂热法成功制备直接Z型Zn_2SnO_(4-x)N_x/ZnO_(1-y)N_y核壳结构异质结光催化剂。2种物质不同的功函数改变了其表面电荷密度,并在界面处形成内建电场,导致其从传统的Ⅰ型镶嵌异质结转变为Ⅱ型异质结,再转变为Z型异质结构。N杂质原子替代O原子进入Zn_2SnO_4和ZnO的晶格,在两者的价带(VB)顶部形成双杂质能级。核壳结构的Z型异质结光催化剂对罗丹明B的降解速率为纯相Zn_2SnO_(4-x)N_x的1.40～1.43倍,同时具有良好的循环稳定性,且可以降解亚甲基蓝、甲基橙、水杨酸等污染物。Z型异质结的形成使其光生电子-空穴对具有较强的氧化还原能力,而双杂质能级的存在可以拓宽其光响应范围并提高载流子的分离效率。因此,Zn_2SnO_(4-x)N_x/ZnO_(1-y)N_y异质结光催化剂高的光催化活性归因于Z型异质结和双杂质能级的协同作用。     

纳米钙钛矿LaxSr1-xFe1-yCoyO3复合氧化物的制备和表征

用甘氨酸-硝酸盐燃烧合成法，制备La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃复合氧化物的陶瓷粉末，对该钙钛矿型氧化物进行了XRD、IR、紫外漫反射光谱及循环伏安曲线分析。结果表明：该复合氧化物粉体平均晶粒为15.3～29.8 nm,为立方和正交晶系。该氧电极具有双功能催化特性，但不完全可逆。对水溶液染料进行光解实验，利用紫外-可见、人工神经网络光度法研究La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃的催化性能。结果表明：CO²⁺的加入可使La_xSr_1-xFeO₃的光催化活性有所提高，B位离子(Fe³⁺，CO²⁺)改变与加入，使La_xSr_1-xFe_1-yCo_yO₃(x=0.7，0.3；y=0.3，0.9，1)光催化活性高于La_xSr_1-xFeO₃。同时，对5种染料进行紫外光解，在0.75 h，脱色率大于91%，并为动力学一级反应。     

用于NO_x低温下吸附还原的CoO_x/CeO_2二元氧化物的制备

研究了以多孔二氧化硅微球和活性炭为载体制备NOx吸附/还原催化剂的方法,摸索了最佳Ce/Co物质的量的比例。采用低温氮吸附方法测定了样品的BET比表面和孔容,利用XRD方法表征了样品中所掺杂的金属元素的晶型。研究发现:当nCe/nCo=75/25时,材料获得最佳NOx吸附能力,当以多孔二氧化硅微球作载体时,材料对于NOx的吸附主要来自CoOx和CeO2的二元氧化物;当以活性炭作为载体时,活性炭参与了NOx的吸附,因此其吸附容量大大提高。对NOx的吸附机理进行了探讨,并研究了样品的NH3还原性质。     

层状O2结构锂锰氧化物Li0.60[MgxCoyMn1-x-y]O2的制备及结构表征

本文采用离子交换法分别制备了双复合锂锰氧化物Li_0.60[Mg_xMn_1-x]O₂(0.05 ≤ x ≤ 0.15)和三复合锂锰氧化物Li_0.60[Mg_xCo_yMn_1-x-y]O₂(x=0.05，0.05 ≤      

Chromium(III) Hydroxide Solubility in The Aqueous Na+-OH?-H2PO?4-HPO2?4-PO3?4-H2O System: A Thermodynamic Model

