减压化学气相沉积法制备规则螺旋状纳米碳管

以硅胶负载的Co纳米颗粒为催化剂,在低流量的减压体系中通过化学气相沉积法制备了规则螺旋状的纳米碳管.通过TEM和HRTEM研究了螺旋碳管的形貌、尺度分布以及管身、曲面和节点处的晶型;讨论了催化剂制备中pH值对催化剂的尺寸、规则程度和存在形态以致对螺旋碳管产量、管径厚度以及螺旋管的相对比例的影响;此外,还分析了反应压力对碳管生长的影响.     

Ni-Mo双金属氧化物催化剂CVD法大量制备成束多壁纳米碳管

采用溶胶凝胶法合成的Ni-Mo双金属氧化物催化剂,用CVD法催化裂解甲烷从而大量制备高质量高纯度的成束多壁纳米碳管.实验结果表明,该催化剂具有很高的活性和催化效率.反应2 h后,制备的多壁纳米碳管的量可达到初始催化剂量的80倍以上.碳管的直径较均匀,在10～20 nm之间.随着反应时间的延长,制备的纳米碳管石墨化程度增加,反应1 h后,粗产品中纳米碳管的含量就超过了97％. 简单放大后,单炉每克催化剂可以在0.5 h内制得40 g以上多壁纳米碳管.     

固体单相催化剂CVD法制备成束或分散MWCNT

CVD法制备纳米碳管的催化剂多是以Al2O3、SiO2或MgO作载体,Fe、 Ni或Co等过渡族金属为活性组分[1-3].     

高Co含量的Co-Mo系列催化剂甲烷裂解制备单壁纳米碳管

制备了高Co含量的Co-Mo／γ-A12O3系列催化剂，发现此类催化剂可以在温和的反应温度下制备高质量的单壁纳米碳管．讨论了Mo组分的作用．认为Mo分散、稳定金属颗粒，促进了SWNTs的生长．同时，Mo组分的升华决定了单壁纳米碳管的生长和管径分布．这为可控地制备单壁纳米碳管提供了依据．     

La~2NiO~4催化制备纳米碳管

制备了四方结构复合氧化物La~2NiO~4,并以其为催化剂前体,甲烷和一氧化碳为碳,合成出大量高纯度的纳米碳管。XRD结果表明La~2NiO~4经还原后,在La~2O~3的隔离作用下Ni晶粒实现纳米级均匀分散。利用TEM,HRTEM,SEM,XRD,Raman等手段对所制备的纳米碳管进行了观察和表征。所制备的纳米碳管管径均匀、石墨化程度较高,该法制备纳米碳管工艺简单、产量较高,产品易于纯化。     

催化反应制备碳化硅纳米粉体的密度泛函理论计算及实验研究

以Si_(55),Si_(43)M_(12)和Si_(37)M_(18)(M=Fe,Co或Ni)团簇为模型,采用密度泛函理论(DFT)研究了Fe,Co及Ni纳米团簇催化硅粉转化为SiC的机理.计算结果表明,Fe,Co及Ni纳米催化剂先与Si形成合金,拉长并弱化Si—Si键的强度,起到活化Si粉的作用;合金的形成有利于C原子的吸附及Si原子和C原子间的反应;Fe的催化能力强于Co和Ni.在此基础上,以Si粉和酚醛树脂为原料,以Fe,Co及Ni硝酸盐为催化剂前驱体,通过微波加热反应制备了3C-SiC纳米粉体.研究了催化剂种类、反应温度、催化剂用量和反应时间等对制备3C-SiC纳米粉体的影响.结果表明,催化剂Fe,Co和Ni的加入均可显著降低3C-SiC的合成温度.当以2.0%(质量分数)的Fe为催化剂时,Si粉在1100℃下反应30 min后即可全部转化为3C-SiC纳米粉体;而在相同条件下,无催化剂时Si粉的完全转化温度为1250℃;Fe的催化效果优于Co和Ni,与DFT计算结果吻合.     

基于金属-有机骨架前驱体的先进功能材料

由于金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)结构中含有碳源(有机配体)和金属源(金属或金属簇)物质,以MOFs为前驱体合成先进功能材料,如纳米多孔碳材料和金属氧化物纳米材料,是目前MOFs化学以及新功能材料研究领域一个新的热点。本文综述了近年来以MOFs为前驱体制备碳材料(纳米多孔碳材料、碳纳米点、碳纳米管等)、金属氧化物纳米材料(单金属氧化物Fe2O3、Zn O、Co3O4、Mg O、In2O3等;多金属氧化物纳米复合材料Gd2O3/Eu2O3、Fe2O3@Ti O2等)、金属氧化物/碳纳米复合材料(Fe3O4/C、Zn O/C等)等的合成方法,以及这些先进功能材料在超级电容器(supercapacitor)、氧还原反应(ORR)催化剂、氢气吸附、CO2捕获、光催化制氢催化剂等研究领域的应用,并对其今后的发展进行了展望。     

负载Co介孔分子筛催化热解乙醇制备纳米碳管

以硅酸钠为原料,CTAB为模板剂,水热法合成MCM-41介孔分子筛,采用浸渍法制备负载钴的介孔分子筛(Co/MCM-41),并将其作为催化剂,CVD法热解无水乙醇制备CNTs.利用XRD、TEM、比表面积和孔径分布测定和Raman光谱等方法对所合成的介孔分子筛和纳米碳管进行了表征.结果表明:所制备的Co/MCM-41样品具有典型的MCM-41的介孔结构;当热解反应温度为750℃下所制备出的纳米碳管的品质最好.     

