原位聚合MnO_2/PoPD@PPS复合滤料及其NH_3-SCR脱硝性能研究

在聚苯硫醚(PPS)滤料表面包覆一层二氧化锰/聚邻苯二胺(PoPD)复合物。利用π-π共轭效应,将邻苯二胺(OPD)单体均匀吸附在PPS纤维表面,然后通过高锰酸钾溶液使邻苯二胺氧化聚合,在纤维表面原位生成聚邻苯二胺包覆层,同时高锰酸钾被还原成MnO_2催化剂,插入到聚邻苯二胺基体中。通过原位聚合生成的MnO_2/PoPD复合物与PPS滤料间有很强的黏结性,使得催化剂和滤料能牢固地结合在一起。该复合滤料制备方法简单,实验条件温和,对滤料本身性能没有损伤,通过FESEM、XPS、XRD、FT-IR、脱硝活性测试等对其结构和性能进行了研究。脱硝测试结果表明,KMnO4/PPS质量比为1∶1时,复合滤料在80-180℃下脱硝率可达36%-94%,10 h的催化剂稳定性测试中,其脱硝率在160℃下仍保持在88%;Mn 2p的XPS谱图证实复合滤料上催化剂为MnO_2;复合滤料的XRD谱图表明MnO_2为非晶结构;从FESEM照片可以看出,MnO_2催化剂在PPS滤料上分散均匀。     

氧化还原沉淀法制备Mn-Ce-Co-Ox/PPS滤料及其低温SCR活性

先用十二烷基硫酸钠（SDS）对聚苯硫醚（PPS）滤料进行表面改性,随后通过氧化还原沉淀法制得不同质量比的Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料。考察了复合滤料在低温选择性催化还原（SCR）反应过程中的催化活性,并通过XRD、FESEM、TEM和XPS等表征手段对复合滤料的结构及性能进行表征分析。结果表明,Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料在120-160 ℃时的脱硝效率达到86%-100%,明显优于超声法制备的Mn-Ce-Co-O_x/PPS-UM复合滤料的低温SCR活性,且1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料的活性最优。1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料中MnO₂、Ce₂O₃、CeO₂、CoO、Co₃O₄以蜂窝状形式均匀分散在PPS纤维表面,且呈弱结晶性结构;其较高的Ce³⁺/（Ce³⁺+Ce⁴⁺）比值和Co元素浓度是该1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料具有优异低温SCR活性的主要原因。此外,与Mn-Ce-Co-O_x/PPS-UM复合滤料相比,1.2Mn-Ce-Co-O_x/PPS复合滤料也具有良好的抗H₂O和抗SO₂性能。     

介孔氧化镍的复合表面活性剂模版法制备及表征

用六水合硝酸镍为镍源,尿素为沉淀剂,以少量的复合表面活性剂(SDS/P123,CTAB/P123,CTBA/SDS)为模板水热制备了介孔氧化镍。分别采用热重-差示扫描量热(TG-DSC)、傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对产物的结构和形貌进行了表征。用循环伏安法,恒电流充放电和交流阻抗谱等对材料进行了电化学性能的测试。结果表明,以复合表面活性剂SDS/P123为模板制备的介孔氧化镍有最大的比表面积、孔径和比电容,且当SDS/P123质量比为2:1时,所制备的氧化镍比表面积、孔径和比电容分别为209 m2.g-1,0.407 cm3.g-1,265 F.g-1。     

中低温Fe_2O_3-MnO_2-CeO_2/TiO_2脱硝催化剂的合成、表征及催化活性

选用共沉淀法以Fe,Mn和Ce三元复合氧化物为活性组分,以Ti O_2为载体,制备出一种铁基中低温SCR脱硝催化剂Fe_2O_3-Mn O_2-Ce O_2/Ti O_2.将制备的铁基中低温SCR脱硝催化剂进行脱硝活性模拟测试,结果表明在150℃~250℃温度区间内,掺杂含量不同的Fe_2O_3-Mn O_2-Ce O_2/Ti O_2复合氧化物催化剂大多都具有持续稳定的脱硝性能,催化效率最高可稳定在91%以上.同时,采用SEM,XRD,TG和EDS等催化剂表征手段,详细分析了其组分分布,空隙结构与催化性质.     

