活性炭纤维催化氧化NO的量子化学研究

利用密度泛函理论的B3LYP方法,6-31G(d)基组,在zigzag型的四并苯模型上对NO、O2分子在活性炭纤维(ACFs)表面的吸附行为进行研究,并探讨了ACFs催化氧化NO的主要机理路径。研究结果表明,环境气氛中的O2分子可以先吸附于ACFs表面形成两个半醌基(C-O),之后C-O和吸附态的NO(C-NO)发生氧化反应生成-NO2;游离态的O2也可以经过ACFs表面的催化作用形成活性氧原子(O*)从而直接和吸附态的NO反应生成-NO2。与NO相比,O2分子的吸附能大,在同NO的竞争吸附中占据优势,结合统计热力学分析,吸附态的NO和游离态的O2所产生的活性氧原子发生氧化反应是NO转化为NO2的主要途径。     

NH4β分子筛上NO的低温催化还原

以离子交换法制备的NH4β分子筛为催化剂,考察在无氨、有氨及SO2存在等不同条件下NO低温选择催化还原性能,并通过程序升温分解反应研究NH+4消耗引起的催化剂失活,NH3程序升温脱附(NH3-TPD)研究催化剂的再生性能,为开发无氨或气相间隙喷氨脱除NOx的新过程奠定基础.     

不同热解活化条件下制备的污泥炭常温催化氧化NO

以市政污泥为原料制备污泥炭(SC),开展了SC常温催化氧化NO的实验研究.通过对不同热解温度(600 、700和800 ℃)和不同干基污泥(DS)/KOH混合质量比下(4:1、3:1、2:1和1:1)的NO脱除特性研究,探究了污泥裂解活化工艺对NO常温催化氧化的影响规律和作用机理.结果表明,热解温度和KOH活化均对SC...     

汽车尾气中NO的脱除方法

对汽车尾气中NO的脱除方法进行了介绍。对于选择性催化还原,目前的方法主要有以NH3作为还原剂选择还原NO、以碳氢化合物作为还原剂选择还原NO和三效催化剂法。非选择性催化还原方法主要包括CO催化还原NO和H2催化还原NO等。NO的直接催化分解和贫燃条件下NO的催化还原也得到了广泛研究。低温等离子体技术、改性碳纤维以及TiO2光催化法等是近几年新发展的脱除方法。     

活性炭纤维吸附脱除NO过程中NO氧化路径分析

在小型固定床吸附实验台上开展了黏胶基活性炭纤维吸附脱除NO的实验研究。采用H₂O₂溶液浸渍以及热处理方法对活性炭纤维表面进行修饰,以获得表面孔隙结构接近而含氧官能团含量不同的样品;考察样品在惰性氮气气氛、含氧气氛下吸附脱除NO的效果,以及表面含氧含氮官能团的变化规律。探讨了含氧官能团在NO催化氧化过程中的作用及含氧气氛下O₂对于NO转化为NO₂的影响,分析了活性炭纤维表面吸附的NO向NO₂的主要转化途径。结果表明,在氮气气氛下活性炭纤维表面C-O官能团对吸附态的NO起到氧化作用,吸附态NO被C-O官能团氧化生成-NO₂官能团;在含氧气氛下活性炭纤维吸附NO后表面出现-NO₂、-NO₃官能团,通过长时间实验测定三种样品在含氧气氛下对NO吸附的效果,发现三种样品稳定时催化氧化效果一致,表明含氧官能团对初始NO的物理吸附影响较大,而对整个吸附过程影响较小。吸附在活性炭纤维表面上的NO与环境气氛中的游离态O₂发生氧化反应是NO转变为NO₂的主要途径。     

