氨气还原性实验的改进

《化学教育》1984年第3期第47页介绍了《氨气的还原性实验》。经笔者反复实验发现,蒙有一薄层黑色氧化铜的热铜丝插入疏松的氯化铵晶体里,不仅有白色烟雾生成和铜丝恢复光亮的紫红色的现象,而且在氯化铵晶体里同时有少量绿色物质生成。     

镁和氯化铵溶液反应的实验研究

在学习了“盐类水解”之后,许多学生认为镁能够与氯化铵溶液剧烈反应的原因是:氯化铵水解呈酸性,镁与水解产生的H+反应生成氢气,反应的离子方程式为NH4++H2O NH3·H2O+H+,Mg+2H+Mg2++H2↑;这种观点也为许多教师所认同,在有些教学参考资料上也有类似的解释[1],但笔者认为这一解释不符合反应事实,为此笔者进行了以下5个实验。实验1:在盛有3.0mL1.0mol/LNH4Cl溶液的试管中加入0.20g镁粉观察到有大量气泡产生,一段时间后溶液中有白色沉淀形成。实验2:在盛有3.0mL1.0mol/LCH3COONH4溶液的试管中加入0.20g镁粉,观察到有大量气泡生成,…     

氨对Cu/AC脱硫剂的选择性还原再生

通过XRD和EXAFS等表征技术对活性焦担载氧化铜脱硫剂在NH3气氛中的再生行为进行了表征,发现再生过程中NH3仅将硫化所生成CuSo4中的SO4^2-选择性还原为SO2,而未与Cu^2 发生反应,保持了铜物种在活性焦表面良好的分散性,从而使其脱硫活性完全再生。     

对葡萄糖发生银镜反应方应方程式的再探讨

尽管笔者于 1992年曾在本刊第 2期上以“究竟应生成什么 ?”的题目对在葡萄糖与银氨溶液的反应中 ,将葡萄酸与乙酸的酸性强弱从电子效应、电离常数、同浓度的 2种酸中H+ 的浓度的定量计算中都得出 :葡萄糖酸的酸性较乙酸强 ,从而将 1993年以前的各种高中教材中的这个反应的生成物由CH2 OH(CHOH ) 4COOH +2Ag↓ +4NH3+H2 O订正为 :CH2 OH(CHOH) 4COONH4 +2Ag↓ +3NH3+H2 O ;也尽管 1997年世界中学生化学奥林匹克竞赛中考到此知识点 ,答案的争议经奥赛评委研究也统一为该答案 ,但笔者近来还是觉得该反应方程式仍有不实之处 ,有…     

氧化硅柱层状铁钛酸盐的制备

层柱材料（如层柱粘土、金属磷酸盐等）因其有独特的物理化学性质而倍受人们青睐，并其中；层柱金属氧化物是一类近年来才开发的新型层柱材料．由于制备上的困难，迄今所报导的层柱金属氧化物为数甚少，K0.8Ti1.2O4是一个典型的层状金属氧化物，但由于期没有遇水溶胀性，用常规方法无法制备热稳定的无机氧化物柱层状铁钛酸盐．本文通过先将K0.8Ti1.2O4同n-CH3(CH2)5NH3Cl反应得到正已铵离子柱撑的层状铁钛酸盐，然后再与NH2(CH2)3Si(OC2HO)3（以下简称APS）反应，最后将所得产物在空气中焙烧可得新型氧化硅柱层状铁钛酸盐，该新材…     

吸附量热技术和金属氧化物催化剂的表面酸碱性

 探讨了吸附量热技术及其在测定固体表面酸碱性中的应用．使用NH3和CO2为探针分子,吸附量热技术能够定量地描述固体表面酸碱中心的数目和强度分布．结合原位红外光谱,还能够详细地了解表面酸碱中心的性质：金属氧化物表面的Lewis酸中心和碱中心分别是表面配位不饱和的金属离子和氧负离子,Brnsted酸中心和碱中心则是金属氧化物表面的羟基．通过测量吸附热,金属氧化物的表面酸碱性强度可与Sanderson电负性关联起来,也可以考虑使用Drago参数来描述固体表面的酸碱性．根据酸碱性与电负性的关系以及对表面配位不饱和离子的要求,有可能通过选择合适的复合金属氧化物组成,获得具有一定酸（碱）量和酸（碱）强度的固体酸（碱）．     

