镁铝混合氧化物负载镍催化剂的制备及在液化石油气低温重整反应中的催化性能

采用共沉淀-浸渍法制备了不同Ni 含量的 Ni/Mg(Al)O 催化剂并用于液化石油气(LPG)的低温水蒸气重整反应. X 射线衍射和程序升温还原结果表明, 在 800 ℃焙烧的 Ni/Mg(Al)O 催化剂中, NiO 与 MgO 反应生成 Mg-Ni-O 固溶体, 还原后形成金属 Ni 纳米颗粒. 详细研究了 Ni 含量(质量分数)、反应温度和水/碳摩尔比(n_H2O/n_C) 等对催化剂性能的影响. 实验结果表明, 15%Ni/Mg(Al)O 催化剂对 LPG 低温重整反应具有最佳的催化性能. 提高反应温度能显著提高 Ni/Mg(Al)O 催化剂的催化性能. 当n_H2O/n_C=2时, 在400~500 ℃的温度范围使LPG完全转化的最大反应空速从 28900 mL·h^-1·g^-1Cat提高到 86800 mL·h^-1·g^-1Cat. 适当增大水/碳摩尔比有利于 LPG 转化为小分子气体, 但在 LPG 摩尔流量不变的情况下, 反应气中水含量过高会导致 LPG 转化率降低. 反应后催化剂的X射线衍射谱(XRD)和热重分析(TG)结果表明, Ni/Mg(Al)O催化剂优良的催化活性和反应稳定性可归因于催化剂表面Ni晶粒较高的稳定性和抗积炭性能.     

Ce基复合氧化物同时催化去除碳烟-NO_x的性能研究

我们采用柠檬酸配合法制备了Ce基复合氧化物催化剂,分别在热重分析仪(TG)和管式反应器中测试了其氧化碳烟及同时脱除NOx的催化活性;并利用XRD、BET、H2-TPR、XPS表征手段考察其结构.其中,Co0.1/C e La0.05复合氧化物同时催化去除碳烟和NOx的性能最佳,碳烟脱除率为50%的反应温度为301℃,N2产率为41.4%.实验结果表明,Co主要以氧化物形式均匀分散在Ce-La固溶体表面,Co3+与Co2+价态共存,离子间的变价有利于提高催化剂的氧化还原性能,有效降低了碳烟的起燃温度.La的引入增大了催化剂的比表面积,抑制了Ce O2晶粒长大,进而提高了N2产率.部分La和Co形成了微量的La Co O3,形成了更多氧空位,有利于提高催化氧化碳烟的活性.     

Co/Al2O3催化剂上3-甲基-2-丁烯醛选择性加氢反应

3-甲基-2-丁烯醛(3-MeCal)是一种典型的α,β-不饱和醛,其C=O加氢产物3-甲基-2-丁烯醇(3-MeCol)作为重要的有机中间体,在医药、香料、农药等生产领域有着广泛的应用.我们采用沉积沉淀法制备了Co/Al2O3催化剂,将其应用于3-MeCal液相选择性加氢反应中,考察了反应温度、H2初始压力、催化剂焙烧温度和还原温度对3-MeCal选择性加氢反应的影响.发现反应温度为80℃,H2初始压力为1×106Pa下,加氢反应效果良好.通过H2-TPR与XRD表征了焙烧温度对催化剂的影响,发现适当焙烧温度能增强Co物种与载体Al2O3间作用力.焙烧温度为600℃,还原温度为550℃下制备的催化剂反应48 min后转化率为23.0%,3-MeCol选择性达到88.6%.制备的Co/Al2O3催化剂具有良好的磁性,在外磁场作用下可与液相反应体系实现高效分离,循环使用3次后,催化性能没有明显下降,表现出良好的循环使用性能.     

