Cu/SiO2气凝胶催化剂上CO的催化氧化性能

如何消除CO对环境造成的污染,是当前人们所关心的课题之一.催化氧化是消除CO的一种有效方法.常用的CO氧化催化剂多以贵金属为基础.目前,对非贵金属催化剂的研究也正在进行,其中,过渡金属Cu、Co、Fe等对CO的氧化有较好的催化作用.     

Cu/SiO_2气凝胶催化剂上CO的催化氧化性能

如何消除 CO对环境造成的污染 ,是当前人们所关心的课题之一 .催化氧化是消除 CO的一种有效方法 .常用的 CO氧化催化剂多以贵金属为基础 .目前 ,对非贵金属催化剂的研究也正在进行 ,其中 ,过渡金属 Cu、Co、Fe等对 CO的氧化有较好的催化作用 .传统的过渡金属催化剂多以氧化铝为载体 ,并发展了多种制备方法 ,如化学浸渍法、溶胶凝胶法[1] 等 ;催化剂的金属活性组分也由微米级颗粒发展到纳米级超细粒子[2 ] .但对载体的研究仍集中于氧化铝 .近几年发现 ,过渡金属交换的ZSM- 5分子筛具有较高的活性和稳定性 [3 ] .二氧化硅气凝胶是一种新…     

三维氮掺杂石墨烯气凝胶负载钴酞菁作为高效的氧气还原反应催化剂

通过两步溶剂热法制备得到三维氮掺杂石墨烯与吡啶氧基钴酞菁的复合材料(CoTPPc/NGA).该复合材料具有优良的氧气还原性能,在起峰电位和半波上接近商业化的铂碳催化剂(Pt/C),且在稳定性和抗甲醇性能上优于铂碳催化剂,有望代替铂碳催化剂成为碱性直接甲醇燃料电池的阴极催化剂.     

石墨烯掺杂碳气凝胶粉体的制备及电磁干扰性能

采用溶胶-凝胶、 超临界干燥及高温裂解技术制备了不同石墨烯掺杂量的碳气凝胶(G-CA)粉体材料, 通过控制材料的组成和微观结构, 制备了密度仅为0.0093 g/cm³的低密度高导电性气凝胶粉体. 将G-CA粉体布撒在空气中, 测试其对毫米波、 可见光和红外光的衰减性能. 结果表明, 相对于纯碳气凝胶和纯石墨烯气凝胶, G-CA粉体对3种波段的电磁波的衰减性能大幅度提高. 其中石墨烯/掺杂量为7%的碳气凝胶(7%G-CA)在布撒初期和布撒20 min后, 对红外光和可见光均具有97%和94%以上的遮蔽率; 对于毫米波, 在布撒初期和布撒10 min以后, 分别具有75%和65%以上的遮蔽率. G-CA粉体具有良好的分等级微纳米结构及高导电性和超低密度, 该微观结构与组成的协同作用使其呈现出优异的多波段、 长时有效的电磁干扰性能, 有望扩展和延伸传统烟幕材料的应用范围.     

石墨烯基气凝胶催化还原特性及其应用

石墨烯基气凝胶(GA)是一种内部连通的三维石墨烯宏观体,其在继承了石墨烯良好的化学稳定性和优良催化性能的同时拥有更高的比表面积和导电性。GA由于其优越的性能和独特的结构在催化、能量存储、吸附等领域得到广泛的应用。本文主要从GA催化还原特性展开,综述了具有不同催化性能的石墨烯基气凝胶的制备方法,将其总结归纳分为GA、掺杂型GA、复合型GA以及掺杂复合型GA四种类型,并详细介绍了制备方法对石墨烯基气凝胶催化性能的影响。石墨烯基气凝胶因具有优良的电化学活性和催化特性,在燃料电池、染料敏化太阳能电池、微生物电解池和电化学传感器等领域具有广泛的应用前景。最后对石墨烯基气凝胶在催化领域的应用前景进行分析和展望。     

