Sn0.5Ti0.5O2催化剂上SO2、NO和CO反应的机理

Sn0.5Ti0.5O2催化剂对NO＋CO反应活性不高， 350 ℃时NO的转化率只有50％,但反应气中含有SO2时， NO的转化率接近100％,说明SO2对Sn0.5Ti0.5O2催化剂上的NO＋CO反应具有促进作用. XPS表征发现,SO2＋CO、SO2＋NO＋CO反应后催化剂表面有微量硫存在，而反应前没有检测到硫的存在.结合反应性能测定、瞬变应答实验、XRD、TPD研究等，发现催化剂上的表面硫参与了NO的催化还原反应，是NO＋CO反应更重要的活性中心.据此，提出了SO2＋NO＋CO反应的氧化还原反应机理.     

硫化NiW/Al2O3催化剂上H2同时催化还原SO2和NOⅡ. SO2和NO的同时还原

 对硫化NiW/Al2O3催化剂上H2同时还原SO2和NO反应进行了研究,探讨了温度、空速、H2配比以及Ni负载量对反应的影响. 结果表明,催化剂的活性随反应温度的升高而增加,550 ℃时, SO2和NO在15%Ni-10%W/Al2O3上的转化率达100%,单质硫的产率达90%以上; 增加空速对NO转化率和单质硫的选择性影响不大,但SO2转化率及单质硫产率明显下降; 提高n(H2)/n(SO2+NO)的比值可显著提高SO2转化率,但单质硫选择性明显下降,其比值为2.0时单质硫产率最大,随后随H2浓度的增加而迅速下降, NO转化率几乎不受H2配比的影响; 增加催化剂的Ni含量可明显提高各反应物的转化率及单质硫的选择性和产率; 预硫化过程对催化剂性能有很大影响,是获得高活性催化剂的必要条件. 催化剂稳定性测试及XRD结果表明,催化剂不会因为晶格硫的大量流失而失活. 最后,提出了H2同时还原SO2和NO反应的机理.     

CO为还原剂同时还原SO2和NO的SnO2-TiO2固溶体催化剂Ⅰ.催化剂的催化性能

 采用共沉淀法制备了不同SnO2含量的SnO2-TiO2固溶体催化剂. 发现该催化剂对以CO为还原剂同时还原SO2和NO生成S和N2的反应具有高活性和高稳定性. SnO2含量为50%(摩尔分数)的样品活性最高,在350 ℃, 0.0525% SO2, 0.052% NO, 0.208% CO和空速3000 h-1的条件下,NO转化率接近100%, SO2转化率为88%, S和N2的选择性都接近100%,反应过程中没有剧毒气体COS生成. 对于SO2+CO反应,该样品也显示了极高的活性,在350 ℃, 0.105% SO2, 0.208% CO和空速3000 h-1的条件下,SO2转化率达98%, S的选择性近100%. 但该催化剂对NO+CO反应的催化活性不高,在350 ℃, 0.1025% NO, 0.208% CO,空速3000 h-1的条件下, NO的转化率仅为50%. 上述结果表明, SO2对NO+CO反应具有促进作用. 单独的SnO2或TiO2对SO2+CO, NO+CO或SO2+NO+CO反应的催化活性都很低,但SnO2和TiO2形成SnO2-TiO2固溶体后催化活性显著增大,说明SnO2和TiO2之间产生了协同效应.     

