有机二元酸-水体系中In(OH)_3/In_2O_3微纳材料的制备与表征

本文利用系列有机二元酸-水体系作为制备In(OH)3纳米晶体介质,采用低温水热法成功制备了不同形貌和尺寸的In(OH)3为纳材料。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和拉曼光谱仪(Raman)等手段分别对材料的形貌、结构和物相等进行了表征与分析。实验结果表明,通过本研究方法,在己二酸水体系中可以得到较均一的尺寸在300-400 nm范围的In(OH)3球形粒子,而在癸二酸水体系中则得到棒状和片状混杂的In(OH)3纳米颗粒。样品在450°C条件下焙烧4 h后,可获得相应的具有良好形貌继承性的In2O3微纳材料。     

ZnO添加量对Pd/Zr0.5Al0.5O1.75催化剂净化稀燃天然气汽车尾气性能的影响

以掺杂不同含量ZnO的Zr_0.5Al_0.5O_1.75为载体,制备了系列1.5%Pd催化剂.在模拟稀燃天然气汽车尾气条件下,测试了催化剂的活性和抗水性,并用N₂吸附-脱附、X射线衍射、H₂程序升温还原和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了系统表征.研究结果表明,ZnO的添加及添加量对催化剂的活性和抗H₂O性有明显影响,其中以ZnO添加量为15%时制备的复合氧化物为载体的催化剂活性最佳.当模拟尾气中不含H₂O时,该催化剂对甲烷的起燃温度（T₅₀）和完全转化温度（T₉₀）分别为278和314℃;在含H₂O时,该催化剂的T₅₀和T₉₀分别为342和371℃.     

表面活性剂辅助共沉淀法制备Ni-Mg-Al固体碱催化剂用于CH_4-CO_2重整反应

采用表面活性剂辅助共沉淀法制备了Ni-Mg-Al固体碱催化剂并用于CH4-CO2重整反应,探讨了表面活性剂对Ni(111),Ni(200)晶面的择优取向作用,在800℃下比较了不同表面活性剂制备的催化剂的催化性能,详细考察了CTAB制备的催化剂CB-LDO在不同反应温度下的催化活性和稳定性.采用红外光谱、X射线衍射、程序升温还原、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜和程序升温氧化等表征手段分析了催化剂的活性、稳定性和失活原因.结果表明,四丙基氢氧化铵(TPAOH)促进Ni(200)的生长,而聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)抑制Ni(200)晶面的生长;Ni(200)的结晶程度对CH4的活化起到关键的作用,催化剂CB-LDO在高温下反应会发生晶型的转化,Ni(200)晶面由于反应过程中生成NiAl2O4尖晶石而得到缓慢释放,使催化剂的活性得以维持较高的水平.     

ZnAl2O4 SiO2纳米复合催化剂用于无溶剂条件下乙酸酐与醇、酚和胺的乙酰化反应简

A ZnAl₂O₄@SiO₂ nanocomposite was prepared from metal nitrates and tetraethyl orthosilicate by the sol-gel process, and characterized by X-ray diffraction, Fourier transform infrared, transmission electron microscopy, and N₂ adsorption-desorption measurements. The nanocomposite was tested as a heterogeneous catalyst for the acetylation of alcohols, phenols, and amines under solvent-free conditions. Under optimized conditions, efficient acetylation of these substrates with acetic anhydride over the ZnAl₂O₄@SiO₂ nanocomposite was obtained. Acetylation of anilines and primary aliphatic amines proceeded rapidly at room temperature, while the reaction time was longer for the acetylation of alcohols and phenols, showing that an amine NH₂ group can be selectively acetylated in the presence of alcoholic or phenolic OH groups. The catalyst can be reused without obvious loss of catalytic activity. The catalytic activity of the ZnAl₂O₄@SiO₂ nanocomposite was higher than that of pure ZnAl₂O₄. The method gives high yields, and is clean, cost effective, compatible with substrates having other functional groups and it is suitable for practical organic synthesis.     

Ni/CeO2-SiO2催化剂的制备、表征及其甲烷部分氧化制合成气性能

以硝酸亚铈（Ce（NO₃）₃·6H₂O）和正硅酸四乙酯（C₈H₂₀O₄Si）为前驱体,采用溶胶-凝胶法合成了系列具有大比表面积的xCeO₂-（1-x）SiO₂（x = 0,0.25,0.50,0.75,1）复合氧化物载体,然后浸渍活性组分Ni制得用于甲烷部分氧化制合成气的Ni催化剂。运用N₂物理吸附-脱附、X射线粉末衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射光谱、氢程序升温还原、氨程序升温脱附和热重等手段对所得催化剂的组织结构、还原性、表面酸性和积炭行为等进行了表征;同时考察了催化剂的组成、焙烧温度和反应时间等对催化剂在甲烷部分氧化制合成气中催化性能的影响。表征结果表明,该系列Ni/CeO₂-SiO₂催化剂具有大比表面积,CeO₂晶粒较小,NiO的分散性好且易被还原,表面酸性弱,不容易积炭。当Ce/Si摩尔比为1：1,活性组分Ni的质量分数为10%,焙烧温度为700℃时,所制备的Ni/CeO₂-SiO₂催化剂表现出较好的稳定性、最高的CH₄转化率（~84%）和对产物CO及H₂的选择性（>87%）。     

