甲醛催化氧化催化剂的研究进展

甲醛是致癌致畸物并具有较强的光化学活性.它既来源于纺织、农药、板材或其他精细化学品的生产过程,又来源于机动车尾气和室内各种装潢材料.为了人体健康和大气环境去除甲醛非常必要.用催化氧化法去除甲醛是一种很有前景的技术,但是该技术的关键是研究和发展催化剂.近年来,用于甲醛氧化的催化剂主要分为贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂.贵金属催化剂是将Pt,Pd,Au,Ag等贵金属负载在不同类型的载体上而制得.载体可分为常见载体、传统金属氧化物载体和特殊形貌金属氧化物载体.常见载体是具有较大比表面积的SiO2,Al2O3,TiO2和分子筛等.这类载体有利于活性位的暴露以及反应物和产物的吸附和扩散,而且还能增强载体和活性组分的协同作用.负载在常见载体上的不同贵金属催化剂,其甲醛氧化活性从强到弱排列是:Pt＞ Pd＞ Rh ＞Au＞ Ag.用这种载体制备的催化剂具有很出色的应用前景.比如Na-Pt/TiO2是甲醛氧化活性最好的催化剂,目前己被应用在空气净化器中,其次是Pt/TiO2和Pd/TiO2.传统金属氧化物载体主要是采用沉淀法、共沉淀法制备的CeO2,Fe2O3,Co3O4,MnO2及其复合氧化物,这类载体负载Pt的催化剂仍然具有出色的室温催化性能,如Pt/MnOx-CeO2和Pt/Fe2O3等.虽然Pt负载型催化剂应用前景很好,但是其成本较高,工业生产和普及受到限制.用传统金属氧化物载体制备的催化剂如Au/CeO2,Ag/MnOx-CeO2和Ag/CeO2等同样具有良好的发展前景.对于提高甲醛氧化活性来说,载体的选择至关重要.未来研究趋势可能是甲醛氧化负载型催化剂更多的会选择Ag或Au作为活性组分,而一些有潜力的传统金属氧化物载体将被使用不同的制备方法进一步改良.目前,拥有棒状、球状、孔状等特殊形貌的金属氧化物载体因为它们本身的催化活性要优于用沉淀法制备的传统金属氧化物催化剂,因此,将Ag或Au负载在这类载体上制备的催化剂具有更好的应用前景,如三维(3D)有序大孔Au/CeO2-Co3O4,二维有序介孔Au/Co3O4-CeO2和Au/Co3O4以及三维有序介孔K-Ag/Co3O4等.过渡金属氧化物催化剂,因成本低,资源丰富而受到关注.单一过渡金属氧化物催化剂如锰钾矿型的MnO2纳米棒或纳米球,介孔MnO2,Co3O4和Cr2O3等,具有较好的甲醛氧化催化活性(T50和T100分别小于等于1 10和140℃).另外,Ce,Sn,Cu和Zr等元素常常被掺杂到MnOx和Co3O4中,制备成复合金属氧化物催化剂,MnOx-CeO2具有较好的甲醛催化活性(T50＜100℃),因为MnOx和CeO2较强的相互作用改变了表面活性氧和活性相的数量.目前,复合金属氧化物催化剂氧化甲醛的报道很少.随着制备方法的改变,单一过渡金属氧化物或他们的复合氧化物催化剂可能会成为贵金属催化剂的替代品.目前,如何获得高效、低成本、低温甚至常温去除甲醛的催化剂仍然是一项重要的挑战.特殊形貌的金属氧化物催化剂如3D-Cr2O3,3D-Co3O4,MnO2纳米球和纳米棒,在常温下完全转化甲醛仍然是个难以越过的鸿沟.将来,多种形貌的新型纳米金属氧化物及其Au或Ag负载型催化剂的制备和发展会成为一个研究趋势.这种催化剂既能被用于甲醛的催化氧化,也能被用于苯系物或其他VOCs的催化氧化.它能为机动车尾气和工业生产中VOCs产生量的削减提供技术支撑,而VOCs的去除有益于PM2.5浓度的降低和空气质量的恢复.     