硫化CoMo/Al2O3催化剂上H2同时催化还原SO2和NO(Ⅰ)——催化剂的制备、表征及性能

用浸渍法制备了CoMo/Al2O3催化剂,并对其进行了XRD、低温氮吸附-脱附和TPR表征.结果表明,随着Co负载量的增加,催化剂表面活性物种增加,但同时催化剂的比表面积和孔容逐渐减小;硫化后的催化剂比未经硫化处理的催化剂表面具有更多更易还原的活性物种.将所制得的催化剂硫化后用于NO分解和H2还原NO反应,NO均完全转化,但催化剂最终会因为晶格硫的大量流失而活性下降.在H2还原NO反应体系中,H2的存在使得催化剂晶格硫的流失速率极大变缓,催化剂活性下降较慢;在H2同时还原SO2和NO体系中,由于晶格硫能够得到外界源源不断的补充,因此,SO2和NO能同时在催化剂表面实现稳定的还原,反应温度、空速、进料气中H2的配比、催化剂中Co负载量以及硫化预处理方式对催化剂的活性有显著影响.活性测试结果表明,在500℃,空速12000 h-1,n(H2)/n(SO2 NO)=2时,5%Co10%Mo/Al2O3上SO2和NO转化率均为100%,单质硫产率达96.6%.     

CO为还原剂同时还原SO2和NO的SnO2-TiO2固溶体催化剂Ⅲ.催化剂的活性位和反应机理

 采用显微红外光谱、漫反射红外光谱、瞬变应答反应以及催化剂活性测试等实验手段,对SnO2-TiO2催化剂上SO2+CO,NO+CO和SO2+NO+CO (SRSN)反应的机理及活性位进行了综合研究. 结果表明, SO2+CO和NO+CO反应按典型的Redox机理进行,催化剂的表面晶格氧[O]和氧阴离子空穴[□]([O]-[□])是Redox反应的活性位. 对于SO2+CO反应,其[O]-[□]位于SnO2-TiO2催化剂中邻近Sn离子和邻近Ti离子的位置,邻近Ti离子的[O]-[□]的活性比邻近Sn离子的[O]-[□]的活性高. NO+CO反应主要在邻近Sn离子的[O]-[□]中心上进行. 对于SRSN反应,其中的SO2+CO反应的机理及催化剂的活性位与单纯的SO2+CO反应相同,而其中的NO＋CO反应按两种机理进行: 一种和单纯的NO＋CO反应相同,即按一般的Redox机理进行,其活性位为邻近Sn离子的[O]-[□]中心; 另一种按SO2促Redox反应机理进行,其活性位为表面活性硫物种[SO]*.     

高效 CeO2-MnOx-Al2O3催化剂的制备、表征及催化消除 NO性能

机动车在给人类生活带来便利的同时,也造成了严重的大气污染.其尾气净化成为人们关注的焦点.一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HCs)是机动车尾气中的三大典型污染物,主要通过三效催化(TWC)技术进行脱除. TWC技术涉及几个重要的催化反应,其中 CO催化还原 NO由于能够同时消除 CO和 NO两种污染物而引起研究者的极大关注.研究表明,负载型贵金属催化剂在该反应中显示出优异的催化性能,但存在资源匮乏、价格昂贵以及热稳定性欠佳等不足.因此,低价、高效的过渡金属氧化物催化剂成为近年研究重点.稀土金属氧化物 CeO2由于具有良好的氧化还原性能、较高的储释氧容量以及丰富的表面氧空位而被广泛用于 CO催化还原 NO反应.研究表明,对 CeO2进行离子掺杂可进一步增大其比表面积,改善其氧化还原性能和储释氧容量.并且,我们在先前的研究中还发现,将具有多种可变价态的钛离子或锡离子掺入 CeO2晶格由于掺杂离子能与 Ce4+/Ce3+发生电子转移而更有利于改善 CeO2的理化性质.此外,锰氧化物(MnOx)在氧化还原气氛中容易实现不同价态之间的切换,从而在一些重要的氧化还原反应中表现出优异的催化性能.近年来,有研究者将 CeO2与 MnOx相结合制备了 CeO2-MnOx催化剂用于 NO消除、碳烟燃烧和挥发性有机物(VOCs)氧化等反应,并取得一些有意义的结果.然而,对于实际应用来说, CeO2-MnOx催化剂存在比表面积偏小等不足.众所周知,γ-Al2O3是一种常用的具有高比表面积和高热稳定性的催化剂载体材料,可有效增大催化剂比表面积.我们前期研究结果表明,通过共沉淀法将 Al3+掺入铈基复合氧化物的晶格相比于以γ-Al2O3为载体更有利于改善铈基复合氧化物的理化性质和催化性能.因此,我们通过简单的氨水反滴加共沉淀法制备了一系列 CeO2-MnOx-Al2O3(Ce：Mn：Al摩尔比=6：4：x,x =0.25,0.5,1,2)复合氧化物催化剂用于 CO催化还原 NO反应.并运用 X射线衍射、拉曼光谱、氮气物理吸附、氢气程序升温还原、X射线光电子能谱以及原位漫反射红外光谱等表征技术对上述催化剂进行了系统分析.重点考察了 Al3+掺杂量对 CeO2-MnOx-Al2O3复合氧化物催化剂理化性质和催化性能的影响.结果表明,在 CeO2-MnOx复合氧化物中掺入少量 Al3+会导致其晶粒尺寸减小,从而增大其比表面积和孔体积,并增加 Ce3+和 Mn4+的含量.比表面积和孔体积增大有助于催化剂与反应物分子之间充分接触; Ce3+和 Mn4+含量增加能分别促进 CO物种吸附以及吸附态 NO物种脱附、转化和解离.这些变化有利于提高 CeO2-MnOx复合氧化物在 CO催化还原 NO反应中的催化性能.最后,基于催化剂的理化性质表征及其催化性能评价,我们尝试提出了一个可能的催化反应机理,以进一步理解 CeO2-MnOx-Al2O3复合氧化物催化剂在 CO催化还原 NO反应中的优异性能.     

