Pr2-xSrx CoO4±λ催化剂的合成及对CO还原NO的活性

采用聚乙二醇凝胶法合成了Co系稀土复合氧化物Pr2-xSrxCoO4±λ(0.2≤x≤1.0),以CO还原NO为探针反应及XRD、IR、TPR、XPS和化学分析等方法对催化剂的组成、结构进行了表征.结果表明所有样品都具有K2NiF4型结构,x=0.2和x=1.0时,样品中有少量杂相,0.6≤x≤1.0时,形成的复合氧化物除T相外尚有少量T*相生成;Pr2-xSrxCoO4±λ复合氧化物中Co3+的含量及非化学计量氧(λ)随x增大而增加;CO还原NO的催化活性与Co3+含量以及氧空位浓度有关.     

乙烷在氧化镍上催化氧化脱氢的反应机理研究

应用O~2-TPD,脉冲实验,原位Weiss磁测量以及TAP(temporalanalysisofproducts)技术对NiO上的乙烷氧化脱氢制乙烯催化作用机理进行了研究。结果表明,NiO中的非化学计量氧表现出与气相氧交换的可逆性,其中在较低温度下脱附的α氧(很可能是O~2^-,O~2^2^-)仅存在于催化剂表面,与气相氧交换迅速,而较高温下脱附的β氧(很可能是O^-)不仅存在于催化剂表面,还存在于催化剂体相。β氧较α氧表现出更高的乙烯选择性。在反应条件下,Ni均应处于高氧化态(Ni^(^2^+^δ^)^+,0≤δ≤1),一旦催化剂中有微量Ni^0生成,乙烷便发生裂解反应,乙烯选择性立即降为零。乙烷在NiO上的氧化脱氢(ODHE)的可能反应机理为:首先乙烷与NiO中的非化学计量氧O~n(~s~)作用脱除一个α-H生成乙基自由基,然后进一步脱除一个β-H生成乙烯,乙烯生成的整个过程是在催化剂表面上进行的;副产物CO~2是由表面乙烯进一步氧化(很可能是与O~2^-,O~2^2^-作用)生成的。失去O~n~(~s~)的NiO在反应体系(一定的氧分压)中,重新生成含非化学计量氧的NiO。     

Pr_(2-x)Sr_xCoO_(4±λ)催化剂的合成及对CO还原NO的活性

采用聚乙二醇凝胶法合成了Co系稀土复合氧化物Pr2-xSrxCoO4±λ(0.2≤x≤1.0),以CO还原NO为探针反应及XRD、IR、TPR、XPS和化学分析等方法对催化剂的组成、结构进行了表征.结果表明:所有样品都具有K2NiF4型结构,x=0.2和x=1.0时,样品中有少量杂相,0.6≤x≤1.0时,形成的复合氧化物除T相外尚有少量T*相生成;Pr2-xSrxCoO4±λ复合氧化物中Co3+的含量及非化学计量氧(λ)随x增大而增加;CO还原NO的催化活性与Co3+含量以及氧空位浓度有关.     

Nd2-xSrxCoO4±λ催化剂的合成及NO还原性能的研究

采用聚乙二醇凝胶法合成了Co系稀土复合氧化物Nd2-xSrxCoO4±λ(0.4≤x≤1.2), 以NO还原为探针反应及IR, TPD, TPR和化学分析等方法对催化剂的组成、结构进行了表征. 结果表明 所有样品都具有K2NiF4型结构, x=1.2时, 样品中有少量的SrCoO3杂相. Nd2-xSrxCoO4±λ复合氧化物中Co3+含量及晶格氧均随x增大而增加, NO的还原活性与Co3+含量以及氧空位的浓度有关.     

四方晶系La2-xSrxNiO4复合氧化物结构与性能的研究

本文从多晶X射线衍射结构发现, La2-xSrxNiO4复合氧化物当x由O变化至1.0时, 晶格中均存在La(Sr)和O(1)的无序缺位, 这和温度因子数值预测呈现较好的一致性。此外, Ni^3^+离子的含量和CO催化氧化活性呈平行关系, 在x=0.5时, BO6八面体John-Teller畸变呈现最大值, 和轴比率c/a测定结果相一致。     

