超临界甲醇处理对Ru/C催化剂结构及性能的影响

采用超临界甲醇处理活性炭,传统水浸渍制备负载钌炭催化剂,用N2物理吸附、Boehm滴定、X光电子能谱仪(XPS)、程序升温还原(TPR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等表征手段,研究了超临界甲醇处理活性炭对活性炭表面结构、表面基团含量,及Ru/C催化剂的还原性能、钌的分布的影响.并以葡萄糖加氢生产山梨醇为模型反应对负载钌基催化剂的性能进行了评价.研究结果表明,超临界甲醇处理活性炭,活性碳的孔结构性能变化不大,但可有效降低活性炭表面含氧酸性基团的含量,有效提高钌的分散度,使催化剂的还原温度升高,增强了载体和活性组分钌间的相互作用,提高了钌的电子结合能,从而有效的提高所负载催化剂的催化活性.在实验范围内,当超临界甲醇的温度为300℃,处理时间为12 h以上时,在4.0 MPa,120℃,葡萄糖浓度为50%(w/w)反应条件下,催化剂的反应速率达到了118.65 mmol.min-1g-1Ru,是未处理活性碳的1.96倍.     

葡萄糖加氢用Ru/活性炭催化剂: 改性方法对活性炭表面性能的影响

分别采用超临界甲醇流体、浓硝酸氧化、浓硝酸结合超临界甲醇流体等不同手段对椰壳活性炭进行了表面处理,用N2物理吸附、Boehm滴定、X光电子能谱仪(XPS)、电感耦合等离子原子发射光谱分析(ICP)、透射电镜(TEM)等手段研究了处理方法对活性炭表面孔结构及表面基团的影响;并以活性炭为载体,三氯化钌为活性前驱体,采用等容水浸渍法制备了钌炭催化剂,以葡萄糖加氢生产山梨醇为模型反应对制备的钌基催化剂的催化活性进行了评价.结果表明:各种处理方法对活性炭的比表面、孔径等孔结构性能影响不大;但超临界甲醇处理活性炭可明显减少活性炭表面含氧酸性基团的含量,尤其是羧基等不稳定基团的含量;而硝酸处理活性炭则可大幅度提高活性炭表面含氧酸性基团的含量,尤其是羧基等不稳定基团的含量增加更大.ICP分析结果表明:超临界甲醇处理活性炭并不改变活性炭样品对钌的吸附量,但硝酸氧化处理活性炭却能明显提高样品对钌的吸附能力.活性炭表面的这些含氧基团虽然有利于钌离子的吸附,但却不利于钌在活性炭表面的分散.由于超临界甲醇流体处理活性炭时的表面反应及萃取作用,可有效清除活性炭表面的不稳定含氧酸性基团,避免还原过程中钌的迁移聚集,使负载钌的分散度提高,有利于增强钌与活性炭间的相互作用,使钌部分缺失电子,钌的结合能升高;可明显提高负载钌炭催化剂葡萄糖催化加氢的活性.     

活性炭表面基团的调变对Ru/AC氨合成催化剂的影响

通过硝酸处理的方法对活性炭表面基团进行了调控,研究了活性炭表面基团的数量对负载钌基氨合成催化剂的影响。运用N2物理吸附、CO化学吸附、Boehm滴定法和质量滴定法等分析手段对催化剂进行了表征。结果表明,随着预处理硝酸浓度的增加,活性炭表面含氧基团的数量线性增加,等电点逐渐减小,而催化剂的活性先增加后减小,钌的分散度也呈现相同的规律。当硝酸浓度达到4.6mol/L时,活性炭表面总含氧基团量为1.21mmol/g,钌的分散度和催化剂的活性都是最佳。适量的含氧基团对提高钌的分散度是有利的,但过量的含氧基团并不能进一步提高钌的分散度,催化剂的合成氨活性和载体表面的含氧基团数量不是线性增加的关系。     

超声频率对活性炭结构及钌/活性炭氨合成催化剂催化活性的影响

 采用超声波处理活性炭,运用场发射扫描电镜、 N2物理吸附和程序升温脱附-质谱等表征手段,考察了超声处理对活性炭的表面形貌、孔结构以及表面基团的影响. 以不同超声频率处理后的活性炭为载体,以钡和钾为助剂制备了一系列钌基氨合成催化剂,并考察了其性能. 结果表明,随着超声频率的提高,活性炭的杂质含量明显降低,中孔比表面积增加,表面不稳定基团的数量减少. 当采用功率100 W, 频率39.0 kHz的超声探头处理30 min时,活性炭表面的杂质含量较低,中孔比表面积适中,以其为载体制备的钌基氨合成催化剂的活性较高,在GHSV=10000 h-1, 10.0 MPa和425 ℃的反应条件下,反应速率达到101.0 mmol/(g·h).     