NH3在选择性催化还原NO过程中的吸附与活化

 通过大量文献并结合自己的工作,以NH3在催化剂表面的阶段氧化脱氢为主线,分析归纳了选择性催化还原(SCR)反应机理和该体系中可能发生的NH3氧化副反应机理的联系和共性. 对于V2O5/TiO2催化剂,大部分学者认为SCR反应与Brnsted酸性位上的NH+4有关,中间体为NH+3(ads); 而少数学者认为SCR反应与Lewis酸性位上的NH3有关,中间体为NH2(ads). 对于其它SCR催化剂,普遍认可L酸性位上NH3活化脱氢形成的NH2(ads)既是SCR反应中间体,也是NH3氧化生成N2的中间体; NH3氧化生成N2O和NO的反应源于NH2(ads)的进一步脱氢. 尽管有关SCR反应中NH3的吸附位存在分歧,但从NH3吸附后活化的角度看, NH3无论吸附在L酸性位还是B酸性位,都先经过阶段氧化脱氢,然后再参与SCR反应. 由于反应中生成的H2O可能导致L酸向B酸转化,且该转化受反应温度影响,因此不同酸性位机理可能没有本质区别, SCR反应关键是NH3吸附位的氧化性. SCR活性取决于NH3在催化剂表面的吸附量和阶段氧化程度. 催化剂应能吸附足够的NH3, 这与其表面酸碱性有关; 吸附的NH3要能被活化脱氢且程度不宜太高,这与表面氧化还原性有关. 反应温度也会影响NH3的吸附量和活化程度,因此开发高效SCR脱硝催化剂的关键是根据反应温度调控其表面酸性和吸附位的氧化性.     

MnZSM-5催化剂上NH3-SCR反应机理的研究

通过密度泛函理论（DFT）对Mn/ZSM-5催化剂上NH3-SCR反应机理进行了理论研究。一种为气态NO直接参与反应的E-R机理,NO分子与[NH2]反应生成中间体[NH2NO],该反应路径的能垒为43.35 kcal/mol;另一种为吸附态NO参与反应的L-H机理,[NO]与[NH3]反应生成[NH2NO],该反应路径的能垒为44.73 kcal/mol。因两种机理的反应能垒相差不大,因此在一定温度下遵循两种机理的反应皆能进行。     

NH3处理温度对N掺杂P25-TiO2的可见光催化活性的影响

研究了NH3处理温度对N掺杂P25-TiO2可见光催化活性的影响以及可见光催化活性与表面组成和结构的关系．实验结果表明：NH3处理温度在600℃时,有最高活性;在700℃,P25-TiO2转变为以金红石相为主,表面未发生N掺杂,这与700℃时NH3分解有关;N掺杂浓度、可见光吸收两者与可见光催化活性之间均不存在顺变关系．讨论揭示：N掺杂P25-TiO2的可见光催化活性是由三个要素协同作用产生：（i）表面生成大量束缚单电子氧空位（Vo）,（ii）表面有N掺入,（iii）晶型以锐态矿为主,三者缺一不可．     

Cu^2+离子掺杂SnO2固溶体催化剂的晶格容量效应:NH3选择性还原NOx反应性能提高的本质原因

NOx排放给人类健康和环境带来了严重的危害,目前已发展了多种消除其污染的方法.其中氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术是固定源和移动源柴油机排放NOx的有效消除方法之一.非贵金属氧化物催化剂由于廉价、且原料来源丰富,用于NH3-SCR反应在过去几十年一直备受人们关注.由于晶格畸变和不等价取代等原因,与单组分氧化物催化剂相比,替代型金属氧化物固溶体催化剂通常具有更优异的物理化学性能.其中典型的例子是已被广泛用作汽车尾气净化转化器储氧材料的铈锆固溶体.与纯CeO2相比, Zr^4+离子溶入立方萤石CeO2晶格形成固溶体结构后,显著提高了其稳定性和储氧能力.近八年来,我们以四方金红石型SnO2为溶剂,系统地研究了系列金属阳离子在其晶格中的溶解行为,并考察了其催化反应性能.为深入理解固溶体催化剂的结构与反应性能之间的关系,我们首次创建了简单易行的XRD外推法定量金属氧化物固溶体中溶质阳离子的晶格容量.结果表明,其它离子掺杂形成SnO2基固溶体可显著增加其表面缺位氧和Lewis酸性位点的数量,且可使缺位氧在较高温度下保持稳定,显著提高了所得催化剂的反应性能.另外我们还发现,当溶质离子含量为晶格容量时可得到最大量的纯相固溶体,此时催化剂通常具有最优的性能,具有明显的阈值效应.很多研究表明,含CuO的一些催化材料通常对NOx选择还原具有良好的低温活性和选择性,但把Cu^2+离子溶入SnO2晶格构建固溶体催化剂用于NH3-SCR反应迄今未见报道.因此,为获得性能优良的催化剂,本文采用共沉淀法制备了系列不同Cu^2+离子含量的Sn-Cu复合氧化物固溶体催化剂,并采用XRD外推法测定了Cu^2+离子在SnO2中的晶格容量,为0.10 g CuO/gSnO2,相当于Sn/Cu摩尔比为84/16.Raman结果表明, Cu^2+离子含量低于晶格容量时,随其含量增加,表面氧缺位数量增加,且在晶格容量时达到最大.H2-TPR, O2-TPD和NH3-TPD结果表明,随着Cu^2+离子含量增加,催化剂表面活性氧物种和表面酸中心的数量均增加;在Cu^2+离子含量接近晶格容量时,催化剂中形成最大量的纯固溶体相,上述活性中心均可达到最大量.此时,催化剂具有最佳的NH3-SCR反应性能.因此, Cu^2+离子溶入SnO2晶格形成固溶体催化剂,在结构和反应性能上均具有明显的晶格容量阈值效应.通过将Cu^2+离子含量调控在晶格容量,可获得反应性能最好的Sn-Cu复合氧化物固溶体催化剂.