Fe2O3晶型对Fe基催化剂的CO2加氢性能影响

以共沉淀法制备FeAl母体,采用浸渍法添加Zn、K和Cu助剂制成催化剂,利用低温N2物理吸附、XRD、H2-TPR等手段对FeAl母体和催化剂进行表征,并用固定床反应器考察它们的CO₂加氢反应性能。XRD结果表明,加入Al助剂、并采用无水乙醇洗涤沉淀能促进酌-Fe₂O₃晶相生成,其中,Al₂O₃/Fe₂O₃质量比为10%的母体具有最强的酌-Fe₂O₃衍射峰;加入Al使得母体中的a-Fe₂O₃晶粒粒径变小,引起比表面积明显增大;浸渍助剂过程没有改变上述两种效应。母体比表面积增大提高了助剂Cu的分散度,促进了催化剂还原,但酌-Fe₂O₃晶相的生成才是催化剂的CO₂加氢反应活性被提高的主要原因。     

CO2在Fe3O4(111)表面的吸附结构及能量研究

利用密度泛函理论研究了CO₂在Fe₃O₄（111）表面Fe_tet1和Fe_oct2两种终结的吸附行为。在Fe_tet1终结表面,当覆盖度为1/5 ML时,CO₂倾向于线性吸附;而在高覆盖度下,弯曲的CO₂与表面O作用形成CO₃^2-结构。在Fe_oct2终结表面,CO₂倾向于弯曲吸附,在1/6 ML和1/3 ML覆盖度时都可以形成CO₃^2-和-COO结构。覆盖度对Fe_tet1终结的表面影响很弱,但是对Fe_oct2终结的表面影响很大。从热力学上来说,CO₂在Fe_oct2终结表面的吸附要比Fe_tet1终结表面更有利。     

TiO2/TiN纳米管异质结用于光电催化CO2还原:氮辅助活性氢机制(英文)

利用太阳能将CO₂转换为高附加值的化学品是解决化石燃料消耗过快与CO₂排放过度问题的可行性方案.光电催化CO₂还原可以模拟自然光合作用将CO₂还原为多碳产物(C₂₊).然而,光电催化剂的带隙与太阳辐射光谱不匹配以及载流子的快速复合是限制人工光合作用效率的关键因素.前期研究表明,缺陷工程可有效地增加催化剂活性位点,减小半导体的带隙并增强对光子的捕获能力;而异质结的构筑则可有效提升载流子的分离效率.因此,构建具有较好可见光响应的高效半导体异质结催化剂有望实现催化材料对CO₂还原能力和产物选择性的提升.本文通过对金属钛板进行电化学阳极氧化,氨气气氛煅烧得到Ti N,然后原位进行部分氧化构筑出结构新颖的Ti O₂/Ti N纳米管异质结材料,再进行配体和钯量子点修饰,得到更加高效的催化电极材料Pd/R-Ti O₂/TiN,并在三电极系统中研究了其光电催化CO₂还原的性能.通过扫描隧道电子显微镜、透射电...     

USP制备高光电活性Ti掺杂Fe2O3薄膜

本文报道了采用超声喷雾裂解法(USP)法制备α-Fe2O3以及不同厚度的Ti掺杂α-Fe2O3薄膜,并通过XRD、XPS、SEM、IPCE表征了合成的薄膜。XRD测试结果表明,Ti掺杂和纯相Fe2O3均为α相并在(110)晶面优先生长;从AFM图中看出Fe2O3晶粒呈尖峰状垂直于平面排列;由XPS分析得知Ti离子在Fe2O3薄膜中以Ti4+和Ti3+两个价态存在;由光电效率表征可知,吸收光电转换效率(APCE)值是随着样品薄膜厚度增加而减小,在厚度为20nm时APCE为58%,对于粉末Fe2O3光催化材料是粒径尺寸越小光利用率越高;然而Fe2O3薄膜的IPCE值在厚度为60nm时最高达到23.5%,此时光利用效率最大。     

