紫外光与大气气溶胶典型氧化物对COS氧化反应性能研究

在怀特池中用原位FTIR考察了COS在紫外光辐照下的氧化反应以及大气气溶胶典型氧化物SiO₂, Al₂O₃和Fe₂O₃对反应的影响, 并使用GC-MS和XPS等技术确证了反应的气相和固相产物组成. 结果表明, 紫外光照下COS + O₂体系的光氧化反应产物为SO₂和CO₂, 其中SO₂可进一步氧化形成SO₄^2-; COS的紫外光氧化反应遵循一级反应动力学规律, 表观速率常数约为9.30×10^-4 s^-1; 大气气溶胶典型氧化物SiO₂和Al₂O₃对光氧化反应有明显促进作用, Fe₂O₃则对反应进程无明显影响, 不同氧化物存在条件下反应速率顺序为: UV + SiO₂ > UV + Al₂O₃ > UV, UV + Fe₂O₃; 氧化物对COS光氧化反应的这种促进作用, 有助于认识大气气溶胶对大气中COS光氧化反应的贡献.     

CS2与大气颗粒物的多相催化反应研究

利用原位FTIR,XRD,XPS,BET,质谱和连续微量反应等手段研究了大气颗粒物及部分氧化物样品上CS₂多相催化反应,确认了反应产物,并对催化剂的晶化状况和比表面积等进行了考察.结果表明,CS₂在氧化物和大气颗粒物样品上发生氧化反应,生成COS及单质硫,部分样品上生成CO₂,活化状态下的[S]在大气颗粒物表面上能被进一步氧化为六价态硫.收集所得到的大气颗粒物样品成分主要是Ca(Al₂Si₂O₈)·4H₂O;CS₂在氧化物或大气颗粒物样品上催化生成COS是催化剂表面吸附氧的作用之故.     

Fe3O4/Au复合微粒制备条件及性质研究

在纳米级Fe₃O₄作为种子, 过量的盐酸羟胺为还原剂的条件下, 将Au³⁺在分散于水相中的Fe₃O₄胶态种子表面还原为Au⁰, 得到核壳结构, 粒径为170 nm左右的Fe₃O₄/Au磁性复合微粒, 并对磁性复合微粒的制备条件进行了优化. 通过激光粒度散射仪和透射电子显微镜分析了不同条件下磁性复合微粒的粒径分布及形貌, 结果表明: Fe₃O₄种子的磁响应性、悬浮稳定性以及种子表面Au³⁺的还原条件等是得到单分散性、粒径均一、磁响应性和悬浮性能好的胶态Fe₃O₄/Au复合微粒的主要影响因素. 通过紫外-可见分光光度计对Fe₃O₄/Au复合微粒的扫描分析发现, 磁性复合微粒在可见光区域呈现与胶体金类似的特征吸收峰, d (0.5) =168 nm的Fe₃O₄/Au磁性复合微粒的最大吸收峰位于波长625 nm处.     

Fe3O4/Au纳米复合粒子及其光学性质

在过量Fe₃O₄种子的存在下, 通过盐酸羟氨对四氯合金酸的还原, 制备得到了100 nm以下核壳结构Fe₃O₄/Au磁性复合粒子, 体系中未反应的Fe₃O₄种子可通过稀盐酸的处理去除. Fe₃O₄/Au复合粒子表现出特有的纳米光学效应, 可见光区等离子体共振吸收峰的最大波长与纳米复合粒子的粒径、掺合的种子量以及分散介质的离子强度等有关. 随着纳米复合粒子粒径的增大和分散介质离子强度的增高, 最大吸收峰发生红移, 并出现峰形展宽的情况. 以水作为分散介质, 种子去除得愈彻底, 体系纳米粒子粒径就愈均一, 特征吸收峰会变窄. 这种纳米复合粒子的光学性质对生物分子检测新方法的建立具有重要的意义.     

