低价铈复盐微波辐射化学氧化还原合成法

利用氧化还原原理, 采用微波辐射法合成了低价铈复盐, 通过XRD、 TG-DTG及场发射扫描电镜(FE-SEM)等方法对样品的组成结构进行了分析表征, 并讨论了合成条件对产物的影响以及氧化还原机理. 研究表明采用该法合成低价铈复盐具有方法简单、易于操作、高效节能等特点.     

金属铈表面氧化还原过程的原位拉曼光谱研究

采用显微拉曼光谱仪原位监测了金属铈表面的氧化和还原过程。2132和2239 cm-1处尖锐Ce3+电子散射峰的出现及462 cm-1处CeO2特征振动峰的消失表明,在高温、高真空条件下金属铈表层的CeO2已转变为Ce2O3。根据1503,1796和2113 cm-1处多个Ce3+电子散射峰及CeO2特征振动峰强度随时间的变化关系,可将金属Ce在空气中的氧化过程分为3个阶段,首先不同价态铈氧物层均快速增长,随后外层的CeO2陷入停顿,含Ce3+的铈氧物层继续增长,最后随着3603 cm-1处OH-的出现,CeO2再次快速增长。     

铈离子氧化还原引发体系与铈离子引发接枝或嵌段共聚合研究的新进展

本文介绍Ce⁴⁺/酰胺引发体系;Ce⁴⁺/聚酰胺、带酰苯胺侧基的聚合物引发接枝共聚合;Ce⁴⁺/氨基甲酸酯引发体系;Ce⁴⁺/聚醚氨酯引发接枝共聚合;Ce⁴⁺/羰基化合物引发体系;Ce⁴⁺引发嵌段共聚合6个方面的研究新进展.     

吸附条件对活性碳纤维SACF氧化还原吸附Ag^＋的影响

本文研究了吸附条件对活性碳纤维ＳＡＣＦ氧化还原吸附Ａｇ＾＋的影响。结果表明：Ａｇ＾＋初始浓度的提高，反应温度的升高均可提高ＳＡＣＦ对Ａｇ＾＋的吸附量；Ａｇ＾＋的吸附量还强烈地依赖于溶液的ＰＨ值，用ＮａＡＣ、ＨＡＣ＋ＮａＡＣ或ＮＨ３．Ｈ２Ｏ调高Ａｇ＾＋溶液的ＰＨ，可有效地增加ＳＡＣＦ对Ａｇ＾＋的吸附量；用ＮＨ３．Ｈ２Ｏ调节会再现一个最佳的ＰＨ值；通过增加ＳＡＣＦ用量，Ａｇ＾＋的吸附率可达９９％以上。     

含铈Cu-Fe-O催化剂的氧化还原性研究

用TPR等方法研究了Cu-Fe-Ce-O/γ-Al₂O₃(Ⅰ)催化剂的氧化还原性能。结果表明,在(Ⅰ)中铜的存在有利于Fe₂O₃的还原,铈作为助催化剂能增强Cu-Fe-O/γ-Al₂O₃(Ⅱ)的氧化还原性能,配合CO、NO和CO+NO气对试样进行预处理后发现,铜吸附CO的能力比铁强,铁吸附NO的能力比铜强,铈的存在可增强(Ⅱ)在NO+CO反应气氛中对CO的吸附能力,并对NO在催化剂表面吸附形成硝酸盐物种产生影响。     

磷酸对二氧化铈催化剂氨选择性催化还原氮氧化物反应的促进作用(英文)