甲醛催化氧化催化剂的研究进展

甲醛是致癌致畸物并具有较强的光化学活性.它既来源于纺织、农药、板材或其他精细化学品的生产过程,又来源于机动车尾气和室内各种装潢材料.为了人体健康和大气环境去除甲醛非常必要.用催化氧化法去除甲醛是一种很有前景的技术,但是该技术的关键是研究和发展催化剂.近年来,用于甲醛氧化的催化剂主要分为贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂.贵金属催化剂是将Pt,Pd,Au,Ag等贵金属负载在不同类型的载体上而制得.载体可分为常见载体、传统金属氧化物载体和特殊形貌金属氧化物载体.常见载体是具有较大比表面积的SiO2,Al2O3,TiO2和分子筛等.这类载体有利于活性位的暴露以及反应物和产物的吸附和扩散,而且还能增强载体和活性组分的协同作用.负载在常见载体上的不同贵金属催化剂,其甲醛氧化活性从强到弱排列是:Pt＞ Pd＞ Rh ＞Au＞ Ag.用这种载体制备的催化剂具有很出色的应用前景.比如Na-Pt/TiO2是甲醛氧化活性最好的催化剂,目前己被应用在空气净化器中,其次是Pt/TiO2和Pd/TiO2.传统金属氧化物载体主要是采用沉淀法、共沉淀法制备的CeO2,Fe2O3,Co3O4,MnO2及其复合氧化物,这类载体负载Pt的催化剂仍然具有出色的室温催化性能,如Pt/MnOx-CeO2和Pt/Fe2O3等.虽然Pt负载型催化剂应用前景很好,但是其成本较高,工业生产和普及受到限制.用传统金属氧化物载体制备的催化剂如Au/CeO2,Ag/MnOx-CeO2和Ag/CeO2等同样具有良好的发展前景.对于提高甲醛氧化活性来说,载体的选择至关重要.未来研究趋势可能是甲醛氧化负载型催化剂更多的会选择Ag或Au作为活性组分,而一些有潜力的传统金属氧化物载体将被使用不同的制备方法进一步改良.目前,拥有棒状、球状、孔状等特殊形貌的金属氧化物载体因为它们本身的催化活性要优于用沉淀法制备的传统金属氧化物催化剂,因此,将Ag或Au负载在这类载体上制备的催化剂具有更好的应用前景,如三维(3D)有序大孔Au/CeO2-Co3O4,二维有序介孔Au/Co3O4-CeO2和Au/Co3O4以及三维有序介孔K-Ag/Co3O4等.过渡金属氧化物催化剂,因成本低,资源丰富而受到关注.单一过渡金属氧化物催化剂如锰钾矿型的MnO2纳米棒或纳米球,介孔MnO2,Co3O4和Cr2O3等,具有较好的甲醛氧化催化活性(T50和T100分别小于等于1 10和140℃).另外,Ce,Sn,Cu和Zr等元素常常被掺杂到MnOx和Co3O4中,制备成复合金属氧化物催化剂,MnOx-CeO2具有较好的甲醛催化活性(T50＜100℃),因为MnOx和CeO2较强的相互作用改变了表面活性氧和活性相的数量.目前,复合金属氧化物催化剂氧化甲醛的报道很少.随着制备方法的改变,单一过渡金属氧化物或他们的复合氧化物催化剂可能会成为贵金属催化剂的替代品.目前,如何获得高效、低成本、低温甚至常温去除甲醛的催化剂仍然是一项重要的挑战.特殊形貌的金属氧化物催化剂如3D-Cr2O3,3D-Co3O4,MnO2纳米球和纳米棒,在常温下完全转化甲醛仍然是个难以越过的鸿沟.将来,多种形貌的新型纳米金属氧化物及其Au或Ag负载型催化剂的制备和发展会成为一个研究趋势.这种催化剂既能被用于甲醛的催化氧化,也能被用于苯系物或其他VOCs的催化氧化.它能为机动车尾气和工业生产中VOCs产生量的削减提供技术支撑,而VOCs的去除有益于PM2.5浓度的降低和空气质量的恢复.     

负载型无铬超细铁基变换催化剂的制备和催化性能

 以镁铝尖晶石为载体，以过渡金属氧化物为助剂，用吸附γ－Fe2O3胶体法制备了负载型无铬铁基变换催化剂．TEM，XRD，BET和活性测试结果表明，采用胶体负载法制备的变换催化剂，其活性组分Fe3O4以分立的超细微颗粒分布在镁铝尖晶石载体表面上，颗粒之间存在一定的间隔．过渡金属氧化物NiO或V2O5能够进入Fe3O4晶格形成固溶体，起到代替氧化铬的作用，提高催化活性．负载型催化剂FeNi／MgAl2O4（m（NiO）／m（Fe2O3）＝3％）在汽／气比为1和空速为2000h－1的反应条件下，CO转化率在400和350℃时分别为95％和80％；在高空速和低汽／气比条件下也具有很好的催化性能．稳定性实验结果表明，该催化剂 具有良好的热稳定性和一定的抗硫能力．与非负载型催化剂相比，负载型催化剂具有更为优越的催化性能．