载体对负载型金催化剂上甲醛催化氧化的影响

采用沉积.沉淀法和氨水络合法制备了Al2O3,TiO2,CeO2和SiO2负载的纳米金催化剂,利用元素分析、x射线衍射、氮气物理吸附、程序升温还原、透射电镜和拉曼光谱等技术对催化剂进行了表征,并考察了其低温催化甲醛氧化活性.结果表明,Au/CeO2的催化性能最佳,在40℃时甲醛转化率仍能保持在80%以上.催化剂的活性同时受Au的化学状态和载体性质的影响.Au/CeO2催化剂较高的低温活性可能与离子态的Au物种有关,同时AuxCe1-xO2-δ固溶体的形成产生了大量的氧缺位,提高了氧的活化能力,也有助于提高催化剂的低温活性.     

甲醛低温催化氧化动力学研究Ⅰ本征动力学

甲醛是室内空气污染的主要物种之一[1]。甲醛被吸入人体后,破坏人体的DNA结构,从而引起基因突变,产生潜在的致癌性。因此,脱除甲醛具有一定的现实意义。甲醛的脱除方法主要有催化氧化法、热氧化法、吸附法、生物脱除法等。催化氧化法由于具有很高的脱除效率,是研究较多的脱除甲     

金属有机骨架材料在氨低温催化还原氮氧化物反应中的应用

氮氧化物(NO _x )是造成大气污染的主要污染物之一,工业窑炉和燃煤电厂等固定源以及以机动车为代表的移动源所排放的氮氧化物对生态环境造成了一系列的危害。为此控制并降低NO _x 排放是当前十分艰巨的任务。金属有机骨架材料(MOFs)这种新型的多孔聚合材料由于其多活性位点、高比表面积、结构可修饰、易于功能化而表现出突出的多相催化性能近年来在低温工业脱硝领域逐渐受到关注。本文总结了MOFs材料在氨低温催化还原氮氧化物反应中的应用进展,重点阐述了单金属和双金属的MOFs材料的应用以及MOFs衍生物催化剂的研究。最后对MOFs在低温脱硝领域中目前存在的问题并对其发展方向和前景进行了展望。     

氧化锰催化氧化甲醛的研究进展

甲醛是一种常见的室内污染物,严重威胁着人类的身体健康。氧化锰催化氧化甲醛是近年来发展起来的一种有效治理甲醛的方法,具有价廉、有效和环保的特点。本文从氧化锰催化氧化甲醛的机理、影响其催化效率的因素及氧化锰催化剂的改性研究等方面综述了利用纳米氧化锰催化降解甲醛的研究进展,并展望了纳米氧化锰材料催化降解甲醛的发展方向和应用前景。     

八面体四氧化三铁亚微米晶负载铂催化剂用于室温催化氧化甲醛（英文）

空气中低浓度甲醛的治理和消除一直备受关注.在较低的反应温度下将甲醛转化为CO_2和H_2O的催化氧化法具有能耗低、效率高和环境友好等优点,被认为是一种最具应用发展前景的甲醛消除技术.在各种催化剂体系中,一些铁基氧化物(Fe_2O_3,FFe_3O_4或ferrihydrite)负载的Pt催化剂表现出较为优异的催化性能,能够在室温下实现甲醛的完全氧化.越来越多的研究表明,载体材料的结构及形貌是影响贵金属催化剂性能的主要因素.因此,深入研究Pt物种在不同类型铁基氧化物表面的分散情况及界面间相互作用,对理解催化剂活性中心的性质,设计制备性能更加优异的负载型贵金属催化剂具有重要科学意义.本文采用共沉淀法一步合成出八面体Fe_3O_4亚微米晶负载Pt催化剂(Pt/Fe_3O_4),考察了不同热处理温度对催化剂催化甲醛氧化反应性能的影响.结果表明,在80°C下热处理的催化剂(Pt/Fe_3O_4-80)具有很高的催化活性,在室温下甲醛的转化率可接近100%.随着催化剂热处理温度的升高,催化剂活性有所降低.此外,Pt/Fe_3O_4催化剂还表现出良好的稳定性,经长时间存放或连续运行后催化剂的活性基本保持不变.此外,在一定湿度范围内(RH=30%–80%),水的存在能够显著提高Pt/Fe_3O_4催化剂的甲醛催化氧化性能.采用各种表征技术对Pt/Fe_3O_4的结构、形貌、价态及氧化还原性等物理化学性质进行了研究.结果表明:采用该合成方法能够得到粒径较为均一、具有尖晶石结构和八面体形貌的Fe_3O_4亚微米晶,尺寸较小的Pt纳米粒子(平均2.5 nm)均匀分布在八面体Fe_3O_4晶体的表面,且Fe_3O_4载体表面还存在一定量的羟基物种.随着热处理温度的升高,催化剂表面的Pt物种和Fe物种的价态均发生明显变化.结果证实,Pt纳米粒子与Fe_3O_4载体间的相互作用力会随着热处理温度的升高而发生明显变化.对于性能较为优异的Pt/Fe_3O_4-80催化剂,Pt纳米粒子与Fe_3O_4载体之间存在着强度适宜的相互作用,能够产生相对较多的Pt-O-Fe Ox和Pt-OH-Fe Ox界面活性位,从而使其能够在较低的反应温度下表现出较强的活化分子氧的能力.此外,反应体系中引入的水分子能够与氧分子在界面活性位上共同活化,形成表面活性-OH物种,从而有效促进催化剂反应性能的提升.     

