Zr/Ti摩尔比对锶锆钛复合氧化物在可见光下光催化性能的影响

通过分步沉积法制备了不同Zr/Ti 摩尔比的锶锆钛(SZT)复合氧化物催化剂, 以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等表征手段考察不同Zr/Ti 摩尔比下SZT催化剂的结构形态, 以可见光下光催化降解亚甲基蓝为模型反应考察样品的光催化活性. 结果表明: Zr/Ti 摩尔比<1 时SZT催化剂发生Zr⁴⁺与Ti⁴⁺同质替换, 引起晶格缺陷, 光催化活性小幅提高; Zr/Ti 摩尔比≥1 时SZT催化剂产生SrZrO₃/Ti_nO_2n-1 (n=4, 9)的新晶相, Ti_nO_2n-1 (n=4, 9)的存在有利于光生电子-空穴的传导与分离, 可大幅提高催化剂光催化活性. 其中, SZT-5/5 表现出最高的光催化活性, 其一级反应速率常数达到0.2133 min^-1, 是同等光照条件下纯SrTiO₃样品(0.0158 min^-1)的13.5倍.     

Cu-V-O氧化物催化燃烧甲苯的活性和抗硫性

采用溶胶-凝胶法制备一系列不同Cu/V比例的Cu-V-O催化剂,利用XRD、BET、H₂-TPR等手段对催化剂进行了表征,并考察其催化燃烧甲苯的活性和抗硫性。结果表明,适量的Cu掺杂会提高催化剂比表面积,而且Cu-V可以形成Cu₃V₂O₈晶型结构,使V₂O₅晶格氧活动增加,提高催化剂氧化-还原能力。其中,Cu_0.15V_0.85催化剂表现出最佳的活性和抗硫性;通过TiO₂负载可以进一步提高催化剂对甲苯的催化燃烧活性和抗硫性。     

苯乙酮氢转移反应中ZrO2/MCM-41和ZrO2/AC的催化性能对比

采用浸渍法制备了分别以活性炭(AC)和全硅MCM-41介孔分子筛负载的ZrO2催化剂,并对其进行了XRD、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱、差热-热重分析和吡啶吸附原位红外光谱等表征,考察了其在以异丙醇为氢源还原苯乙酮为α-苯乙醇的Meerwein-Ponndorf-Verley(MPV)反应中的催化活性,并与水合ZrO2进行对比.研究了载体对催化剂活性的影响.结果表明,ZrO2经MCM-41负载后,与载体发生强相互作用,可能形成Si—O—Zr键,ZrO2在载体表面呈高分散的无定形态,Zr—OH数目显著增加,L酸性增强,并形成B酸中心,使催化剂活性显著高于水合ZrO2;ZrO2负载在AC上后,与载体未发生强相互作用,ZrO2在载体表面未呈高分散状态,增加的Zr—OH数目相对较少,L酸性较弱,未形成B酸中心,催化活性未明显增加,但在较高焙烧温度(400～600℃)下,其仍能保持稳定的催化活性,这可归因于ZrO2/AC中AC孔道疏通及AC石墨层对苯乙酮上苯环的吸附作用,使活性位附近的反应底物浓度显著增大.     

Fe-V/TiO_2催化剂NH_3选择性催化还原柴油车尾气NO_x

采用浸渍法制备了一系列不同Fe/V比例的Fe-V/TiO2催化剂,考察了催化剂在模拟柴油车尾气中催化还原NOx的催化性能,采用TG、XRD、H2-TPR、NH3-TPD和Raman光谱对催化剂进行了表征。结果表明,当Fe引入后,能显著降低V2O5在高温下的挥发,减轻了钒系催化剂在移动源的生物毒性危害。其中,Fe/V比为1∶1(Fe1-V1/TiO2)的催化剂形成了FeVO4活性中心,表现出最好的催化活性,在220~420℃NOx转化率可达到90%以上。此外,Fe1-V1/TiO2催化剂高温热稳定性较好,并且具有较强的抗硫性能。     