甲酸辅助Cu-ZnO-Al2O3催化剂制备及其CO2加氢制甲醇性能研究

采用共沉淀法制备Cu/Zn/Al前驱体,经甲酸处理后N₂气氛焙烧得到Cu-ZnO-Al₂O₃催化剂(CZA)用于CO₂加氢制甲醇反应。使用XRD、BET、TG-DSC、SEM、H₂-TPR、N₂O滴定、XPS-AES、CO₂-TPD表征技术对催化剂的物相组成、结构性质以及Cu物种的比表面积、分散度以及价态分布进行分析和讨论。结果表明,甲酸处理调节了催化剂中Cu⁺与Cu⁰的比例,同时增加催化剂的中强碱性,并提高甲醇选择性。在W/F(H₂/CO₂=70/23)=10 g·h/mol、t=200℃、p=3 MPa反应条件下,使用HCOOH/Cu(物质的量比)=0.8甲酸处理获得的催化剂,CO₂转化率6.7%,甲醇选择性达76.3%。     

费托合成铁基催化剂中Fe3O4含量对CO2选择性的影响

本研究以共沉淀法制备的α-Fe₂O₃催化剂为前驱体,通过调变碳化温度和碳化时间制备了不同物相组成的系列催化剂,采用XRD、M?ssbauer谱、XPS和Raman光谱等技术考察了催化剂体相和表面物相组成,在此基础上研究了不同条件下(不同CO转化率和H₂O分压)催化剂的物相组成与催化剂性能之间的关系,重点探究了费托合成条件下CO₂生成的活性相。结果表明,升高碳化温度和延长碳化时间有利于Fe₃O₄向碳化铁转变。在典型的费托合成条件下,催化剂的活性受到碳化铁含量和积炭程度的共同影响。当H₂O分压较低时,动力学因素限制了水煤气变换(WGS)反应的进行,CO₂选择性仅受CO转化率的影响,Fe₃O₄含量变化对CO₂选择性无明显影响;而在较高的H₂O分压下,随着催化剂中Fe₃O₄含量增加,CO     

Fe2O3与TiF3添加剂对LiBH4-MgH2复合氢化物体系的协同催化作用

通过球磨方法制备出2LiBH4-MgH2,2LiBH4-MgH2-10%Fe2O3,2LiBH4-MgH2-10%TiF3,2LiBH4-MgH2-5%Fe2O3-5%TiF3和2LiBH4-MgH2-10%Fe2O3-10%TiF35个复合氢化物体系,用热重(TG)、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压力-组成-温度仪(PCT)等对所制备体系进行表征.结果表明,Fe2O3和TiF3的掺杂均能够有效地改善2LiBH4-MgH2复合体系的放氢性能,尤其是两者共掺杂的2LiBH4-MgH2-10%Fe2O3-10%TiF3体系,初始放氢温度为110℃,总放氢量达到约9.6%.对2LiBH4-MgH2-5%Fe2O3-5%TiF3体系的PCT表征结果表明,在400℃时,10 min内放氢量达到了8.6%,放氢热力学和放氢动力学均优于单一相的掺杂,体现了两相掺杂的协同催化作用.     

Ce0.67Zr0.33O2对CH4燃烧催化剂Fe2O3/Al2O3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0.67/0.33, 用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体. 采用这些固溶体作载体, 以Fe2O3为活性组分, 用浸渍法制备了一系列催化剂. BET结果显示, 将适量Ce0.67Zr0.33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积. TPR结果显示, 载体中引入适量的Ce0.67Zr0.33O2可以改善催化剂的氧化还原性能. XRD结果表明, Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况, 老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化. 特别是当载体中m(Ce0.67Zr0.33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时, Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.     

CuO/Mn2O3 /γ-Al2O3催化剂的制备、表征及其在CO氧化反应中的性能研究

采用浸渍法在γ-Al2O3载体上分步负载改性剂Mn2O3和活性组分CuO,制备了一系列不同配比的CuO/Mn2O3/γ-Al2O3催化剂,并运用CO+O2模型反应、XRF、XRD、H2-TPR、in-situ FTIR等手段表征了催化剂的活性和物理化学性质。活性测试结果表明,锰氧化物对γ-Al2O3载体的改性能有效地提高CuO/γ-Al2O3催化剂在CO+O2模型反应中的催化活性。XRD结果表明,锰氧化物对γ-Al2O3载体的改性可以促进氧化铜在载体表面的分散,从而提高了分散态氧化铜的含量,不过这与活性变化的趋势并不完全一致。进一步结合H2-TPR、in-situ FTIR表征结果 ,我们发现,分散态铜、锰氧化物的还原性质也是影响其催化活性的重要因素,催化剂中分散态铜、锰物种越容易被还原,其对CO+O2模型反应的催化活性就越高。     

