V2O5/SiO2催化剂表面氧的性质

V_2O_5是最重要的烃类选择氧化催化剂.其氧化活性、选择性及各种助催化剂的添加效应与反应条件下其表面活性氧的种类、数目及活性密切有关.为此,人们用ESR,IR,氧同位素交换,脉冲反应等技术对其进行了广泛的研究.研究确证在V_2O_5/SiO_2表面同时存在着O_2~-,O~-和O~(2-).低温下(<150℃)以O_2~-为主,高温下则以O~-为主.一定条件下,它们可以互相转换.O~-的热稳定性高,化学活性也较强.     

V2O5/TiO2催化剂表面结构FT-IR发射光谱研究(II)

用傅里哀变换红外发射光谱原位考察了V_2O_5/TiO_2催化剂在制备焙烧过程中担载偏钒酸铵的热分解步骤及其形成的表面活性相结构。偏钒酸铵在200 ℃左右分解, 在300 ℃之前完全转化为晶相V_2O_5。担载于TiO_2上的偏钒酸铵在100 ℃左右与TiO_2已产生强的化学作用, 在200 ℃之前已完全分解。对于10%(质量分数)V_2O_5/TiO_2催化剂其担载偏钒酸分解后在1020 cm~(-1)附近出现晶相V_2O_5的特征峰。但在500 ℃进一步焙烧后晶相V_5O_5的峰减弱并在1025—900 cm~(-1)区出现宽峰, 表明部分晶相V_2O_5可能转化为二维高分散的VO_x物种。2%(质量分数)V_2O_5/TiO_2催化剂在焙烧过程中也显示晶相V_2O_5的弱峰, 但同时也观察到属于VO_x物种的宽峰。进一步降低钒担载量, V_2O_5晶相特征峰逐渐消失, 而在1025—900 cm~(-1)区出现二维VO_x物种的宽峰。结果还表明傅里哀变换红外发射光谱是表征氧化物催化剂表面相结构的一种有力的方法。     

氧化铈,氧化铜表面氧种的TPR研究

在氧化物催化的氧化还原反应中,催化刘表面上的氧物种对整个催化反应起着关键的作用,不同的表面氧物种将对氧化还原反应的产物产生影响。目前人们普遍认为的表面氧物种有:O_2、O_2~-、O~-和O_3~-(在低温时存在),它们的关系是:O_2(吸附)→O_2~-(吸附)→O~-(吸附)→     

五氧化二钒催化钾碱液吸收二氧化碳的机理

从五氧化二钒(V_2O_5)的物理化学性质出发,研究了V_2O_5加快CO_2在钾碱液(K_2CO_3)中的吸收速率的化学作用机理。实验证明: 当9相似文献   

K_7[Cu(H_2O)W_(11)AlO_(39)]/PANI/V_2O_5复合材料制备、表征及光催化

本文采用直接合成法合成了K_7[Cu(H_2O)W_(11)AlO_(39)]/PANI/V_2O_5,又采用化学氧化法制得了PANI/V_2O_5,然后通过静电自组装法制得新的复合材料K_7[Cu(H_2O)W_(11)AlO_(39)]/PANI/V_2O_5/PANI/V_2O_5。并采用XRD、氮气吸附、FT-IR、SEM、UV、XPS手段进行表征。实验结果表明:K_7[Cu(H_2O)W_(11)AlO_(39)]/PANI/V_2O_5已与PANI/V_2O_5复合,并且保持杂多酸原有Keggin结构。以K_7[Cu(H_2O)W_(11)AlO_(39)]/PANI/V_2O_5/PANI/V_2O_5为催化剂降解亚甲基蓝,考察其光催化活性。确定最佳反应条件:亚甲基蓝溶液初始浓度为12 mg/L、pH=2、催化剂K_7[Cu(H_2O)W_(11)AlO_(39)]/PANI/V_2O_5/PANI/V_2O_5的用量为0.02g。在最佳条件下,亚甲基蓝的脱色率最高可达92.9%。     