钙钛石型复合氧化物催化剂LaMn~yCo~1~-~yO~3催化性能的研究 Ⅱ. 过渡金属离子之间的相互作用与在氨氧化反应中的催化性能

发现钙钛石型复合氧化物LaMn~yCo~1~-~yO~3中B位过渡金属离子Mn,Co 之间的相互作用及其氧化还原性是影响氨氧化反应中NO选择的重要因素.B位少量掺杂可促进过渡金属离子的氧化还原性,但B位组成相当时(y=0.5),则不利于它们的氧化还原.富锰区(y>0.5),Mn^3^+-O^2^--Mn^4^+的超交换作用对样品的磁性及NO 选择性起决定作用,富钴区(y<0.5),Co^2^+Co^Ⅲ离子的存在及其浓度是影响NO选择性的主要因素.y=0.5时样品的结构决定了样品的强铁磁性质,并由于Mn^3^+-O^2^--Co^3^+之间不易氧化还原因而对生成NO不利     

CexZr1—xO2复合氧化物负载PdO催化剂的CO和CH4氧化性能研究

以CexZr1-xO2复合氧化物为载体, 采用浸渍法配制了负载PdO催化剂,考察了催化剂对CO和CH4的氧化活性, 并对该催化剂的还原性能进行了表征. 结果表明,Ce/Zr比对催化剂的活性影响很大. 对于CO氧化, 当x=0.8时, 催化活性最高;而对于CH4氧化, x=0.5时,活性最高. 出现3个催化剂还原峰(α、β、γ), α峰归属于PdO还原,而β和γ峰归属于载体的还原. 我们认为α峰与CO氧化有关.     

在镍系钙钛石型催化剂上的氨氧化 Ⅰ.催化剂La_(1-x)Sr_xNiO_(3-λ)的结构与催化性能

研究了La_(1-x)Sr_xNiO_(3-λ)(0≤x≤1)系列催化剂的固态性质与催化氨氧化反应性能的关系。发现在LaNiO_3中掺入Sr~(2+),在x≤0.3的范围内,催化剂保持钙钛石结构不变,但晶格发生了较大的畸变,氧空位有序化程度提高;在X>0.3的范围内,钙钛石结构逐步被破坏,出现La_2NiO_4相。此系列催化剂用于氨氧化反应,Ni~(3+)是主要的活性离子,O~-或O_2~(2-)离子为主要活性氧种,反应遵循Redox机理。     

过渡元素杂多钨硅酸盐氧化还原性质的研究

本文通过极谱和循环伏安法,结合紫外光谱和X射线光电子能谱,研究了过渡元素钨硅杂多酸盐Kn[SiM(H2O)W11O39](M=Mn^2^+,Fe^3^+,Co^2^+,Ni^2^+,Zn^2^+,Cd^2^+)在溶液中的氧化还原性质,提出了它们的还原机理.杂多阴离子的极谱半波还原电位E1/2的顺序为Ni^2^+>Co^2^+>Zn^2^+>Fe^2^+>Mn^2^+,发现杂多阴离子的E1/2与其组分中的过渡元素的电负性X和过渡金属离子与水合电子反应速率常数的对数logke-分别有线性关系,讨论了过渡元素对杂多阴离子氧化还原性的影响.     

还原温度对氧化石墨官能团、结构及湿敏性能的影响

基于氧化石墨具有多种官能团,研究了还原温度对氧化石墨结构及湿敏性能的影响。在不同温度下,对改进Hummers法制备的高氧化程度氧化石墨薄膜进行了还原,制备了不同温度条件下还原的氧化石墨薄膜湿敏元件。采用FTIR、XRD和Raman对实验样品的官能团及结构变化属性进行表征分析。结果表明:石墨被氧化后,碳原子结构层上接入-OH、环氧基、C=O和COOH官能团,底面间距增大至0.908 4 nm;利用热还原法制备石墨烯的过程中,随着还原温度的升高,氧化石墨官能团逐渐热解,石墨化区域逐渐恢复但其相对尺寸减小,缺陷增多,氧化石墨的底面间距沿c轴方向由0.908 4 nm逐渐减小到0.450 1nm;且不同温度还原的氧化石墨薄膜的电阻从10.32 MΩ减小至41.1Ω。在11.3%~93.6%相对湿度范围内,不同温度还原的氧化石墨薄膜湿敏元件的电阻随湿度升高而显著减小;氧化石墨还原程度越高,响应时间越长,脱附时间越短;150℃还原的氧化石墨薄膜湿敏元件具有最佳的湿敏性能。     

Ce^4^+/Ce^3^+-V^2^+/V^3^+氧化还原流动电池的可行性研究2: 旋转圆盘(RDE) 与旋转环盘(RRDE)法对Ce^4^+/Ce^3^+氧化还原体系的研究