氮氧化物NO_x(NO和NO_2)对大气的污染日益严重,主要表现为形成酸雨、导致光化学烟雾和产生温室效应等,严重危害人类健康.氨气选择性催化还原(NH_3-SCR)NO_x是目前最有效的固定源NO_x消除技术.工业中常用的催化剂主要是V_2O_5-WO_3/TiO_2,但其活性组分V_2O_5有毒,且存在氧化能力较强和操作温度窗口过窄等缺点.开发新型环境友好的非钒基NH_3-SCR催化剂体系己成为NO_x催化净化领域的研究热点.CeO_2在稀土市场中占有很大比重且相对廉价,同时还具有优异的氧化-还原及储氧性能,因此开发Ce基SCR脱硝催化剂具有非常好的发展前景.对于NH_3-SCR反应,催化剂必须同时具有酸性位和氧化还原中心.酸性位有利于还原剂NH_3的吸附与活化,而氧化还原中心可以促使氧化剂和还原剂之间发生反应.对于低温SCR催化剂,表面酸性适中即可,氧化还原性能起决定作用;而对于中高温SCR催化剂,不仅要提高其表面酸性以保证足够的NH_3吸附量,同时还要控制其表面氧化性不宜太强,否则在高温段NH_3氧化,N_2选择性下降,NO转化率降低.CeO_2具有一定碱性以及优异的氧化还原性能,因此在高温阶段CeO_2催化剂上易发生NH_3深度氧化,高温NH_3-SCR活性差,温度窗口窄.为了拓宽CeO_2基催化剂的温度窗口,改善其催化性能,有必要调整CeO_2的氧化还原性能和酸碱性能.过渡金属磷酸盐或焦磷酸盐具有特殊的表面酸性和氧化还原性,被广泛应用于多种催化反应.考虑到过渡金属磷酸盐或焦磷酸盐表面同时具有酸性位和氧化还原中心,因而可用于NH_3-SCR反应.最近本课题组通过水热法制备了一种环境友好的Ce-P-O催化剂,该催化剂在较宽的温度范围(300-550℃)内表现出较高的催化NO转化能力,同时具有较强的抗碱和耐硫能力,显示出很好的应用前景.此外,硫酸盐和镍盐修饰能有效改善铈锆固溶体催化剂的NH_3-SCR性能:镍修饰增强了铈锆固溶体的Lewis酸性,有利于提高催化剂的低温活性,而硫酸盐改性提高了催化剂的Bronsted酸性,因此有利于催化剂高温下吸附NH_3,抑制了NH_3的过度氧化.另外,磷酸盐修饰能提高铈锆固溶体催化剂NH_3-SCR反应活性.然而,有关催化剂结构系统表征鲜见报道,催化剂的构效关系阐述不够详细.本文采用浸渍法将不同量的H_3PO_4负载于CeO_2上制备了H_3PO_4修饰的CeO_2催化剂,发现H_3PO_4修饰能显著改善CeO_2催化剂的NH_3-SCR性能.本文对催化剂结构进行了系统表征,详细探讨了H_3PO_4促进作用的原因.NH_3-SCR活性测试显示,H_3PO_4修饰后,催化剂活性显著提高,部分抑制了高温时CeO_2催化剂上NH_3的直接氧化,提高了SCR反应的选择性,从而拓宽了温度窗口.X射线衍射、红外光谱和拉曼光谱表征结果发现,随着H_3PO_4负载量增加,样品中CeO_2相逐渐减少,而新相如CeP_2O_7和Ce(PO_3)_4等逐渐增多,多磷酸根阴离子可能是表面酸性增强的关键因素.NH_3程序升温脱附和吸附吡啶红外光谱结果表明,随着H_3PO_4修饰量的增加,样品的酸强度逐渐增大,Lewis酸性逐渐减弱至消失,而Bronsted酸性逐渐增强.增强的Bronsted酸性可能归因于H_3PO_4修饰后样品表面不断增加的P-OH基团.相对于Lewis酸,Bronsted酸性位氧化能力更弱,可以抑制高温下NH_2(ads)继续脱氢,避免了NH_3深度氧化.程序升温还原测试结果表明,H_3PO_4修饰后,各还原峰向高温偏移,偏移量随H_3PO_4负载量增加而增加.这说明H_3PO_4修饰后CeO_2的氧化还原能力降低,抑制了高温下NH_3的过度氧化.因此,H_3PO_4的修饰使得CeO_2催化剂高温NH_3-SCR活性和N_2选择性大幅提高.综上所述,H_3PO_4-CeO_2样品优异的脱硝催化活性可能归因于H_3PO_4修饰后催化剂酸性,尤其是Bronsted酸性的增强以及氧化还原性的降低.     

二氧化铈催化剂的氧化还原和酸碱性质的原位光谱表征

二氧化铈作为催化剂、催化剂载体和助剂被广泛应用于各类氧化还原的催化反应中,是多相催化领域中至关重要的金属氧化物.氧化铈因具有丰富的缺陷结构、较强的氧化还原能力以及异常的酸碱功能等独特性质,在催化领域中非常重要.在分子层面上理解氧化铈的储氧能力、氧化还原效应和酸碱性质对建立催化构效关系尤为重要,是有效合理地改善和设计铈基催化材料的关键.在诸多的表征手段中,光谱在氧化铈结构和表面性质的研究中显示出无可争议的优势,可以提供原子和分子层面的化学信息.本文总结了各种光谱方法(包括光学、X射线、中子、电子和核磁谱学)对氧化铈表面性质表征的研究进展.分析了直接光谱表征及其与探针分子耦合两种方法在氧化铈表征中的应用;归纳了预处理条件、氧化铈纳米粒子的形貌和尺寸对其表面位点的性质、强度和密度的影响.最后展望了如何利用反应条件下的原位光谱来更好地理解和揭示铈基材料的催化作用机制的可能性.     

