CuZnAl水滑石衍生催化剂上甲醇水蒸气重整制氢Ⅰ. 催化剂焙烧温度的影响

 以类层柱CuZnAl水滑石为前体,经不同温度焙烧制备了一系列甲醇水蒸气重整制氢催化剂. 在250 ℃、 水/甲醇比1.3和重时空速2.5 h-1下的反应结果表明, 600 ℃焙烧的催化剂具有优异的活性和稳定性,而≤500 ℃和≥700 ℃焙烧后的催化剂活性较差. 热重、 X射线衍射、 傅里叶变换红外光谱和程序升温还原分析结果表明, 600 ℃焙烧时水滑石分解较为完全,析出纳米CuO粒子的同时伴生CuAl2O4尖晶石相,进而在反应过程中对金属Cu纳米粒子和ZnO起到良好的隔离和稳定作用. 焙烧温度≥700 ℃时CuO纳米粒子发生二次团聚,同时CuAl2O4尖晶石相大量生成,造成催化活性位减少,活性较低; 而焙烧温度≤500 ℃时水滑石分解不完全,生成 (Cu,Zn)AlxOy(CO3)z复合物且无尖晶石相伴生,造成反应中金属Cu纳米粒子和ZnO聚集,导致催化剂活性较低.     

V2O5/TiO2催化剂表面结构FT-IR发射光谱研究(II)

用傅里哀变换红外发射光谱原位考察了V_2O_5/TiO_2催化剂在制备焙烧过程中担载偏钒酸铵的热分解步骤及其形成的表面活性相结构。偏钒酸铵在200 ℃左右分解, 在300 ℃之前完全转化为晶相V_2O_5。担载于TiO_2上的偏钒酸铵在100 ℃左右与TiO_2已产生强的化学作用, 在200 ℃之前已完全分解。对于10%(质量分数)V_2O_5/TiO_2催化剂其担载偏钒酸分解后在1020 cm~(-1)附近出现晶相V_2O_5的特征峰。但在500 ℃进一步焙烧后晶相V_5O_5的峰减弱并在1025—900 cm~(-1)区出现宽峰, 表明部分晶相V_2O_5可能转化为二维高分散的VO_x物种。2%(质量分数)V_2O_5/TiO_2催化剂在焙烧过程中也显示晶相V_2O_5的弱峰, 但同时也观察到属于VO_x物种的宽峰。进一步降低钒担载量, V_2O_5晶相特征峰逐渐消失, 而在1025—900 cm~(-1)区出现二维VO_x物种的宽峰。结果还表明傅里哀变换红外发射光谱是表征氧化物催化剂表面相结构的一种有力的方法。     

尖晶石型CoCr_2O_4催化剂上二氯甲烷高效催化燃烧

采用共沉淀法在不同焙烧温度下制备一系列尖晶石型CoCr_2O_4催化剂并测试其对CH_2Cl_2催化燃烧性能.制备的催化剂都具有高的反应活性,并发现其性能受到表面酸性和氧化还原性的协同作用.经600℃焙烧的CoCr_2O_4-6催化剂因其具有较高的表面酸量(0.46 mmol·gcat~(-1))和较高表面吸附氧浓度(O_(ads)/O_(lat)=0.55),因此活性最佳,其T_(50)为201℃,T_(90)为278℃.由XRD等结构表征可知该催化剂含CoCr_2O_4和Cr_2O_3两相,但CoCr_2O_4尖晶石是该催化剂的主要活性组分.     

低温热氧化法制备Bi_2Mo_3O_(12)介质薄膜

通过直流磁控溅射法在Si/Si O_2/Pt基片表面沉积摩尔比为2∶3的Bi/Mo多层薄膜。系统研究了热氧化温度对上述薄膜的物相组成、微观形貌、介电性能的影响。X-射线衍射(XRD)数据表明,420~480℃可热氧化形成介质薄膜。420℃氧化,薄膜的物相为Bi_2O_3、Mo O_3、Bi_2Mo O_6和Bi_2Mo_3O_(12);450℃和480℃氧化,薄膜的主相均为Bi_2Mo_3O_(12),另有少量Bi_2Mo O_6存在。扫描电镜(SEM)观察结果显示,薄膜在450℃即已致密、均匀。介电性能测试结果显示,480℃氧化的介质薄膜,具有较优的介电性能:1 k Hz测量,介电常数约15.6,介电损耗约0.65%;5.55 k V/mm电场强度下,漏电流密度约3.4×10~(-7) A/mm~2。考虑到Bi/Mo薄膜极低的成膜温度(480℃)及直流磁控溅射Bi/Mo金属薄膜较大的沉积速率(92 nm/min),直流磁控溅射Bi/Mo金属薄膜,然后热氧化成Bi_2Mo_3O_(12)介质薄膜,在工业上具有应用价值,有望应用于嵌入式薄膜电容器的制备。     

