钾对CuSO4/TiO2脱硝催化剂的失活效应(英文)

为了减少碳排放，在世界各地兴建了越来越多的生物质电厂。钾元素是生物质电厂烟气中的一种典型元素并且可以引起脱硝催化剂的失活。具有优异抗SO₂性能的CuSO₄/TiO₂催化剂被认为是一种有前景的非钒基脱硝催化剂。但是，钾对CuSO₄/TiO₂催化剂的影响仍不清楚。本文研究了钾对CuSO₄/TiO₂催化剂的影响并且与商业V₂O₅-WO₃/TiO₂ (VWTi)催化剂作了比较，采用多种表征方法对催化剂样品进行了表征。钾可以引起CuSO₄/TiO₂和VWTi催化剂的失活，但是CuSO₄/TiO₂催化剂对钾的抵抗能力明显高于商业VWTi催化剂。钾会与CuSO₄/TiO₂催化剂中的CuSO₄发生反应生成CuO和...     

Pr掺杂对V2O5-MoO3/TiO2催化剂NH3-SCR反应活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同Pr掺杂量的Pr₆O₁₁-TiO₂载体, 并以浸渍法制备了V₂O₅-MoO₃/Pr₆O₁₁-TiO₂催化剂. 活性评价结果表明, 该催化剂在220~400 ℃范围内具有良好的脱硝效率和N₂选择性以及较强的抗SO₂和H₂O性能. 表征结果表明, 掺杂Pr可以提高V₂O₅-MoO₃/TiO₂催化剂的比表面积、 表面化学吸附氧物种浓度、 桥式硝酸盐物种和Brönsted酸位数量, 从而提高了催化剂上NO_x的选择性催化还原(NH₃-SCR)活性.     

The nature of the surface site for isocyanate produced in the reaction of ammonia and carbon monoxide over supported catalysts

The reaction of CO and NH₃ was performed over M/X (M=Rh, Ru, Pd; X=Al₂O₃, SiO₂, TiO₂) films. Infrared spectroscopy was used to monitor the formation of surface intermediates. Isocyanate (NCO) was detected for all of the metals when the support was Al₂O₃ or SiO₂, but not for TiO₂. The NCO resided on the Al₂O₃ support for all M/Al₂O₃ catalysts, but on the metal when the support was SiO₂. It was concluded that the formation and location of the NCO was dependent upon the extent of NH₄⁺ formation on the various supports.     

基于氨基化煤基碳点的复合光催化剂的制备及对CO2还原的催化性能

采用过氧化氢氧化法剥离出煤炭结构中的晶体碳[煤基碳点(CDs)], 并通过亚硫酰氯氯化及乙二胺钝化等步骤对其进行氨基化修饰, 制得N, S共掺杂的氨基化煤基碳点(NH₂-CDs), 再利用其表面的氨基和含氧基等官能团的配位及分散作用, 将由氯化铜原位还原得到的氧化亚铜(Cu₂O)纳米粒子包覆于其中, 制备了复合催化剂Cu₂O/NH₂-CDs, 表征了其结构和形貌, 并考察了其可见光催化还原CO₂/H₂O的性能. 结果发现, NH₂-CDs的存在使复合催化剂不仅具备了较强的CO₂吸附性能, 而且还具有了高效的电子-空穴对分离和电子转移能力, 从而表现出优异的光催化还原CO₂制备HCOOH的性能. 反应6 h时, 产物HCOOH的量为2582.4 μmol/g cat, 约为同条件下纯Cu₂O作为光催化剂时产物HCOOH产率的7.3倍.     

基底表面性质与前驱液化学环境对原位定向构筑钛硅分子筛膜的影响

b取向MFI型分子筛膜能够显著促进分子的传输效率, 被广泛应用于混合物分离及催化领域. 虽然传统的原位水热晶化法已较为成熟, 然而仍难以调控膜层的b轴取向生长. 本文以304不锈钢片为基底, 采用经典的原位水热晶化法研究了基底表面物化性质、 前驱液配比及晶化条件对钛硅分子筛膜b轴取向生长的影响. 结果表明, TiO₂中间层表面的羟基能够定向诱导分子筛晶粒的吸附, 进而提高钛硅分子筛膜的b轴取向程度. 同时, 前驱液中模板剂和水含量对晶粒的大小及膜层的定向生长具有显著影响, 即仅在合适的碱度下才能形成高b轴取向的钛硅分子筛膜.     