固载MnP-PGMA/SiO2催化剂的制备及其对乙苯氧化反应的催化性能

在溶液聚合体系中,将聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)接枝在硅胶微粒表面,制备了接枝微粒PGMA/SiO2;通过环氧键的开环反应,实现了Meso-四(对羟基苯基)卟啉(THPP)在PGMA/SiO2上的键合,制备了键合有羟基苯基卟啉(HPP)的HPP-PGMA/SiO2;进一步使锰盐与HPP-PGMA/SiO2发生配位反应,制备了固载MnP(锰卟啉)-PGMA/SiO2催化剂.以分子氧为氧源,将MnP-PGMA/SiO2催化剂用于乙苯氧化反应,常压下实现了乙苯向苯乙酮的转化,并探索了乙苯氧化过程中的若干规律.结果表明,MnP-PGMA/SiO2催化剂能有效活化分子氧,显著催化乙苯氧化为苯乙酮的反应过程;于95℃常压下反应12 h,苯乙酮收率接近18%,产物α-甲基苄醇的含量则极少.在催化氧化体系中,作为仿生催化剂的MnP存在最适宜用量,过量的MnP反而会抑制催化剂活性.在PGMA/SiO2表面,MnP的固载密度越小,催化剂的活性越高.在循环使用中,催化剂的活性呈升高的趋势.     

氮掺杂石墨烯的生长机理及其在乙苯选择性氧化中的应用

以热解氧化石墨烯材料为碳基底,分别使用有机氮源和无机氮源对其进行氮掺杂处理,制备了一系列氮掺杂石墨烯材料.采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱等表征方法考察了氮掺杂石墨烯的生长机理.结果表明,随着制备过程中退火温度的改变,氮掺杂石墨烯中不同氮物种的含量有显著差别.这种差异是由不同氮物种化学环境的差异所导致的.所制备的含氮石墨烯材料对乙苯选择性氧化制苯乙酮反应均表现出优良的催化活性.其中,石墨氮的含量对于提高苯乙酮收率起到至关重要的作用.此外,通过氧化剂控制活化的方法可以消除过多的结构缺陷和过量氮掺杂对催化反应的不利影响,有效提升氮掺杂石墨烯的催化活性.     

TPPMnCl催化空气直接氧化乙苯的研究

用金属卟啉模拟细胞色素Ｐ 45 0在温和条件下氧化烃类的研究已经取得了许多重要的成果 ,现已成为仿生催化领域中人们极感兴趣的工作。但金属卟啉化合物催化烃类氧化时一般须使用诸如ＰｈＩＯ、ＮａＣｌＯ、Ｈ2 Ｏ2 这样的单氧原子供体[1～ 6] ,或诸如锌粉、Ｖｃ等牺牲还原剂加分子氧[7,8] 体系作氧化剂 ,这样的氧化剂价格昂贵 ,不可能用于工业实际。从实际应用来看 ,单独使用分于氧为氧化剂用于金属卟啉催化烃类氧化具有广阔的应用前景 ,因而倍受人们的重视。然而在这方面的研究报导仅见于多卤代卟啉[9] 。我们在探索单独用分子氧作氧化剂进…     

介孔分子筛W-SBA-15催化氧化乙苯制备苯乙酮

合成了W-SBA-15介孔分子筛,利用X射线衍射和BET测试对其结构进行了分析.以质量分数30%的H2O2为氧化剂,丙酮为溶剂,研究了介孔分子筛W-SBA-15对乙苯氧化成苯乙酮的催化作用.结果表明,优化的反应条件为:温度120℃,时间8 h,催化剂用量10.0%(质量分数),n(乙苯):n(H2O2):n(丙酮)=1...     