富氧条件下生物质基活性炭负载钾催化剂高选择性还原氮氧化物

研究了富氧环境中生物质基活性炭负载钾催化剂选择性还原氮氧化物的性能。结果表明,与煤基（褐煤）活性炭负载钾催化剂相比,生物质基（木屑）活性炭负载钾催化剂表现出高选择性还原NO能力,在2 h恒温稳态实验过程中能够保持80%的NO还原效率,而C-O₂反应活性仅为18%。X射线衍射、比表面积、X射线光电子能谱以及程序升温脱附实验表征结果显示,生物质基活性炭负载钾催化剂优异的选择性还原NO性能应归因于炭表面钾物种的高度分散性,这与催化剂的高比表面积以及大量的表面氧基团有关。另外,生物质基炭材料还原NO反应产物中具有较高的CO₂选择性。     

活性炭载体的超声波处理对钌/活性炭氨合成催化剂催化性能的影响

 利用超声波处理活性炭,并采用场发射扫描电镜、X射线能谱、N2物理吸附和CO化学吸附等表征手段,考察了超声波处理对活性炭表面形貌、化学组成、表面织构和催化剂钌分散度的影响. 以超声波处理的活性炭为载体,以钡和钾为助剂制备了一系列钌基氨合成催化剂,在10.0 MPa,10000 h-1和400 ℃的条件下进行了氨合成活性评价. 结果表明,超声波处理可有效除去活性炭表面的杂质,提高中孔比表面积占BET比表面积的比例. 超声波处理50 min的活性炭表面的杂质含量较低,中孔比表面积适中,以其为载体制备的钌基催化剂的活性较高,催化氨合成反应速率可达94.8 mmol/(g·h).     

活性炭载体的微波处理对氨合成催化剂Ru/C催化性能的影响

 将一种商用活性炭在氮气保护下进行微波处理，采用元素分析、XRD、N2物理吸附和CO化学吸附等表征手段，考察了微波处理对活性炭载体的化学组成、物相、表面织构和催化剂钌分散度的影响．以微波处理的活性炭为载体，以钡或钡铯为助剂，制备了一系列钌催化剂，在SV＝10000h－1，p＝10．0MPa和θ＝430℃的条件下进行了氨合成活性评价．结果表明，活性炭经微波处理后能有效地脱除非碳成分，提高炭载体的稳定性，制备的负载型钌催化剂不仅具有较高的钌分散度，而且在一定温度范围内能够防止金属粒子烧结，从而使催化剂的活性和稳定性明显提高．例如，以未经处理的活性炭为载体制备的4％Ru－Ba－Cs／C催化剂，其出口氨浓度为9．23％，经1．0MPa，520℃耐热36h后，其出口氨溶解度下降至7．39％；而以经微波处理的活性炭（CW5）为载体制备的4％Ru－Ba－Cs／CW5催化剂，出口氨浓度为16．78％，经相同条件耐热后，其催化活性基本不变．     

活性炭载体的微波处理对氨合成催化剂Ru／C催化活性的影响

将一种商用活性炭在氮气保护下进行徽波处理，采用元素分析、XRD、N2物理吸附和CO化学吸附等表征手段，考察了微波处理对活性炭载体的化学组成、物相、表面织构和催化剂钌分散度的影响。以微波处理的活性炭为载体，以钡或钡铯为助剂，制备了一系列钌催化剂，在SV＝10000h^-1,p=10.0 MPa和θ=430℃的条件下进行了氨合成活性评价。结果表明，活性炭经微波处理后能有效地脱除非碳成分，提高炭载体的稳定性，制备的负载型钌催化剂不仅具有较高的钌分散度，而且在一定温度范围内能够防止金属粒子烧结，从而使催化剂的活性和稳定性明显提高。例如，以未经处理的活性炭为载体制备的4％Ru-Ba-Cs/C催化剂，其出口氨浓度为9．23％，经1．0MPa,520℃耐热36h后，其出口氨溶解度下降至7．39％；而以经微波处理的活性炭（CW5）为载体制备的4％Ru-Ba-Cs/CW5催化剂，出口氨浓度为16．78％，经相同条件耐热后，其催化活性基本不变。     