均相催化剂催化氧气氧化生物质制备甲酸

甲酸是一种重要的化工原料,以可再生生物质为原料,通过催化氧气氧化制备甲酸具有重要意义。对于不溶于水的生物质原料的转化,采用可溶于水的均相催化剂体系证明是有效的。本文总结了均相催化剂体系(包括含钒杂多酸、含钒杂多酸+H₂SO₄、含钒杂多酸基离子液体、NaVO₃+H₂SO₄、VOSO₄、NaVO₃-FeCl₃+H₂SO₄、FeCl₃+H₂SO₄等)在催化氧气氧化生物质(包括生物质模型化合物、纤维素、木材、秸秆和玉米芯等)制备甲酸方面的研究,分析了其转化的过程和机理。最后,指出了目前催化氧化生物质制备甲酸存在的问题和挑战。     

Pyrolysis Process of Plant Fibers北大核心CSCD

The natural plant fiber has a large molecular weight and complex structure and composition,and its thermal cracking products and the composition distribution are also more complex. The fast pyrolysiscomprehensive two-dimensional gas chromatography with time-of-flight mass spectrometry（Py-GC×GC-TOF/MS）,thermogravimetry-Fourier transform infrared spectroscopy（TG-FT-IR）,and in situ Fourier transform infrared spectroscopy（in situ FT-IR）methods were used to study the thermal pyrolysis process of six different natural fibers. The distribution of thermal pyrolysis products of different fibers under different pyrolysis temperatures was investigated and the product form was fully discussed. The research results show that the products of fiber pyrolysis mainly include alcohols,aldehydes,ketones,acids,esters,hydrocarbons, dehydrated sugars and CO2,etc. The types of pyrolysis products of different natural plant fibers are obviously different,and the main product types obtained are all different. At the same time,the results of in situ infrared spectroscopy and mass spectrometry show that pyrolysis products are closely related to the pyrolysis temperature. The results of in situ infrared experiments show that when the pyrolysis temperature is lower than 100 °C,the adsorbed water on the surface of the fiber structure is desorbed,but the fiber structure does not change significantly. When the pyrolysis temperature range is 100~200 °C,the temperature has little effect toward the pyrolysis process. When the temperature exceeds 300 °C,the fiber pyrolysis reaction intensifies and the surface structure changes significantly,and the main products are aldehydes and ketones. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

Copper-sulfide cluster assembled architecture via in situ reaction

A new copper-thiolate cluster assembled framework [Cu₂(μ₄-SCH₃)Cl]_n (1), has been solvothermally synthesized through in situ reaction viz., in situ ligand generation and metal reduction. Compound 1 represents the first 3D framework based on Atlas-sphere functionalized by single μ₂-Cl^- groups. DOS calculation reveals the interaction of electronic structures. It is found that the HOMO is mainly distributed on Cl, Cu and S bonding orbitals, while the LUMO is dominated by Cu-Cl antibonding orbitals.     

磷钼酸和钛硅纳米复合氧化物构筑高活性氧化脱硫催化剂

采用溶胶凝胶法合成了钛硅纳米复合氧化物(TiO₂-SiO₂),并以其为载体用原位合成技术或浸渍法负载Keggin结构磷钼酸(HPMo)制备了复合催化剂,使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)、X射线衍射光谱(XRD)和比表面分析仪(BET)等测试手段对催化剂的结构进行表征。 结果表明,采用原位法合成的催化剂为纳米粒子,纳米晶骨架内存在微孔和介孔共存的孔道结构。 原位合成技术或浸渍法制备的催化剂中HPMo保持Keggin骨架结构。以模拟油品(二苯并噻吩、苯并噻吩或噻吩的正辛烷溶液)的氧化脱硫为探针反应,在选定的条件下:硫含量为200.0 g/g的正辛烷溶液和无水乙醇各10.0 mL,反应温度60 ℃,催化剂质量0.15 g,n(H₂O₂)∶n(S)=5∶1,二苯并噻吩的脱除率高于96.0%,产物中硫含量低于10.0 μg/g。 在相同的实验条件下,受电子云密度的影响,脱硫由易到难的顺序为二苯并噻吩>苯并噻吩>噻吩。 催化剂循环使用4次后活性未见明显降低,是一类绿色的模型有机硫化物氧化脱除工艺用催化剂。     