Chromium(III)-phosphate reactions are expected to be important in managing high-level radioactive wastes stored in tanks at many DOE sites. Extensive studies on the solubility of amorphous Cr(III) solids in a wide range of pH (2.8–14) and phosphate concentrations (10^–4 to 1.0 m) at room temperature (22±2)°C were carried out to obtain reliable thermodynamic data for important Cr(III)-phosphate reactions. A combination of techniques (XRD, XANES, EXAFS, Raman spectroscopy, total chemical composition, and thermodynamic analyses of solubility data) was used to characterize solid and aqueous species. Contrary to the data recently reported in the literature,⁽¹⁾ only a limited number of aqueous species [Cr(OH)₃H₂PO^–₄, Cr(OH)₃(H₂PO₄)^2–₂), and Cr(OH)₃HPO^2–₄] with up to about four orders of magnitude lower values for the formation constants of these species are required to explain Cr(III)-phosphate reactions in a wide range of pH and phosphate concentrations. The log K^o values of reactions involving these species [Cr(OH)₃(aq)+H₂PO^–₄⇌Cr(OH)₃H₂PO^–₄; Cr(OH)₃(aq)+2H₂PO^–₄⇌Cr(OH)₃(H₂PO₄)^2–₂; Cr(OH)₃(aq)+HPO^2–₄⇌Cr(OH)₃HPO^2–₄] were found to be 2.78±0.3, 3.48±0.3, and 1.97±0.3, respectively.     

CCl2自由基被无机小分子猝灭的速率常数

对CCl4/Ar混合气体脉冲直流高压放电产生CCl2自由基,用541.52 nm激光将电子基态CCl2激励到A 1B1(0,4,0)振动能级上. 通过检测激发态CCl2时间分辨荧光信号,测得室温下CCl2(A 1B1和a 3B1)被O2、N2、NO、 CO2、 CS2、H2O、SO2,和SF6分子猝灭的实验结果.用我们提出的三能级模型分析处理实验数据,获得了CCl2(A 1B1)态和CCl2(a 3B1)态的碰撞猝灭速率常数kA和ka值.     

SiO2/TiO2-xCx/C的制备、表征及其吸附和可见光催化性能

以SiO2为成核中心,钛酸四丁酯为钛源,分别以多羟基化合物乙二醇、丙三醇、葡萄糖和聚乙烯醇为联接剂,采用水解沉淀法制备了碳掺杂和包覆的多孔SiO2/TiO2-xCx/C可见光响应型光催化剂。采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换-红外光谱(FTIR)、比表面积(BET)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征。对不同结构样品的形成机理进行了分析。以次甲基蓝(MB)溶液为模拟废水,对样品的吸附性能和可见光催化性能进行了评价。结果表明,多羟基化合物对材料的结构和性能有重要影响。碳的掺杂和包覆使材料的吸收光谱包含了整个可见光区,而多孔结构使材料的吸附性能得到提高。以聚乙烯醇为原料所得样品吸附性能最好,30 min内吸附率达到70%;而以丙三醇为原料所得样品具有最好的可见光催化性能,40 min内次甲基蓝的降解率达到95%。     

CrOx-CeO2二元氧化物表面NO的NH3催化还原反应机理

利用原位漫反射红外光谱法研究了473 K下在CrOx-CeO₂二元氧化物表面NO的NH₃催化还原反应的机理。研究了CrO-CeO₂二元氧化物表面在反应过程中的表面吸附物种。为了更加清晰的了解反应过程, 在SCR反应过程中分别切断NH₃和NO的气流, 并采集了所生成的原位漫反射红外光谱图, 通过研究以上结果得出结论:当前状态下的SCR反应过程可能服从E-R机理。     

不同硅铝比Cu-ZSM-5纳米片上N2O催化分解

以双季铵盐表面活性剂为模板剂,水热条件下合成了硅铝比(nSi/nAl)为18、26和95的ZSM-5沸石纳米片,采用离子交换方法制备了铜改性的ZSM-5纳米片样品,并测试了其催化分解N_2O性能。结合X射线衍射(XRD)、N_2吸附/脱附、X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、氧气程序升温脱附(O_2-TPD)和原位红外漫反射光谱(CODRIFT)等表征结果 ,探讨了沸石硅铝比对于催化剂N_2O分解性能的影响及其原因。结果表明,ZSM-5纳米片硅铝比越低,CuZSM-5纳米片催化剂的活性越高。催化活性的提高归因于低硅铝比催化剂上Cu~+活性物种可还原性的增强和吸附氧脱附能力的提高。