甲醛氧化催化剂及反应机理

甲醛具有致畸和致癌性,是主要的室内污染物。催化氧化法甲醛转化效率高,没有二次污染,相关研究日益受到关注。本文详细介绍了贵金属和非贵金属两类主要的甲醛氧化催化剂,探讨了活性组分、载体、催化剂助剂等催化剂组成对于其理化性质和反应性能的影响规律,讨论了制备方法、反应物中的水含量等因素对于催化反应的影响,分析了催化剂失活的主要因素。研究表明,催化剂表面活性氧、表面羟基、氧空位数量以及对反应物的吸脱附和存储能力是影响催化活性的关键因素。贵金属催化剂,特别是Pt催化剂具有较好的催化性能,可在较低温度实现甲醛充分转化;非贵金属催化剂具有可变价态,通过催化剂的合理设计可以具有足够的催化活性,其原料资源丰富,价廉易得,应用前景广阔。     

低温水热法制备硅胶负载型二氧化钛催化剂

TiO2作为一种优良的光催化材料,能够降解有机物,起到抗菌防污的作用,其在工业上的潜在应用已吸引众多研究者的普遍关注和深入研究[1-3]。为了进一步提高它的光催化活性,研究者试图运用各种方法和技术对纯TiO2进行改进。负载[3]是其中常用方法之一。对于无负载的二氧化钛,由于本     

基于催化氧化技术去除甲醛的研究进展

甲醛（HCHO）作为挥发性有机物（Volatile Organic Compounds,VOCs）,其催化氧化技术具有起燃温度低、设备简单、净化效率高等优点,被广泛采用,催化氧化催化剂主要为贵金属以及过渡金属氧化物.我们综述了近年来催化氧化甲醛的最新研究进展,尤其是甲醛催化氧化机理和提高催化活性的策略.最后,对催化氧化技术在甲醛催化氧化反应中的未来发展方向和趋势进行了展望.     

基于非贵金属催化剂常温常压电化学合成氨

氨是一种重要的化工原料和能量载体,“哈伯反应”是工业上合成氨最主要的方法,但是该方法存在着能耗高,大量排放温室气体CO₂以及转化率低等问题。近年来,常温常压下基于多相催化剂的电化学还原N₂反应(NRR)来制备氨因其原料(N₂ + H₂O)易得,不依赖传统化石能源以及条件温和等原因而表现出巨大的应用潜能,并受到了科学家的广泛关注。然而目前NRR仍存在着如催化剂以贵金属材料为主,催化效率低和催化机理未明确等问题亟待解决。本综述主要总结了电催化NRR的最新研究成果,首先介绍了电催化NRR热力学和催化机理,接着重点列举了基于非贵金属催化剂的研究进展,包括过渡金属氧化物、氮化物、硫化物、非金属催化剂及单原子催化剂等,然后讨论了几种NRR电催化剂的改性方法,以及常见的产物氨的定性定量方法,最后,就目前该研究方向中仍待解决的问题进行了总结,并对下一步的研究进行了展望。     

低温燃料电池贵金属催化剂的老化

催化剂的老化是导致燃料电池性能衰减的重要因素之一.对于低温燃料电池,贵金属催化剂的老化主要体现在粒径的增长、金属氧化态的改变、组分的迁移和流失以及碳载体的腐蚀四个方面.本文综述了低温燃料电池贵金属催化剂老化方面的最新研究进展,探讨了导致催化剂老化的主要原因.     

