第十一届全国环境催化与环境材料学术会议专栏（英文）

正With the rapid development of economy and enhancement of people's awareness for environmental protection,environmental catalysis and eco-materials have become one of the most rapidly developing disciplines in the fields of catalysis and materials.Therefore,we organized the 11th National     

L/W复合分子筛的合成及在催化裂化汽油加氢改质催化剂中的应用

报道了一种新型复合分子筛L/W的制备、表征及应用.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、氮气吸附-脱附、吡啶红外光谱(Py-IR)、氢气程序升温还原(H2-TPR)及拉曼光谱(Raman)等手段系统地比较了复合分子筛与机械混合分子筛的差异.结果表明,机械混合分子筛中的L和W分子筛均以独立相存在,而复合分子筛中L分子筛是部分生长在W分子筛之上的;并且复合分子筛表现出了更大的比表面积和孔径以及更适宜的酸性分布,这有利于反应物的扩散,增强了B酸与L酸的协同效应.在催化裂化反应中,复合分子筛催化剂比机械混合分子筛催化剂具有更高的脱硫活性(脱硫率93.3%)以及更低的辛烷值损失(ΔRON=-1.15).     

基于应变脉冲响应协方差的损伤识别方法研究

基于振动参数的结构损伤识别,是近年来土木工程的热点研究课题,振动参数包括频率、振型、频响函数、模态应变能、应变响应和加速度响应等,当结构损伤时,损伤位置附近将产生应力重分布,从而引起应变的变化,因此对比损伤前后的应变或者应变响应参数,可以用来识别结构损伤.提出了一种应变脉冲响应协方差参数,它是应变脉冲响应在时间区间上的能量积分;推导并证明了该参数是结构模态参数(频率,位移模态,应变模态,阻尼等)的函数,可用来表征结构状态.相比于传统的模态参数识别方法,可以保留更高阶的模态参数,而且避免了模态识别可能引起的误差;基于简支钢梁的多种损伤工况,研究和展示了该参数的特性,通过数值模拟发现,该参数能简单直观地判定损伤发生和识别损伤位置,无需建立结构分析模型,只需比较结构损伤前后的应变脉冲响应协方差参数即可;该参数简便易算,具有较好的抗噪性能,对结构损伤敏感,而且对结构刚度减少呈现一致变化特性,所以适合实际工程结构的健康监测和损伤识别.     

单原子铂和氮化硼载体之间电子作用及其对丙烷脱氢反应催化性能的影响

随着世界范围内大规模页岩气资源的发现和开采,如何进一步高效转化页岩气生成高附加值化学品是提升页岩气资源利用率和增加经济收益的关键.页岩气主要的组分是甲烷,同时还包含10%左右的乙烷和丙烷.另一方面,由于当前丙烯的市场价格远远超过丙烷,因此丙烷到丙烯的催化转化是高效利用我国页岩气资源的有效途径.丙烷直接脱氢制丙烯是工业上常见的催化转化丙烷的方法.丙烷直接脱氢面临的主要问题是反应中积碳覆盖活性位导致催化剂失活.最近,单原子催化剂在烷烃碳氢键活化过程中表现出优异的催化性能,尤其在抑制深度反应、减少积碳方面有突出效果.然而,单原子催化剂在苛刻反应条件下容易团聚失活,因此选择合适的载体材料是单原子催化剂设计的关键.本文利用氮化硼作为单原子铂催化剂载体,考察了其在丙烷直接脱氢反应中的催化性能.第一性原理计算表明,氮化硼载体上硼和氮空穴是单原子铂稳定的锚定点,同时单原子铂在硼和氮空穴上表现出截然相反的电子结构.电荷分析表明,在硼和氮空穴位上的单原子铂分别失去0.71 e和得到1.06 e个电荷.PDOS分析表明,在硼空穴上单原子铂在费米能级之上有更多的空轨道,有利于得到电子.通过密度泛函理论计算构建了从丙烷到丙烯的完整反应路径.计算结果表明,负载在硼空穴上的单原子铂比在氮空穴上的具有更好的碳氢键活化能力.在硼空穴和氮空穴上第一个碳氢键断裂能垒分别是0.64和0.82电子伏特,第二个碳氢键断裂能垒分别是0.26和1.10电子伏特.计算还详细分析了产物脱附过程,结果表明氢气先于丙烯脱附的路径能垒更小.同时丙烯脱附能垒已经接近或者超过丙烷碳氢键活化能垒.因此,对于丙烷直接脱氢反应,催化剂要兼顾丙烷碳氢键活化和产物脱附两个方面.虽然负载在硼空穴上的单原子铂催化剂有着优异的丙烷碳氢键活化能力,但产物丙烯由于强相互作用而难以脱附.另一方面,负载在氮空穴上的单原子铂对于碳氢键活化和产物脱附具有比较均衡的反应活性.综上所述,氮化硼载体和单原子铂催化剂之间的电子结构作用对丙烷直接脱氢反应的催化性能有着重要影响.负载在硼和氮空穴的单原子铂表现出截然相反的电子结构,电子结构差异导致不同的催化性能.基于计算结果,负载在氮空穴上的铂单原子具有优异的丙烷直接脱氢催化性能.本工作为进一步加深理解单原子催化中载体的作用提供了理论依据.     