焙烧温度对CuCe/AC催化剂甲醇氧化羰基化性能的影响

采用先浸渍Ce后浸渍Cu的方法制备了活性炭(AC)负载CuCe催化剂,考察了焙烧温度对CuCe/AC催化剂表面结构及其催化甲醇气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯(DMC)性能的影响,并采用XRD、XPS和H2-TPR等表征分析了活性组分含量和价态等性质。结果表明,催化剂中高价态的Cu~(2+)逐渐被还原为低价态的Cu~+和Cu~0,催化剂中发生Cu~(2+)→Cu~+→Cu~0的还原变化过程。催化剂经450℃焙烧处理后,催化剂中仍然存在一定量的Cu_2O晶相,表明Ce与Cu的相互作用抑制了部分Cu_2O的还原。当焙烧处理温度为300℃时,催化剂中的Cu~+含量达到最高,此时催化剂的活性达到最优,DMC的时空收率、选择性以及甲醇转化率分别为143.4mg/(g·h)、85.2%和4.1%。     

活性炭负载钌系氨合成催化剂中钌含量的分析

采用分光光度法测定活性炭负载钌系氨合成催化剂中的钌含量．在强酸和乙醇体系中,Ru（Ⅲ）与硫脲生成蓝色物,于最大吸收波长λ=620am处测定催化剂中的钌含量．测试结果表明,该方法操作简单、干扰小,相对标准偏差为1％～3％,加标回收率在97．5％～102．0％之间,适用于活性炭负载钌系氨合成催化剂中钌含量的准确测定．     

活性炭及表面性质对Ru基氨合成催化剂性能的影响

 采用N2物理吸附和He-TPD等表征手段考察了不同活性炭及其经HNO3和氧化处理后的孔结构性质及表面基团的变化,并用CO化学吸附分析了其对活性组分Ru分散度的影响. 结果表明,活性炭较发达的中孔结构可显著提高Ru的分散度. 活性炭的部分表面含氧基团是Ru的分散中心,它们的量会明显影响催化剂的Ru分散度及活性. 活性炭经HNO3处理虽然可以使含氧基团的量增加,但同时也使不稳定基团的量增加,这些不稳定基团在催化剂还原过程中分解,不利于Ru的分散. 活性炭的气相热处理可以调变其表面结构及表面基团,从而提高 Ru的分散度及催化剂活性.     

Effect of Activated Carbon as a Support on Metal Dispersion and Activity of Ruthenium Catalyst for Ammonia Synthesis

IntroductionSince the beginning of the 2 0 th century,ammonia has been produced over the fused ironcatalyst known as Haber- Bosch process.Thecatalyst most widely used is Fe,promoted withK2 O and Al2 O3and other un- reducible oxides.Thefused iron catalyst has many advantages,such aslow unit price and long lifetime,worldwide about1 40 million tons of ammonia is manufactured peryear in the presence of Fe catalyst.But its lowactivity below40 0℃ makes it necessary to carryout the process at a …     

Pretreatment of Cylindrical Coconut Activated Carbon and Performance as Catalyst Support

Cylindrical coconut activated carbon(CCAC) support was graphitized at a high temperature(1900 ℃) in argon, then oxidized with an O₂-N₂-H₂O mixture, and treated with nitric acid. Pretreatment of carbon support on its mechanical strength, physical structure, chemical composition and surface properties of cylindrical CCAC support was investigated by X-ray diffraction(XRD), surface area analysis, scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive spectroscopy(EDS), thermogravimetric-differential thermogravimetric(TG-DTG) analysis and temperature programmed desorption-mass spectrometry(TPD-MS), and the effect of CCAC support on the catalytic activities was also studied. The results show that the degree of graphitization, the purity(phosphorus, sulphur), pore structure(micropore, mesopore) and oxygen-containing functional groups(―COOH, ―OH, ―COOR) of carbon supports are obviously different, which have a great influence on the performance of Ru-based catalysts. After a series of pretreatments, the surface physical and chemical properties of the commercial CCAC are modified and improved, and the activity of as-prepared Ru/AC catalyst is increased significantly.     

