锰基催化剂催化燃烧VOCs

锰基催化剂作为一种催化活性高、稳定性强、价格低廉的非贵金属类材料,在催化燃烧VOCs领域显示出了广阔的应用前景。然而,该材料存在表面电子传递能力弱,比表面积低等缺点须通过掺杂改性等方式得到优化。本文分别对单一锰氧化物、贵金属掺杂、负载以及钙钛矿型的锰基催化剂近年来从制备方法、催化剂的化学组分、形貌结构等方面提高催化剂活性的最新研究进展进行综述,并对锰基催化剂整体化、工业化的发展提出展望。     

冷等离子体协同催化反应

冷等离子体与催化协同反应是一个新的化学研究方向.本文总结了利用协同反应研究脱硝反应和几类化学反应取得的成果.包括NO分解反应、CH4选择性催化还原反应、NH3选择性催化还原反应、同时脱硝和脱除PM2.5过程、VOCs脱除、CO2分解以及丙烷二氧化碳重整等反应.协同作用使这些反应实现了低温或室温下的高活性.     

冷等离子体制备铝的氧化物膜

冷等离子体制备铝的氧化物膜张勇，周坤，曹伟民，文晓刚（中国科学院成都有机化学研究所，成都，６１００４１）氧化铝是一种重要的无机材料，在微电子工业、机械工业及化学工业等方面有着广泛的应用前景。采用冷等离子体制备的氧化铝膜具有独特的性能：采用干法制膜，升...     

锰基催化剂在催化柴油炭烟燃烧中的应用

柴油机排放的炭烟颗粒引起了严重的环境污染并对人体健康造成了极大的危害,引起人们的广泛关注。目前,催化净化技术是控制柴油机尾气炭烟颗粒排放最有效和研究最广泛的技术手段之一,其中高性能催化剂的研发是催化净化技术应用最为关键的因素。本文总结了近年来锰基催化剂材料在催化柴油机炭烟燃烧中的研究进展,重点介绍了单组分锰基催化剂、复合结构锰基氧化物催化剂、固定结构锰基氧化物催化剂(钙钛矿型、尖晶石型、水滑石型)等的研究进展,并简述了锰基催化剂材料在同时消除炭烟颗粒和氮氧化物方面的研究进展。最后,提出了锰基催化剂在催化柴油机炭烟燃烧中存在的问题并对其发展前景进行了展望。     

VOCs催化燃烧整体式催化剂及涂层材料研究进展

催化燃烧法是当前处理VOCs最具有发展前景的技术之一,其技术的关键在于催化剂。整体式催化剂具有优异的传质、良好的热稳定性、高比表面积、床层压降低、催化效率高、机械性能好、易于装卸和维修等特点,是目前实现工业VOCs治理最佳的催化剂。本文概述了用于VOCs催化燃烧反应的整体式催化剂及其涂层材料的研究现状,并展望了未来的发展趋势。     

复合氧化物CeO2-Co3O4催化氧化CO的性能

以共沉淀法制备CeO2-Co3O4复合氧化物，研究复合氧化物CeO2-Co3O4低温催化氧化CO的性能。通过采用热重分析（TG）、比表面积测试（BET）、X射线衍射分析（XRD）、程序升温还原（TPR）以及原位红外漫反射（FT-IR）等表征手段，详细探讨了铈含量对于复合氧化物CeO2-Co3O4低温催化氧化CO性能的影响。结果表明：复合氧化物CeO2-Co3O4催化氧化CO的性能明显优于单一氧化物CeO2和CO3O4，     

低温等离子体与催化耦合脱除NOx的研究进展

大气污染严重威胁着人类的生存.氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一.据1994年美国环保局统计,全球人类活动向大气中排放的NOx为3000万吨(millions of metric tons)[1].其中,汽车尾气中的NOx约占全球大气中NOx排放物的60%,另一部分主要来自发电厂和工业锅炉.NOx中NO的毒性比CO对人体的危害还大,其与人体血液中血红蛋白的亲和力是CO的1000多倍.人体吸收少量的NO可以导致呼吸困难、呼吸道感染和哮喘等症状.NOx对环境的危害主要表现在它与烃类反应所造成的光化学烟雾、酸雨、温室效应和臭氧层空洞效应这四大环境问题.随着世界…     