K改性Ni-Co-Al三元复合氧化物催化分解N2O

制备了(Ni+Co)/Al=3、Ni/Co=0.2(原子比)的NiCoAl三元类水滑石样品,焙烧获得NiCoAl复合氧化物,表面浸渍K₂CO₃溶液制备了K改性催化剂,用于N₂O分解反应,考察了K负载量、焙烧温度等制备参数和O₂、H₂O等反应气氛对催化剂活性的影响。用BET、XRD、H₂-TPR、XPS等技术表征了催化剂的组成结构。结果表明,K的表面改性提高了催化剂对N₂O分解反应的催化活性,其中,400℃预焙烧NiCoAl类水滑石制得复合氧化物,初湿浸渍K₂CO₃溶液,K的负载量为K/(Ni+Co)=0.05,400℃ 再焙烧制备的催化剂活性较高,有氧有水条件下500℃ 反应时N₂O可完全分解;在NiCoAl复合氧化物表面负载K₂CO₃组分,降低了催化剂表面Co、Ni元素的电子结合能,弱化了表面Co-O、Ni-O化学键,从而提高了催化剂活性和抗水性能。     

制备方法对铜钴尖晶石氧化物催化碳烟燃烧性能的影响

采用溶胶凝胶法、固相反应法和尿素水热法制备了铜钴摩尔比为1：2的尖晶石氧化物催化剂用于碳烟催化燃烧. 结果表明,制备方法对铜钴尖晶石氧化物催化碳烟燃烧性能有较大影响. 所制得的催化剂活性顺序为尿素水热法 > 固相反应法 > 溶胶凝胶法. 催化剂采用XRD、BET、SEM、XPS和H2-TPR等方法进行表征,发现尿素水热法制备的铜钴尖晶石氧化物呈现出带有孔隙的微小片状结构,可改善催化剂与碳烟颗粒的接触. 此外,采用尿素水热法制备的催化剂具有较强的氧化还原性能、较高的Co3 /（Co2 Co3 ）比例和较多的活性吸附氧（Oads）. 尿素水热法制得的催化剂的这些特性使其具有最佳的催化碳烟燃烧活性（T50 = 414 ℃,SCO2 = 96.6%）.     

Ni- Co- Al混合氧化物的制备及其丙烷氧化脱氢催化性能

采用恒定pH共沉淀法制备不同Ni/Co摩尔比的3(Ni_xCo_(1-)_x)-Al类水滑石前驱体, 600℃焙烧得3(Ni_xCo_(1-)_x)Al混合氧化物(MMO)催化剂(x=1, 0.95, 0.90, 0.75, 0.50, 0.25, 0),通过电感耦合等离子体发射光谱、 N_2物理吸附-脱附、 X射线衍射和透射电子显微镜表征其组成、表面织构、晶相和微观形貌,考察Ni/Co摩尔比对其丙烷氧化脱氢制丙烯催化性能的影响.结果表明, 3(Ni_(0.90)Co_(0.10))Al MMO催化剂催化性能最佳:丙烯选择性随反应温度升高未发生明显降低,反应温度500℃时丙烷转化率31%、丙烯选择性48%,丙烯收率15%,且催化剂寿命良好.通过X射线光电子能谱、 H_2程序升温还原和原位电导测试研究发现,掺杂少量Co后催化剂表面Ni(II)与Co(II/III)间存在电子交互作用,表面类NiO相分散性提高,晶格氧物种增多,催化剂具有优良的氧化还原可逆性.     

KOH/4A分子筛的制备及其对碳酸二甲酯与月桂醇酯交换反应的催化活性

以4A分子筛为载体,制备了一系列KOH/4A分子筛催化剂(Cat-n,n=10,15,20,25,30,35),其结构经IR和XRD表征.考察了KOH负载量及焙烧温度对其催化性能的影响.结果表明,Cat-30(负载量30%,焙烧温度500℃)的催化活性最佳.Cat-30催化碳酸二甲酯(DMC)与月桂醇酯的交换反应合成碳...     