大气颗粒物及氧化物对CS_2的催化氧化作用

利用原位ＦＴ－ＩＲ,ＸＲＤ,ＢＥＴ,质谱和连续脉冲微反等手段研究了大气颗粒物及 部分氧化物样品上ＣＳ２催化氧化的反应,并对催化剂的晶化状况和比表面等进行了考 察。结果表明,ＣＳ２在氧化物和大气颗粒物样品上发生氧化反应,生成ＣＯＳ及单质Ｓ,部 分样品上生成ＣＯ２;其中以ＣａＯ的催化作用最为明显,Ｆｅ２Ｏ３次之,Ａｌ２Ｏ３的催化能力有 明显减小,ＳｉＯ２最小,大气颗粒物样品对ＣＳ２有明显的催化氧化作用,活性介于Ｆｅ２Ｏ３ 和Ａｌ２Ｏ３之间;收集的大气颗粒物样品成分主要是Ｃａ（ＡＬ２Ｓｉ２Ｏ８）·４Ｈ２Ｏ,即水泥的主要 成分;ＣＳ２在氧化物或大气颗粒物样品上催化生成ＣＯＳ,是由于催化剂表面吸附氧的作 用．报道了大气颗粒物对ＣＳ２具有催化氧化生成ＣＯＳ的能力,揭示了大气中ＣＯＳ来源 的一个重要途径,对ＣＳ２,ＣＯＳ的污染控制研究具有一定的指导意义．     

扬尘及其模拟氧化物与SO2的反应行为

利用原位FTIR, XRD, XPS和BET手段研究了SO₂与CaO、模拟氧化物、硅酸盐水泥及其建筑尘样品的反应行为, 确认了反应产物, 并对样品的晶化状态和比表面积等进行了考察. 结果表明, SO₂在有氧气存在的条件下, 在CaO, 模拟氧化物, 硅酸盐水泥及建筑尘样品上发生吸附和催化氧化反应, 生成SO₃^2−和SO₄^2−, 反应遵循一级反应动力学规律. 收集所得到的建筑尘样品成分主要是SiO₂, 硅酸盐水泥的主要成分是Ca₃SiO₅.     

等离子体作用下甲烷氢化偶联

在常温常压下,研究了脉冲放电等离子体及其协同催化剂强化CH₄氢化偶联反应.结果表明:脉冲电晕等离子体条件下,甲烷中引入氢气可以实现偶联,而且随着氢气引入量的增加甲烷的转化率以及C₂收率增大,积碳减少;脉冲电压和重复频率影响CH₄的转化;引入Ni/γ -Al₂O₃催化剂后可改善产物C₂烃的分布,等离子体法制备的Ni/γ -Al₂O₃催化剂性能优于化学法制备的Ni/γ -Al₂O₃催化剂.开辟了一条甲烷偶联新技术路线.     

CuO/CeO2-Al2O3催化剂中CuO物种的原位XRD、Raman和TPR表征

采用原位XRD、激光Raman光谱和TPR(程序升温还原)技术研究了CuO(w,%)/CeO₂-Al₂O₃催化剂中CuO物种的存在形式及其CuO物种的迁移. 低温焙烧(300 ℃)催化剂, CuO以高分散和晶相两种形式存在于CeO₂-Al₂O₃载体表层. 随着焙烧温度的升高, CuO开始从表层向CeO₂内层迁移. 处于内层的CuO部分以晶相形式存在, 部分与Al₂O₃载体反应生成CuAl₂O₄. 高温有利于表层CuO向CeO₂内层迁移, 同时促进CuAl₂O₄生成. 结果表明结合原位XRD、激光Raman光谱和TPR技术可以有效地观察催化剂中CuO物种的存在形式和分布.     