稀土-碱土-过渡金属类钙钛石(A2BO4)复合氧化物催化剂的固态物化性质及对Nox 消除反应的催化性能

用柠檬酸络合法制备了多个系列的类钙钛石(A2BO4)结构的复合氧化物催化剂, 系统地研究探讨了该类催化剂的晶体与光谱结构、缺陷结构、对NO和CO等小分子的吸附性能、对氧的吸脱性能及氧化还原性能和稳定性, 同时考察了上述多个系列催化剂对NO直接分解和CO还原NO反应的催化性能. 发现Ni系A2BO4复合氧化物是NO直接分解的高活性催化体系, 特别是LaSrNiO4-λ催化剂具有很高NO的分解活性, 其活性高于文献报道Y-Ba-CuO/MgO的和Co系ABO3催化剂. 同时发现LaSrCuO4-λ具有较高的CO还原NO催化性能. 提出了在类钙钛石复合氧化物催化剂上NO分解和还原反应统一的氧化还原反应机制, 并比较了两个反应的异同点, 确认了氧空位在上述反应中的作用. 并较深入的探讨了取代效应、过渡元素、稀土元素和结构效应对NO分解和CO还原NO反应的影响机制. 本文分析总结了作者在类钙钛石(K2NiF4)结构复合氧化物的固态物化性质及对 Nox消除反应的催化性能方面的基础性研究结果.     

CO为还原剂同时还原SO2和NO的SnO2-TiO2固溶体催化剂 I．催化剂的催化性能

采用共沉淀法制备了不同SnO2含量的SnO2-TiO2固溶体催化剂．发现该催化剂对以CO为还原剂同时还原SO2和NO生成S和N2的反应具有高活性和高稳定性．SnO2含量为50％(摩尔分数)的样品活性最高，在350℃，0．0525％s0，，0．052％NO，0.208％CO和空速3000h^-1的条件下，NO转化率接近100％，SO2转化率为88％，S和N2的选择性都接近100％，反应过程中没有剧毒气体COS生成．对于SO2 CO反应，该样品也显示了极高的活性，在350℃，0.105％SO2，0.208％CO和空速3000h^-1的条件下，SO，转化率达98％，S的选择性近100％．但该催化剂对NO CO反应的催化活性不高，在350℃，0.1025％ NO，0.208％C0，空速3000h^-1的条件下，NO的转化率仅为50％．上述结果表明，SO2对NO CO反应具有促进作用．单独的SnO2或TiO2对SO2 CO，N0 CO或SO2 NO CO反应的催化活性都很低，但SnO2和Ti02形成SnO2-TiO2固溶体后催化活性显著增大，说明SnO2和TiO2之间产生了协同效应．     