非贵金属钴、氮共掺杂碳纳米管负载纸衍生多孔碳电催化剂的制备及其氧还原性能研究（英文）

燃料电池可以直接将化学能转化为电能,是一种极具前景的能量转换设备.目前,铂碳是燃料电池阴极氧还原反应(ORR)常用催化剂,但是铂储量低、价格昂贵、稳定性差且容易受CO毒化,极大地限制了其在燃料电池商业化中的应用.因此,探索价格低廉、性能优越的非贵金属氧还原催化剂显得尤为重要.大量研究发现,碳基材料具有优越的氧还原性能和良好的电化学稳定性.同时,自然界的生物质种类丰富,是很好的碳基材料来源.本文选取日常生活中最常见的富碳生物质废纸作为碳源,二氰二胺和乙酰丙酮钴分别作为氮源和钴源,经过特定气氛下的梯度升温制得非贵金属钴、氮共掺杂碳纳米管负载多孔碳氧还原催化剂(Co/N/CNT@PC-800).考察了杂原子N掺杂、过渡金属Co掺杂对材料形貌和性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、氮气吸附-脱附和X射线光电子能谱(XPS)等表征方法探究了Co/N/CNT@PC-800材料的组成与结构,通过循环伏安法(CV)以及线性扫描伏安法(LSV)等电化学测试探究了其氧还原反应性能.SEM和TEM结果表明,Co/N/CNT@PC-800材料为表面生长着大量碳纳米管的多孔碳结构.这是因为二氰二胺和钴引入后,钴催化二氰二胺转化成碳纳米管.金属纳米粒子被封装在碳层之间和碳纳米管中而得到有效的保护,使之不易被酸腐蚀.同时,Co和N元素可以形成更多的活性位点(Co–Nx),增强材料ORR活性.SEM和氮气吸附-脱附结果显示,掺杂Co后,材料的介孔结构会进一步增加,形成微孔/介孔结构.多孔结构可以增强ORR相关物质(O2,H+,OH.,H2O)的传质速率,提升反应速率,达到增强ORR活性的效果.除此之外,多孔的结构也可以促进活性位点的暴露,进而提升材料的ORR性能.XPS结果显示,Co/N/CNT@PC-800材料中N主要以吡啶氮和石墨氮两种形式存在,而这两种类型的氮有利于促进ORR的进行.Raman光谱结果显示,在引入N和Co元素后,材料的缺陷结构有所增加,因而有利于电催化氧还原反应性能的提升.另外,LSV测试结果表明,在引入Co或者N后,材料催化ORR的起始电位、半波电位、极限电流密度均有小幅改善;同时引入Co和N后,Co/N/CNT@PC-800材料催化ORR的起始电位(0.005 V vs.Ag/AgCl)、半波电位(.0.173 V vs.Ag/AgCl)、极限电流密度(.4.117 mA cm.2)均有较大幅度的改善.通过Koutecky-Levich(K-L)方程计算以及旋转环盘电极测得的氧还原极化曲线结果均表明,Co/N/CNT@PC-800材料的氧还原反应是通过准四电子反应转移路径进行.此外,循环(3000圈CV)稳定性测试结果证明,Co/N/CNT@PC-800材料比商业化的Pt/C具有更好的稳定性.总之,本文采用简单的梯度升温法制备出非贵金属钴、氮共掺杂的碳基氧还原催化剂(Co/N/CNT@PC-800),为探索利用生物质制备电催化剂用于燃料电池提供了一种可供选择的途径.     