用RDE与RRDE法研究了Ce^4^+/Ce^3^+-V^2^+/V^3^+氧化还原流动电池中Ce^4^+/Ce^3^+体系的电化学动力学参数,以说明组成该新型氧化流动电池的可能性。用RDE法得出在铂电极表面与玻碳电极上均会生成一层氧化膜,对Ce^3^+的氧化的反应产生阻碍作用。但在铂上的氧化膜对Ce^4^+的还原反应却有催化作用。用RRDE法得出Ce^3^+在玻碳电极上的氧化与析氧之间存在着竟争,为得到高的Ce^3^+氧化效率,应控制氧化电流在2～8mA.cm^-^2之间。     

Ce^4^+/Ce^3^+-V^2^+/V^3^+氧化还原流动电池的可行性研究2: 旋转圆盘(RDE) 与旋转环盘(RRDE)法对Ce^4^+/Ce^3^+氧化还原体系的研究

用RDE与RRDE法研究了Ce^4^+/Ce^3^+-V^2^+/V^3^+氧化还原流动电池中Ce^4^+/Ce^3^+体系的电化学动力学参数,以说明组成该新型氧化流动电池的可能性。用RDE法得出在铂电极表面与玻碳电极上均会生成一层氧化膜,对Ce^3^+的氧化的反应产生阻碍作用。但在铂上的氧化膜对Ce^4^+的还原反应却有催化作用。用RRDE法得出Ce^3^+在玻碳电极上的氧化与析氧之间存在着竟争,为得到高的Ce^3^+氧化效率,应控制氧化电流在2～8mA.cm^-^2之间。     

La_(2-x)Pr_xNiO_(4+δ)体系低频内耗研究

利用内耗技术对La2-xPrxNi O4+δ(0≤x≤2.0)体系额外氧的状态进行了深入研究。La2-xPrxNi O4+δ(0≤x≤2.0)系列样品的XRD数据拟合计算得出:当x小于等于0.75时,体系为四方结构,而当x大于0.75时,体系转变为正交结构。通过对体系低频内耗和模量的测量研究发现,当0≤x≤0.75时,样品只存在一个弛豫内耗峰(P1峰),其峰值随x值增大而增大,与额外氧的浓度成正相关;当1.0≤x≤2.0时,样品中存在两个弛豫内耗峰,分析研究表明:高温侧内耗峰P1对应着前面发现的内耗单峰,它是由ab面额外氧对的取向弛豫运动引起的,在这里该内耗峰峰值随x值增大而减小,显然是受到额外氧的三维有序结构形成的影响。低温侧内耗峰峰P2可能与额外氧对的新的组态运动方式有关。     

硫酸盐型厌氧氨氧化性能的研究

研究了自养条件下硫酸盐型厌氧氨氧化的性能．试验表明,在无氧条件下,SO4^2-和NH4^＋化学性质稳定,两者间不发生化学反应．在厌氧反应器中接种厌氧消化污泥,经过三年多的连续驯化,可使厌氧反应器发生硫酸盐型厌氧氨氧化（NH4^＋-N和SO4^2-S同时减少）．在高基质浓度下,NH4＋-N和5042-浓度平均降低71．67和56．82mg．L^-1．硫酸盐型厌氧氨氧化的标准吉布斯自由能变化较小,反应可以发生,但不易进行．高基质浓度和低氧化还原电位对该反应有促进作用．     

Ce1-xZrxO2的氧化还原性能及其对CO2重整CH4反应的影响

 通过X射线衍射和程序升温还原技术对Ce1-xZrxO2(0≤x≤1)催化剂的结构和氧化还原性能进行了研究,同时考察了Ce1-xZrxO2催化剂在CO2重整CH4反应中的催化性能,并与其氧化还原性能进行了关联. 结果表明,当x≤0.25时, Ce1-x-ZrxO2以立方相Ce-Zr-O固溶体形式存在,氧化还原性随着Zr含量的增加而增加; 当x＞0.25时,以四方ZrO2相和立方相Ce-Zr-O固溶体的混合相存在,氧化还原性随着Zr含量的增加而减弱. Ce0.75Zr0.25O2具有最高的氧化还原性, Ce1-xZrxO2对CO2重整CH4反应的催化活性依赖于其氧化还原性,催化剂的氧化还原性越强,反应物(CO2和CH4)的转化率越高,催化剂的稳定性也越好. 氧化还原性能最强的Ce0.75Zr0.25O2催化剂表现出最高的催化活性、抗积炭能力和稳定性.     

