(Ce,Cr)xO2/Nb2O5催化氧化1,2-二氯乙烷过程中氧化性中心与酸性中心的协同作用

含氯易挥发有机物(Cl-VOCs)是一类常见的大气污染物,可对生态环境和人类健康产生严重危害.相比其他治理方法,催化氧化法具有经济、高效的优势,其关键在于开发新型廉价的高性能催化材料.(Ce,Cr)_xO_2复合氧化物因具有强氧化性而表现出优异的催化性能,但仍需提高HCl选择性.研究表明,同时提高催化剂酸性和氧化性有助于促进Cl-VOCs降解.Nb_2O_5等固体酸金属氧化物同时具有丰富的表面酸性中心和一定的氧化性,被广泛应用于酸催化和氧化还原反应.将酸性氧化物和(Ce,Cr)_xO_2进行有效复合,有望同时改善催化剂的酸性质和氧化性,实现对Cl-VOCs的高效消除.本文选择Nb_2O_5作为固体酸载体,采用沉积-沉淀法制备了一系列不同质量比例的复合改性y(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5催化剂,考察了其对1,2-二氯乙烷(DCE)的催化降解性能,并利用XRD、UV-Raman、N2吸脱附、SEM、NH3-TPD和H2-TPR等手段表征了催化剂的结构-织构性质、形貌、表面酸性质以及氧化还原性能.通过优化活性组分组成,调控复合氧化物催化剂的物理化学性质,进一步提高其催化活性和选择性,并深入探讨了复合氧化物之间的相互作用机制以及氧化性中心与酸性中心二者的协同催化效应对Cl-VOCs催化降解性能的影响.DCE催化降解实验结果显示,随着(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5质量比(y值)的增加, y(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5催化剂对DCE的降解活性先增大后减小,生成副产物C2H3Cl的最大浓度逐渐降低,其中0.25(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5催化剂的本征催化活性最高.XRD图谱显示, y(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5复合催化剂上出现了TT相Nb_2O_5和立方相Ce O_2的特征峰;当(Ce,Cr)_xO_2与Nb_2O_5质量比小于0.25时,(Ce,Cr)_xO_2在Nb_2O_5表面高度分散.UV-Raman结果显示,复合催化剂上Nb_2O_5特征峰与单组分Nb_2O_5相比明显向低波数偏移,表明Nb_2O_5和(Ce,Cr)_xO_2之间存在较强的相互作用.N2吸脱附表征结果显示, y(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5为介孔结构,其织构性质变化与催化活性之间无直接联系.SEM照片显示,对于复合催化剂,(Ce,Cr)_xO_2颗粒高度分散在片状Nb_2O_5表面,二者的适当复合有利于其紧密接触并增强相互作用,进而充分发挥协同催化效应.NH_3-TPD结果显示,单组分Nb_2O_5具有最多的强酸中心数量和较高的酸强度,随着(Ce,Cr)_xO_2含量增加,强酸和总酸中心数量以及强/弱酸中心数量比值均逐渐减小.H_2-TPR结果显示, Nb_2O_5的氧化能力明显弱于(Ce,Cr)_xO_2,随着质量比y值增大, Nb_2O_5的δ峰向低温方向移动,并与(Ce,Cr)_xO_2的γ峰发生重叠,表明在两者界面处存在Nbm+–O–Cen+强相互作用,γ+δ峰的峰面积呈先增大后减小的变化趋势,其中0.25(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5的γ+δ峰面积最大.此外,复合催化剂中Cr6+物种的α峰面积逐渐增加,表明强氧化性的Cr6+物种含量逐渐增大.酸性中心与氧化中心各自单一方向的变化趋势与催化降解性能先增后减的变化趋势并不一致,表明二者之间的协同催化效应起着重要作用.综上,与单组分(Ce,Cr)_xO_2和Nb_2O_5相比, y(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5催化剂对DCE的本征催化降解活性显著提高,0.25(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O5_催化剂显示出最佳性能.催化剂酸性中心与氧化中心之间存在显著的协同催化效应:酸性中心有利于DCE的吸附和活化以及C–Cl键断裂得到质子化C_2H_3Cl;氧化中心则有利于C_2H_3Cl的深度氧化.合适的(Ce,Cr)_xO_2/Nb2O5比有利于(Ce,Cr)_xO_2颗粒在Nb_2O_5表面高度分散,促进酸性中心与氧化中心之间的协同催化效应,从而显著提高(Ce,Cr)_xO_2/Nb_2O_5复合催化剂的催化降解性能.     