等离子体催化二氧化碳转化的研究进展*

本文综述了近年来利用等离子体活化及等离子与催化剂协同活化二氧化碳转化的研究进展,同时对其活化机理也进行了讨论,分析了当前等离子体二氧化碳活化法存在的问题,并提出了今后的研究方向。     

低温等离子体协同Cu-Mn-Ce-Zr/TiO2催化降解甲苯

以TiO₂为载体,采用等体积浸渍法制备了负载型Cu_xMn_1-xCe_0.75Zr_0.25/TiO₂(x=1.0、0.75、0.5、0.25、0)负载型催化剂,采用XRD、H₂-TPR、O₂-TPD和XPS等方法对催化剂进行了表征,并通过低温等离子体协同催化剂对大流量的甲苯模拟废气进行了催化降解反应研究。结果表明,Cu和Mn单主金属催化剂的活性优于Cu-Mn双主金属催化剂,其原因是双金属催化剂中Mn的添加减弱了Cu与助剂Ce之间的相互作用,使得催化剂的晶格氧减少,低温还原性能降低。在反应初期,甲苯降解主要依赖于催化剂的活性,具有较好的低温还原性以及丰富的氧空穴和晶格氧含量的CuCe_0.75Zr_0.25/TiO₂的活性最好;Mn具有较强的O₃分解能力,当等离子体比能密度(SED)增加到一定值后,等离子体与催化剂的协同作用增强,从而使得MnCe_0.75Zr_0.25/TiO₂催化剂活性高于CuCe_0.75Zr_0.25/TiO₂,强化了甲苯的脱除。     

光热协同催化去除挥发性有机化合物和CO的研究进展

随着社会和经济的快速发展,环境污染和能源短缺等问题,尤其是空气污染,已经影响了人类的可持续发展.挥发性有机化合物(VOCs),如苯、甲苯、甲醛和丙酮是主要的空气污染物,它们主要来源于油漆、有机化学品、石油化工产品、药物和工业生产过程.大多VOCs具有特殊的气味,而且具有一定的毒性、致畸性和致癌作用,尤其是苯、甲苯和甲醛...     

Organorhenium(VII) and organomolybdenum(VI) oxides: synthesis and application in oxidation catalysis

Methyltrioxorhenium(VII) has found numerous applications in various catalytic processes. In olefin epoxidation its activity can be enhanced by the addition of aromatic Lewis base nitrogen donor ligands, e.g. pyridines and pyrazoles. Due to the comparatively weak coordination of these ligands, a significant excess has to be used. Therefore the MTO/chiral Lewis base/H₂O₂ system is not very useful for chiral epoxidations. In contrast to this, dimethyldioxomolybdenum­(VI) MoO₂(CH₃)₂ undergoes a significantly stronger interaction with Lewis bases and seems, despite its generally somewhat lower activity, a reasonable candidate for application in chiral epoxidation reactions together with an appropriate chiral Lewis base ligand. Complexes of the type MoO₂(CH₃)₂L are accessible via MoO₂X₂L (X = Cl, Br). These latter compounds are even more active in olefin epoxidation than MoO₂(CH₃)₂L. Unfortunately, however, all the Mo(VI) complexes mentioned above need t‐butyl hydroperoxide as oxidizing agent and do not show activity in the presence of H₂O₂.     