V_2O_5-SnO_2催化剂的还原行为及其与氧化活性的关系

用程序升温还原(TPR)方法研究了不同组成V_2O_5-SnO_2样品的还原性能,并对不同还原阶段样品进行了X射线衍射(XRD)及电子顺磁共振(EPR)测定。结果提供了还原过程中物相及钒离子价态变化的信息,发现由于钒离子在SnO_2中的高度分散及组分间的相互作用,V~(5+)的还原温度比纯V_2O_5有明显降低,说明V_2O_5-SnO_2二元氧化物体系比V_2O_5更易获得电子,上述现象与V_2O_5-SnO_2样品作为甲苯选择氧化催化剂所表现的相当高的活性密切相关。     

Na2SnO3系催化剂表面吸附氧的EPR研究

以Na_2SnO_3系甲烷氧化偶联催化剂中性能较好的5%Li_2SO_4-Na_2SnO_3样品为主要研究对象, 用电子顺磁共振(EPR)方法对表面吸附氧及其与甲烷的作用进行了研究, 实验表明: 样品在氧气氛中处理后,得到可归属为表面吸附超氧负离子O_2~-的顺磁信号, 在300 ℃以上温度条件下吸附氧后, 可产生这种表面氧物种, 该物种在室温、1.33×10~(-2) Pa真空条件下能稳定存在, 700 ℃与甲烷作用后顺磁信号显著减弱, 因而催化剂表面的O_2~-物种可能起着活化甲烷的作用.     

CeO_2对钒基催化剂NH_3-SCR反应性能的影响

氮氧化物(NO_x)是一种主要的大气污染物,采用氨选择性催化还原(NH_3-SCR)是实现NO_x排放控制的最有效手段。以V_2O_5/TiO_2为研究对象,通过引入CeO_2对其结构及表面性质进行改性,显著提高了V_2O_5/TiO_2催化剂的NH_3-SCR反应性能,其中1%(质量分数)V_2O_5/Ce_(0.1)Ti_(0.9)O_2催化剂在180～470℃内NO_x的转化率在80%以上,具有较宽的温度操作窗口和良好的抗硫稳定性。表征结果表明:CeO_2的引入可抑制TiO_2晶体的长大,产生更多的结构畸变,并显著增大催化剂的比表面积。V和Ce物种之间的相互作用促进了催化剂表面V~(5+)物种的形成,增强了催化剂对NO的吸附和氧化能力,并提供较多的弱和中等强度的酸性位,导致其低温SCR反应性能的显著升高;但同时表面强酸中心数量的减少以及NH_3非选择性氧化能力的升高,使其高温区SCR的活性明显降低。     

一个含1-甲基咪唑的环状梯型核[V10O20]及特别的电子构型的十核钒氧簇合物的合成、结构及理论计算

合成并表征了一个稀少的含1-甲基咪唑(L)及混合价的[V_(14)O_(36)F_2L_2]~(6-)阴离子化合物的晶体结构。该阴离子是由一个环状的[V_(10)O_(20)]梯和2对架于梯上的VO_5F及VO_3L碎片组成。DFT及键价计算表明架着的VO_5F碎片中V是+4价,其余V均为+5价。前线分子轨道分析表明:[V_(14)O_(36)F_2L_2]~(6-)阴离子架着的VO_5F碎片中,V的d轨道是化学上活性的;而其2e氧化型[V_(14)O_(36)F_2L_2]~(4-)阴离子的VO_3L碎片中,端基V=O(d-p)π轨道是化学上活性的。从[V_(14)O_(36)F_2L_2]~(4-)变成[V_(14)O_(36)F_2L_2]~(6-)阴离子,2e的引入,导致了[V_(10)O_(20)]梯更加稳固,但架于其上的VO_5F及VO_3L碎片却越来越活泼(不稳定),并且能隙大幅降低(从1.59 eV变为0.53 eV)。     

