K/LiCoO2的制备及其同时催化去除碳烟和NOx的性能研究

采用溶液燃烧法和浸渍法制备了铜铁矿结构的钴酸锂(LiCoO2)及其负载K的系列催化剂样品,并通过XRD、NOx-TPD、H2-TPR、程序升温反应等对其进行了结构表征与性能评价.结果表明LiCoO2是一种能有效同时去除碳烟(PM)和NOx的催化剂;K负载可提高其催化活性,其中10%K/LiCoO2具有最低的PM起燃温度(246℃)和最大NOx→N2转化率(35.9%);催化剂表面生成的O2-/O-活性氧物种以及较强的NOx吸附存储能力可能是K/LiCoO2催化活性提高的原因.     

类水滑石衍生CuAlO催化剂同时去除碳颗粒和氮氧化物

以共沉淀法合成的含Cu类水滑石为前驱物, 制备了具有介孔结构的CuAlO复合氧化物催化剂, 采用程序升温反应技术评价了催化剂同时去除碳颗粒物(soot)和氮氧化物的性能, 并系统分析了反应条件对催化活性的影响. 结果表明, 在紧接触和松接触两种条件下, CuAlO都有较高的同时去除碳颗粒物和NOx的催化活性, 当催化剂与soot由紧接触变为松接触时, 起燃温度(Ti)由260 ℃升高到314 ℃, NO转化为N2的最大转化率(XN2-max)值由40.4%下降为29.2%; soot含量不同对Ti影响不大, Ti都在260 ℃左右; NO浓度或O2浓度增加, Ti下降, O2浓度从2.5%增至7.5%时对XN2-max影响不大, 都在40%左右; 反应气流速增大, soot起燃温度Ti基本不变, 都在260 ℃左右, 而XN2-max随气速增加而减小, 当气速从20 mL·min-1升至80 mL·min-1时, XN2-max由40.4%下降至21.6%, 但生成N2的量基本相同, 这取决于催化剂的选择性. 催化剂经重复使用后活性下降, 可能是由于反应过程中生成的中间产物吸附于催化剂表面, 覆盖了催化剂表面的活性位.     

Ag/Co-Ce复合氧化物在O2及NOx气氛中催化燃烧碳烟的性能:Ag的作用

柴油车由于其良好的燃油经济性及强劲的动力得到了广泛应用,但同时柴油车尾气排放中颗粒物(PM)也对环境造成巨大污染,并严重威胁人类健康.与气体污染物相比,PM的处理难度更大,其组分复杂,起燃温度高,是当前柴油车排放问题的瓶颈和难点.颗粒过滤器(DPF)是一种有效消除PM的手段,它需要及时再生以保证其较高的碳烟捕集效率.与其他再生方案相比,连续催化再生系统工艺简单,能耗低,研发一种能够连续催化再生柴油车DPF的催化剂也成为当务之急.Ag是一种比较特殊的贵金属,其工业属性较强,价格也相对低廉.Ag基催化剂在环境催化领域有着广泛应用,已被应用于CO催化氧化、VOC催化去除及甲醛催化氧化等领域.目前的文献报道主要集中于研究Ag基催化剂负载于惰性载体对O2气氛下碳烟起燃性能的影响,并基于此讨论Ag的作用.本文利用柠檬酸络合法合成了高性能低温催化氧化材料体系xAg/Co0.93Ce0.07,探讨了不同Ag负载量对在两种气氛O2及O2+NO中催化性能的影响,并深入分析了引起此现象的原因.结果表明,Ag对Co-Ce复合氧化物的催化性能有显著的促进作用;Ag/Co-Ce复合氧化物在O2气氛下的起燃活性取决于Ag含量,Ag含量最高的样品0.3Ag/Co0.93Ce0.07催化性能最佳.而在NOx气氛下,Ag基催化剂的起燃性能不及在O2中的数值;0.2Ag/Co0.93Ce0.07与0.3Ag/Co0.93Ce0.07催化活性并列最优,其起燃温度可低至226oC.XRD及Raman的表征结果证实了Ag主要以单质形态存在,且其对Co-Ce复合氧化物的晶体结构未产生显著的影响,Ag的晶粒尺寸也未明显变化.H2-TPR则表明了Ag的负载未能提高催化剂的整体氧化还原能力,soot-TPR预示Ag甚至恶化了催化剂在惰性气氛下表面晶格氧及体相晶格氧的活性.NOx-TPD表征结果则证明了Ag对催化剂的NOx吸附有积极作用.此外,Ag/Co-Ce复合氧化物催化剂也具备了优异的耐久性及稳定性.本文还依据催化性能及表征结果剖析了碳烟在不同气氛下的催化氧化机理.在O2气氛下,Ag为反应的活性位,Ag与其表面的氧化物层AgOy之间存在一个自再生的反应循环.Ag吸附解离氧原子后,将其转化为AgOy,这表明此氧化物层不仅能够在低温下贡献表面晶格氧去除碳烟,促进氧分子向超氧物种转化,它在分解后也能将吸附氧解离为过氧物种及超氧物种.在NOx气氛下,催化剂表面硝酸根物种是催化剂催化性能维持稳定的重要因素;反应过程中催化材料表面硝酸盐物种的热稳定性筛查结果也进一步佐证了催化剂表面的AgNO3物种是碳烟起燃的决定性因素,其自身的氧化还原活性及Ag离子移动性均有利于降低碳烟的起燃温度.TGA结果说明了NOx气氛中的活性中间产物AgNO3的氧化还原活性劣于O2气氛下活性中间产物Ag2O,这直接导致催化剂在O2气氛下具备更好的碳烟起燃性能.本文工作有助于启发其他研究者开发高活性催化氧化催化材料.     