制备方法对SrTiO_3可见光光催化活性的影响

采用分步沉积法、溶胶-凝胶法和共沉淀法分别制备了SrTi-F,SrTi-S和SrTi-C三种SrTiO3复合氧化物,XRD,UV-V is,BET,SEM,TEM和EDX对样品进行了表征,并考察了SrTiO3降解亚甲基蓝的可见光光催化活性。结果表明,SrTi-S和SrTi-C样品表现为纯钙钛矿晶相,SrTi-F样品除钙钛矿晶相外还掺杂有少量的Sr2TiO4杂晶相。光催化活性测试表明,SrTi-F表现出最高的活性,其一级反应速率常数是商用P25样品的4.6倍。杂晶相Sr2TiO4的存在有利于SrTiO3复合氧化物光生电子和空穴的传导,可提高催化剂光催化活性。     

VPO催化剂制备条件对其催化甲苯氨氧化反应性能的影响

 用浸渍法制备了负载型钒磷氧(VPO)催化剂,并以甲苯氨氧化合成苯甲腈为探针反应,考察了载体、还原剂、P/V比和V2O5负载量对催化剂性能的影响. 结果表明,大比表面积SiO2负载的VPO催化剂性能稳定,在高温下也具有较好的选择性. 采用不同还原剂制备的催化剂在反应一段时间后活性趋于一致,表明催化剂活性中心是在反应气氛下形成的. P/V比对催化剂活性和结构影响较大,P的加入破坏了V2O5的晶型结构,使磷酸盐物种从催化剂体相向表面聚集,减少了催化剂表面存在的过度氧化物种O-和O-2的数量,选择性氧化物种晶格氧(O2-)起主要氧化作用,提高了催化剂的选择性. V2O5负载量增大,催化剂活性提高,但生成苯甲腈的选择性降低. 表面单分子层覆盖的VOx可能是反应的活性位和选择性位.     

载体硫酸化对柴油机尾气催化剂Pt/Ce-Zr活性和稳定性的影响

近年来,随着大气环境污染问题日益严重,汽车尾气排放受到政府越来越严苛的控制.柴油车排气成分主要包括碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、微粒(PM)和二氧化硫(SO2),因此常用的尾气后处理系统有颗粒捕获器(DPF)、氧化型催化转换器(DOC)以及NOx选择还原系统(SCR),在处理尾气时三者联合使用.其中柴油机氧化型催化剂(DOC)是汽车尾气后处理装置的重要组成部分,主要用于氧化CO,HC和NO,可以将CO和HC氧化成无害的CO2和H2O,将NO氧化成NO2,为后续SCR反应提供条件.柴油机排气温度一般较低(150?400°C),特别是在冷启动阶段,排气温度可降低到100°C左右,要求催化剂具有良好的低温催化活性.此外,由于柴油中存在少量含硫有机化合物,经过燃烧分解,使得柴油机尾气中含有少量SO2,对催化剂又有钝化作用,因此催化剂的抗硫性也是需要关注的重点.本文采用浸渍法制备Pt/Ce-Zr-SO42?催化剂,考察了催化剂载体硫酸化以及Pt和H2SO4的负载顺序对催化剂催化氧化C3H6和CO的活性及抗硫性的影响,并且对Pt/Ce-Zr-SO42?催化剂进行了一系列表征,探究其物理化学性质.结果表明,SO42?的添加能有效提高催化剂活性.Pt/CZ-10S对C3H6和CO的T90(转化率为90%时的温度)相较于Pt/CZ催化剂降低了约75°C,另外,Pt/CZ-10S催化剂也表现出较好的抗硫稳定性,在含硫尾气中240°C反应20 h后,其对C3H6和CO的转化率仍保持在95%以上.CO-TPD和XPS分析结果显示,Ce-Zr-SO42?载体上Pt的分散度增加,增加的Pt颗粒可以产生更多新的活性位点(Pt&+-(SO42?)&?couples),从而表现出优异的催化活性.此外,硫酸化后催化剂表面酸性的变化也是其抗硫性能提高的原因.     