Efficient Transformation of Nitrile into Amide under Mild Condition

Transformation of various kinds of nitriles into the corresponding amides or amide salts was performed in good yields by the addition of two equiv of chlorotrimethylsilane and three equiv of water at 0℃ to room temperature. Hydrogen halide generated in situ by TMSX and water is an important reaction especially when HX is needed in requisite amount and under dry reaction conditions. As part of our endeavor to utilize HX thus generated, we have found TMSC1 and water can be used for transformation of nitriles into amides under very mild reaction conditions and with satisfactory yields. Interestingly, under the condition of hydration of nitrile, ester of carboxylic acid remains intact. Although there are several reports in the literature to bring about the same transformation, however, a new approach is still significant and needed. Moreover, most of the reported methods have not been proven in general and practical in scope. This paper reports the hydration of a series aliphatic as well as aromatic nitriles into amides at 0℃ to room temperature for only two to four hours. Solvent is not needed in this transformation. Attempts to use THF, MeNO₂, or CH₂Cl₂ as the solvent results in poor yields. Protonation of the nitrile by HCl, generated in situ from TMSC1 and half equiv of H₂O, and followed by nucleophilic attack by another equiv of H₂O to form the amide salt seems to be the possible pathway for this reaction. Ideally, the molar ratio for RCN/TMSC1/H₂O is 1:1:1.5. Use of little excess of the reagents (0.2 to 0.5 equiv) leads to completion of this reaction in 10 to 12 h. To compensate the escape of HCl generated in situ, one more equiv of HCl is generally used in this reaction. No further hydrolysis of amide to the carboxylic acid was observed in the presence of one more equiv of water.     

基于钛锡载体的SCR低温脱硝催化剂的表面性质研究

采用共沉淀法制备TiO₂-SnO₂固溶体,浸渍法负载CeO₂得到一系列xCeO₂/TiO₂-SnO₂负载型催化剂,在模拟NH₃选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)反应条件下考察催化剂低温脱硝活性。通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、程序升温还原(H₂-TPR)、程序升温脱附(NH₃-TPD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)等表征技术,研究了氧化铈负载后催化剂的微观结构、表面物种的存在状态、表面酸位等表面性质及NH₃吸附特性。结果表明,Ce:Ti物质的量比为0.1时,催化剂催化脱硝反应活性最高,同时具有较宽的温度窗口(250~300℃)和热稳定性;铈的过量负载会导致催化剂比表面积减小、活性窗口变窄,同时其氧化还原能力和NH₃吸附能力也减弱。NH₃-TPD结果显示,CeO₂的负载导致催化剂NH₃在弱酸及中等酸位的吸附显著增强,与催化剂NH₃-SCR最佳反应物温度降低有关。in situ DRIFTS表明,xCeO₂/TiO₂-SnO₂催化剂的Lewis酸位和Brønsted酸位强度均明显增强,同时,在1657~1666cm^-1处出现新的Brønsted酸位,参与SCR反应的主要物质是NH₄⁺分子。     

原位生长Pd/Ni(OH)2/NF复合催化剂及其析氢性能

采用水热合成法在泡沫镍上原位构建了低贵金属含量的钯/氢氧化镍纳米复合催化剂（Pd/Ni（OH）₂/NF）。通过扫描电镜,能谱仪,X射线衍射仪和X射线光电子谱仪等分析技术表征了催化剂的形貌和微观结构;运用线性扫描伏安法,电化学阻抗谱和计时电流法等手段研究了催化剂的催化析氢性能。实验结果显示复合催化剂具有特殊的微观构型,超薄的Ni（OH）₂薄片生长在泡沫镍表面,纳米尺寸的钯均匀地镶嵌在氢氧化镍薄片中。催化剂表面的氢氧化镍有利于促进水的解离,加快氢中间体的形成;均匀分散的钯极易吸附解离的氢中间体,快速地复合成氢气分子。我们发现复合催化剂能协同加快析氢反应过程,极大地降低析氢过电位,提高了析氢活性。此外,复合催化剂原位生长在泡沫镍上,有效地提高了催化电极的稳定性。     

硫掺杂二氧化钛/碳化钛复合材料的制备及储锂性能

通过二维层状Ti_3C_2的原位水热氧化和气相硫化反应,制备了硫掺杂二氧化钛/碳化钛(S-TiO_2/Ti_3C_2)复合材料,并用于电化学储锂。结果表明,二氧化钛纳米颗粒原位生长在碳化钛片层上,且硫成功掺杂到二氧化钛中。这种S-TiO_2/Ti_3C_2复合结构作为锂离子电池的负极材料,表现出较好的电化学性能。在0.2 A/g的电流密度下循环100圈后,放电比容量稳定在288 m A·h/g,远高于纯Ti_3C_2和TiO_2/Ti_3C_2电极的放电比容量。S-TiO_2/Ti_3C_2复合材料表现出的较高比容量和良好的循环性能,主要归因于复合材料的特殊纳米结构优势:二氧化钛原位生长在碳化钛上,使复合材料具有稳定良好的接触界面,能够促进电子的快速转移,同时可以有效避免循环过程中两种组分的分离;硫在二氧化钛中的掺杂可以提高二氧化钛的导电性,并引入缺陷,提高反应活性。此研究工作为二维材料的原位转化及复合提供了新的思路和研究方法。     