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利用溶胶-凝胶法和超临界干燥法相结合的技术制备了系列CexZr1-x-A1复合氧化物,采用BET、XRD等技术进行了表征,并研究了其负载Pd催化剂的三效性能.BET和XRD结果表明,CexZr1-x-A1复合氧化物具有良好的热稳定性,经1 100℃焙烧4 h后仍具有较大比表面积(＞95 m2·g-1),无α-A12O3产生.TEM和催化剂活性评价表明,含有铈锆固溶体的负载Pd催化剂具有良好的催化活性和耐热稳定性,其中Pd/Ce0.75Zr0.25-A1的催化性能最好,CO、C3H6、NO和NO2的起燃温度(T20%)分别为140、268、340、175℃,经1 100℃焙烧4 h后对各气体组分的完全转化温度仅提高10～20℃.     

气相法二氧化硅负载胺-钯配合物的制备及对Heck反应催化性能的研究

以气相法二氧化硅为载体，链状胺和环胺为功能化试剂，制得一系列二氧化硅-胺基复合载体，通过配位反应得到二氧化硅负载胺-钯（Ⅱ）配合物，进一步还原得到二氧化硅负载胺-钯（0）配合物．采用IR、XRD、XPS、ICP技术对配合物进行表征，并研究了配合物的制备、反应条件以及配体差异对其催化碘苯与丙烯酸的Heck反应的性能．结果表明，该类催化剂在较低的温度下（70～90℃）即可较好地催化该反应，生成反式产物；还原后催化剂具有更好的催化活性和良好的重复使用性能；具有链状胺基配体的催化剂随着N原子数目的增加，催化活性呈上升趋势，而具有环状胺基配体的催化剂活性明显低于前者．     

高比表面积Ce-Zr-O复合氧化物的制备与表征

以 Ce(NO3 ) 3 · 6 H2 O和 Zr(NO3 ) 4· 5 H2 O为原料 ,采用共沉淀法 ,合成了高比表面积的 Ce- Zr- O复合氧化物 .实验结果表明表面活性剂的添加量 ,溶液的 p H值及陈化时间等对比表面积的增加影响较大 .当表面活性剂的添加量为 70 % ,p H值为 9.5 ,陈化时间为 12 0 h,92 3K焙烧 2 h后 ,样品的比表面积达到 2 79.6 9m2 / g.FT- IR分析显示 ,样品经 92 3K焙烧后 ,Ce- Zr- O上残留的活性剂已基本除去 .TG- DTA分析表明 35 3K干燥后的样品在 TG曲线上有两个明显的失重过程 ,与 DTA曲线相对应有两个吸热峰 ,第一个表示吸附水和丙酮的脱去过程 ,温度在 393K,失重率为 7.4 3% ;第二个吸热峰在787K,可能是表面活性剂的分解峰 .氮气的吸 -脱附实验揭示 ,该吸 -脱附等温线属于 型等温线 ,是中孔多孔物质的吸附类型 .另外 ,样品经 973K焙烧 ,比表面为 2 30 .6 9m2 / g;10 73K焙烧后 ,比表面为12 0 .5 5 m2 / g;经 1173K焙烧 ,仍有 5 3.5 3m2 / g.     