通过柠檬酸改性提高载银活性炭的抗菌性能

通过负载柠檬酸对活性炭进行改性,用N2吸附法测定活性炭的比表面积,用AAS、SEM、XRD测试技术分析了银在活性炭上的吸附和分布,并研究了载银活性炭的抗菌性能。结果表明,负载柠檬酸使活性炭的比表面积下降约24%,但载银后活性炭的比表面积增大。柠檬酸改性为[Ag(NH3)2] 的还原吸附提供更多的活性点,使银的吸附速率加快,吸附量提高约25%,表面的银颗粒变得非常密集,粒径减小,且颗粒均匀,因此抗菌性能显著增强,其中对金黄色葡萄球菌的杀灭效果明显优于对大肠杆菌的,同时对于高分散Ag/C催化剂的制备及银的回收也具有重要的价值。     

Electrochemical Investigation of Activated Carbon Electrode Supercapacitors

Supercapacitors, also called as ultracapacitors, are electrochemical energy-storage devices that exploit the electrostatic interaction between high-surface-area nanoporous electrodes and electrolyte ions, combining properties of conventional batteries and conventional capacitors. A symmetrical activated carbon (AC) electrode supercapacitor has been fabricated in a simple and inexpensive manner. The AC has been synthesized from Charcoal, has activated in a furnace at high temperatures. The electrode was fabricated by casting slurry made of AC and blended in a polymer solution on the counter electrode (current collector), appeared to have high mechanical strength. The electrochemical performance of the prepared samples was tested in 1 M KCl solution by cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge discharge technique, and impedance spectroscopy. The surface and cross-section of electrode was observed with SEM. Capacitance of fabricated supercapacitor has a favorable capacitance in the range of 65–70 F/g with low resistance. The AC electrode supercapacitor has excellent electro chemical reversibility, good cycle stability with a low fading rate of specific capacitance even after 500 cycles, which is promising for energy storage applications.     

Enhanced Capacitive Characteristics of Activated Carbon by Secondary Activation

The effect of the improvement of commercial activated carbon(AC) on its specific capacitance and high rate capability of double layer(dl) charging/discharging process has been studied. The improvement of AC was carried out via a secondary activation under steam in the presence of catalyst NiCl2, and the suitable condition was found to be a heat treatment at about 875 ℃ for 1 h. Under those conditions, the discharge specific capacitance of the improved AC increases up to 53. 67 F/g, showing an increase of about 25% as compared with that of as-received AC. The good rectangular-shaped voltammograms and A.C. impedance spectra prove that the high rate capability of the capacitor made of the improved AC is enhanced significantly. The capacitance resistance (RC) time constant of the capacitor containing the improved AC is 1.74 s, which is much lower than that of the one containing as-received AC(an RC value of 4. 73 s). It is noted that both kinds of AC samples show a similar specific surface area and pore size distribution, but some changes have taken place in the carbon surface groups, especially a decrease in the concentration of surface carbonyl groups after the improvement, which have been verified by means of X-photoelectron spectroscopy. Accordingly, it is suggested that the decrease in the concentration of surface carbonyl groups for the improved AC is beneficial to the organic electrolyte ion penetrating into the pores, thus leading to the increase in both the specific capacitance and high rate capability of the supercapacitor.     

一步法制备糖蜜基活性炭及其界面吸附行为

以糖厂废弃的糖蜜为原料,Na_2CO_3为活化剂,采用一步直接化学活化法制备了糖蜜基活性炭(AC).采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N_2吸附-脱附及元素分析手段对产物进行了表征,证实其为多孔的石墨化碳材料,比表面积高达1023 m~2/g.研究了糖蜜基活性炭对溶液中的重金属离子Pb(Ⅱ)的脱除性能,结果表明:糖蜜基活性炭的吸附容量高于市售活性炭(CC),且所需吸附时间和投炭量均低于市售活性炭;其吸附动力学符合准二级动力学的Langmuir吸附,为单分子层的化学吸附;吸附Pb(Ⅱ)的糖蜜基活性炭可循环再生和重复使用.     

活性炭二次活化对其电化学容量的影响

为进一步提高作为电化学超级电容器电极材料活性炭的电化学容量, 采用KOH作为二次活性剂, 将所得活性炭进行二次化学活化处理, 从而得到二次活化活性炭. 将原始活性炭材料与二次活化活性炭材料都分别经过系列处理, 组装成电化学超级电容器进行电化学性能测试. 测试结果表明, 二次活化活性炭材料的电化学容量达到145.0 F·g-1(有机电解液), 远远大于原活性炭材料的容量(45.0 F·g-1). 为研究二次活化活性炭材料电化学容量大幅提高的原因, 将这两种材料分别进行微观结构数据测试, 包括比表面积、N2吸脱附等温曲线和孔径分布. 研究结果表明, 二次活化处理大大增加了二次活化活性炭材料在孔径为2-3 nm的中孔分布, 从而证实对于有机电解液, 电极材料在2-3 nm的中孔对其电化学容量的提高具有重要意义.