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。     

使用程序升温还原方法认识无机化合物的氧化还原行为——面向拔尖计划学生的综合实验

元素化学是无机化学教学的重要组成部分。通过实验的方法研究元素及其无机化合物的性质和反应规律,可以使传统的描述性教学成为易于形象理解和深入掌握的立体化教学。本实验包含简单无机化合物的合成制备以及运用程序升温还原技术(TPR)考查所制备的材料的氧化还原性质两部分内容。程序升温还原方法可以非常直观地反映出样品的还原过程,并可以给出样品还原能力强弱(峰的位置,用于定性考查)、还原物种种类和数目(峰的数目、强弱,用于定量考查),以及各组分之间的相互作用的信息。程序升温还原技术操作简便、易实行,可在高校化学实验教学中推广使用。     

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。     

对苯二胺功能化还原氧化石墨烯的结构和官能团变化

采用一步水热回流法,选取对苯二胺(PPD)对氧化石墨烯(GO)进行还原与改性处理,制备了功能化还原氧化石墨烯(GOP-X).采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及X射线衍射(XRD)等研究了PPD与GO的反应作用类型及结构变化.结果表明,随着PPD与GO质量比的增加,GOP-X层间距(d值)先增大后减小,GOP-X共轭结构逐渐恢复,与溶剂分子作用时,层间距增幅呈减小趋势,并最终趋于恒定.PPD单体与GO反应时存在3种键合类型:(1)GO含氧官能团和PPD分子之间的氢键作用(C—OH…H2N—X);(2)质子化PPD与弱酸性GO带负电位置之间的离子键作用(—COO-H3+N—X);(3)PPD中氨基(NH2)与GO含氧官能团之间形成的共价键作用.与GO中羧基(COOH)的酰胺化反应将先于与环氧基(C—O—C)的亲核取代反应.提出了相应的作用机理.     

沉淀方式对氧化还原共沉淀制备Ru/CeO2氨合成催化剂结构与性能的影响

采用氧化还原共沉淀法制备了Ru/CeO2氨合成催化剂,并运用N2物理吸附、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、CO吸附和H2程序升温还原(H2-TPR)等技术对其进行了表征,考察了沉淀时反应液的并流、反加、正加对所制备的Ru/CeO2催化剂氨合成性能的影响.结果表明,不同沉淀方式所得到的催化剂,催化剂的表面织构和金属钌的分散度都存在明显的差别,最终影响了催化剂的氨合成活性,其中采用反加法制备的催化剂上钌的分散度(45.6%)和还原性最好,比表面积最大(120 m2/g),因而催化活性最高,在10 MPa,10000 h?1,425℃反应时,出口NH3浓度达到12.6%.     

添加铈对锰基催化剂的织构-结构及其氧化还原性能的影响

考察了添加稀土Ce对Mn/γ-Al2O3催化剂的织构-结构、表面活性组分的分布及氧化还原性能的影响,以催化燃烧易挥发有机污染物(VOCs)苯为探针反应研究了Ce对Mn基催化剂催化性能的影响。采用传统的浸渍法制备了系列催化剂,利用粉末X射线衍射(XRD),N2吸脱附程序升温还原(TPR)等手段对催化剂进行了表征分析。结果表明,添加稀土使Mn基催化剂比表面积、孔体积减小,说明部分Ce进入孔道中,形成了更多的氧化还原活性位,并且进一步研究得知,适量Ce的添加可以促进催化剂活性位的自组装,达到理想的催化氧化性能。添加Ce后,催化剂的活性组分中高价Mn的含量明显增加,这些都有利于提高催化剂的氧化性能。活性实验结果表明,添加适量Ce优化了催化剂的织构-结构、表面活性组分及氧化还原性能,因此催化剂的活性和稳定性明显提高,其中以MnCe为1∶1时,活性最佳,280℃左右就能完全转化苯。     

氧化与还原条件下伊通河长春区段沉积物重金属形态特征的对比研究

利用改进的Tessier连续萃取法研究了伊通河长春市自由大桥处不同深度沉积物样品在氧化及还原条件下Cu,Pb,Zn和Ni的形态变化规律,同时分析了沉积物样品中酸可挥发性硫(Acid volatile sulfide,AVS)和同时提取重金属(Simultaneous extract metals,SEM)的含量. 实验结果表明，样品经干燥、研磨处理后,Cu有机/硫化物结合态比例减少40%,锰氧化物结合态的比例显著增加; Pb,Zn和Ni 3种元素有机/硫化物结合态比例均略有下降,变化幅度小于Cu,并重新分配到不同的化学相中. 通过SEM中各金属含量与有机/硫化物结合态中金属含量的对比可知,还原性沉积物中Cu除了与硫化物结合外,很大一部分是以有机物形态存在的,Pb,Zn,Ni,Fe和Mn则主要以硫化物形态存在,各元素形态分析均不同程度地受到萃取剂的影响.     