新型铁锰复合氧化物催化低温脱除NOx

采用溶胶-凝胶法合成了一系列铁锰复合氧化物催化剂,利用X射线衍射(XRD)对催化剂的活性相态进行研究,并考察了铁锰摩尔比及焙烧温度对催化性能的影响.结果表明,该催化剂体系征低温(80-220℃)下选择性催化氨还原NOx反应中显示出优异的活性.其中Fe(0.4)-MnOx(500)(即摩尔比n(Fe)/(n(Fe)+n(Mn))=0.4,焙烧温度500℃)催化剂具有最佳低温催化活性,在空速30000 h-1,温度80℃的条件下,NOx转化效率达到90.6%,N2 选择性达100%.Fe-MnOx复合氧化物催化剂中形成的Fe3Mn3O8晶相有利于促进NO氧化成NO2,从而提高低温选择性催化还原的活性.     

催化苯甲醇液相氧化反应的高效无定形氧化锰催化剂

研究了焙烧温度对无定形氧化锰的织构及其催化苯甲醇液相氧化反应性能的影响.结果表明,在焙烧温度不高于400℃的条件下,MnOx均保持无定形结构,进一步提高焙烧温度会促使无定形MnOx转变为晶相的OMS-2和Mn2O3.不同氧化锰催化剂的质量比活性随焙烧温度的升高而逐渐降低,无定形MnOx比晶相氧化锰(OMS-2,γ-MnO2和Mn2O3)具有更高的质量比活性,而110℃干燥的无定形氧化锰具有最高的活性.H2-程序升温还原研究表明,氧化锰的起始还原温度与其质量比活性之间存在线性逆变关系,表明氧化锰的还原性能是决定其催化活性的关键因素.     

新型铁锰复合氧化物催化低温脱除NOx

采用溶胶-凝胶法合成了一系列铁锰复合氧化物催化剂, 利用X射线衍射(XRD)对催化剂的活性相态进行研究, 并考察了铁锰摩尔比及焙烧温度对催化性能的影响. 结果表明, 该催化剂体系在低温(80-220 ℃)下选择性催化氨还原NOx反应中显示出优异的活性. 其中Fe(0.4)-MnOx(500)(即摩尔比n(Fe)/(n(Fe)+n(Mn))=0.4, 焙烧温度500 ℃)催化剂具有最佳低温催化活性, 在空速30000 h-1, 温度80 ℃的条件下, NOx转化效率达到90.6%, N2选择性达100%. Fe-MnOx复合氧化物催化剂中形成的Fe3Mn3O8晶相有利于促进NO氧化成NO2, 从而提高低温选择性催化还原的活性.     

水热预处理合成Bi0.5Y0.5VO4及其光解水性能研究

采用水热反应预处理法制备了Bi0.5Y0.5VO4光催化剂,考察了预处理条件及焙烧温度对光催化活性的影响.利用XRD、SEM、UV-vis和BET等测试手段对样品的晶相组成、表面形貌、光吸收性能和比表面积等物理性质进行了表征.结果表明:预处理后可在温和条件下合成Bi0.5Y0.5VO4(BYV)固溶体,当水热预处理条件为pH=1,焙烧温度为800℃时制备材料活性最高,共负载Pt-Cr2O3助催化剂后具有完全分解水性能,生成氢气和氧气的量分别为80.5μmol/h和43.8μmol/h.     