钴希夫碱配合物的合成及其氧合机制的研究——Ⅰ.配合物及其氧加合物的合成和表征

本文合成了一系列以水杨醛或萘酚醛同多胺缩合的四齿(N_2O_2)或五齿(N_3O_2)希夫碱为配体的钴希夫碱配合物及它们的氧加合物,用元素分析、红外光谱、磁化率以及ESR谱进行了表征,在续篇中将继续讨论配合物的吸氧行为和氧合机制。     

超高真空质谱法研究氧在电解银上的吸附态

运用超高真空程序升温反应(TPRS)技术研究了氧在电解银上的化学吸附。在宽广的压力范围内(1—10~(-8) torr)考察了几种吸附氧种的变化规律, 并观察到在覆盖度为0.2—0.6时表面吸附物种的突变。用同位素交换和CO滴定实验证实了在电解银表面存在三种氧吸附态: (1) 弱的未解离的分子态吸附(E_d=92 kJ mol~(-1), v=4×10~(11) S~(-1)); (2) 强的解离的原子态吸附(E_d=134 kJ mol~(-1), v=4.7×10~(13) S~(-1)); (3)氧在银体相中扩散。进一步的实验发现, 分子态吸附氧与表面杂质的存在有关。用等温脱附技术研究了氧在银中的扩散, 得到了扩散量随温度增加的定性规律。     

OH+C2H2与OH+C2H4加成反应的热力学和动力学

OH基与乙炔(乙烯)的反应是控制大气中OH基浓度的重要化学反应。对反应OH+C_2H_2,1975年Davis等用FP-RF技术测定了反应的速率常数。1977年,Perry又用同样方法对该反应作出了研究;结果表明,此反应的速率常数强烈地依赖于压力,与Davis等人的实验结果不符。对反应OH+C_2H_4,Atkinson等人的实验研究表明,压力在30.0kPa以下,反应的速率常数随压力而改变;而在30.0—88.4 kPa之间,与压力无关.这与前人的结果不同。两个反应的产物也因温度不同而异.此外,上述反应一般是在近101kPa下发生的,而实验结果大多是在低压下获得的。且目前尚无直接的理论计算结果。为此,我们在从头算水平上用统计热力学方法,对反应     

一级脱附反应TPD谱的峰高、峰温与脱附活化能的关系

提出了一种从一级脱附反应TPD谱的峰高, 峰温求脱附活化能的方法——查表法。给出了h_m、T_m和E_d之间的关系表。对T_n在200—1100 K, E_d在20-220 kJ mol~(-1)范围内的一级脱附反应体系, 均可据表用内插法求得E_d值, 相对误差在1％以内。     

CS2和O(3P)及N(4S)原子化学反应动力学

含硫化合物的氧化是大气化学中特别感兴趣的领域之一。研究较多的含硫化合物有SO_2、OCS和CS_2。其中O(~3P)+CS_2化学反应动力学研究在文献中已见过报导。通常认为O(~3P)和CS_2反应有三个反应通道:     

咪唑与单线态氧(1O2)1,2-环加成反应的理论研究

采用较新的半经验分子轨道方法Austin Model 1(简称AM1方法), 辅以Berny梯度优化方法, 对单线态氧(~1O_2)与咪唑的1,2-环加成反应,进行了理论研究。计算获得实验尚未检测到的4,5-二氧环丁烷(4,5-dioxetane)的结构, 并在反应势能面上找到单重态双自由基中间体及通过该中间体的两步反应的过渡态。通过对过渡态的结构特征、虚振动方向以及对反应过程的电荷分布情况、轨道相互作用等的分析, 说明该反应是经由单重态双自由基中间体的分步反应。两步反应的活化势垒分别为39.2 kJ·mol~(-1)和150.5 kJ·mol~(-1)。     