金属氧化物(Fe2O3, CuO,NiO)改性对TiO2纳米管阵列光电催化活性的增强效应

采用阳极氧化法和阴极电沉积法制备了Fe2O3,CuO和NiO纳米粒子改性的高度有序的TiO2纳米管(TiO2-NT)阵列.运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱等手段对Fe2O3/TiO2-NT、CuO/TiO2-NT和NiO/TiO2-NT复合电极进行表征.以苯酚为模拟污染物,考察复合电极的光电性能.结果表明,金属氧化物(Fe2O3,CuO,NiO)纳米粒子成功沉积在TiO2-NTs的管口、内壁和管底.金属氧化物改性复合电极的光电催化活性比未改性的TiO2-NTs提高了2倍以上.Fe2O3/TiO2-NTs在可见光区显示出最高的吸收强度.以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极处理苯酚废水,光照120min后苯酚去除率达到96%,而未改性的TiO2-NTs的苯酚去除率只有41%.此外,Fe2O3/TiO2-NTs在生成低毒中间产物方面表现出良好的性能.较高的复合电极光电催化活性主要是由于TiO2纳米管和过渡金属氧化物纳米粒子间构筑的高界面面积异质纳米结构,有效地促进了电子转移,抑制了光生电子-空穴对的复合.     

Ga2O3催化剂上CO2气氛中丙烷脱氢反应的研究

考察了Ga2O3对于丙烷脱氢和CO2气氛脱氢反应的催化性能,结果表明,Ga2O3具有较高的催化活性,其性能优于传统的Cr2O3脱氢催化剂,催化反应可能经过了一个丙烷异裂的过程,其中CO2是通过逆水煤气反应和Boudouard反应来促进催化剂性能的,在高于823K时该促进作用更为明显,催化剂的催化活性和其表面酸密度密切相关,在Ga2O3结构中,四配位Ga^3＋是其酸位的来源,并通过质子与氧化物的共同作用促进反应进行,催化剂的失活是由于表面的积碳和活性氧的消耗共同造成的,同时还对Ga2O3作为丙烷脱氢反应的催化剂的催化反应机理进行了初步探讨。     

SO2在Fe2O3颗粒表面不同温度下非均相反应的实验模拟

使用漫反射Fourier变换红外光谱(DFTIRS)、离子色谱(IC)及透射电子显微镜(TEM)对不同温度条件下SO2在α-Fe2O3颗粒表面的非均相反应过程进行实验模拟和监测,并分析了反应剧烈波段(8.7μm)的产物硫酸盐以及颗粒吸收和后向散射光学系数的变化.结果表明,在15-45℃内,硫酸盐生成量、生成速率以及吸收系数、后向散射系数都随反应温度的升高而呈现先增加后减少的趋势;同一反应温度下,硫酸盐生成速率随时间呈现先增大后减小,最后逐渐趋于稳定的演变;光学系数变化与硫酸盐生成量之间存在较好的指数关系.在当前全球气候变暖背景下,研究结果将对深入了解真实大气中SO2与矿尘非均相反应造成的气溶胶光学特性演变,以及定量评估其辐射强迫影响具有一定意义.     

CO预处理对CuO/γ-Al2O3催化剂性能的影响

采用XRD，TPR，CO吸附in-situ IR，CO氧化反应等对CuO/γ-Al₂O₃催化剂经CO处理前后的结构、组成和催化性能进行了研究。结果表明，经CO在250 ℃下处理1 h后CuO/γ-Al₂O₃催化剂中出现了分散态Cu⁺物种，该物种的产生使催化剂的活性明显提高。     

等离子体-催化剂耦合作用下CO2的甲烷化研究

常温常压下,利用脉冲电晕等离子体与Ni/γ-Al₂O₃催化剂协同作用CO₂加氢转化生成甲烷,考察了催化剂担载量、放电参数、工艺参数等对反应的影响,并探讨了其反应机理.结果表明,在等离子体与催化剂协同作用下,CO₂加氢生成CH₄,CO₂转化率在催化剂一定担载量范围内随担载量的增加而增加;脉冲电压峰值、重复频率、进气方式、空速等对反应有重要影响;相同条件下,等离子体-催化法优于化学催化法.     