TiO2-石墨烯光催化剂：制备及引入石墨烯的方法对光催化性能的影响

利用溶胶-凝胶法原位制备了二氧化钛/石墨烯(TiO2-GE)复合光催化剂,研究了纯TiO2以及不同方法制备的TiO2-GE复合光催化剂对亚甲基蓝及罗丹明B光催化降解性能。结果表明:石墨烯的引入提高了TiO2的光催活性,这主要是得益于石墨烯优异的电子传输性能及较好吸附特性。不同方法制备TiO2-GE复合催化剂的光催化活性也存在较大差别。原位制备的TiO2-GE复合光催化剂表现出最佳的光催化活性。     

静电纺微量串珠纤维复合滤料的制备及过滤性能探究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为原材料,以PET熔喷非织造布为接收基材,通过静电纺丝技术制备了微量串珠纤维复合滤料,利用扫描电子显微镜(SEM)观察纺丝液浓度、纺丝电压、纺丝距离对纤维形貌的影响,并研究了静电纺丝时间对复合滤料过滤性能的影响。结果表明,工艺参数最优组合为:纺丝液质量分数20%,纺丝电压38 kV和纺丝距离25 cm,并且各纺丝时间的复合滤料样品都表现出极高的过滤效率和较低的过滤阻力,综合考虑,优选纺丝时间为5min时,复合滤料可达到最佳的过滤性能。     

中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的可控氧化制备及性能

以钛粉、钽粉为原料,炭黑作为反应性模板,通过熔盐法在炭黑表面原位生长了TaTiC_2纳米碳化物涂层,并以所得TaTiC_2/C复合物为碳化物前驱体,再经可控氧化制备出中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射(DRS)及N2物理吸附等手段对所制备的光催化剂进行形貌、显微结构及孔结构表征。以高压汞灯为紫外光源,以亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化降解实验评价中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂的光催化活性。结果表明,熔盐法生长碳化物涂层厚度均匀(20~30 nm),碳化物主要以TaTiC_2晶相存在且具有纳米级的颗粒尺寸。中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂同时具有200 nm左右的中空大孔结构及壳层10 nm左右的介孔结构。中空大孔和介孔的存在提高了所制备催化剂对亚甲基蓝的吸附能力。此外,TiO_2与Ta2O5通过电子能带结构的耦合,有效提高了光生电子和空穴的分离效率,从而显著提高了光催化活性。nTi∶nTa=2.5∶1.5时,相应的中空Ta_2O_5/TiO_2复合光催化剂表现出最佳的光催化活性,对亚甲基蓝的紫外光催化降解率高达97%。     

g-C3N4-BiOBr复合材料制备及可见光催化性能

利用原位沉积法将Bi OBr纳米片生长到g-C_3N_4表面,制得g-C_3N_4-Bi OBr p-n型异质结复合光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis-DRS)和荧光光谱(PL)等测试对光催化剂结构和性能进行表征。通过可见光辐照降解甲基橙水溶液检测评估复合光催化剂光催化活性。研究结果表明:复合光催化剂由Bi OBr和g-C_3N_4两相组成,Bi OBr纳米片在片状g-C_3N_4表面快速形核生长形成面-面复合结构。相比于纯相g-C_3N_4和Bi OBr,g-C_3N_4-Bi OBr复合材料具有更强可见光吸收能力,吸收带边红移。在可见光辐照100 min后,性能最佳的2:8 gC_3N_4-Bi OBr复合光催化剂光催化活性分别是纯相g-C_3N_4和Bi OBr的1.8和1.2倍,经过4次循环实验后,其降解率仍达84%,说明复合结构光催化剂催化性能和稳定性增强。复合光催化剂的荧光强度显著降低,说明光生载流子复合得到了有效抑制。复合光催化剂催化性能的提高归因于p-n型异质结促进电荷有效分离、抑制电子-空穴复合和吸收光波长范围的扩展,相比单一成分材料具有更好的催化活性和稳定性。自由基捕获实验证明,可见光降解甲基橙光催化过程中的主要活性成分为空穴,并据此提出了可能的光催化机理。     

原位沉积法制备掺杂柠檬酸PI/ZnO复合薄膜及性能研究

以4,4-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸酐(PMDA)、硝酸锌和柠檬酸(CA)为原料,采用原位沉积法制备PI/ZnO复合薄膜,通过络合剂柠檬酸的加入改善纳米ZnO在聚酰亚胺(PI)表面的分散情况。利用X射线衍射仪(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和红外(FTIR)等对样品的结构和形貌进行了表征。通过亚甲基蓝的降解率来评价复合薄膜的光催化活性。研究结果表明:添加络合剂可使ZnO颗粒更均匀地分散在PI薄膜中,掺杂柠檬酸的复合薄膜比不掺杂柠檬酸的复合薄膜具有更高的光催化活性。当柠檬酸与硝酸锌摩尔比为2∶1,煅烧至350℃,并保温2h制得的复合薄膜对亚甲基蓝降解2h时降解率达97.7%。     