贵金属单原子催化剂的制备及其在CO、VOCs完全氧化反应中的应用北大核心CSCD

为有效提高负载型催化剂中贵金属的原子利用效率,贵金属单原子催化剂逐渐成为一个研究热点和前沿课题.我们针对单原子催化剂在催化氧化领域中的应用,综述了几种贵金属单原子催化剂的典型制备方法,包括原子层沉积法、湿法化学法、光化学辅助法、热解法等,并讨论了上述方法的优缺点.此外,对比传统贵金属负载型催化剂,我们重点讨论了贵金属基单原子催化剂在CO催化氧化、挥发性有机化合物(VOCs)催化氧化、催化机理等催化氧化过程中的最新研究进展,尤其是贵金属基单原子催化剂在低温低浓度催化氧化过程中表现出的优异催化活性、抗水性和抗毒性,表明该类催化剂具备极大的工业应用潜力.最后,进一步从大规模工业应用角度探讨了单原子催化剂目前面临的挑战和可能的解决办法,期望可以为应用于催化氧化过程的高效、稳定的单原子催化剂的设计提供思路.     

铁氧化物前驱体结构与其催化煤液化性能的关系（英文）

煤直接液化生产液体燃料是煤洁净转化和高效利用的一种重要途径,是平衡富煤少油地区资源的有效技术手段.高效煤直接液化催化剂能够促进煤的热解,加速热解大分子的加氢裂化,提高液化产物中油的收率和油的品质.各种含铁物质如赤泥、天然铁矿石、合成型铁硫化物、合成型铁氧化物、以及油溶性和水溶性含铁物质都被用做了煤直接液化催化剂的前驱体,它们在煤液化条件下都能原位转化为磁黄铁矿相(Fe_(1-x)S)从而起到催化作用.由于前驱体组成和性质差异,原位生成的活性相的性质也会有较大差异,导致煤液化结果有很大不同.对前驱体的性质和其原位形成的活性相及其煤液化催化活性的关联研究,对于催化剂前驱体的筛选、设计和生产都具有非常重要的指导意义.但由于影响煤液化结果的因素很多,并且催化剂前驱体的来源、组成或制备条件的差异,很难判定前驱体的某一性质是影响煤液化催化活性的决定性因素,更难以获得前驱体的晶相、晶粒度、比表面积、粒度等因素与煤液化结果的趋势性关联关系.我们采用相同的制备方法和相同的反应原料,仅改变一个容易调变的温度参数,成功制备出同一体系且具有渐变微观结构的铁氧化合物前驱体,并在高压釜内考察了硫化性质和对神华神东煤的催化液化活性,通过SEM,XRD,TG,BET和H2-TPR等表征手段研究了不同温度合成的铁氧化物前驱体的微观结构与性质,进而探索建立与煤液化催化活性之间的关联.结果发现,铁氧化物的微观结构可以通过控制液相合成时的沉淀及氧化反应温度来调变,铁氧化物前驱体晶相是最重要的影响因素.正是得益于包含较多的γ-FeOOH和α-FeOOH晶相,以及较大的比表面积,较高的含水量和更多的活性氧数量,相比高温(70°C)合成的铁氧化物低温(20–30°C)合成的铁氧化物油收率可提高4.5%–4.6%.原位生成的活性相磁黄铁矿相(Fe_(1-x)S)的结构由其前驱体决定,其晶粒度与煤液化油收率呈近似线性对应关系,表明磁黄铁矿相晶粒度越低,煤液化油收率越高.最后我们以液化原料煤粉作为载体,考察了不同合成温度对负载的铁氧化物前驱体的影响,发现煤粉作为载体虽然不会过分干扰合成温度对铁化合物的晶相、形貌的影响,但可以起到良好的物理分散和降低铁氧化物前驱体粒度的作用,是改善煤液化性能的一种有效方式     

催化燃烧催化剂抗硫性的研究进展

在实际工业环境中,废气（包括甲烷、乙烷以及VOCs）中通常会带有一些含硫物种,这些物种在氧化反应过程中会侵占催化剂表面活性位,引起催化剂的短暂物理失活。当有毒物质与主活性物种发生反应可引发永久性失活,从而造成催化剂的中毒失效。本文综述了贵金属、复合金属氧化物以及钙钛矿型催化剂应用于废气催化燃烧反应中的抗无机硫和有机硫性能,讨论分析了催化剂的中毒机理,提出了一些提高催化剂抗毒性的方法和手段,为开发具有高抗硫中毒特性的催化剂提供了一定的思路和方向。