空气或氮氧化物气氛下Ag/LaCoO3上的碳黑燃烧性能

碳黑颗粒是柴油机尾气固体污染物的主要成分,是大气污染中的主要颗粒状污染物.消除碳黑颗粒物的有效方式之一是在尾气排放前安装柴油机颗粒物过滤器.然而,尾气排放温度远远低于碳黑燃烧温度,在过滤器上使用碳黑氧化催化剂能够明显降低碳黑的燃烧温度,防止过滤器堵塞.钙钛矿类催化剂由于具有良好的储氧能力,高活性的晶相氧有利于碳黑燃烧过程中气相氧和晶相氧的转换,具有较高的活性和结构稳定性,从而受到广泛关注.本课题组曾先后对LaKNiMnOx和LaMO3(M=Fe,Co,Cu)等钙钛矿体系的碳黑燃烧性能进行了系统研究,其中La-CoO3及掺杂的LaCoO3基钙钛矿在碳黑催化燃烧中表现了较高的催化活性.然而担载型钙钛矿催化剂在该领域的应用很少有报道.银基催化剂由于具有较高的低温氧活化能力在碳黑燃烧反应中具有较高的催化活性,Kiyoshi Yamazaki等发现在银表面吸附的氧物种能够迁移到银与载体的界面,并可以进一步迁移到碳黑表面氧化碳黑,但是载体的选择对催化活性有较大影响,具有较高储氧能力和氧离子传输能力的CeO2和ZrO2载体上负载银催化剂的碳黑燃烧性能明显高于以Al2O3为载体的催化剂.为了进一步提高LaCoO3基钙钛矿的碳黑氧化性能,本文结合LaCoO3基钙钛矿和银基催化剂的特点,以LaCoO3为载体制备了负载型银催化剂,考察了Ag/LaCoO3催化剂结构和催化性能随焙烧温度的变化,并对银物种分布及催化作用进行了讨论.采用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)和碳黑程序升温还原(soot-TPR)等表征手段研究了银物种分布及影响催化剂结构和催化活性的原因.XRD测试结果表明,经过800℃焙烧的LaCoO3催化剂具有钙钛矿结构,并有少量Co3O4,银担载在LaCoO3催化剂上,经400 ℃焙烧后XRD测试检测到Ag的特征峰,说明银物种主要为单质银而不是以氧化物形式存在.随着焙烧温度的升高(400-700℃),Ag的衍射峰减弱,同时Co3O4的衍射峰消失,说明在热处理过程中银物种发生了迁移,从表面逐渐迁移进入钙钛矿结构,进而影响Co物种的分布.继续升高焙烧温度(750-800℃),由于高温烧结,部分银物种从钙钛矿结构中析出,钴物种也发生重新分布,Co3O4的衍射峰出现.XPS结果表明银物种主要为Ag0,钴物种主要为低价钴离子,Ag/LaCoO3催化剂具有较高的吸附氧浓度.Soot-TPR结果表明,表面单质银的存在有利于活化气相氧,Ag物种进入钙钛矿的晶胞增加了氧缺陷有助于气相氧和晶相氧的转移,Ag/LaCoO3催化剂能够在低温下完全氧化碳黑.低温焙烧的Ag/LaCoO3表面形成的大量吸附氧物种是其高活性的原因.在空气气氛和NOx气氛下考察了该系列催化剂上碳黑的催化燃烧性能,发现银的担载使LaCoO3钙钛矿催化活性显著提高,在空气气氛下碳黑燃烧最大速率对应温度(Tp)降低了50-70℃,碳黑燃烧性能与催化剂的低温还原性相关.在NOx气氛下,银在低温下的高活化氧能力使碳黑燃烧温度进一步降低,其中在Ag/LaCoO3-400催化剂上碳黑的燃烧温度降低了140℃.以Ag/LaCoO3-700催化剂为例,考察了在NOx气氛下碳黑燃烧性能的稳定性,发现该催化经历3次循环实验后没有明显的失活且其结构稳定.     

MnOδ催化剂的制备及对柴油机尾气炭烟颗粒燃烧的催化性能

基于氧化锰(MnO_x)催化剂优异的氧化还原性能,采用水热法制备了一系列具有层状结构的MnO_δ催化剂,并对其物化性能进行了表征.研究了水热反应温度、煅烧温度以及原料组成对催化剂晶体结构、形貌和氧化还原性能的影响,并将MnO_δ催化剂应用于柴油机尾气炭烟颗粒的催化燃烧.结果表明,当水热反应时间为12 h,煅烧温度为550℃,反应原料中KOH和K₂CO₃同时存在时,所制备的MnO_δ-t₁₂催化剂具有最佳的催化燃烧炭烟颗粒的活性, T₁₀, T₅₀和T₉₀值分别为274, 321和354℃.     