O(3P)原子和硅烷化学反应动力学研究

本文报道了用流动放电-化学发光技术测定O(~3P)和硅烷化学反应速率常数.在293—413K范围内, 结果为k=(1.05±0.36)×10~(-10)exp[(-3.06±0.10) kcal·mol~(-1) /RT] cm~3·molecule~(-1)·s~(-1)并用过渡态理论将上述实验结果外推到200—2000 K范围内. 计算结果以三参数公式表示为: k=7.67×10~(-19) T~(2.59) exp(-720 cal·mol~(-1)/RT) cm~3·molecule~(-1)·s~(-1).     

超导体Ba2YCu3O6.92晶格中不同位置氧的热稳定性

Studies on high-T_c superconductor Ba_2YCu_3O_(6.92) using thermogravimetry, temperature programmed decomposition, oxygen isotopic exchange method are reported. There are six steps in the thermogavimetric graph of Ba_2YCu_3O_(6.92). At the first step, 0.40 oxygen atom per unit cell is released, the amount of which corresponds to that of the oxygen released from the CuO_4 square plane when the oxidation number of copper reduced from +3 to +2. This amount of oxygen plays a key role on the influence on the T_c of superconductor. At the is 0.45, corresponding to the amount of oxygen released from CuO_4 when the oxidation number of copper changed from +2 to +1. The oxygen atom released totally at the last three steps is 1.07 per unit cell, which correspondes to the oxygen released from CuO_5 square pyramid when the oxidation number of copper changed from +2 to +1. The first three steps are almost continuous, so in TPD curve there is only one peak at 514 ℃ with respect to the three steps in TG curve and the decomposition heat of this one is 171±8 kJ mol~(-1). Another peak which is over 900 ℃ on TPD curve is the result of the loss of oxygen from the last three steps in TG curve. The sample released oxygen can recover its supeconductivity after reabsorbing oxygen. Oxygen isotopic exchange method shows that the oxygen atoms of CuO_4 and CuO_5 groups can be interexchanged under certain temperature and indicates that there is some bonding between CuO_4 square plane and CuO_5 square pyramidal groups in the crystal lattice of Ba_2YCu_3O_(6.92).     

高锰酸钾与乙酰丙酮快速反应动力学

乙酰丙酮CH_2(COCH_3)_2(简写为Hacac)是重要的有机合成中间体,也是柠檬酸在人体内代谢的中间物.为了进一步掌握柠檬酸氧化的后续变化,我组观测了前人未曾报导过的乙酰丙酮与高锰酸钾在酸性介质中的快速反应.该反应从现象上可明显分为两个阶段:第一个阶段是MnO_4~-的紫色迅速消褪,反应体系转变为浅绿色溶液;第二阶段是浅绿溶液缓慢转变为无色.其中第一阶段的反应速率相当快.我组曾研制成功CFF-751G 型连续流动法快速反应装置,本工作采用该装置对上述第一阶段的快速反应进行了动力学研究.     

停止-流动分光光度法研究铕(II)与二甲酚橙快速电子转移反应动力学

用停止-流动分光光度法研究了Eu~(2+)与二甲酚橙(XO)间快速电子转移反应的动力学规律。求得了速控步骤的动力学参数。如反应级数(n=2)、几个不同温度下的速率常数(k_(278 K)=5.7×10~8 L·mol~-·s~(-1), k_(s38 K)=1.01×10~9 L·mol~(-1)·s~(-1))、活化能(E=7.6×10~3 J·mol~(-1)), 以及指前因子(A=1.5×10~(10) L·mol~(-1)·s~(-1)), 并判断出其为溶液中扩散控制型反应。根据实验现象与测试结果, 提出了Eu~(2+)与XO的反应分别在Eu~(2+)相对过量和在XO过量时的反应机理, 并判断了各反应步骤速率常数之间的相对关系。