低温燃料电池氧电极催化剂

氧电极催化剂及缓慢的阴极氧还原动力学是制约低温燃料电池商业化的关键瓶颈因素之一。为此,国内外研究者近年来从提高低温燃料电池氧电极催化剂的催化活性和稳定性、降低催化剂的成本、发展非贵金属氧还原催化剂等方面开展了大量的研究工作,有力地促进了低温燃料电池的发展进程。本文在简要介绍低温燃料电池氧电极反应机理的基础上,从催化剂载体、贵金属及其合金催化剂、金属大环化合物及M-N/C类催化剂和过渡金属硫族化合物类催化剂等方面详细综述了低温燃料电池氧电极催化剂近年来的主要研究进展,并指出了各类催化剂目前尚待解决的问题和发展方向。     

Partial Oxidation of Ethane to Syngas over Supported Metal Catalysts

The reaction performance for C₂H₆-O₂ to syngas over different supported metal catalysts was investigated in a flow-reactor. The activated behavior of ethane is different from that of methane over the supported nickel catalysts. Although there may exist a gas phase reaction at high temperatures, over a Ni (or Rh)/-Al₂O₃ catalyst, the partial oxidation of ethane to syngas is a heterogeneous process, while over a Pt (or Pd)/-Al₂O₃ catalyst, it may be a homo-heterogeneous process. The Ni/-Al₂O₃ and Rh/-Al₂O₃ catalysts are suitable for partial oxidation of ethane to syngas at high temperatures.     

低温等离子体技术在催化剂领域的应用

低温等离子体技术在化学生产中的用途越来越广泛，它在催化剂领域的应用主要表现在以下几个方面：超细颗粒催化剂合成，催化剂再生，催化剂表面处理，活性组分沉淀到基体以及低温等离子体系统中添加催化剂。经过低温等离子体制备或处理过的催化剂，其催化活性有显著提高。在等离子体反应系统中加入适当的催化剂，可以降低等离子体击穿电压，减少能量消耗，提高反应活性。     

负载型MoOx和VOx催化剂上二甲醚选择氧化制甲醛反应

 考察了负载型MoOx和VOx催化剂上二甲醚选择氧化制甲醛反应的性能. 结果表明,两类催化剂在低温(240~320 ℃)下都具有良好的催化性能,VOx催化剂比MoOx催化剂所需的反应温度低,300 ℃下在VOx/γ-Al2O3催化剂上二甲醚转化率可达20%,甲醛选择性可达70%. 载体对催化剂性能有较大的影响,对于VOx催化剂,使用酸性载体时二甲醚转化率和甲醛选择性更高. 催化剂的稳定性较好, 反应17 h后,VOx/γ-Al2O3催化剂上未检测到有积碳生成.     

Graphene‐Supported Ultrafine Metal Nanoparticles Encapsulated by Mesoporous Silica: Robust Catalysts for Oxidation and Reduction Reactions

Graphene nanosheet‐supported ultrafine metal nanoparticles encapsulated by thin mesoporous SiO₂ layers were prepared and used as robust catalysts with high catalytic activity and excellent high‐temperature stability. The catalysts can be recycled and reused in many gas‐ and solution‐phase reactions, and their high catalytic activity can be fully recovered by high‐temperature regeneration, should they be deactivated by feedstock poisoning. In addition to the large surface area provided by the graphene support, the enhanced catalytic performance is also attributed to the mesoporous SiO₂ layers, which not only stabilize the ultrafine metal nanoparticles, but also prevent the aggregation of the graphene nanosheets. The synthetic strategy can be extended to other metals, such as Pd and Ru, for preparing robust catalysts for various reactions.     

甲烷低温氧化Pd催化剂的研究进展

环保意识和污染物排放标准的提高,使天然气汽车尾气减排成为了亟待解决的问题.催化氧化被认为是消除稀燃天然气汽车尾气中强温室效应气体甲烷最为有效的途径之一,而Pd催化剂被认为是甲烷低温氧化的首选催化剂.通过对Pd催化剂制备中的前驱体、载体、助剂、制备方法各制备要素综述,总结了各要素对催化剂低温氧化活性、稳定性和抗硫中毒性能的影响,并系统介绍了Pd催化剂制备的最新发展.基于对当前研究的认识,提出了开发低成本高性能催化剂的措施.