石墨烯负载的金属氧化物纳米颗粒的可控制备及催化性能

采用直接浸渍法、过氧化氢均相氧化沉积法和氨水催化水解法制备了石墨烯负载的铁、钴、镍金属氧化物纳米颗粒.研究了三种沉积方法对颗粒尺寸分布的影响;采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱表征了催化剂的形貌与结构.用过氧化氢均相氧化沉淀法可制得粒径分布最均匀的纳米颗粒.过氧化氢的氧化作用可使石墨烯表面的氧化基团含量最大化,为纳米颗粒提供了足够的吸附与成核点.氨水加速了金属离子的水解与成核,导致纳米颗粒的粒径增大与不均.以苯甲醇氧化为探针反应考察了催化剂的性能.催化剂的活性按以下顺序逐渐下降:过氧化氢辅助沉积法>直接浸渍法>氨水催化水解法,与纳米颗粒尺寸增长趋势一致.纳米催化剂颗粒尺寸与其活性的良好关联性显示,发展石墨烯负载尺寸可控的纳米催化剂的方法具有重要意义.     

CeO2(110)负载Au纳米颗粒催化CO+NOx反应的DFT+U研究

通过在位库伦校正的密度泛函理论（DFT+U）方法计算,我们研究了CO和NO_x分子在Au负载CeO₂（110）表面的吸附. 结果表明,CO在Au纳米颗粒的顶位有很强的吸附能,大约为1.2 eV,而NO在Au纳米颗粒上或者Au与CeO₂载体界面处都是弱吸附. 然而,当NO_x在界面处形成N₂O₂二聚体之后,通过断裂末端的N-O键能够有效地被降解. 纵观整个反应过程,第一步CO+N₂O₂的反应遵循了Langmuir-Hinshelwood机理,活化能只有0.4 eV,通过形成ONNOCO的中间物种最终产生N₂O和CO₂. 不同的是,第二步消除N₂O反应遵循了Eley-Rideal碰撞机理,需要相当高的能垒,约为1.8 eV. 通过进一步分析表明,稀土Ce元素独特的电子特性能够使电子从Au上转移并且局域到载体表面的Ce阳离子上,并且有助于形成带负电的N₂O₂分子. 而且Au纳米颗粒有很强的结构流动性,能够促进吸附的CO分子靠近界面处的N₂O₂并与之反应.     

NH3选择性还原NOx技术在重型柴油车尾气净化中的应用

基于实验室对柴油车用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂配方以及涂覆成型技术的大量研究,设计了一条产量为6000只/月的NH₃选择性催化还原NO_x （NH₃-SCR）催化剂中试生产线,并对生产的催化剂产品进行了发动机台架测试. 结果表明,实验室制备的V₂O₅-WO₃/TiO₂粉体催化剂和生产线产品,在空速为50000 h^-1和200-450 ℃条件下NO_x转化率均可达80%以上;采用大尺寸堇青石载体涂覆后制备的V₂O₅-WO₃/TiO₂整体催化剂经实验室小样测试,在空速为10000-30000 h^-1和250-450 ℃条件下NO_x转化率也为80%以上. 发动机台架测试结果表明,该催化剂产品可使重型柴油机NO_x排放达到国IV标准中欧洲稳态循环（ESC）和欧洲瞬态循环（ETC）排放限值的要求. 该生产线经适当调整后也可用于生产非钒基NH₃-SCR整体催化剂,以满足未来钒基NH₃-SCR催化剂更新换代的需求.     

酸性金属氧化物对锰铈氧化物催化剂脱硝温度窗口的调控作用

利用溶胶-凝胶法,采用三种酸性金属氧化物（氧化铌、氧化钨和氧化钼）对锰铈复合氧化物催化剂进行了改性. 测试了催化剂的氮氧化物选择性催化还原（SCR）活性,以筛选对应不同温度窗口的合适酸性氧化物改性剂. 同时评价了催化剂的NO氧化和NH₃氧化活性. 利用X射线衍射、BET比表面积测试、H₂程序升温还原、NH₃/NO_x程序升温脱附和NH₃/NO_x吸附红外光谱等手段对催化剂进行了表征. MnO_x-CeO₂催化剂表现出良好的低温（100-150 ℃）活性. 酸性金属氧化物的添加削弱了催化剂的氧化还原特性,从而抑制了NH₃的活化和NO₂辅助的快速SCR反应. 与此同时,相对高温（250-350 ℃）区NH₃的氧化也受到了抑制,B酸和L酸上的NH₃吸附得以增强. 因此,催化剂的SCR脱硝温度窗口向高温移动,改性效果Nb₂O₅ < WO₃ < MoO₃.     

非晶Ce-Ti氧化物用于NH3选择性催化还原NO的原位红外研究

采用原位红外光谱研究了在具有短程有序Ce-O-Ti结构的非晶Ce-Ti氧化物上NH₃选择性催化还原（SCR） NO_x反应. 在反应条件下,催化剂表面主要被NH₃吸附物种覆盖,而检测不到NO_x吸附物种. 经测定,NO的反应级数为0.5-0.6,表明Langmuir-Hinshelwood机理和Eley-Rideal机理同时存在. 可能的机理是NH₃吸附物种和弱吸附的NO_x反应,生成NH_yNO₃ （y = 0-4）活性中间物种,并通过GAUSSIAN计算和原位红外结果证实了它们的存在. Ce-O-Ti结构中Ce与Ti之间表现出原子尺度的相互作用,所以在SCR反应的活性温度窗口下,催化剂的氧化还原活性提高.