臭氧催化氧化脱除低浓度甲醛的新方法

甲醛作为一种典型的室内挥发性有机污染物,对人体健康危害很大.目前,在可用于室内甲醛脱除的诸多方法之中,臭氧催化氧化法因可于室温下使用廉价的金属氧化物催化剂实现对甲醛的高效脱除,从而受到了科研工作者的广泛关注.然而,考虑到室内甲醛的浓度极低,且存在着长期缓慢释放的特点,传统的臭氧催化氧化法应用于实际的室内甲醛脱除不仅会造成能量的浪费,而且还易因未完全分解臭氧的连续释放带来二次污染问题.为了提高臭氧催化氧化脱除甲醛过程的臭氧利用率,降低能耗,并有效缓解未分解臭氧引起的二次污染,本文将一种循环的甲醛存储-臭氧催化氧化新方法应用于室内低浓度甲醛的脱除.该新方法包含甲醛存储与臭氧催化氧化两个过程,在存储阶段低浓度甲醛吸附存储于催化剂表面,而在臭氧催化氧化阶段臭氧将存储的甲醛氧化为CO2与H2O,并重新释放催化剂表面的吸附位.因负载型氧化锰具有优良的臭氧分解能力,本研究以Al2O3负载的MnOx为催化剂,通过研究前驱体及担载量对甲醛脱除反应的影响,筛选出了最优的MnOx/Al2O3催化剂,并对相对湿度的影响规律进行了考察,最后通过低浓度甲醛存储-臭氧催化氧化循环实验验证了该甲醛臭氧催化氧化新过程的可靠性.我们采用传统的等体积浸渍法,基于不同的前驱体制备MnOx/Al2O3催化剂.XRD表征结果表明,乙酸锰为前驱体制得的MA/Al2O3催化剂中MnOx相主要为Mn3O4(粒径约为6.0 nm);而硝酸锰前驱体所得MN/Al2O3催化剂中则含有MnO2与Mn2O3相,且其MnOx颗粒粒径较大,约为9.5 nm.XPS测试结果表明,MA/Al2O3催化剂含有Mn2+,Mn3+及Mn4+,其中Mn3+与Mn4+的含量分别为75%与12%;而MN/Al2O3催化剂则仅含有Mn3+与Mn4+,含量分别为35%与65%.上述XRD与XPS结果相一致,说明以乙酸锰为前驱体所得催化剂的分散度较高且易形成低氧化态的Mn.甲醛存储-臭氧催化氧化实验结果表明,与Al2O3及MN/Al2O3相比,MA/Al2O3催化剂具有更高的甲醛存储与催化氧化脱除性能.基于MA/Al2O3催化剂,不同Mn负载量下的甲醛存储与臭氧催化氧化实验结果表明,Mn负载量为10 wt%时MA/Al2O3的性能最佳.因而,进一步的实验中我们均选用最优的10 wt%MA/Al2O3为催化剂,其在50%相对湿度下的甲醛存储量为26.9μmol/mL,臭氧催化氧化阶段碳平衡为92%,CO2选择性为100%.相对湿度的影响结果(23℃)则表明,由于水分子与甲醛分子间存在着竞争吸附作用,甲醛存储容量随相对湿度的增加而降低;但因相对湿度增加可建立利于甲醛氧化的新途径,故臭氧催化氧化性能随相对湿度增加而增强.综合考虑,10 wt%MA/Al2O3上甲醛存储-臭氧催化氧化的最优相对湿度为50%.为验证所提出新方法的实用性,我们基于10 wt%MA/Al2O3开展了甲醛存储-臭氧催化氧化的4次循环实验.4次循环实验中的甲醛存储以及臭氧催化氧化处理的规律可基本保持一致.50%相对湿度下,低浓度甲醛(15×10-6)在空速为27000 h-1时的穿透时间为110 min,而在臭氧催化氧化阶段(150×10-6臭氧,空速15000 h-1)仅需约50 min即可实现对存储甲醛的氧化脱除(碳平衡大于92%,CO2选择性100%),表明该新方法较传统的臭氧催化氧化方法臭氧用量可节省60%.     

负载型LaCoO3/MO2催化氧化甲苯与NO的性能研究

本研究采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备了一系列不同载体负载的LaCoO₃/MO₂催化剂（M=Zr、Ti、Ce）,研究考察其催化氧化甲苯与NO的性能及关键机制。结果发现,以CeO₂为载体的LaCoO₃/CeO₂催化剂表现出最佳的催化氧化性能,其甲苯的t₉₀为245℃,同时在300℃时NO转化率可达68%。通过BET、XRD、H₂-TPR和XPS对各负载型钙钛矿催化剂的理化性质进行表征。结果表明,负载型钙钛矿催化剂拥有更大的比表面积,从而有效提供了更多的吸附位点,同时负载型钙钛矿催化剂具有更活跃的晶格氧和更好的氧化还原性能。其中,LaCoO₃与载体CeO₂在接触界面上观察到Co离子与Ce离子之间存在着相互作用,形成晶格缺陷,这有利于氧空位的形成。利用原位漫反射红外光谱进一步探寻了反应机理,LaCoO₃/CeO₂催化剂上NO氧化符合Langmuir-Hinsh...     