La_(2-x)(Sr,Th)_xCuO_(4±λ)系催化剂的表征及对CO+NO反应催化性能的研究

合成了x值不同的La2 -xSrxCuO4±λ( 0 .0≤x≤ 0 .1 )和La2 -xThxCuO4±λ( 0 .0≤x≤ 0 .4)两系列K2 NiF4型复合氧化物催化剂 ,用XRD和IR研究了催化剂的晶体结构 .利用化学分析和XPS等方法测定了该系列含Cu氧化物中Cu离子的平均价态、非化学计量氧 (λ)和催化剂的表面和体相组成 .通过控制B位Cu离子的价态和氧化物的非化学计量氧在一定范围内有规律的变化 ,考察对NO +CO反应的催化性能 ;利用MS TPD法研究了该系列氧化物对NO和CO +NO等小分子的吸附和活化性能 ,在此基础上探讨了含Cu的A2 BO4型复合氧化物对NO +CO反应中的催化作用本质 .发现在低温反应条件下 ,NO分子的活化是控制步骤 ,催化剂的活性与低价离子及其含量有关 .在较高反应温度下 ,NO的吸附为控制步骤 ,催化活性与氧空位有关     

SO_2对NO催化氧化过程的影响 Ⅴ.NiO/γAl_2O_3上SO_2的作用机理

采用程序升温脱附 (TPD)及漫反射原位红外光谱 (DRIFT)技术分析比较了SO2 存在前后 ,NO O2 反应气体在NiO/γ Al2 O3 催化剂上所形成吸附物种的变化情况 ,发现SO2 能促使硝酸盐物种在低温分解并释放出NO2 ,而且耐热稳定的硝酸盐物种也比单纯NO O2 吸附时多 .室温时催化剂表面上的SO2 以弱吸附物种为主 ,特征红外吸收峰位于 13 2 4cm-1附近 ,温度升高后表面硫酸盐物种数量增多 .关联SO2 气氛中NO2 的生成规律后得出 ,类似于铅室反应中间体的多分子吸附物种[NO2 (SO3 ) x]是产生NO2 的活性物种 ,由SO2 在载体或催化剂表面弱碱位吸附后吸引气相NO所产生 ,解离O-起到稳定活性物种和补充弱碱位的作用 .同时该物种也是毒性物质SO2 -4的前驱体 ,当NO氧化反应发生后催化剂的失活也开始了 .     

Ultra-incompressible Ternary Diborides Re_（0.5）Ir_（0.5）B_2,Re_（0.5）Tc_（0.5）B_2,Os_（0.5）W_（0.5）B_2 and Os_（0.5）Ru_（0.5）B_2：Density Functional Calculation

In this paper, density functional computations have been applied to the structural, elastic and electronic properties of ternary transition metal diborides Re0.5Ir0.5B2, Re0.5Tc0.5B2, Os0.5W0.5B2 and Os0.5Ru0.5B2 in hexagonal (P63/mmc) and orthorhombic (Pmmn) structures with both local density approximation and generalized gradient approximation. LDA gives smaller lattice parameters and larger elastic moduli than GGA. Both results show that the hexagonal ones are more stable than orthorhombic ones except Os0.5Ru0.5B2. Moreover, the hexagonal structure has superior elastic property than orthorhombic one. Generally speaking, the calculated elastic moduli of Re0.5Ir0.5B2 and Os0.5Ru0.5B2 are smaller than those values of Re0.5Tc0.5B2 and Os0.5W0.5B2 within the same structure because of the filling of antibonding states. The relativistic effects result in weaker bonds of Tc-B (Ru-B) than those of Re-B (Os-B). All the diborides are ultra-incompressible. Re0.5Tc0.5B2 has the largest shear modulus and it is a promising superhard diboride like Os0.5W0.5B2. The elastic properties are in high correlation with the bond strength. The shear moduli are more sensitive than the bulk moduli to the bond strength.     

