(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.     

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.     

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.     

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:     

MnOx在ZrO2上分散状态及对CO氧化的影响

近年，氧化铝载体以其独特性能引起多方面的关注［1］．当将Pt、Rh金属担载在ZrO2上时，在金属和氧化物之间存在着强的相互作用［2，3］，从而提高了CO氧化和NO的还原性能．目前，许多作者曾对ZrO2。负载氧化铜催化剂进行了较系统的研究[4，5]：氧化锰对许多重要的催化反应有广     

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     

CexTi1-xO2复合氧化物的结构及负载CuO对NO还原性能研究

采用共沉淀法制备了不同摩尔比(x=0,0.1,0.2～0.9,1.0)的CexTi1-xO2复合氧化物,考察了CuO/CexTi1-xO2对NO+CO反应的活性,并用BET,TPR和XRD等技术对各试样进行了表征。结果表明,试样的结构和还原特性随焙烧温度变化而变化。XRD检测表明,x值从0.1增加到0.5时,650℃焙烧的试样已形成了CeTi2O6物相,且主要以无定形状态存在;试样经800℃焙烧后晶化完全;x>0.6时,一些TiO2已经进入了CeO2晶格,形成了Ce Ti固溶体。催化剂活性评价表明CuO/CexTi1-xO2(650℃)对NO+CO反应具有较好的活性,其活性随x值变化而变化。TPR及XRD结果表明CuO与CeTi2O6之间存在很强的相互作用,CeTi2O6物相的形成使CuO的还原峰温由380℃提前到200℃,而CuO的存在又促进CeTi2O6的还原峰温从600℃提前至200～300℃。     

CuO在ZrO2上的分散状态及其对催化性能的影响

用ＸＲＤ、ＴＰＲ和ＴＰＤ－ＭＳ等手段表征了浸渍法制备的ＣｕＯ／ＺｒＯ２催化剂，发现ＺｒＯ２上高度分散的氧化铜具有显著的易被还原和再氧化的特性，从而催化剂具有高的ＣＯ氧化活性。     

CO在Pd／ZrO2—Al2O3催化剂上表面反应性能的研究

用流动反应法和ＴＰＳＲＭＳ等技术研究了ＣＯ在Ｐｄ／γＡｌ２Ｏ３和含有ＺｒＯ２的催化剂上的吸脱附行为、表面反应及催化氧化活性，同时用ＸＲＤ技术测定了催化剂的物相结构。结果表明，在Ｐｄ／γＡｌ２Ｏ３催化剂中用浸渍法添加ＺｒＯ２或掺杂超细ＺｒＯ２后，催化剂的氧化活性均有明显提高；ＣＯＴＰＳＲ的实验结果表明，ＣＯ在氧化态Ｐｄ催化剂上程序升温脱附过程中主要与表面氧发生氧化反应，而在还原态Ｐｄ催化剂上发生歧化反应，并发现ＣＯ２的脱附量及脱附峰温次序与对ＣＯ的氧化活性有一致的对应关系。