负载型Co-Cr氧化物催化剂上CO2氧化乙烷脱氢制乙烯反应的研究

制备了一系列不同Co／Cr比例的Co-Cr／SiO2和Co-Cr／γ-Al2O3催化剂，并应用XRD等技术对所制样品进行了表征．在常压连续流动固定床石英反应器中考察了它们对CO2乙烷氧化脱氢反应的催化性能．实验结果表明，Co-Cr／SiO2和Co-Cr／γ-Al2O对CO2乙烷脱氢制乙烯都有较高的催化活性，其活性都明显高于负载单一组分的催化剂．以γ-Al2O为载体的催化剂活性明显比以SiO2为载体的催化剂活性高．1％Co-5％Cr／γ-Al2O活性最高，973K乙烷的转化率达25．57％，乙烯的选择性和收率分别达94．28％、24．10％．     

Comparative Study of CuO Species on CuO/Al2O3, CuO/CeO-Al2O3 andCuO/La2O-Al2O3 Catalysts for CO Oxidation

CuO/Al2O3, CuO/CeO2-Al2O3, and CuO/La2O3-Al2O3 (denoted as Cu/Al, Cu/CeAl, and Cu/LaAl) catalysts were prepared by an impregnation method. CuO species and CuO/Al2O3 thermal solid-solid interaction were characterized by in situ XRD, Raman spectroscopy and H2-TPR techniques. For the Cu/Al catalyst, a CuAl2O4 phase exists between the CuO and Al2O3 layer and the CuO phase exists on the surface in both highly dispersed and bulk forms. For the Cu/CeAl catalyst, there is highly dispersed and bulk CuO on the surface, but most of the CuO has transferred into the internal layer of CeO2 as bulk CuO and CuAl2O4. For the Cu/LaAl catalyst, only bulk CuO is present on the surface of the catalyst and no CuAl2O4 is formed. The catalytic activity order for CO oxidation is Cu/CeAl>Cu/Al>Cu/LaAl. The highly dispersed CuO on the catalyst surface may be the active phase for CO oxidation. The results show that the addition of CeO2 not only promotes both the transference of CuO and the formation of CuAl2O4 but also favors the CO oxidation due to the association of highly dispersed CuO with CeO2, while La2O3 hinders the transference of CuO and the formation of CuAl2O4.     

Effects of the crystalline structure of Ga2O3 on the photocatalytic activity for CO production from CO2

Ga₂O₃ samples with different crystalline structures were prepared by calcination of a gallium nitrate powder around 800 K. Ga₂O₃ samples with mixed phases of γ and β showed high photocatalytic activity for CO production from CO₂ reduction with water, and the activity was even higher than that for an Ag-loaded β-Ga₂O_3. The photocatalytic activity increased with time. The increase was attributed to the appearance of GaOOH resulting from the interaction of Ga₂O₃ with water during the reaction as revealed by XRD and XPS analyses. In situ FT-IR measurements revealed that bicarbonates and bidentate carbonate species were adsorbed on GaOOH. Therefore, the increase of the photocatalytic activity with time would be derived from the formation of GaOOH phase on the γ-Ga₂O₃ and β-Ga₂O₃ sample.     

La2O3对Ni-Mo/γ-Al2O3催化剂CO和CO2甲烷化的影响

采用浸渍法制备了一系列Ｎｉ－Ｍｏ－Ｌａ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂并测定了催化剂的ＣＯ和ＣＯ２甲 化活性采用ＴＥＭ,ＸＰＳ和ＣＯ化学吸附等手段研究了表面性质。结果表明,Ｌａ２Ｏ３的咖入提高了Ｎｉ－Ｍｏ／γ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的ＣＯ和ＣＯ２甲烷化活性,增加了催化剂中Ｎｉ的分散度,活性表面积及催化剂表面Ｎｉ原子的浓度,降低了电子结合能。     

Promotion effect of additive Fe on Al2O3 supported Ni catalyst for CO2 methanation

In this paper, the effect of additive Fe on Ni/Al₂O₃ catalyst for CO₂ methanation was studied. A series of bimetallic Ni–Fe catalysts with different Ni/Fe ratios were prepared by impregnation method. For comparison, monometallic Fe‐based and Ni‐based catalysts were also prepared by the same method. The characterization results showed that adding Fe to Ni catalyst on the premise of a low Ni loading(≦12 wt.%) enhanced CO₂ methanation performance. However, when the Ni loading reached 12 wt.%, the catalytic activity decreased with the increase of Fe content, but still higher than the corresponding Ni‐based catalyst without Fe. Among them, the 12Ni3Fe catalyst exhibited the highest CO₂ conversion of 84.3 % and nearly 100% CH₄ selectivity at 50000 ml g^‐1 h^‐1 and 420 °C. The enhancement effect of adding Fe on CO₂ methanation was attributed to the dual effect of suitable electronic environment and increased reducibility generated by Fe species.