三维有序大孔钙钛矿型La1–xKxNiO3催化剂提高炭烟催化燃烧活性:K取代的作用

催化炭烟燃烧的本质是典型的固体(炭烟颗粒)-固体(催化剂)-气体(O_2和NO)三相深度氧化反应.因此炭烟燃烧性能不仅与催化剂的本征活性有关,同时也与催化剂和炭烟颗粒之间的接触效率有关.钙钛矿型(ABO_3)氧化物具有高热稳定性和高催化活性,在钙钛矿型氧化物中A位通常为稀土元素,B位通常为过渡金属元素,钙钛矿的A,B位离子都可以被半径相近的其他元素部分取代,而且物相结构不发生变化.我们组前期研究发现,用碱金属部分取代钙钛矿型氧化物中的A位,可以有效提高其催化活性.同时发现三维有序大孔(3DOM)结构可以有效的增加催化剂与碳烟颗粒的接触效率.基于此,本文利用胶体晶体模板法成功制备了3DOM La_(1-x)K_xNiO_3钙钛矿型催化剂,并采用SEM,TEM,HRTEM,Elements mapping,XRD,Raman,XPS和H_2-TPR等手段对其物理化学性能进行了表征,进一步探讨K取代对3DOM La_(1–x)K_xNiO_3催化剂炭烟催化燃烧性能的影响.SEM和TEM照片显示,制备的3DOM La_(1–x)K_xNiO_3催化剂孔道三维有序贯通,孔径均一,孔壁厚度均匀,每个大孔下面展示清晰可见的小孔窗,大孔孔径大约为260 nm,这有利于炭烟颗粒在气流的协助下进入催化剂的孔道之内,从而提高炭烟与催化剂之间的接触效率.3DOM结构催化剂具有大的比表面积(24?27 m~2g~(–1)),且K的取代对其比表面积无太大的影响.XRD和Raman谱证实了催化剂的钙钛矿结构,且K能够取代La并进入钙钛矿氧化物的晶格中.XPS和H_2-TPR表征发现,K取代La之后,B位的Ni元素的价态有所提升,表面活性氧物种密度增加,其中3DOM La_(0.95)K_(0.05)NiO_3催化剂具有最高的Ni~(4+)的含量和活性氧含量.3DOM La_(1–x)K_xNiO_3催化剂展示了高的炭烟燃烧催化性能,且K的取代能够明显促进其催化炭烟燃烧活性.在松散接触条件下,催化剂炭烟催化燃烧活性的顺序为:3DOM La_(0.95)K_(0.05)NiO_33DOM La_(0.90)K_(0.10)NiO_33DOM La_(0.80)K_(0.20)NiO_33DOM La_(0.99)K_(0.01)NiO_33DOM LaNiO_3particle–type LaNiO_3.其中,3DOM La_(0.95)K_(0.05)NiO_3催化剂展示了最高的炭烟燃烧催化性能,其T_(50)和S_(CO2)值分别为338°C和98.2%,这与Pt基催化剂活性相当.另外,对炭烟催化燃烧性能的影响因素进行了探讨:一方面,三维有序大孔结构有效提高催化剂活性;另一方面,K元素的取代提高了Ni的价态,从而提升了表面活性氧物种数量,这对炭烟催化燃烧起着至关重要的作用.     

La-Ba-Cu复合氧化物在催化消除NO反应中催化性能的研究

合成了具有钙钛石结构的复合氧化物YBa₂Cu₃O₇、LaBa₂Cu₃O₇、LaBaCu₂O₅、La₂BaCu₃O₇和La₄BaCu₅O₁₂.考察了它们对NO分解和NO+CO反应的催化性能.结合化学分析、XRD、TPD和TPR对催化剂的表征结果,探讨了该系列复合氧化物对NO分解和NO+CO反应的催化机理.     