化学改性氧化石墨烯交联的聚酰亚胺气凝胶

聚酰亚胺(PI)气凝胶是一类密度低、机械性能好、隔热性能优异的多孔材料, 通常使用昂贵的化学交联剂进行交联. 氧化石墨烯(GO)是近年来广受关注的用于聚合物增强的纳米功能填料. 以前报道的PI/GO 复合材料多是纤维或膜的形式. 为了获得PI/GO 复合气凝胶, 本文采用化学改性氧化石墨烯(m-GO)替代1,3,5-三(4-氨基苯氧基)苯(TAB)等常规的交联剂, 使之与4,4'-二氨基二苯基醚(ODA)和3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐(BPDA)反应, 制得了m-GO交联的PI 气凝胶. GO的化学改性通过其与过量ODA在水热条件下反应实现. 通过扫描电子显微镜(SEM)研究了PI/m-GO气凝胶的微观结构. 分别通过氮气吸脱附测试、热重分析和热线法研究了m-GO对气凝胶的孔特性、热稳定性和热导率的影响. 测试结果表明, 所获得的PI/m-GO气凝胶保持了高的孔隙率、热稳定性和绝热性. 压缩测试结果显示, 与采用1.8% (质量分数, w)的TAB进行交联的PI 气凝胶相比,仅用0.6% (w)的m-GO交联所获得的气凝胶具有更高的比杨氏模量(杨氏模量/密度)、比屈服强度(屈服强度/密度)和更小的体积收缩率.     

Heterogeneous liquid phase oxidation of ethylbenzene to acetophenone with graphene carbon-based catalyst

The series of graphene materials and N-doped graphene materials were successfully synthesized and improved by high-temperature treatment with trace iron oxide. XRD, Raman, FT-IR, TEM and XPS were employed for these catalysts. The catalytic performance of these catalysts was investigated in the selective oxidation of ethylbenzene with tert-butyl hydroperoxide as oxidant. The impacts of temperature, mass of catalysts, reaction time and oxidants on the selective oxidation of ethylbenzene were also investigated. The N-doped graphene materials exhibit greatly remarkable catalytic performance than others. The conversion of ethylbenzene is more than 90% and the selectivity of acetophenone is more than 95% at 353 K. Graphene can be used as catalyst owing to its unique structures and chemical properties. The characterization tests show that the doping of N atoms can create more defects and more active sites in the N-doped graphene materials which could greatly improve the catalytic performance. Furthermore, such cost-effective graphene-based catalysts possess good stability and could be reused at least five times without remarkable loss of the catalytic activity.     

A hierarchically ordered porous novel vanado-silicate catalyst for highly efficient oxidation of bulky organic molecules

A novel hierarchically ordered porous vanado-silicate nanocomposite with interconnecting macroporous windows and meso-microporous walls containing well dispersed vanadyl species has been fabricated and used as a heterogeneous catalyst for the oxidation of a bulky organic molecule, namely cyclooctene.     

An efficient and reusable carbon-supported platinum catalyst for aerobic oxidation of alcohols in water

Platinum nanoparticles embedded in a hollow porous carbon shell prepared by a photocatalytic reaction acted as a reusable catalyst for the aerobic oxidation of alcohols under atmospheric pressure of oxygen in water.     

Catalytic activity of gold nanoparticles deposited on N-doped carbon-based supports in oxidation of glucose and arabinose mixtures

Oxidation of a mixture of glucose and arabinose over Au particles deposited on porous carbons, N-doped carbons and carbon nitrides was investigated at 70 °C, under constant pH of 8, and oxygen partial pressure 0.125 atm. In particular, Au deposited on nitrogen-containing carbon-based mesoporous structures demonstrated activity in the oxidation of the sugars to the corresponding aldonic acids higher than gold deposited on undoped carbon supports (conversion of glucose up to ca. 60%, arabinose–ca. 30% after 200 min). The results can be explained by the basic nature of the supports leading to an increase in the polarity of the carbon surface and the oxygen activation. Glucuronic acid (with selectivity ca. 10–93.5%) together with gluconic acid was formed as a result of glucose oxidation, while arabinose was selectively oxidized to arabinonic acid.

     

基于N-掺杂碳包覆Fe3N复合材料的高效异相电芬顿降解有机物

水污染导致的缺水危机、水质恶化和生态环境破坏等问题,严重影响人的健康及社会的和谐可持续发展.异相电芬顿技术因催化剂可循环利用、宽pH适用范围等优点而广受关注.常见的催化剂以铁、铁氧化物等铁基材料为主,存在金属颗粒分布不均匀、铁元素易溶出、铁循环易受阻和H2O2选择性和转化效率低等问题,严重制约该技术的发展.尽管可以通过...     