WO3/TiO2 复合纤维的制备及储能光催化性能

以钛酸正丁酯为前驱体, 采用静电纺丝技术制得了纯锐钛矿TiO2纤维, 并以其为基质, 通过水热法制备了具有异质结构的WO3/TiO2复合纤维. 利用X射线衍射仪(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 能量色散光谱仪(EDS)、 透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等对样品的结构和形貌进行了表征. 以罗丹明B的脱色降解为模型反应, 考察了样品的光催化性能和储能光催化性能. 结果表明, 花状WO3微球包裹在TiO2纤维上, 得到了具有异质结构的WO3/TiO2复合纤维光催化剂. WO3与TiO2复合有利于光生载流子的输运和分离, 增强了体系的量子效率, 提高了光催化活性. WO3/TiO2 复合纤维经光照处理后, 在黑暗条件下显示出储能光催化特性.     

NO选择性催化还原Ce-Mn-Ti-O催化剂铈组分助催化作用

用NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)和BET表面积测试结合NO选择性催化还原(SCR)微型反应评价等方法,研究了溶胶-凝胶法制备的Ce-Mn-Ti-O复合氧化物催化剂中铈组分的助催化作用.结果表明随铈含量增加,NO转化率大幅度增加,在Ce/Mn摩尔比约0.08时达极大值,其后随铈含量进一步增加,NO转化率又逐渐下降.适量铈组分的加入对Mn-Ti-O催化剂表面酸性影响不大,但增加了催化剂活性组分Mn物种的表面浓度,提高了Mn4+物种的相对含量和Mn物种的可还原性,从而提高催化剂低温SCR活性.当Ce/Mn摩尔比超过0.08,催化剂表面的Mn组分与Ce组分可能形成无定型结构的多层聚集的Ce-O-Mn物种,导致催化剂Mn/Ti摩尔比下降和Mn物种可还原性下降,从而导致催化剂SCR活性的下降.     

富氧条件下Cu/Al2O3催化剂上C3H6选择性还原NO的研究

以Cu/Al2O3为催化剂,对富氧条件下C3H6为还原剂选择性催化还原NO反应进行了研究.活性评价结果表明,与高活性的Ag/Al2O3催化剂相比,Cu/Al2O3催化剂选择性还原NO的活性较低,NO的最高转化率仅为40%.在所考察的温度范围(473～723K)内,红外谱图中不存在有机含氮化合物(R—ONO和R—NO2)的特征振动吸收峰.作为反应中间体—NCO的前驱体,有机含氮化合物在Cu/Al2O3催化剂表面难以生成是造成催化剂选择性还原NO活性低的直接原因.在Cu/Al2O3催化剂上,NO2吸附能够优先发生,并以NO3-物种的形式覆盖在大部分催化剂表面.动态原位红外光谱实验发现,这种NO3-表面物种与C3H6的反应性较差,使生成有机含氮化合物的关键反应难以发生,但此时的催化剂表面有利于C3H6和O2的完全氧化反应,这是导致Cu/Al2O3催化剂选择性较低的根本原因.     

Cu改性Fe/Al-PILC催化剂的SCR-C3H6脱硝特性实验研究

为提高Fe/Al-PILC催化剂的SCR脱硝的低温活性,采用Cu对Fe/Al-PILC催化剂进行改性。采用超声浸渍法合成系列xCu-Fe/Al-PILC催化剂,通过XRD、N₂吸附-脱附、H₂-TPR、UV-vis、XPS、Py-FTIR等系列技术手段进行表征。在固定床微反应器上进行C₃H₆的选择性催化还原NO的实验。结果表明,经过铜改性后的xCu-Fe/Al-PILC催化剂有效解决了Fe/Al-PILC催化剂低温SCR活性不足的问题,同时提高了中高温活性。催化剂在200-500℃能够实现80%以上脱硝效率,其中,0.13Cu-Fe/Al-PILC在250-500℃实现了90%以上NO转化率,并在250℃达到最高脱硝效率93%。XRD、N₂吸附-脱附结果表明,经过铜改性的催化剂可以提供更多反应活性位,提高反应速率。H₂-TPR结果表明,掺杂铜使催化剂获得低温还原能力,同时增强了中高温还原能力。UV-vis、XPS结果表明,铜掺杂不仅使铁获得更高氧化态,同时产生了更多低温活性物质孤立Fe³⁺。Py-FTIR结果表明,催化剂表面同时存在Lewis酸和Brønsted酸,Lewis酸是SCR反应活性中心。     