钾调变Mo/SBA-15催化剂用于乙烷选择氧化制乙醛(英文)

采用两步浸渍法制备钾改性的Mo/SBA-15催化剂.采用N2吸附,X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱,拉曼(Raman)光谱,NH3程序升温脱附(NH3-TPD),CO2程序升温脱附(CO2-TPD),H2程序升温还原(H2-TPR)等手段表征催化剂的物理化学性质.研究结果表明,在Mo0.75/SBA-15中添加K之后,有新物种钾钼酸盐生成,并且当K/Mo的摩尔比不同时,钼物种的存在状态也不同.添加钾之后,催化剂的活性和总醛(甲醛、乙醛、丙烯醛)的选择性均有所提高,并且受钾的添加量影响.在575°C时,在K0.25-Mo0.75/SBA-15催化剂上醛的收率可高达8.5%(摩尔分数).     

金属有机骨架材料MIL-53(Al)负载纳米Pd颗粒：一种CO氧化的活性催化剂

通过等体积浸渍法制备了金属有机骨架材料MIL-53(Al) (MIL：Materials of Institut Lavoisier)负载纳米Pd催化剂. 采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构进行了表征. 催化剂在反应前后XRD衍射峰保持不变,说明载体MIL-53(Al)具有良好的稳定性. 采用TEM对催化剂进行表征,结果表明,MIL-53(Al)的多孔晶体结构有助于形成高度分散的纳米Pd颗粒,样品2.7% (w) Pd/MIL-53 中Pd颗粒的平均粒径为2.21 nm. 该催化剂在CO氧化反应中表现出较高的催化活性,115 ℃达到完全转化. 同时催化剂可循环使用,多次反应后催化活性和催化剂结构都保持稳定.     

古化石与陨石的元素对比分析

古化石是古代的动植物经过漫长地质时期和地质作用形成的化石,它是地球历史的鉴证,记载着地球生态环境演变的信息;长时间遨游于太阳系中的陨石,经过宇宙间的核反应和大气的磨蚀,形成了独特的纹理与造型,记载着外太空形成演化的原始信息。古化石成分的分析是研究地球生物起源和进化的科学依据;而陨石是大自然馈赠的来自外太空的岩石样品,极为珍贵和稀少,对陨石成分的分析可以为我国外星球探测和天体化学的发展提供更好的基础。对样品的溶解方法进行选择和优化,最终以硝酸、氢氟酸、高氯酸为混合试剂,采用微波消解法溶解古化石样品;以王水、硝酸、氢氟酸、高氯酸为混合试剂,采用微波消解与湿法消解相结合溶解陨石样品,应用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了3种古化石样品、3种陨石样品中多种元素的含量,并将古化石与陨石中相同元素的含量进行对比。分析结果表明,古化石和陨石中都含有Pb,Hg,Ge,Fe,Ni,Cu,Co和Mn等重金属元素,以及部分稀土元素。该方法加标回收率在98.2%~106%之间,相对标准偏差均小于2.12%。方法的灵敏度高,准确度和精密度好。     

金属有机骨架材料MIL-53(Al)负载纳米Pd颗粒:一种CO氧化的活性催化剂(英文)

通过等体积浸渍法制备了金属有机骨架材料MIL-53(Al)(MIL:Materials of Institut Lavoisier)负载纳米Pd催化剂.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构进行了表征.催化剂在反应前后XRD衍射峰保持不变,说明载体MIL-53(Al)具有良好的稳定性.采用TEM对催化剂进行表征,结果表明,MIL-53(Al)的多孔晶体结构有助于形成高度分散的纳米Pd颗粒,样品2.7%(w)Pd/MIL-53中Pd颗粒的平均粒径为2.21 nm.该催化剂在CO氧化反应中表现出较高的催化活性,115°C达到完全转化.同时催化剂可循环使用,多次反应后催化活性和催化剂结构都保持稳定.     