γ-Bi_2MoO_6光催化降解次甲基蓝的研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O为原料,水热法合成Bi_2MoO_6粉体,采用X-射线衍射、紫外可见漫反射光谱仪对其进行表征。以次甲基蓝溶液为目标降解物,评价了Bi_2MoO_6催化剂的光催化活性。考察了光催化剂的制备反应温度、pH值以及焙烧温度、催化剂用量等对光催化反应效果的影响,确定了Bi_2MoO_6粉体的最佳制备条件。结果显示:在160℃,pH=8的条件下水热反应4h,并在160℃干燥所制得的催化剂对次甲基蓝的降解效果最佳,其脱色率可达到90%。     

SO2-4/SnO2催化剂的制备及其对苯硝化反应的催化活性

采用(NH4)2SO4溶液浸渍法制备了一系列SO2-4/SnO2催化剂(Cat-n,n=5,10,15,20),其结构经IR表征.以Cat-10(焙烧温度500℃)催化苯液相硝化反应的研究结果表明,引入SO2-4后催化剂的活性显著增加,硝基苯产率63.8%.     

Bi/Bi_2O_3 nanoparticles supported on N-doped reduced graphene oxide for highly efficient CO_2 electroreduction to formate

Electrocatalytic CO_2 reduction(CO_2 ER) into formate is a desirable route to achieve efficient transformation of CO_2 to value-added chemicals,however,it still suffers from limited catalytic activity and poor selectivity.Herein,we develop a hybrid electrocatalyst composed of bismuth and bismuth oxide nanoparticles(NPs) supported on nitrogen-doped reduced graphene oxide(Bi/Bi_2 O_3/NrGO) nanosheets prepared by a combined hydrothermal with calcination treatment.Thanks to the combination of undercoordinated sites and strong synergistic effect between Bi and Bi_2 O_3,Bi/Bi_2 O_3/NrGO-700 hybrid displays a promoted CO2 ER catalytic performance and selectivity for formate production,as featured by a small onset potential of-0.5 V,a high current density of-18 mA/cm~2,the maximum Faradaic efficiency of85% at-0.9 V,and a low Tafel slope of 166 mV/dec.Experimental results reveal that the higher CO_2 ER performance of Bi/Bi_2 O_3/NrGO-700 than that of Bi NPs supported on NrGO(Bi/NrGO) can be due to the partial reduction of Bi_2 O_3 NPs into Bi,which significantly increases undercoordinated active sites on Bi NPs surface,thus boosting its CO_2 ER performance.Furthermore,a two-electrode device with Ir/C anode and Bi/Bi_2 O_3/NrGO-700 cathode could be integrated with two alkaline batteries or a planar solar cell to achieve highly active water splitting and CO_2 ER.     

焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂NO还原活性的影响

用浸渍法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂和CeO2改性的CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂,考察了焙烧温度对CuO/γ-Al2O3和CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响,以及CeO2的添加量对CeO2-CuO/γ-Al2O3催化剂C3H6还原NO反应活性的影响。结果表明,在200 ℃～500 ℃的焙烧温度范围内,焙烧温度对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；在500 ℃～800 ℃的焙烧温度范围内,随着焙烧温度的升高CuO/γ-Al2O3催化剂的活性急剧下降,由XRD物相测定结果可知,归因于对反应表现惰性的尖晶石CuAl2O4相的生成。当焙烧温度为500 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂的活性影响很小；当焙烧温度为800 ℃时,CeO2的添加对CuO/γ-Al2O3催化剂有明显的助催化作用,当Ce和Cu的摩尔比为1∶10时,NO转化率较为理想。     

具有良好热稳定性的Al2O3改性Fe2O3基金催化剂

通过共沉淀法和沉积-沉淀法制备出了具有良好热稳定性的Al2O3改性Fe2O3基金催化剂, 并通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附及热重和差示扫描量热(TG-DSC)分析等表征手段对催化剂的结构与表面形貌进行了研究分析. TEM测试结果表明: 500 ℃焙烧后, 未掺杂Al2O3的催化剂中金颗粒粒径分布较宽, 平均粒径约为7.0 nm, 载体颗粒尺寸在50-100 nm范围内; 而掺杂Al2O3的催化剂中金颗粒粒径分布变窄, 平均粒径约为5.0 nm, 且载体颗粒大小也明显小于未掺杂Al2O3的催化剂, 保持在30-50 nm的范围内. N2吸附-脱附测试结果表明, Al2O3的掺杂有利于保持催化剂的介孔结构和比表面积, 从而提高了载体的热稳定性. XRD和TG-DSC测试结果表明, Al2O3的掺杂可以有效地抑制Fe2O3的结晶, 进而抑制了高温焙烧过程中金颗粒的长大. 选用CO低温氧化反应对催化剂的活性进行了评价, 即使在500 ℃高温下焙烧12 h, 掺杂了Al2O3的催化剂仍然可在26.7 ℃将CO完全转化, 而未掺杂Al2O3的催化剂CO最低完全转化温度(T100)高达61.6 ℃. Al2O3的掺杂显著提高了催化剂的热稳定性能.     