Open-framework Borophosphate:(NH4)0.5FeⅡ0.5FeⅢ0.5·(H2O)2 BP2O8·0.5 H2O

An open-framework ammonium ferricborophosphate compound was synthesized by mild hydrothermal condition at 110°C. The crystal structure has been determined by single-crystal X-ray diffraction analysis: hexagonal, P6522, a = 9.452(2)A, c = 15.698(5)A,α = 90°,γ = 120°,Z= 6, Mr = 310.58, V = 1214.0(5)A3, Dc = 2.549 g/cm3, μ= 2.311mm-1, F(000) = 930. The chiral tetrahedral-tetrahedral helical ribbons are linked by the mixed valance FeII/FeIIIO6 coordinated octahedra. The ammonium ions are located inside the free loop of helical ribbons close to the inner wall of the helical channels{[BP2O8]3-}, effecting on balancing charge and stabilizing helical ribbons.     

Electrochemical properties of submicro-sized layered LiNi0.5Mn0.5O2

Submicro-sized layered LiNi_0.5Mn_0.5O₂ was synthesized via an improved solid-state reaction, in which at first a precursor mixed by nickel manganese double hydroxide with lithium hydroxide solution was prepared in order to make the fully contact between these materials, and then was calcined at different temperatures. The heat treatment process and the crystal structure of materials were investigated by DTA, TGA, and XRD methods. The SEM images show that the particles of layered LiNi_0.5Mn_0.5O₂ are submicrometer in size. It was found that the layered LiNi_0.5Mn_0.5O₂ synthesized at 750 °C for 24 h in oxygen atmosphere presents the best electrochemical performance, which delivers an initial discharge capacity of 153 mAh/g in the charge/discharge potential region (vs. Li) of 2.5–4.3 V, and exhibits good cycle stability.     

Redox behavior and transport properties of La0.5−2xCexSr0.5+xFeO3−δ and La0.5−2ySr0.5+2yFe1−yNbyO3−δ perovskites

The effects of doping the mixed-conducting (La,Sr)FeO_3−δ system with Ce and Nb have been examined for the solid-solution series, La_0.5−2xCe_xSr_0.5+xFeO_3−δ (x = 0–0.20) and La_0.5−2ySr_0.5+2yFe_1−yNb_yO_3−δ (y = 0.05–0.10). Mössbauer spectroscopy at 4.1 and 297 K showed that Ce⁴⁺ and Nb⁵⁺ incorporation suppresses delocalization of p-type electronic charge carriers, whilst oxygen nonstoichiometry of the Ce-containing materials increases. Similar behavior was observed for La_0.3Sr_0.7Fe_0.90Nb_0.10O_3−δ at 923–1223 K by coulometric titration and thermogravimetry. High-temperature transport properties were studied with Faradaic efficiency (FE), oxygen-permeation, thermopower and total-conductivity measurements in the oxygen partial pressure range 10⁻⁵–0.5 atm. The hole conductivity is lower for the Ce- and Nb-containing perovskites, primarily as a result of the lower Fe⁴⁺ concentration. Both dopants decrease oxide-ion conductivity but the effect of Nb-doping on ionic transport is moderate and ion-transference numbers are higher with respect to the Nb-free parent phase, 2.2 × 10⁻³ for La_0.3Sr_0.7Fe_0.9Nb_0.1O_3−δ cf. 1.3 × 10⁻³ for La_0.5Sr_0.5FeO_3−δ at 1223 K and atmospheric oxygen pressure. The average thermal expansion coefficients calculated from dilatometric data decrease on doping, varying in the range (19.0–21.2) × 10⁻⁶ K⁻¹ at 780–1080 K.     