Unveiling the importance of reactant mass transfer in environmental catalysis: Taking catalytic chlorobenzene oxidation as an example

To date, investigations onto the regulation of reactants mass transfer has been paid much less attention in environmental catalysis. Herein, we demonstrated that by rationally designing the adsorption sites of multi-reactants, the pollutant destruction efficiency, product selectivity, reaction stability and secondary pollution have been all affected in the catalytic chlorobenzene oxidation (CBCO). Experimental results revealed that the co-adsorption of chlorobenzene (CB) and gaseous O₂ at the oxygen vacancies of CeO₂ led to remarkably high CO₂ generation, owning to their short mass transfer distance on the catalyst surface, while their separated adsorptions at Brönsted HZSM-5 and CeO₂ vacancies resulted in a much lower CO₂ generation, and produced significant polychlorinated byproducts in the off-gas. However, this separated adsorption model yielded superior long-term stability for the CeO₂/HZSM-5 catalyst, owning to the protection of CeO₂ oxygen vacancies from Cl poisoning by the preferential adsorption of CB on the Brönsted acidic sites. This work unveils that design of environmental catalysts needs to consider both of the catalyst intrinsic property and reactant mass transfer; investigations of the latter could pave a new way for the development of highly efficient catalysts towards environmental pollution control.     

MCM-41和HZSM-5协同催化对油菜秸秆热解的影响

以油菜秸秆为原料,采用两种方案分层布置催化剂(HZSM-5/MCM-41和MCM-41/HZSM-5),并与MCM-41和HZSM-5单独催化进行对比,从生物油品质和催化剂耐久性两个角度探究协同催化作用机理;对精制生物油有机相进行理化特性分析,采用FT-IR和GC-MS进行成分分析,对催化剂进行耐久性分析。结果表明,与单独催化相比,协同催化所得精制生物油液相产率略有降低,气相产率升高,精制生物油有机相理化特性进一步提高,其中,MCM-41/HZSM-5协同催化所得精制生物油有机相热值较高,为34.31 MJ/kg;精制生物油有机相中含有多种芳香族类物质和少量的羰基类物质,协同催化较单独催化能产生较多的烃类物质及较少的含氧芳香族类物质,其中,MCM-41/HZSM-5协同催化所得精制生物油有机相中烃类物质含量较高,且以单环芳香烃为主;HZSM-5分子筛在300-800℃有两个失重峰,MCM-41分子筛在300-800℃仅有一个失重峰,表明MCM-41催化剂上沉积的焦炭成分单一,较易去除,且协同催化后分子筛表面沉积的焦炭总含量较少。     

Adsorption of NO on alumina-supported oxides and oxide-hydroxides of manganese

The adsorption capacity for NO of alumina-supported oxides and oxide-hydroxides of manganese have been studied. Two series of samples have been prepared by precipitation on gamma-alumina and appropriate thermal treatment. The samples have been characterized by adsorption methods, magnetic methods, electronic paramagnetic resonance (EPR), transient response technique, and temperature-programmed desorption (TPD). The influence of the concentration of the initial manganese-containing solution has been investigated. The sample, prepared with a solution with Mn concentration of 4 g/100 ml, has been shown to be the best adsorbent for NO under the conditions of the experiment. It has been found that the presence mainly of Mn3+ ions on the surface of the support is probably responsible for the enhanced adsorption capacity.     