高效SnO2纳米片催化剂用于CO氧化

SnO2是一种具有丰富表面缺位氧的n型半导体,其晶格氧亦可还原.另外其熔点高达1630oC,具有较高的热稳定性能.在过去的几十年中, SnO2主要用作气敏材料.而其作为催化材料的性能,特别是用于大气污染治理则鲜见报道.在过去的几年中,本课题组系统研究了SnO2的催化化学,发现利用传统共沉淀法制备的SnO2纳米粉末,在焙烧温度高于500 oC时,其比表面积通常低于20 m2/g,因而限制了其氧化活性.在SnO2晶格中掺杂Fe、Cr、Mn、Ce和Ta等形成固溶体可有效提高其比表面积并产生更多的活性氧物种,因而其对CO和CH4的氧化活性及稳定性大幅度提高.本课题组近期研究结果表明,采用熔盐法制备的高纯SnO2纳米棒单晶比SnO2纳米颗粒和纳米微球等具有更优异的CO氧化活性,260 oC即可完全氧化CO.且在240–260 oC狭窄温度区间发生转化率突跃,表现出类似贵金属的催化行为.值得指出的是, SnO2纳米棒的比表面积(1 m2/g)远低于其他几种形貌的材料,且无活泼氧存在.但研究表明SnO2纳米棒具有优先暴露的(110)活泼晶面,是导致其活性优良的主要原因.另外,我们采用简单共沉淀法成功制备了高比表面介孔Cu-Sn复合氧化物纳米片(196 m2/g),其在140 oC即可将CO完全氧化,且具有优良的抗水失活性能.因此, SnO2的形貌是影响其催化活性的主要因素之一,但迄今未见较系统深入的研究.在上述工作基础上,本文通过水热法,不添加任何有机模板剂,成功制备了厚度约10 nm的介孔SnO2纳米片和纳米棒及纳米颗粒混合物样品;采用常规共沉淀法制备了SnO2纳米颗粒.并将以上三种不同形貌的SnO2纳米材料用于CO氧化.利用SEM、XRD、N2吸附-脱附、H2-TPR和XPS探讨了不同形貌SnO2催化剂的体相结构和表面性质及其对催化性能的影响.与SnO2纳米颗粒相比,介孔SnO2纳米片具有高的比表面积、孔体积及更活泼的氧中心,因此后者CO氧化活性远高于前者.在空速18000 mL/(g·h)时, SnO2纳米片在260 oC即可完全氧化CO.而SnO2纳米颗粒的CO完全氧化温度高于360 oC. SnO2纳米棒和纳米颗粒的混合样品虽然其比表面积和孔体积及表面活性氧的活性仅略高于SnO2纳米颗粒,但XRD定量结果表明,其具有更多的暴露(110)活泼晶面,因而活性也高于SnO2纳米颗粒. SnO2纳米片催化剂的寿命及抗水性能测试结果表明,该催化剂具有良好的稳定性,且水蒸气仅对其活性产生可恢复的影响.进一步优化其性能, SnO2纳米片有可能用于实际汽车尾气状况下的CO催化清除.     

Temperature responsive polymer-supported TEMPO: An efficient and recoverable catalyst for the selective oxidation of alcohols

This study aimed to combine the advantages of homogeneous catalysis and heterogeneous catalysis by immobilizing TEMPO into a water-soluble temperature responsive polymer. The supported TEMPO was water soluble and displayed excellent activity in the selective oxidation of alcohols below the LCST and can be easily recovered.     

以细菌纤维素为前驱体简便制备氮掺杂碳纤维气凝胶作为高效氧还原催化剂

数十年来,碳气凝胶因其在催化剂载体、电容器和锂电池电极材料以及吸附剂等领域的潜在应用而备受关注.然而,传统碳气凝胶的制备往往使用昂贵且有毒的前驱体,其方法也较为复杂,不利于大规模生产及应用.本文介绍了一种以细菌纤维素为前驱体制备氮掺杂碳纤维气凝胶的方法.该方法廉价高效,简单易行且对环境无害.所制气凝胶具有密度低、孔隙度高、比表面积大以及导电性良好等优点.它继承了细菌纤维素生物质优异的三维交联多孔结构的特点,可直接用作氧还原催化剂,表现出优异的催化性能,预示着其广泛的应用前景.这在该领域的应用报道尚属首次.