应用XRF与ICP-MS研究陨石样品的元素分布

分别采用X射线荧光光谱无标样全定量分析法(XRF)和微波消解/电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对铁陨石和石陨石样品进行了元素分析。XRF法检测陨石样品中的常量元素,ICP-MS检测陨石中的微量元素。实验结果表明：XRF法可以检测出陨石样品中含量在10 μg·g-1以上的所有金属和非金属元素,得出两类陨石中共同含有的6种常量元素是Fe,Mg,Si,Na,Al和Ca。不同地区的铁陨石中均含有大量的Fe,石陨石中含有大量的Si。ICP-MS法检测陨石中的24种元素,选出共同存在的9种元素V,Ni,Mo,Ag,Sn,La,Gd,Hg和Pb进行对比分析,得出铁陨石中的重金属元素和稀土元素的含量远高于石陨石。所有的铁陨石样品中Sn元素的含量大约是石陨石的10～25倍,铁陨石中稀土元素La和Gd的含量大约是石陨石的6倍,新疆的5A号和6A号铁陨石中Pb的含量比来自山东的铁陨石(1A, 2A, 3A, 4A)多5～13倍,来自内蒙古的石陨石(9B,10B)比来自新疆的石陨石(7B,8B)多了三种元素La,Mo和Gd。     

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℃.     

二维分子筛的制备及其催化应用研究进展

沸石分子筛是一种具有独特孔道结构的硅铝酸盐晶体,因其具有较大的比表面积、优异的孔道择形性、良好的热稳定性以及适宜的酸性质等特点,被广泛应用于催化、吸附、分离等领域。与常规三维沸石分子筛相比,二维分子筛由于其独特的形貌结构带来的可调变的多级孔结构、适宜的表面酸性以及良好的扩散传质性能等优点,已在吸附和催化领域显示出巨大的应用潜力。本文系统总结了二维MFI、SAPO-34、MCM-n、Y型分子筛等的合成以及此类分子筛催化应用研究方面的最新进展。最后,对二维沸石分子筛材料的新合成方法及新应用领域进行了展望。     

Pt/HZSM-5基催化剂双功能协同性对正丁烷催化裂解反应机制的影响

轻质烷烃结构稳定,化工利用率低.催化裂解轻质烷烃是其高值利用的重要途径,相关研究同时对C-C键和C-H键活化和演变调控具有重要意义.本文在基于原子层沉积法构建高稳定Pt/HZSM-5基双功能模型催化剂的基础上,研究了不同酸性HZSM-5分子筛引入脱氢组分Pt对反应路径及目的产物低碳烯烃的影响规律.研究发现,双功能催化剂中, Pt的脱氢性能与分子筛的酸性裂解性能存在协同作用,不同硅铝比的分子筛上引入Pt,高硅铝比分子筛上Pt的引入对脱氢促进效应更明显.同时,将脱氢组分Pt引入到不同裂解能力的酸性分子筛载体上,会改变其低碳烯烃的生成路径,高硅铝比的分子筛上引入Pt后丁烯的生成路径增强,而低硅铝比的分子筛上则会增强乙烯与丙烯的生成路径,当分子筛硅铝比继续降低时,乙烯的生成路径进一步增强.本研究对多相复杂反应中反应路径调控及高效双功能催化剂设计具有指导意义.     

Schiff碱改性法制备Ag/TiO2纳米粒子催化剂及其催化性能

通过引入水杨醛衍生的Schiff 碱功能单体与钛酸正丁酯发生水解共缩聚反应,制备了二氧化钛负载的银纳米粒子催化剂。采用红外光谱分析仪(FTIR)、广角X射线衍射仪(Wide Angle XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis) 等技术手段对制得的样品进行了表征,并考察了样品催化CO氧化反应的活性。结果表明,通过改变Schiff碱功能单体的用量和样品焙烧温度可以调控Ag纳米粒子的粒径和TiO₂载体的结构,从而可以调控Ag/TiO₂纳米催化剂的活性。当Schiff碱功能单体用量为20%,焙烧温度为873 K时,Ag/TiO₂纳米催化剂活性最好,CO转化率达到99.9%。