La-Ce对PbTiO3陶瓷气相扩渗生成La2Ti6O15CeTi21O38的陶瓷材料及其电性能

报道了采用气相法对PbTiO₃陶瓷扩渗La-Ce混合稀土元素的研究. 在气相扩渗过程中, La, Ce与PbTiO₃陶瓷组元发生了复杂反应,生成了稀土化合物La₂Ti₆O₁₅和CeTi₂₁O₃₈, 制备出未见报道的La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃陶瓷材料, 经测试其导电性能发生了十分显著的变化. La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃陶瓷材料的室温电阻率从2.0 ×10¹⁰ W·m下降为0.248 W·m,而且随着温度的变化, 晶粒电阻呈现明显的PTCR效应,而晶界电阻随着温度的升高,呈急剧连续降低状态,总电阻的变化规律与晶界电阻的变化相一致, 试样总电阻的PTCR效应已不存在, 近趋导体. 经XPS测试分析, 进一步证实了La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃陶瓷材料中铅、钛等元素均有变价, 因而导致了La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃陶瓷材料电阻率的降低, 测试结果还首次给出了La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃陶瓷材料中各元素结合能位置的峰值. TG-DTA热分析表明La₂Ti₆O₁₅-CeTi₂₁O₃₈-PbTiO₃陶瓷材料具有较好的高温热稳定性.     

Al2O3催化剂结构对催化臭氧化活性的影响

以Al₂O₃为催化剂催化臭氧化处理邻苯二甲酸二甲酯. 通过XRD、比表面积、孔结构、FTIR和活性评价等方法对催化剂的物化性质及催化活性进行了研究, 考察了焙烧温度、成型粒径对催化剂活性的影响. 结果表明, Al₂O₃催化剂对臭氧化降解邻苯二甲酸二甲酯具有很高的催化活性, 反应120 min后, 总有机碳(TOC)的去除率从单独臭氧氧化的23.9%提高到55.1%; 焙烧温度对催化剂的活性具有很大的影响, 600 ℃催化剂催化活性最高; 随着焙烧温度的升高, Al₂O₃晶型经历了从γ-Al₂O₃到θ-Al₂O₃到α-Al₂O₃的转变, 催化剂的比表面积、焙烧得到的孔容逐渐变小, 晶体粒径变大, 表面•OH数量减少, 催化活性下降. Al₂O₃成型粒径的减小, 提高了催化剂的外比表面积, 减小了内部传质扩散的影响, 从而提高了催化活性.     

磁性纳米Pd/Fe3O4催化剂的制备及其在Heck反应中的应用

通过使用聚乙烯吡咯烷酮作为稳定剂,合成了磁性Pd/Fe₃O₄纳米颗粒催化剂。对该催化剂进行粉末X射线衍射、透射电子显微镜、感应耦合等离子体和磁性表征。将Pd/Fe₃O₄催化剂用于Heck反应,检测其催化性能。测试结果表明Pd纳米颗粒负载在Fe₃O₄纳米颗粒上,而且催化剂的尺寸<20 nm,并在Heck反应中表现了极好的催化性能。此外,催化剂可以通过磁场回收利用, 且催化活性没有显著的降低。     

核/壳型Fe3O4/Au超顺磁性微粒的制备及机理

在超顺磁性Fe₃O₄微粒存在下,以羟胺还原Au³⁺制备了具有核/壳结构的Fe₃O₄/Au复合微粒,探讨了Fe₃O₄/Au复合微粒的形成机理.结果表明:在还原剂过量的情况下,Fe₃O₄/Au复合微粒的形成过程可分为开始的表面反应控制过程和后续的扩散控制过程,而且这2个过程所持续的时间因反应体系中加入Fe₃O₄微粒的量或Au³⁺初始浓度的不同而不同.这为合成这种新型超顺磁性微粒提供了理论依据.X射线电子能谱研究表明,随金包覆程度的增加,微球表面金的特征能谱峰逐渐增强,相应铁的特征能谱峰逐渐减弱以至消失.激光粒度仪测定复合微粒的平均粒径约为180nm.     