测定Cu—Al—O复合物催化剂表面酸碱性的微量热法

以NH3－CO2作探针分子,采用微量热法测定Cu-Al－O复合物催化剂的表面酸碱性,实验结果表明,样品的酸中心强度顺序是：0．5CAO＞CAO＞2CAO（0．5CAO,CAO,2CAO分别表示复合物中n(Cu)/n(Al)为0．5,1和2）,而碱中心强度顺序是,0．5CAO＜CAO＜2CAO。该法测定Cu-Al-O复合物表面酸碱中心的强度和密度,不受样品颜色限制,操作方便,准确度高,是用于测定固体催化剂表面酸碱性的一种较理想的定量方法。     

测定Cu-Al-O复合物催化剂表面酸碱性的微量热法

以NH3 -CO2 作探针分子,采用微量热法测定Cu -Al -O复合物催化剂的表面酸碱性。实验结果表明,样品的酸中心强度顺序是:0.5CAO>CAO>2CAO(0.5CAO、CAO、2CAO分别表示复合物中n(Cu)/n(Al)为0.5、1和2),而碱中心强度顺序是:0.5CAO相似文献   

Cu(Al)O复合物表面酸碱性质的微量吸附量热研究

673K分解Cu/AI物质的量比分别为0．5、1和2的Cu-AI水滑石转化为Cu(AI)O复合物。XRD测定仅显示CuO物相,表明组成成分较均一。微量吸附量热法测定Cu(AI)O复合物表面酸碱中心的强度和数量,给出了吸附分子CO2／NH3的吸附曲线。量热结果展示,样品的酸中心强度顺序是：0．5CAO＞CAO＞2CAO,而碱中心强度顺序是：0．5CAO＜CAO＜2CAO。显然,样品的酸性（碱性）随着AI(Cu)含量的提高而逐渐增强。研究表明,样品的NH3和CO2起始吸附热与其Sanderson电负性线性相关。     

Testing homology with Contact Accepted mutatiOn (CAO): a contact-based Markov model of protein evolution

Point Accepted Mutation (PAM) is the Markov model of amino acid replacements in proteins introduced by Dayhoff and her co-workers (Dayhoff et al., 1978). The PAM matrices and other matrices based on the PAM model have been widely accepted as the standard scoring system of protein sequence similarity in protein sequence alignment tools. Here, we present Contact Accepted mutatiOn (CAO), a Markov model of protein residue contact mutations. The CAO model simulates the interchanging of structurally defined side-chain contacts, and introduces additional structural information into protein sequence alignments. Therefore, similarities between structurally conserved sequences can be detected even without apparent sequence similarity. CAO has been benchmarked on the HOMSTRAD database and a subset of the CATH database, by comparing sequence alignments with reference alignments derived from structural superposition. CAO yields scores that reflect coherently the structural quality of sequence alignments, which has implications particularly for homology modelling and threading techniques.     

阳极氧化物纳米孔道和TiO2纳米管形成机理的研究进展

自组织有序的TiO2纳米管和多孔型阳极氧化膜(PAO)因其潜在的应用价值而倍受关注.阀金属的阳极氧化研究了80多年,但是六棱柱元胞结构和多孔纳米管的形成机理至今尚不清楚.本文不是简单地综述PAO的形成机理,而是从更宽的视角综述了致密型阳极氧化膜与PAO的本质联系和形貌差异.对比两种膜的形貌差异和生长过程有助于孔洞形成本质的认识.简要综述了PAO的传统"场致助溶(FAD)"理论和局限性,重点综述了PAO形成机理的最新研究进展,包括粘性流动模型、阻挡层击穿模型、氧气气泡成孔模型、等电场强度模型等.在充分对比分析最新成果的基础上,对PAO机理研究的发展趋势进行了展望:采用超声氧化、真空或高压条件下氧化以及对电解液中添加碳酸钠或还原剂等方法,对揭示孔洞形成和自组织的本质将会有很大帮助;从电流和阳极氧化效率角度入手,是探究传统FAD理论的物理本质的有效途径.     