Spectrophotometric determination of tungsten(VI) enriched by nanometer-size titanium dioxide in water and sediment

The adsorption of W (VI) on different metal oxides (TiO₂, ZrO₂), different crystal form of TiO₂ (rutile, anatase) with high surface areas was studied and compared under different pH. A novel method for preconcentration of W (VI) with nanometer size titanium dioxide (rutile) and determination by spectrophotometry has been developed. W (VI) was selective adsorbed on 100 mg TiO₂ from 250 ml solution at pH 3.0, then eluted by 2 ml 9 mol l⁻¹ sodium hydroxide solution. The eluent was adjusted to 5 ml pH 0 solution, added 0.5 ml 12 mol l⁻¹ HCl, 0.3 ml 3% TiCl₃, 0.3 ml 50% NH₄SCN, stirred for 20 min, used for the analysis of W (VI) by measuring the absorbance at 402 nm with spectrophotometry, based on the chromogenic reaction between the W (VI) and the mixture of TiCl₃ and NH₄SCN. This method gave a concentration enhancement of 50 for 250 ml sample, eliminated the sizable interferences on direct determination with spectrophotometry. Detection limits (3σ, n=11) of 1.2 ng ml⁻¹, relative standard deviation of 2.3% at 10 ng ml⁻¹ level were obtained. The method was applied to determine the W (VI) in hot spring water, river water, tap water and stream sediment. Analytical recoveries of W (VI) added to samples were 98–101%.     

Ce对Mn/TiO2/堇青石整体低温脱硝选择性催化还原催化剂的改性

通过溶胶-凝胶法将TiO₂溶胶负载在堇青石载体上, 再浸渍Mn和Ce活性组分, 得到整体式催化剂, 并用于NH₃选择性催化还原(SCR)NO_x. 结果表明, 添加Ce以后, 催化剂的低温脱硝活性得到明显提高, 在空速6000 h^-1时, 120 ℃下NO转化率由71.1%提高到97.8%, 并且在120~240 ℃范围内, NO的转化率均保持在95%以上. Ce改性后催化剂具有较大的比表面积和孔体积; 催化剂表面含有更高含量的Mn⁴⁺和较多的表面化学吸附氧, 增加了NH₃的吸附能力, 并进一步促进了NO氧化活性, 使SCR活性显著提高.     

电解水催化材料动态构效关系的原位拉曼研究进展北大核心CSCD

可再生能源电解水产氢对于实现碳中和目标和未来可持续社会的发展具有重要意义。然而,在电解水服役过程中,催化材料往往会发生复杂的结构演变,这对深入理解电解水催化材料反应机制和精准设计高效催化材料造成了挑战。原位电化学拉曼表征技术对催化材料结构动态演变过程的实时监测,是揭示电解水材料动态构效关系,解析催化反应机理的关键。本文介绍了原位电化学拉曼表征技术的基本原理,重点综述了其在催化材料相结构演变、表面活性位点和界面水分子行为中的最新进展,阐述了电解水催化材料在服役过程中结构演变与性能演变之间的变化规律,为实现催化材料全生命周期动态构效关系的精准构建提供了技术基础。最后,分析总结了原位电化学拉曼表征技术在电解水应用过程中存在的问题与挑战,并对先进原位电化学拉曼技术未来的发展进行了展望。     

钼改性页硅酸镍催化剂催化顺酐加氢性能

通过蒸氨法合成了一系列钼改性的页硅酸镍催化剂, 考察了钼含量对催化剂结构及其催化顺酐液相加氢性能的影响. 采用氮气物理吸附-脱附、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 透射电子显微镜(TEM)、 氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)、 吡啶吸附红外光谱(Py-IR)和原位X射线光子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构和形貌等进行了表征. 结果表明, 助剂Mo的引入对催化剂结构形貌及其催化性能影响显著. Mo的引入提高了活性金属Ni的还原度, 增加了催化剂表面金属Ni⁰的数量, 金属Ni在还原过程产生氢溢流, 溢流氢将部分MoO₃还原为具有酸性的MoO_x物种, 由于金属Ni⁰与具有Lewis酸(L酸)特性的MoO_x及Ni^σ+的协同效应, 显著提高了催化剂对顺酐C≡C和C≡O的加氢活性. 当Mo含量(质量分数)为3%时, 其催化活性最高, 在160 ℃和5 MPa H₂气条件下, 反应3 h顺酐的转化率为100%, 产物γ-丁内酯的选择性为27%.     