溶液燃烧法制备LiCoO_2及其同时催化去除碳烟和NO_x性能研究

采用溶液燃烧法和盐助溶液燃烧法制备铜铁矿结构(ABO2)的钴酸锂(Li Co O2)系列催化剂,通过XRD、BET、ICP、XPS、H2-TPR、程序升温反应等手段对其进行了结构表征与性能评价.研究了溶液燃烧法中燃料尿素以及助剂无机盐Na Cl的用量对所制备的催化剂性能影响.实验结果表明,在尿素过量100%时所制备的催化剂结晶程度及催化氧化性能较好,起燃温度达到270℃,N2的转化率达到36.9%.适量助剂Na Cl的引入显著地提高了催化剂比表面积,增加了催化剂表面活性物种,增强了催化剂的氧化还原能力,进而提升催化剂的活性.其中50%质量分数的Na Cl添加量制备的催化剂具有最低的碳烟起燃温度(246℃),但添加Na Cl对NOx的转化率影响不大.     

光热催化还原二氧化碳反应器研究进展

光热催化还原技术是二氧化碳资源化的研究热点之一。设计高效的新型催化剂材料,是构建有效的光热催化反应体系的重要内容,而开发与催化材料适配的反应器,则可以最大化地发挥催化剂的性能,是光热催化放大反应的关键。本文综述了光热催化反应器的不同形式,讨论了光热催化关键变量温度、光照、给料类型和运行方式对反应器设计的影响。总结了反应器设计的局限性和挑战性,为光热催化还原二氧化碳的技术发展提出了展望。     

K_4Ce_2Ta_(10-x)Nb_xO_(30)-WO_3复合物的光催化储能特性

为获得可见光响应的储能光催化材料,以离子交换法获得的钨酸溶液与可见光响应光催化剂K4Ce2Ta10-xNbxO30(x=0,5,10)为原料,制备了K4Ce2Ta10-xNbxO30-WO3(x=0,5,10)复合光催化剂。采用XRD,TEM,BET,UV-V is等方法表征了材料的物理化学特性,通过电化学方法和抗菌实验对其储能特性进行表征,分析和研究了K4Ce2Ta10-xNbxO30能带结构对其光催化储能效应的影响及作用机制。研究结果表明,稀土元素Ce贡献于K4Ce2Ta10-xNbxO30能带结构的调变,使得K4Ce2Ta10-xNbxO30-WO3复合光催化材料具有可见光储能特性,在黑暗中也显示出一定的储能抗菌效应。该材料的储能性能受Nb含量和K4Ce2Ta10-xNbxO30的导带位置的影响:随着Nb含量的增加,光生电子还原能力下降,导致储能性能降低。     

光催化剂Bi1-xGdxVO4的制备和表征及其光催化分解水

通过高温固相法合成了不同组分的光催化剂Bi1-xGdxVO4(x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.0), 并用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)对催化剂Bi1-xGdxVO4进行了表征和分析. XRD结果表明, 在Bi1-xGdxVO4中存在两种结构, 当0.3≤x≤1.0时, Bi1-xGdxVO4为四方晶系硅酸锆型结构; 当x=0时, 为单斜晶系白钨矿结构BiVO4; 当0相似文献   

Ce基复合氧化物同时催化去除碳烟-NO_x的性能研究

我们采用柠檬酸配合法制备了Ce基复合氧化物催化剂,分别在热重分析仪(TG)和管式反应器中测试了其氧化碳烟及同时脱除NOx的催化活性;并利用XRD、BET、H2-TPR、XPS表征手段考察其结构.其中,Co0.1/C e La0.05复合氧化物同时催化去除碳烟和NOx的性能最佳,碳烟脱除率为50%的反应温度为301℃,N2产率为41.4%.实验结果表明,Co主要以氧化物形式均匀分散在Ce-La固溶体表面,Co3+与Co2+价态共存,离子间的变价有利于提高催化剂的氧化还原性能,有效降低了碳烟的起燃温度.La的引入增大了催化剂的比表面积,抑制了Ce O2晶粒长大,进而提高了N2产率.部分La和Co形成了微量的La Co O3,形成了更多氧空位,有利于提高催化氧化碳烟的活性.     

锰氧八面体分子筛室温同时去除甲醛和臭氧的性能研究

通过回流法、无溶剂法及水热法合成了3种锰氧八面体分子筛催化剂（OMS-2）,并对其室温同时去除甲醛和臭氧的反应活性进行了研究.结果表明无溶剂法制备的锰氧八面体分子筛（OMS-2-S）具有最高的甲醛转化率,且水气的加入对3种OMS-2催化剂的二氧化碳产率均具有明显的促进作用.并通过XRD、SEM和XPS等技术对催化剂进行表征,考察了催化剂物理化学性质对其催化活性的影响.从表征结果可得,较强的吸附能力、丰富的氧空位及较强的氧物种移动性是OMS-2-S催化剂活性较高的原因.