笼形聚偕胺肟树脂的研究—酚处理对树脂吸附贵金属性能的影响

研究了笼形聚偕胺肟树脂（CAO）和酸式（ACAO）及碱式（BCAO）树脂对于苯酚、对-氨基酚、对-硝基酚、对-甲氨基酚和对-苯二酚的吸附和吸留作用，测定了酚处理树脂的中和当量。它反映了笼形树脂吸留外来物的特性。酚处理树脂有效地吸附Ag 、AuCl4－、PtCl62-、PdCl42-和IrCl62-等贵金属离子，吸附方式似乎与溶液的pH值有关。SEM观察表明，Ag 、Au－Cl4-和IrCl62-离子在吸附过程中被还原为零价态，在树脂表面生成形态各异的结晶。     

Trapping of a dopaquinone intermediate in the TPQ cofactor biogenesis in a copper-containing amine oxidase from Arthrobacter globiformis

The biogenesis of the topaquinone (TPQ) cofactor of copper amine oxidase (CAO) is self-catalyzed and requires copper and molecular oxygen. A dopaquinone intermediate has been proposed to undergo 1,4-addition of a copper-associated water molecule to form the reduced form of TPQ (TPQ(red)), followed by facile oxidation by O(2) to yield the mature TPQ (TPQ(ox)). In this study, we have incorporated a lysine residue in the active site of Arthrobacter globiformis CAO (AGAO) by site-directed mutagenesis to produce D298K-AGAO. The X-ray crystal structure of D298K-AGAO at 1.7-A resolution revealed that a covalent linkage formed between the epsilon-amino side chain of Lys298 and the C2 position of a dopaquinone derived from Tyr382, a precursor to TPQ(ox). We assigned the species as an iminoquinone tautomer (LTI) of lysine tyrosylquinone (LTQ), the organic cofactor of lysyl oxidase (LOX). The time course of the formation of LTI at pH 6.8 was followed by UV/vis and resonance Raman spectroscopies. In the early phase of the reaction, an LTQ-like intermediate was observed. This intermediate then slowly converted to LTI in an isosbestic manner. Not only is the presence of a dopaquinone intermediate in the TPQ biogenesis confirmed, but it also provides strong support for the proposed intermediacy of a dopaquinone in the biogenesis of LTQ in LOX. Further, this study indicates that the dopaquinone intermediate in AGAO is mobile and can swing from the copper site into the active-site wedge to react with Lys298.     

笼形聚偕氨肟树脂的研究──Ag(Ⅰ)在树脂上的吸附过程

测定了Ag+离子在笼形聚偕胺肟树脂（CAO）及其酸、碱处理产物（ACAO、BCAO）上的吸附容量．Ag+离子在BCAO树脂上吸附容量较高,但同非选择性吸附,在ACAO上的吸附容量则与处理树脂的酸的pKa值有关．用高pKa值的硼酸、苯酸和对氨基酚处理所得的ACAO树脂的吸附容量接近BCAO树脂的水平,认为是胶后胺肟基发生互变异构所致．吸附动力学表明Ag+离子在H3BO3/ACAO和C6H5OH/ACAO树脂上进行多层吸附．在吸附中伴随有氧化还原反应并生成Ag（O）微晶的过程．     

Synthesis of an AIE-active fluorogen and its application in cell imaging

A fluorogen named 1-decyl-1-methyl-2,5-bis{4-[(N,N-diethylamino)methyl]phenyl}-3,4-diphenylsilole (3) was synthesized. It emitted weakly as isolated molecule but strongly as supramolecular aggregate, showing a characteristic behavior of aggregation-induced emission (AIE). The molecules of 3 formed highly emissive nanoparticles in aqueous media, which quickly and selectively marked cytoplasm of HeLa cells and posed no toxicity to the living cells. The fluorogen is thus a promising candidate material for cell imaging as a sensitive, selective and cytocompatible biosensor. Supported by the Research Grants Council of Hong Kong (Grant Nos. 603008, 601608 and 602707), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 20634020) and the CAO GuangBiao Foundation of Zhejiang University.     

New method for the direct calculation of electron density in many-electron systems. I. Application to closed-shell atoms

Analytical properties of hydrogen-like atomic orbitals (HAO ) that are used in the MOLCAO approach to the quantum theory of molecules have been studied. Addition and expansion theorems for HAO have been proved, both in coordinate and momentum representations. A close relation has been established between HAO and the reduced Bessel functions of half-integer indices. New methods are suggested to calculate integrals for atomic and molecular form factors, and multicenter integrals, for the HAO basis in the MO LCAO theory.