酸性质对磷钨酸改性CeO_2上NH_3选择性催化还原NO性能影响

分别制备了磷钨酸、磷酸、偏钨酸铵及磷酸+偏钨酸铵改性的CeO_2催化剂,用于NO的NH3选择性催化还原反应(NH3-SCR),对酸改性的作用进行了研究。结果表明,不同酸改性后的CeO_2催化剂均含有弱酸和中强酸位,但酸量差别明显,依次为:磷钨酸/CeO_2偏钨酸铵/CeO_2磷酸+偏钨酸铵/CeO_2磷酸/CeO_2。由于磷钨酸改性的CeO_2催化剂中P与W之间相互作用,导致磷钨酸/CeO_2催化剂表面弱酸及中强酸含量较多,Ce物种和O物种相对活跃,有利于NH3的吸附、活化和NH3-SCR反应的进行;因此,磷钨酸改性的CeO_2催化剂活性最佳,在225-450℃下NO转化率高于90%。     

不同前驱物制备的MnOx/TiO2联合O3催化氧化NO性能

分别以乙酸锰（MnAc）、氯化锰（MnCl₂）和硝酸锰（Mn（NO₃）₂）为前驱物,采用浸渍法制备MnAc/TiO₂、MnCl/TiO₂和MnN/TiO₂三种催化剂,并采用氮吸附、SEM、H₂-TPR、O₂-TPD、XRD和XPS进行表征。在固定床反应器上研究了三种催化剂的联合臭氧催化氧化NO性能。结果表明,以乙酸锰为前驱物制备的MnAc/TiO₂催化剂联合臭氧催化氧化NO活性最高;MnAc/TiO₂催化剂颗粒分散性好,比表面积相对较大,催化剂表面Mn³⁺较多,因而具有较高的催化活性。     

SO2对NO催化氧化过程的影响Ⅲ.γ-Al2O3载体酸碱性的影响

研究反应温度为423 K时SO2对载体γ-Al2O3上NO氧化过程的影响.在基本弄清了载体对SO2的吸附有利于SO2促进NO氧化反应的基础上,考察了不同浓度的NaOH和H2SO4预处理的γ-Al2O3 对 SO2的吸附能力及对NO的氧化性能.结果显示,与未处理的γ-Al2O3相比,经高浓度(1 mol*L-1)的酸碱处理后γ-Al2O3对SO2的吸附能力发生了显著的变化,但在SO2气氛中对NO的氧化能力都明显减退,尤其是酸处理对γ-Al2O3的吸附和催化性能有破坏作用.低浓度(0.1 mol*L-1)酸碱处理对γ-Al2O3吸附SO2的能力影响不大,但SO2对NO氧化反应的增强效应有明显改善,特别是酸处理后γ-Al2O3上NO的氧化转化率能在较长时间内保持较高水平.说明对于SO2气氛中NO的氧化,载体需要适当的酸碱中心.     

用TPD研究SO2对NO催化氧化过程的影响

 针对活性氧化铝载体及过渡金属氧化物催化剂上SO2增强NO吸附并促进其氧化的实验事实，考察了反应温度对SO2发挥促进作用的影响．结果发现，在50～250℃间存在一适宜的温度范围，能使氧化铝上原本不氧化的NO在SO2气氛中发生氧化．对氧化铝预吸附不同组成的气体及在不同温度下吸附NO－O2－SO2后进行了TPD研究．结果表明，SO2的存在对NO氧化吸附生成NO2高温脱附物种有利．对Co3O4／Al2O3催化剂上吸附SO2－NO2的TPD研究结果显示，SO2先吸附或与NO2共吸附都能使NO2高温物种脱附增强，同时SO2的弱吸附物种转变成强吸附物种或表面硫酸盐物种，意味着弱吸附的SO2能与NO2形成稳定的物种；而后吸附的SO2竞争占据NO2的吸附位．推测表面上弱吸附的SO2与NO－O2或NO2之间形成了多分子的活性物种．     

SO_2对Co_3O_4/Al_2O_3选择性催化氧化NO的影响

采用流动态原位IR ,TPD及XPS技术研究了NO及SO2 在Co3 O4 /Al2 O3 金属氧化物催化剂表面上的吸附及脱附行为 ,并与该催化剂上模拟烟道气中NO的选择性催化氧化活性相关联 ,考察了SO2 对该反应过程的影响及作用机理 .     