Fe2O3掺杂对WO3光催化降解有机染料X3B的影响

发展高效的可见光催化剂是太阳能化学利用的一个挑战. 本文采用简单的混合方法, 制备了WO₃和Fe₂O₃的混合物, 研究了该复合氧化物在H₂O₂存在下光催化降解有机染料X3B的活性. 实验表明, 催化剂的光催化活性与其煅烧温度和Fe₂O₃含量有关. 最佳煅烧温度和Fe₂O₃含量分别等于400 °C 和1.0% (w). 根据自由基捕获电子顺磁共振(EPR)波谱分析, 复合氧化物产生羟基自由基的量远高于Fe₂O₃和WO₃. 我们推测, 这种协同效应来源于WO₃和Fe₂O₃之间的电荷转移, 从而加快半导体光生载流子的分离和X3B的光催化降解.     

Al2O3催化剂结构对催化臭氧化活性的影响

以Al₂O₃为催化剂催化臭氧化处理邻苯二甲酸二甲酯. 通过XRD、比表面积、孔结构、FTIR和活性评价等方法对催化剂的物化性质及催化活性进行了研究, 考察了焙烧温度、成型粒径对催化剂活性的影响. 结果表明, Al₂O₃催化剂对臭氧化降解邻苯二甲酸二甲酯具有很高的催化活性, 反应120 min后, 总有机碳(TOC)的去除率从单独臭氧氧化的23.9%提高到55.1%; 焙烧温度对催化剂的活性具有很大的影响, 600 ℃催化剂催化活性最高; 随着焙烧温度的升高, Al₂O₃晶型经历了从γ-Al₂O₃到θ-Al₂O₃到α-Al₂O₃的转变, 催化剂的比表面积、焙烧得到的孔容逐渐变小, 晶体粒径变大, 表面•OH数量减少, 催化活性下降. Al₂O₃成型粒径的减小, 提高了催化剂的外比表面积, 减小了内部传质扩散的影响, 从而提高了催化活性.     

催化剂载体对CVD法制备碳纳米管的影响

用DTA、TEM和XRD方法研究了碳氢化合物催化裂解制备碳纳米管(CNTs)反应中催化剂载体的影响。实验结果表明:当以金属Co作为活性组分时,对于催化剂Co/Al₂O₃,在最佳反应温度(650℃)条件下,碳纳米管粗产品的产率为457g/100g·cat,明显高于以Co/SiO₂作载体时的产率131g/100g·cat,且碳纳米管直径小,直径分布范围窄(10nm～20nm)。但在空气气氛中的DTA结果表明,在催化剂Co/SiO₂上生成的碳纳米管的抗氧化能力较在催化剂Co/Al₂O₃上生成的碳纳米管强。通过TEM和XRD方法进一步研究发现:反应过程中,催化剂Co/Al₂O₃中的Co微晶粒度随反应温度升高(从650℃到750℃)而增大(从15.8nm到16.7nm)的速率小于催化剂Co/SiO₂中的Co微晶粒度随反应温度升高而增大(从11.0nm到13.4nm)的速率;相应地,在催化剂Co/Al₂O₃上生成的碳纳米管的(外)直径随反应温度升高而增大的速率(从10～20nm到20～25nm)亦小于在催化剂Co/SiO₂上生成的碳纳米管的(外)直径随反应温度升高而增大的速率(从10～30nm到30～50nm)。     

可回收Fe3O4@SiO2-Ag磁性纳米微球对染料污染物的快速脱色处理

介绍了一种采用无毒廉价的前驱物制备Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米微球的快捷方法,制备的Fe₃O₄@SiO₂-Ag纳米微球在NaBH₄存在下可以催化还原染料污染物.实验结果表明,Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米粒子保持了Ag纳米粒子和Fe₃O₄纳米粒子的双重优点,不仅对染料罗丹明B和曙红Y具有良好的催化还原效率,而且可以在外加磁场作用下从溶液中快速有效的分离.催化还原反应速率与反应温度及Fe₃O₄@SiO₂-Ag催化剂用量有关,反应体系中表面活性剂和无机盐(Na₂SO₄)的存在也会影响催化剂的催化活性.该Fe₃O₄@SiO₂-Ag磁性纳米粒子在工业染料污染物处理方面具有应用前景.     