氧化锰催化剂在环己烷无溶剂选择性氧化反应中的活性:焙烧温度的影响

环己醇和环己酮俗称KA油,是用于制备尼龙材料的己二酸和己内酰胺的重要中间体.工业上制取环己醇和环己酮的方法主要为苯酚加氢法、环己烯水合法和环己烷氧化法,其中环己烷氧化法的应用最为普遍,包括硼酸氧化法、过氧化物氧化法和钴盐催化氧化法三种路线.为获得适宜的环己醇和环己酮选择性,工业上环己烷氧化单程转化率通常控制在5.0％以下,从而使得产物选择性在80％以上.因此,现有环己烷氧化法生产KA油的最大挑战是如何同时获得高环己烷转化率和高KA油选择性.迄今,已有多种催化剂被尝试用于环己烷氧化反应,包括金属卟啉、金属氧化物、分子筛、碳纳米管和金属-有机骨架材料等.由于均相催化剂无法从环己烷氧化反应体系中分离出来,导致催化剂不能重复利用,因此多相催化剂的研究更受青睐.另外,由于采用氧气为氧化剂时具有环境友好和更高的原子经济性,因此氧气选择性氧化环己烷反应已逐渐成为环己烷氧化法制KA油中最具挑战性的研究.目前,氧气为氧化剂时的环己烷转化率通常低于过氧化氢和叔丁基过氧化氢等为氧化剂时的转化率,其关键在于适用于固(催化剂)液(环己烷)气(氧化剂)反应体系的高性能催化剂.本课题组前期研究了系列金属掺杂分子筛(Ce/AlPO-5,Ce-MCM-41/48和Mg-Cu/SBA-15等)对氧气催化氧化环己烷的反应性能,发现无论是稀土还是过渡金属掺杂,通过影响环己烷氧化反应的自由基产生和反应历程,可显著提高环己烷转化率或者KA油的选择性.基于此,本文选择原料易得、成本较低和氧化能力强的氧化锰(MnOx)作为具有强氧化能力的过渡金属氧化物的代表,深入研究了MnOx的焙烧温度对其结构和选择性氧化环己烷反应性能的影响,同时研究了反应条件对催化剂性能的影响.结果表明,400℃焙烧制得的催化剂(MnOx-400)比350,450和500℃焙烧制得的催化剂具有更高的活性.在最佳反应条件(140℃,O2起始压力0.5 MPa,反应4 h)下,使用20 mg MnOx-400可使环己烷转化率达8.0％,KA油得率为5.0％.过高的反应温度、过长的反应时间和过高的反应压力都会导致产物被过度氧化,KA油选择性降低.另外,该催化剂重复使用10次,其活性没有明显下降,显示出了很好的稳定性.表征测试结果表明,MnOx催化剂在不同温度焙烧后形成了不同的结晶形态:焙烧温度小于500℃时,催化剂主要组成为Mn3O4和Mn5O8,500℃时主要为Mn3O4,Mn5O8和Mn2O3.而且随着焙烧温度升高,MnOx催化剂的比表面积逐渐降低.相比于350℃焙烧制得的催化剂,MnOx-400催化剂具有更好的结晶形态,这可能是造成其活性较好的原因.而相比于MnOx-400,500℃焙烧制得的催化剂表面Mn4+含量和表面吸附氧含量较低,使其吸附和活化氧能力降低,从而导致催化剂活性低于MnOx-400;但是吸附和活化氧能力的降低有利于减缓反应产物的深度氧化,因而KA油的选择性增加.     

氧化石墨烯和石墨烯在催化领域中的应用研究进展

石墨烯具有独特的二维平面结构,其导电性能好,比表面积大,耐酸碱,耐高温.基于石墨烯的优异特性,本文作者从材料的合成和结构等方面对石墨烯基催化剂的研制及其催化性能进行了评述.介绍了石墨烯催化体系的类型和机理,对石墨烯催化中存在的问题进行了简单分析,并对石墨烯在催化领域的应用前景进行了展望.     

钙钛矿型催化剂对VOCs催化燃烧的抗毒性和稳定性研究

采用共沉淀法制备了钙钛矿型La0.8Cu0.2MnO3和La0.8Sr0.2MnO3催化剂,考察了两种催化剂对含硫、含氯VOCs气体催化燃烧的抗毒性和稳定性.结果发现,两种催化剂具有良好的抗氯性,但在SO2存在下会出现中毒失活现象,相比较而言,La0.8Sr0.2MnO3比La0.8Cu0.2MnO3具有更好的抗硫性和结构稳定性;采用XRD和XPS分析方法研究催化剂硫中毒机理,发现其失活原因在于催化剂表面生成CuSO4和SrSO4,形成屏蔽效应导致催化剂失活.     

Heterogeneous synergistic catalysis by a palladium complex and an amine on a silica surface for acceleration of the tsuji-trost reaction

The cooperative surface-catalysis strategy of a Br?nsted acid and an organic base can be extended to a metal complex and organic base pair. A silica-supported diaminopalladium complex and a tertiary amine were prepared and characterized. The Pd-catalyzed Tsuji-Trost reaction was enhanced significantly by the presence of the tertiary amine on the same silica surface as the Pd complex.