负载型金属CO氧化催化体系的研究进展

本文结合近年来我们的研究工作以及国内外相关研究，概述了负载型金属CO氧化催化体系的研究进展，并进一步展望了今后的研究、发展方向以及应用前景。     

催化氧化技术在可挥发性有机物处理的研究

挥发性有机物（VOCs）是一类具有毒性且对环境和人体健康产生威胁的有机化合物。目前催化氧化技术是有效净化VOCs的方法之一,它可以将VOCs转化为CO₂和H₂O。本文在总结国内外VOCs净化技术的基础上,着重介绍了催化氧化技术,并且对常用的催化剂种类、催化机理及存在的问题进行了总结。最后对催化氧化技术的发展趋势进行了展望。研究结果表明,贵金属催化剂的研究关键在于有效载体的选择及催化剂抗中毒性能的提高;与贵金属催化剂相比,钙钛矿和尖晶石等非贵金属催化剂的发展趋势为通过改变催化剂配方、催化剂形貌结构、活性组分粒径大小及比表面积等来提高催化剂的低温可还原性、储氧能力和氧缺陷,进而提高其催化性能。本文的评述将为选择合适的催化剂处理VOCs提供一定的参考基础。     

硫化CoMo催化剂上H2同时还原NO和SO2的研究Ⅰ.H2还原NO反应

 研究了Al2O3担载的硫化CoMo催化剂上NO被H2还原的规律，并考察了不同Mo含量的CoMo／Al2O3催化剂、单一的Mo／Al2O3和Co／Al2O3催化剂，以及原料气中H2／NO比对反应活性和选择性的影响．结果表明，硫化的5．1％Co－15．2％Mo／Al2O3催化剂具有最高的催化活性和选择性，在200℃以下时反应产物为N2O，在350℃以上时则完全转化为N2．进一步增加Mo含量引起在350～450℃间N2选择性轻微下降．提高原料气中的H2含量可明显提高反应活性和N2选择性，但当n（H2）／n（NO）＞3后反应性能不再变化．催化剂具有较高的稳定性，反应产物中始终未观察到有H2S或SO2产生，即反应未引起催化剂中的晶格S流失．这说明H2的存在抑制了NO对硫化物表面的氧化所导致的催化剂失活．     

吡啶在金属氧化物催化剂上的氧化和NOx生成的控制

吡啶在金属氧化物催化剂上的氧化和ＮＯ_ｘ生成的控制罗孟飞，余敏，袁贤鑫（杭州大学催化研究所杭州３１００２８）关键词吡啶，催化氧化，负载金属氧化物催化剂，ＮＯ＿ｘ控制含氮有机物，如吡啶完全氧化的最终产物有如下两种情况：除ＣＯ２和Ｈ２Ｏ外，可以是Ｎ２，也?..     

醇的催化氧化研究进展

从醇在金属催化剂作用下的催化氧化方面,较为详细的介绍了近年来在该研究领域内的研究进展,并指出了金属催化相对于非金属催化的优点.     

氧化铈的氧化还原性能对VOx/CeO2催化剂催化氯苯氧化性能的影响

分别采用尿素、氨水和碳酸钠作沉淀剂制备了三种具有不同氧化还原性能的氧化铈载体,并考察了这三种氧化铈载体负载氧化钒催化剂催化氧化消除氯苯的性能.三种氧化钒催化剂在300℃下对氯苯氧化的转换频率依次为4.9,1.6和0.8h-1.该结果表明氧化铈载体的氧化还原性质影响着负载氧化钒催化剂催化氧化消除氯苯的活性,V-O-Ce键中的氧物种在该催化氧化反应中起着重要作用.     

Au/Fe-O催化剂活性组分在CO催化氧化反应中的存在状态

 采用传统的共沉淀法制备了Au/Fe-O催化剂,运用X射线衍射、X射线光电子能谱和透射电镜技术对其进行了表征,考察了它们对CO氧化反应的催化活性. 结果表明,虽然负载在Fe-O载体上的金晶粒较大(10～15 nm), 但由于采用了共沉淀法制备催化剂,金和载体可紧密接触并产生较强的相互作用. 催化剂中Au 5d轨道上的电子流入Fe 3d轨道,使Au 5d轨道处于非全充盈状态,金呈Auδ+状态(0＜δ＜1), 这是该催化剂具有较高催化活性的根本原因. CO催化氧化反应测试结果表明,当金含量较高时, CO的转化率在室温下就能达到100%.     

CO氧化反应中H2O对MOx和Au/MOx催化性能的影响

过渡金属氧化物［1,2］及负载型贵金属催化剂［3～13］是催化氧化消除CO的有效催化剂,一直是研究的热点. 虽然对MOx和Au/MOx上CO的氧化性能研究得较多,但大多是在无水条件下进行的;涉及催化剂抗水性能的报道较少［3,9,10］,且仅限于对催化剂活性的研究. Haruta等［3］对Au/Fe2O3,Au/Co3O4和Au/TiO 2等体系开展了一些工作, 认为水对CO氧化活性有促进作用. 本文重点考察了水对MOx(M=Al,Ca,Co,Cr,Cu,Fe,La,Mn,Ni和Zn)催化剂上CO氧化活性的影响,以及水对Au/MOx 催化剂活性及稳定性的影响.