Fabrication and properties of Mn0.5Zn0.5Fe2O4 nanofibers

Zn-doped α-FeOOH nanofiber was synthesized by coprecipitation method. Then the α-FeOOH was enwraped by the complex of the Mn²⁺ and citric acid. The morphology of α-FeOOH did not transform after the calcination process and Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄ nanofiber was successfully prepared. The phase, morphology, particle diameter and the magnetic properties of samples were studied by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and vibrating sample magnetometer (VSM). The results indicated that Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄ nanofibers with an aspect ratio over 40 and a diameter of 20 nm were prepared. Compared with the amorphous Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄, the anisotropy of the Mn_0.5Zn_0.5Fe₂O₄ nanofiber increased, resulting in the higher coercivity and magnetization of the obtained sample. With an increase in the calcination temperature, the diameter and the saturation magnetization of the sample increased, while the aspect ratio and coercivity decreased. The coercivity of the sample obtained at 700 °C was maximal (up to 185.4 Oe). The saturation magnetization of the sample obtained at 900 °C was maximal (up to 65.3 emu/g). The use of citric acid method prevented the presence of Mn(OH)₂, resulting in the decrease of the calcination temperature.     

Preparation and Characterization of Mesoporous Ce0.5Zr0.5O2 Mixed Oxide

Mesoporous （MSU） Ce0.5Zr0.5O2 mixed oxide with a high specific surface area has been synthesized under weak acidic condition in the presence of an anionic surfactant, sodium dodecylbenzenesulfonate. The effect of the pH value on the formation of mesostructure and the thermal stability of the material has been evaluated. The products were characterized by transmission electron microscopy, powder X-ray diffraction and nitrogen adsorption-desorption measurements. The results showed that the as-prepared Ce0.5Zr0.5O2 mixed oxide possessed a specific surface area of 163.3 m^2·g^-1, which had a cubic fluorite-type structure and possessed specific surface areas of 148.4 and 62.4 m^2·g^-1 after calcination at 500 and 800 ℃ for 2 h, respectively. The material showed excellent thermal stability.     

K-Ce0.5Zr0.5O2催化碳颗粒物燃烧性能

用等体积浸渍法制备了不同K负载量的xKNO₃-Ce_0.5Zr_0.5O₂系列催化剂，用程序升温氧化反应(TPO)考察催化剂对碳颗粒物(soot)燃烧的催化活性. 并采用XRD、BET、FT-IR、XPS等技术对KNO3负载催化剂进行表征. 结果表明KNO₃负载量对催化剂的比表面、表面化学环境有显著的影响；KNO₃能使催化剂对soot的催化燃烧活性有较大提高，且存在最佳负载量，当x=0.5时，催化剂的活性最好，碳颗粒物的起燃温度（Ti）和峰顶温度（Tp）分别为290 ℃和360 ℃. 在反应过程中，KNO₃熔融状态的形成和K₂CO₃的生成，使催化活性明显提高.     

正极材料LiNi0.5C0.5O2的电化学性能研究

以聚丙烯酰胺（PAM）为分散剂用微波—固相复合加热技术合成了层状锂离子电池正极材料LiNi0.5C0.5O2。通过扫描电子显微镜（SEM）和X—射线粉末衍射（XRD）分析技术对材料的微观形貌和相结构进行了表征。恒电流充放电循环测试表明：材料的放电比容量高达154mAh／g，且有良好的循环性能。重点利用循环扫描伏安、计时电量和电化学交流阻抗测试技术，对材料在循环前后的电化学性能变化规律进行了探讨。结果表明，经过循环后材料的导电能力以及锂离子扩散能力都有了很大的提高。另外，材料中的锂含量对材料的导电能力也有很大的影响。