构建巯基-Ce(Ⅳ)盐氧化还原引发体系实现丙烯腈在硅胶微粒表面的高效接枝聚合

使用偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPMS,KH-590),对微米级硅胶微粒进行了表面化学改性,将巯基引入硅胶微粒表面(SiO2-MPMS),构成巯基-Ce(Ⅳ)盐氧化-还原引发体系,探索研究了丙烯腈在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得了高接枝度(30 g/100g)的接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN.采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)等方法对接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN进行了表征.在此基础上,重点研究了主要因素对巯基-Ce(Ⅳ)盐体系引发AN接枝聚合的影响.研究结果表明,类似于羟基-Ce(Ⅳ)盐体系,巯基-Ce(Ⅳ)盐体系也可以有效地引发乙烯基单体在固体微粒表面接枝聚合.与在固体微粒表面引入可聚合双键的"grafting through"接枝聚合法相比,铈盐引发的接枝聚合,由于活性位点居于载体表面,故具有高的接枝度,是一种高效率的表面引发接枝法.为制得高接枝度的接枝微粒SiO2-MPMS-g-PAN,本研究体系适宜的酸浓度为0.25 mol/L;Ce(Ⅳ)盐浓度为5.0×10-3 mol/L;接枝聚合宜在50℃下进行.     

铬(III)离子催化铈(IV)离子氧化四氢糠醇的反应动力学及机理

在酸性介质中用氧化还原滴定法研究了铈(IV)离子在铬(III)离子催化作用下,于25～40℃区间氧化四氢糠醇的反应动力学.结果表明反应对铈(IV)和四氢糠醇均为一级.准一级速率常数kobs随催化剂[Cr(III)]增加而增大,亦随[H+]增加而增大,而随[HSO-4]增加而减小.在氮气保护下,反应不能引发丙烯酰胺聚合,说明在反应中没有自由基产生.提出了催化剂、底物和氧化剂间生成双核加合物的反应机理.通过kobs与HSO-4的依赖关系,并结合Ce(IV)在溶液中的平衡,找到了本反应体系的动力学活性物种是Ce(SO4)2.还计算出一些速率常数及相应的活化参数.     

铬(Ⅲ)离子催化铈(Ⅳ)离子氧化四氢糠醇的反应动力学及机理

在酸性介质中用氧化还原滴定法研究了铈(Ⅳ)离子在铬(Ⅲ)离子催化作用下,于25～40℃区间氧化四氢糠醇的反应动力学.结果表明反应对铈(Ⅳ)和四氢糠醇均为一级.准一级速率常数kobs随催化剂[Cr(Ⅲ)]增加而增大,亦随[H+]增加而增大,而随[HSO-4]增加而减小.在氮气保护下,反应不能引发丙烯酰胺聚合,说明在反应中没有自由基产生.提出了催化剂、底物和氧化剂间生成双核加合物的反应机理.通过kobs与HSO-4的依赖关系,并结合Ce(Ⅳ)在溶液中的平衡,找到了本反应体系的动力学活性物种是Ce(SO4)2.还计算出一些速率常数及相应的活化参数.     

田字格模型——氧化还原反应的有效教学分析模型初探

基于新课程的教学理念,根据范例教学理论和概念形成理论,设计了一种新的氧化还原反应概念的有效教学分析模型——田字格模型。该分析模型把旧的分析模型“立体化”,巧妙地将位置的高低与化合价的高低相对应,给学生以直观的视觉感受,从而大大降低了学生思维的难度。     

铬(III)离子催化铈(IV)离子氧化四氢糠醇的反应动力学及机理

在酸性介质中用氧化还原滴定法研究了铈(IV)离子在铬(III)离子催化作用下, 于25～40 ℃区间氧化四氢糠醇的反应动力学. 结果表明反应对铈(IV)和四氢糠醇均为一级. 准一级速率常数k_obs随催化剂[Cr(III)]增加而增大, 亦随[H^＋]增加而增大, 而随增加而减小. 在氮气保护下, 反应不能引发丙烯酰胺聚合, 说明在反应中没有自由基产生. 提出了催化剂、底物和氧化剂间生成双核加合物的反应机理. 通过k_obs与的依赖关系, 并结合Ce(IV)在溶液中的平衡, 找到了本反应体系的动力学活性物种是Ce(SO₄)₂. 还计算出一些速率常数及相应的活化参数.     

舌尖上的陷阱——氧化还原反应探究课教学设计

氧化还原反应在生活中应用的趣味性探究课。再现亚硝酸盐对机体的毒害,探讨其解毒原理,用厨房中的常见物质有效快速鉴别亚硝酸钠与氯化钠。贴近生活,材料易得,现象明显,操作简便。适于课堂探究与激趣。