还原温度对氧化石墨官能团、结构及湿敏性能的影响

基于氧化石墨具有多种官能团,研究了还原温度对氧化石墨结构及湿敏性能的影响。在不同温度下,对改进Hummers法制备的高氧化程度氧化石墨薄膜进行了还原,制备了不同温度条件下还原的氧化石墨薄膜湿敏元件。采用FTIR、XRD和Raman对实验样品的官能团及结构变化属性进行表征分析。结果表明：石墨被氧化后,碳原子结构层上接入-OH、环氧基、C=O和COOH官能团,底面间距增大至0.9084nm;利用热还原法制备石墨烯的过程中,随着还原温度的升高,氧化石墨官能团逐渐热解,石墨化区域逐渐恢复但其相对尺寸减小,缺陷增多,氧化石墨的底面间距沿c轴方向由0.9084nm逐渐减小到0.4501nm;且不同温度还原的氧化石墨薄膜的电阻从10.32MΩ减小至41.1Ω。在11.3%~93.6%相对湿度范围内,不同温度还原的氧化石墨薄膜湿敏元件的电阻随湿度升高而显著减小;氧化石墨还原程度越高,响应时间越长,脱附时间越短;150℃还原的氧化石墨薄膜湿敏元件具有最佳的湿敏性能。     

复合氧化物LaMn1-xFexO3(x=0-1)的XPS研究

用XPS方法研究了具有ABO3结构的LaMn1-xFexO3（x＝0－1）氧化物的氧化还原性能、表面组成和吸附氧种．样品经还原和再氧化处理后，Mn2p和Fe2p结合能的变化对Fe和Mn之间发生的氧化还原提供了明显的证据．可表示如下：Me4＋＋Fe（3－δ）→Mn（4－δ）＋＋Fe3＋通过计算机用三种氧物种（OⅠ，OⅡ和OⅢ）对O1s峰进行拟合，确定了每种氧物种的状态．同时，以氧物种含量随还原、再氧化的变化，确定了发生在表面上的氧化还原反应同OⅠ和OⅡ吸附氧物种有关．在此基础上，对吸附位与氧之间的电子转移过程进行了讨论．     

La2-xSrxCuO4-λ复合氧化物的合成、表征和氨的氧化催化性能的研究

合成了x值不同的La2-xSrxCuO4-λ(x=0~1)系列复合氧化物, 用XRD研究了这一系列氧化物的结构, 结果表明x在0~0.3之间可形成K2NiF4结构单相化合物。用化学分析方法测定了过渡金属Cu的价态及含量, 并计算出复合氧化物中的非计量氧数。用TPD, TPR, TG, XPS, SEM等方法研究了这类复合氧化物的氧化还原性能, 所含氧种及表面形态, 考察了对NH3氧化的催化活性, 并对其催化活性与化学组成及结构的关系进行了讨论。     

La0.75Sr0.25Mn1-xNixO3＋δ材料的制备及其催化甲烷部分氧化性能

采用柠檬酸络合法制备了La0.75Sr0.25Mn1-xNixO3+δ(x=0,0.4,0.5和0.6)系列样品,考察了其对甲烷部分氧化的催化性能,并采用X射线衍射、H2程序升温还原、O2程序升温脱附和程序升温氧化等测试手段表征样品.结果表明,当x=0,0.4和0.5时,样品均形成稳定的钙钛矿结构:当x=0.6时样品同时存在钙钛矿和菱形六面体尖晶石结构.当x=0.5时样品存在4种可还原物种,同时具有高的表面氧特别是高的晶格氧含量,对甲烷部分氧化有利,这表明La0.75Sr0.25Mn0.5Ni0.5O3+δ具有良好的抗积炭性能.催化性能测试结果表明,当x=0.5时,样品具有良好的甲烷中温转化率,最高的CO和H2选择性,以及在700℃下最好的反应稳定性和抗积炭能力.     

在甲苯选择性氧化反应条件下铁钼催化剂的物化性能

采用原位穆斯堡尔谱、XRD、XPS、IR和UVDRS等对Fe/Mo=0.67的Fe_2(MoO_4)_3和Fe/Mo=0.29的Fe_2(MoO_4)_3-4MoO_3样品进行了研究。实验结果表明,在甲苯氧化反应条件下,样品中一部分Fe_2(MoO_4)_3相还原为β-FeMoO_4。在反应温度(450℃)下通空气氧化,生成的β-FeMoO_4又氧化为Fe_2(MoO_4)_3。在甲苯选择性氧化中,易还原为β-FeMoO_4的样品,其甲苯选择性氧化活性较高。样品中的Fe~(3+)起着稳定Mo~(6+)的作用而Fe~(3+)还原为Fe~(2+)。在氧的作用下,Fe~(2+)再氧化为Fe~(3+),并使表面上吸附的氧转化为晶格氧。Fe_2(MoO_4)_3中的Mo~(6+)吸附甲苯分子,反应时,钼酸铁的表面晶格氧和甲苯反应使之生成苯甲醛和水。