氯化物与苯磺酸甲酯在不同溶剂中亲核取代反应的动力学研究

用动力学方法研究了不同温度下氯化物与苯磺酸甲酯在丙酮、2-丁酮、环己酮、乙腈、DMF和甲醇中的亲核取代反应.反应的动力学行为可用SN2机理来解释.在一定溶剂中不同温度(5～45℃)的反应速率常数可用Arrhenius方程很好地关联.根据Arrhenius方程和过渡态理论分别求得了活化能、指前因子、活化焓和活化熵.对溶剂效应和焓-熵补偿作用进行了讨论.在不同溶剂中以活化能作为标度的Cl-的亲核反应性顺序为:环己酮＞丙酮＞2-丁酮＞DMF＞乙腈＞甲醇.     

二甲苯在TFJF型催化剂上深度氧化动力学的研究

在193-225 iC温度范围内，在轴向取样的管式积分反应器中研究了二甲苯在TFJF型催化剂上深度氧化的宏观动力学，在试验条件下，该反应的速度方程为:     

Sm2O3对CuO-γ-Al2O3催化剂性能的影响

在色谱微反流动法实验装置上考察了负载Ｓｍ２Ｏ３对ＣｕＯγＡｌ２Ｏ３催化剂ＣＯ氧化活性的影响，并运用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、程序升温还原（ＴＰＲ）及程序升温脱附（ＴＰＤＭＳ）技术研究了Ｓｍ２Ｏ３对ＣｕＯγＡｌ２Ｏ３催化剂的物相结构、氧化还原特性及表面氧的脱附与恢复行为的影响。结果表明，负载适量的Ｓｍ２Ｏ３对ＣｕＯγＡｌ２Ｏ３催化剂表面氧的脱出与恢复有促进作用，可使部分γＡｌ２Ｏ３相变成γＡｌ２Ｏ３和θＡｌ２Ｏ３的混合型。负载适量的Ｓｍ２Ｏ３能改善催化活性，而负载过量的Ｓｍ２Ｏ３则使ＣｕＯ催化剂上ＣｕＯ的晶粒增大，从而对催化活性起了抑制作用。     

CuO/CeO2催化剂的催化氧化性能及其表征

用CO流动反应法 ,程序升温还原 (TPR) ,光电子能谱 (XPS)和X射线衍射Rietveld分析等技术研究了CuO ,CeO2 及CuO/CeO2 各组分催化剂。结果表明 :单组分的CuO和CeO2 对CO的氧化活性较低 ,但CuO与CeO2 形成复合氧化物后 ,其CO氧化活性明显提高 ,这可能与铜物种在CeO2 表面的价态 (Cu2 + 和Cu+ ) ,分散状态和还原性能有关。CuO在CeO2 上的负载量对铜物种在CeO2 表面形成的价态 (Cu2 + 和Cu+ )至关重要 ,CuO的负载量为 1 0 %时 ,XPS检测不到Cu2p3/2 (eV)结合能 ;当CuO的负载量为 5 0 %时 ,CuO主要以Cu2 + 和Cu+ 形式存在 ,而负载量大于 5 0 %时 ,CuO则以Cu2 + 形式存在。由于形成了CuO/CeO2 复合氧化物 ,使离子半径小于Ce4 + 的CuO进入了CeO2 晶格 ;当CuO的负载量达到 5 0 %时 ,CuO的晶粒尺寸值为最小 ( 6 1nm) ,而晶格畸变值为最大 ( 2 86× 10 - 3) ,此时 ,催化剂具有较高的表面能和最佳的CO氧化活性     

MnOx在ZrO2上分散状态及对CO氧化的影响

Mn-O/ZrO2 catalysts were prepared by impregnation method and were characterized by XRD, TPR and TPD-MS. The oxidation activity of CO on these catalysts was also studied. The results indicated that the interaction between MnOx and ZrO2 would restrained the phase transformation of ZrO2, and raised the dispersion of MnOx species on ZrO2. The highly-dispersed MnOx on ZrO2 is predominant contributors in catalytic activity of the Mn-O/ZrO2 catalysts.