负载金属催化剂Ir(γ-Al2O3)对阿维菌素选择加氢反应研究

分别采用氢气、NaBH₄、醇水混合溶剂还原, PVP(聚乙烯吡咯烷酮)保护和微乳液法制备了γ-Al₂O₃负载的Ir金属催化剂, 通过XPS、XRD、TEM对催化剂的结构进行了表征, 考察了催化剂对阿维菌素选择加氢制备伊维菌素的性能, 探讨了催化剂制备方法对催化剂活性和选择性的影响. 实验结果表明, 在不同金属催化剂Ru/γ-Al₂O₃、Pd/γ-Al₂O₃、Pt/γ-Al₂O₃、Ir/γ-Al₂O₃中, Ir/γ-Al₂O₃的活性和选择性最好. 用PVP保护的Ir/γ-Al₂O₃, 其催化活性和选择性比没有PVP保护的催化剂有显著提高; 采用微乳液法制备的Ir/γ-Al₂O₃催化剂显示出最好的活性, 但反应选择性比PVP保护的催化剂差.     

Fe2O3/Al2O3二元气凝胶合成高质量单壁纳米碳管

通过溶胶和超临界干燥方法制得了Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶，其比表面积和孔隙体积分别为246 m²·g^-1和1.89 cm³·g^-1，并具有较宽的孔径分布。以Fe₂O₃/Al₂O₃二元气凝胶作催化剂，通过甲烷催化裂解成功地合成了高质量的单壁纳米碳管。利用FESEM、TEM和HRTEM、Raman光谱等分析手段研究了反应温度对单壁纳米碳管生长的影响。结果表明在900 ℃时合成单壁纳米碳管的质量较高，并且合成的炭产物为毡状，该炭产物主要为高质量的单壁纳米碳管。     

硫中毒对Co3O4/CeO2复合氧化物上炭黑催化燃烧的影响

采用共沉淀法制备了CeO₂,Co₃O₄和一系列Co₃O₄/CeO₂复合氧化物催化剂,在400 ℃下含SO₂的氧化气氛中对催化剂进行了硫中毒处理,通过原位红外光谱、X射线衍射、程序升温脱附和X射线光电子能谱对新鲜和硫中毒的样品进行了表征. 结果表明,所有测试的硫中毒样品上均形成了硫酸盐,CeO₂上累积的硫酸盐明显比Co₃O₄上的多,Co₃O₄/CeO₂复合氧化物在硫中毒过程中形成了硫酸钴和硫酸铈. 对新鲜和硫化样品在NO/O₂气氛下进行了催化炭黑燃烧实验,发现Co₃O₄/CeO₂复合氧化物的活性和抗硫性能优于CeO₂,但抗硫性能低于Co₃O₄.     

应用原位漫反射红外-质谱技术研究CuO/Al2O3催化剂表面酸性及其反应性能

应用原位漫反射红外-质谱联用、程序升温和暂态响应技术研究了CuO/Al₂O₃催化剂表面酸性及其反应性能. 实验结果表明, CuO/Al₂O₃催化剂表面呈Lewis酸性, 硫化不仅可增强CuO/Al₂O₃催化剂的Lewis酸性, 而且可产生新的Brønsted酸性位; 吸附于Lewis酸性位的NH₃具有选择性催化还原(SCR)活性. 而在硫化样Cu8(400S)中Lewis和Brønsted酸性位同时存在的情况下, 吸附于Lewis和Brønsted酸性位的氨均具有SCR活性, 且后者较前者弱; CuO/Al₂O₃催化剂上的SCR反应遵循Eley-Rideal机理, 即SCR反应发生于吸附态NH₃与气相NO之间.