纳米晶簇多级孔道L沸石的合成及其脱硫性能

采用晶化培育法制备了L沸石纳米晶簇,以其作为前驱体,并以3-三甲基甲硅烷基丙基十六烷基二甲基氯化铵(TPHAC)为模板剂,合成了微孔-介孔多级孔道L沸石(MeLTL沸石).通过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)、27Al固体魔角核磁(27AlMASNMR)和吡啶傅立叶变换红外(Py-FTIR)等方法对MeLTL沸石进行了表征.研究结果表明,MeLTL沸石是由L沸石纳米晶簇自组装形成的,并具有介孔孔道和L沸石的微孔结构以及适宜的酸量与酸强度,其比表面积和孔体积分别高达611m2.g-1和0.696cm.3g-1.将MeLTL沸石作为添加剂引入柴油加氢脱硫催化剂载体中,并与添加L沸石、Al-MCM-41和仅以γ-Al2O3为载体的催化剂进行比较,其脱硫性能为最佳,经加氢后的柴油硫含量仅为9.3μg.g-1,脱硫率达99.3%.     

Rh-Au/γ-Al2O3 三效纳米催化剂的制备与表征

采用超声辅助膜扩散还原法 (UAMR) 和等体积浸渍法 (IMP) 制备了 Rh/γ-Al2O3 和 Rh-Au/γ-Al2O3 催化剂, 考察了它们的三效模型反应 (CO+O2, C3H8+O2, CO+NO 和 C3H6+NO+O2) 活性. H2-O2 滴定和透射电镜结果表明, UAMR 法制得的 Rh/γ-Al2O3 和 Rh-Au/γ-Al2O3 催化剂的金属分散度分别为 45.3% 和 40.1%, 金属粒子表面积分别为 199.6 和 133.0 m2/g, 金属粒子平均粒径小于 3 nm. 对于三效模型反应, 与 IMP 法制备的催化剂相比, UAMR 法制备的 Rh/γ-Al2O3 和 Rh-Au/γ-Al2O3 具有更高的初始活性, 其中后者的活性也高于或接近于 IMP 法制备的 Rh/γ-Al2O3 催化剂. 催化剂经高温老化处理后, 活性均有所下降. UAMR 是一种新颖的负载型纳米催化剂的制备方法, 具有潜在的应用前景.     

三维有序大孔钙钛矿 LaFeO3 催化剂的制备及其催化炭黑颗粒燃烧性能

 采用水油两相双引发剂的无皂乳液聚合法制备了羧基改性的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 聚合物微球, 并以此为模板, 采用胶体晶体模板法制备了三维有序大孔 (3DOM) 钙钛矿 LaFeO3 催化剂. 同时采用柠檬酸络合燃烧法制备了纳米钙钛矿 LaFeO3 催化剂. 通过傅里叶红外光谱、扫描电镜、X 射线衍射和激光粒度仪等方法对样品进行了表征. 采用程序升温氧化反应评价了催化剂对模拟柴油机炭黑颗粒催化燃烧的活性. 结果表明, 制备的羧基改性 PMMA 聚合物微球固含量约为 10%, 表面羧基含量约为 3 mmol/g. 微球粒径分布均匀, 且可通过调节反应条件得到不同的粒径, 可控范围在 300~700 nm. 所制得的 3DOM 钙钛矿 LaFeO3 催化剂以六方有序的方式排列, 其孔径及孔径收缩率分别为 300 nm 和 32%, 大孔孔壁平均厚度约 50 nm. 该催化剂对炭黑颗粒催化燃烧的 T10, T50, T90 和 SmCO2 分别为 340, 412, 458 oC 和 99.8%, 性能优于纳米 LaFeO3 催化剂.     

SBA-15分子筛羟基结构性质及其催化活性的理论研究

采用密度泛函方法对SBA-15分子筛簇模型化合物进行了计算模拟,重点研究了簇模型化合物羟基的几何构型和电子结构性质。从键级、前线分子轨道、静电势和质子化能等方面探讨了表面羟基的酸碱及氧化还原性质。分子筛模型化合物的静电势图显示SBA-15分子筛表面孤立羟基的H原子为分子筛表面的L酸性位,而氢键羟基的O原子则为分子筛表面的B碱性位。分子筛的前线分子轨道研究发现,表面羟基是分子筛表面的氧化还原活性位。计算得到的羟基SiO-H键级及形成的氢键键级分别在0.677 5～0.710 5和0.055 7～0.092 6范围,计算羟基OH的质子化能在1 471～1 589 kJ.mol-1范围。考察分子筛表面的质子化能显示未参与形成氢键的羟基H质子具有较强的B酸性。