Cr负载V2O5-WO3/TiO2催化剂的低温NH3-SCR脱硝活性

采用浸渍法制备了一系列不同Cr负载量的CrO_x-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂, 研究了Cr改性对该催化剂脱硝活性及抗硫性能的影响. 结果表明, Cr的引入使V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂的低温NO_x去除效果和抗硫性能显著提升. Cr的负载量为3%(以Cr₂O₃计算质量分数)时, 催化剂具有最佳的低温脱硝活性和N₂选择性. 结构表征结果表明, 改性催化剂中Cr元素主要以Cr³⁺形式存在, Cr的引入使催化剂的氧化性能明显提升, 并使表面弱酸位点、 强酸位点和催化剂表面吸附氧数量增多. XPS分析结果表明, Cr能使催化剂中V⁵⁺/V⁴⁺比例降低, 促进催化剂中自由电子的迁移. In situ DRIFTs表征结果显示, Cr的引入能促进NO与吸附在Brönsted酸位点上的NH₃在低温条件下反应, 从而使催化剂具有更好的低温脱硝活性. UV-Vis光谱分析结果表明, CrO_x负载量提高会显著增加高价态Cr的烧结聚集. 同时, 提出了一种选择性催化还原(SCR)反应中Cr-V协同催化的机理.     

Fe的原位掺杂对Pt/Silicalite-1催化丙烷脱氢反应性能的提升作用

利用一步水热法制备了原位掺杂Fe的Silicalite-1分子筛载体,浸渍得到相应的Pt基催化剂,用于丙烷的直接脱氢反应。作为对比,也制备了Pt/Silicalite-1和共浸渍的Pt1Fe2/Silicalite-1催化剂。研究发现较之Pt/Silicalite-1催化剂,原位掺入Fe的Pt/Fe-Silicalite-1催化剂反应性能有了很大程度地提高,而共浸渍制备的Pt1Fe2/Silicalite-1催化剂反应性能有所降低。在Pt/Fe-Silicalite-1催化剂上,尽管丙烷的初始转化率略有降低,但丙烯的选择性和催化稳定性大幅提高。反应8 h后丙烷转化率稳定在43.7%、丙烯选择性达到98.0%;且在80 h内基本保持不变。深入表征发现Fe的原位掺入使得Pt物种配位饱和度提高,避免了丙烷的深度脱氢使得丙烯选择性提高、结焦速率降低;且通过Fe-Pt之间电子转移,使得Pt上的电子云密度增强,增强了丙烯的脱附能力,进一步降低了结焦速率。另外载体中的Fe位点可以锚定Pt,使得Pt物种不易聚集,从而进一步提高了Pt/Fe-Silicalite-1的稳定性,使得该催化剂在反应80 h后仍保持高转化率和选择性。     

温度对乙醇电催化氧化的影响

升高温度可以提高反应速率和增加物质的输运,因此通过不同温度下反应机理的研究可以深入理解电催化过程,对催化剂的设计具有指导意义。本工作初步建立了变温原位红外测定方法。采用温控电极,用电势测温法进行温度的校准,实验得出控温仪器加热温度Th与电极表面温度TS的关系为T_S=0.57T_h+7.71 (30°C T_h≤50°C);T_S=0.62T_h+5.12 (50°C T_h≤80°C),误差分析最大温差为1°C。利用该方法我们研究了商业Pt/C催化剂在不同温度下乙醇的电氧化过程。从循环伏安图可以明显看到随着温度的升高整体氧化电流增大,起始电位、峰电位均负移,说明热活化使得氧化反应更容易进行;第一个峰电流与第二个峰电流的比值用于定性评估CO_2的选择性,对比25°C,商业Pt/C催化剂在65°C下第一峰提高30%,说明高温有利于C―C键的断裂。对比25°C的原位红外谱图,我们发现35°C及50°C下商业Pt/C催化剂上CO_2产物的起始电位负移200 m V,说明高温下,Pt/C催化剂能在更低的电位提供含氧物种;而CH_3CHO、CH_3COOH起始电位不随温度变化。用CO_2与CH_3COOH的积分面积比来评估CO_2选择性,发现高温低电位其选择性最高,说明高温低电位有利于乙醇完全氧化生成CO_2,而高温高电位下表面吸附含氧物种占据了活性位,阻碍C―C键断裂。