三聚氰胺浸渍活性炭用于低温NH_3-SCR脱硝的研究

通过将三聚氰胺(M)浸渍在活性炭(AC)上制备了渗氮活性炭(ACM),研究了浸渍时间、煅烧温度等因素对ACM含氮量以及低温NH3-SCR脱硝活性的影响。结果表明,三聚氰胺浸渍后可以提高活性炭的低温脱硝活性,在80℃下ACM-5-900的NO转化率达到51.67%,而AC只有21.92%。采用BET、元素分析及XPS等分别对渗氮活性炭ACM的结构、表面含氮量以及含氮官能团分布进行分析,表明含氮官能团的存在形式而不是含氮量影响渗氮活性炭的低温脱硝活性。同时NO+O2-TPD结果表明,渗氮改性后脱硝活性提高主要是由于表面含氮官能团提高了活性炭对NO的吸附和氧化。另外,SO2的存在会抑制渗氮活性炭的低温脱硝活性。     

Ce对Mn/TiO2/堇青石整体低温脱硝选择性催化还原催化剂的改性

通过溶胶-凝胶法将TiO₂溶胶负载在堇青石载体上, 再浸渍Mn和Ce活性组分, 得到整体式催化剂, 并用于NH₃选择性催化还原(SCR)NO_x. 结果表明, 添加Ce以后, 催化剂的低温脱硝活性得到明显提高, 在空速6000 h^-1时, 120 ℃下NO转化率由71.1%提高到97.8%, 并且在120~240 ℃范围内, NO的转化率均保持在95%以上. Ce改性后催化剂具有较大的比表面积和孔体积; 催化剂表面含有更高含量的Mn⁴⁺和较多的表面化学吸附氧, 增加了NH₃的吸附能力, 并进一步促进了NO氧化活性, 使SCR活性显著提高.     

铁改性的Mo/ZSM-5催化剂上NO的选择性催化还原反应

采用浸渍法制备了Mo/ZSM-5, Fe/ZSM-5和不同Fe和Mo摩尔比的Fe-Mo/ZSM-5样品, 并以氨为还原剂对其NO选择性催化还原活性以及反应条件对催化性能的影响进行了研究. 结果表明, Fe-Mo/ZSM-5样品的NOx转化率明显比单独的Mo/ZSM-5和Fe/ZSM-5的高. 当n(Fe):n(Mo)为1.5时, Fe-Mo/ZSM-5样品具有最佳催化性能, 其NOx转化率在430 ℃时达到了96%, 并且能在高空速和不同O2气浓度的条件下保持高的催化活性. 同时采用XRD和XPS技术分别对催化剂的体相结构和表面性质进行了研究, 结果表明, 当n(Fe):n(Mo)=1.5时, Fe和Mo元素之间以及与载体HZSM-5之间存在较强的相互作用, 并且其表面的Mo3d的含量最高. 这可能与其高的催化活性有关. 另外还发现, 在反应过程中Fe-Mo/ZSM-5催化剂表面的氮氧物种主要是吸附态NO, 因此可以推测NO的催化还原反应机理是, 在催化剂表面上, 吸附态NO与吸附NH3物种直接反应生成氮气, 而非经过氧化为NO2的途径.     

RGO/C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

通过半封闭一步热裂解法和改进的Hummers法分别制备了类石墨氮化碳(C3N4)和氧化石墨烯(GO),再利用光还原方法制得还原氧化石墨烯/氮化碳(RGO/C3N4)复合材料。采用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),X射线光电子能谱(XPS),紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS),光致荧光(PL)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试技术对复合材料进行表征。以罗丹明B(RhB)为探针分子在可见光下考察RGO/C3N4复合材料的光催化活性,结果表明:RGO的引入显著提高了C3N4的光催化活性,且6.0%RGO/C3N4复合物的光催化活性最高,可能的原因是RGO具有优良的接受和传导电子性能,抑制了C3N4光生电子-空穴的复合机率,进而提高了光催化活性。     

Pd/PEI-GNs复合材料的制备及对对硝基苯酚的电催化还原性能

以聚乙烯亚胺(PEI)功能化的石墨烯(PEI-GNs)为载体, 利用电化学还原法制备了Pd/PEI-GNs复合物. 采用红外光谱仪、 X射线光电子能谱仪、 X射线粉末衍射仪和扫描电子显微镜等对复合物的组成、 结构和形态进行了表征. 结果表明, Pd/PEI-GNs复合物中Pd颗粒均匀分散在PEI-GNs基底上. 采用循环伏安法、 交流阻抗法和计时电流法等电化学方法研究了Pd/PEI-GNs复合物的电化学性能. 结果表明, 制备的复合物催化剂对对硝基苯酚还原具有较好的催化活性和稳定性, 这主要是由于Pd纳米颗粒在PEI-GNs载体上均匀分散以及PEI-GNs优异的电子传递能力.