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%。     

NiO/LaMnO3催化剂用于乙醇水蒸气重整反应

采用柠檬酸络合-浸渍法制备了NiO/LaMnO3钙钛矿型复合氧化物催化剂并将其应用于乙醇水蒸汽重整制氢反应, 考察了NiO含量、焙烧温度对催化剂性能的影响, 采用XRD、TPR和热分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, 该催化剂具有高活性、高选择性和良好的稳定性. 催化剂中的NiO含量和焙烧温度对催化性能有显著影响. 在原料气体积组成为20%(体积分数, φ) C2H5OH 和水以及80%(φ)N2, 其中水醇摩尔比为3:1, 空速为80000 mL·h-1·g-1 cat, 反应温度为400 ℃时, 15%(质量分数, w)的NiO/LaMnO3上, 乙醇转化率接近100%. 关联催化剂活性和TPR及XRD实验结果, 发现催化剂的高活性源于由催化剂前驱体中进入钙钛矿型复合氧化物晶格中的镍离子被还原所得的金属镍.     

Cu对Pt/Cu-Mg-Al-O催化剂上NOx储存性能的影响

固定二价与三价阳离子摩尔比为3∶1,采用共沉淀法合成系列Cu-Mg-Al水滑石,经500 ℃焙烧制成复合氧化物Cu-Mg-Al-O（wCuO(％)分别为0、5、10、20,简称w-CMAO, w=0、5、10、20）.通过浸渍法制备Pt/Cu-Mg-Al-O负载型复合氧化物催化剂.XRD结果表明Cu在催化剂及其前驱体中高度分散.采用等温NO_x储存实验研究催化剂对NO_x的储存性能, NO_x-TPD法考察储存的NO_x脱附情况.实验结果表明,尽管Cu取代减少了催化剂中MgO含量,但增强了催化剂的NO氧化活性,有效提高了催化剂的NO_x储存性能.同时TPD结果进一步表明当CuO掺杂量在w=(10～20)％ 时,可以明显降低催化剂上生成的硝酸盐的分解温度.     

铁酸铋的水热合成及其光催化性能

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,NaOH为矿化剂,用水热法合成了柱状晶体Bi_2Fe_4O_9,其结构和催化性能经XRD,SEM和UV-Vis表征.结果表明,Bi_2Fe_4O_9截面边长约500 nm,长约2μm～3μm,分散均匀.Bi_2Fe_4O_9在可见光区域有较强吸收,对甲基橙降解效果较好.     

以乙酸为模型反应物的Ti-Ce复合氧化物湿式氧化催化剂的研制

催化湿式氧化(catalytic wet air oxidation, CWAO)为高浓度难降解有机废水提供了一种有效可行的处理技术[1～8],它可使难降解有机物分子在相对较低的反应温与压力下降解矿化或生成易生物处理的小分子有机物.     

煅烧温度对Mn/TiO_2催化剂催化NO氧化活性的影响

以浸渍在二氧化钛上的锰基催化剂为对象,研究了制备过程中煅烧温度对锰基催化剂催化NO氧化活性的影响。结果表明,较低的煅烧温度有利于提高Mn/TiO2催化剂对于NO氧化的催化效率。利用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)和O2程序升温脱附(O2-TPD)等表征手段研究了煅烧温度影响Mn/TiO2催化剂催化活性的作用机理。结果表明,在NO氧化过程中发挥主要作用的是Mn2O3,较低的煅烧温度有利于提高Mn2O3在锰氧化物中所占的比例,同时增加锰氧化物在载体表面的分散度,从而改善催化剂活性;当煅烧温度超过500℃时,催化剂会发生烧结,载体TiO2的晶形开始由锐钛型向金红石型转变,Mn2O3也从非晶相向晶相转变。H2-TPR和O2-TPD测试结果表明,低温煅烧有利于提高催化剂的还原性能和表面化学吸附态O2-的脱附性能,良好的还原性能和脱附性能的相互作用使催化剂表面的氧有较好的移动能力,从而促进催化剂的活性。