具有光控氧空缺的钼掺杂Bi5O7Br纳米片用于光催化氮气合成氨

氨(NH3)作为合成燃料、化肥和潜在能源载体的重要前体,是现代化学工业中最重要的化学品之一.工业中主要通过高能耗的Haber-Bosch工艺在高温高压下将氮气和氢气转化为NH3,而原料氢气由天然气蒸汽获得,因而不仅消耗大量能源,而且导致温室气体二氧化碳的大量排放,对环境造成危害.光催化固氮以光能为驱动力,以水为质子源,为合成NH3提供了一种温和、绿色和可持续的方法.然而,传统固氮催化剂具有与N2结合弱、成键难以及电子转移效率低的缺点.为了克服上述问题,在催化剂中引入氧空缺和过渡金属作为给电子中心和活性位点的策略被广泛研究.本文以半导体Bi5O7Br纳米片作为研究对象,通过在水热合成过程中添加Na2MoO4前驱盐在Bi5O7Br中掺杂钼元素,合成了不同摩尔含量的钼掺杂Bi5O7Br(Mo-Bi5O7Br)纳米片,并将其应用于光催化N2还原反应,发现Mo-Bi5O7Br的光催化固氮性能显著优于空白Bi5O7Br的催化性能.扫描电镜、透射电镜、能量色散X射线元素映射以及X射线光电子能谱的结果表明,掺杂过程不会影响Bi5O7Br纳米片的晶相和形貌,掺杂后钼元素均匀地分布在Bi5O7Br纳米片晶格中.采用紫外可见漫反射光谱、电子自旋共振光谱、氮气程序升温脱附谱以及光电化学测试等方法研究了Mo-Bi5O7Br相较于空白Bi5O7Br纳米片在光催化N2还原反应中催化性能提升的原因.UV-vis DRS结果表明,钼掺杂对Bi5O7Br可见光吸收能力具有增强作用.以催化NH3产率最高的Mo-Bi5O7Br-1(Mo摩尔百分含量为1％)为研究样本,EPR结果表明,在黑暗条件下,只有Mo-Bi5O7Br-1样品可以检测到明显的表面氧空位(OVs)信号;在光照条件下,Bi5O7Br和Mo-Bi5O7Br-1两种样品都出现OVs的信号峰,但同等光照时间下的Mo-Bi5O7Br-1具有更高的信号强度.此外,OVs信号会随着光照时间的延长逐渐增强;当移除光源后,信号强度逐渐降低.这表明Mo-Bi5O7Br-1在光照下会产生更高浓度的表面光控OVs.N2-TPD结果表明,光控OVs作为活性位点促进催化剂对N2的吸附.关闭光源后,OVs被环境中的水或氧气中的氧原子重新填充,避免了OVs易被氧化而导致反应失活的缺点,有助于保持Mo-Bi5O7Br-1催化N2还原反应的活性和稳定性.光电化学表征结果表明,Mo-Bi5O7Br-1中的光生载流子的分离和迁移效率明显提高.以上结果表明,掺杂过渡金属钼有助于Bi5O7Br纳米片表面光控OVs的生成,光控OVs作为活性位点提升了Bi5O7Br吸附和活化N2的能力,钼掺杂和光控OVs协同提高Bi5O7Br内部光生载流子的分离迁移效率,增强Bi5O7Br光催化固氮合成氨的反应性能.     

甲烷氧化偶联Mn_2O_3-Na_2WO_4/SiO_2催化剂——Ⅰ.表面分散状态和氧化物/担体相互作用

担载型Mn_2O_3-Na_2WO_4/SiO_2催化剂具有优异的甲烷氧化偶联制乙烯催化活性。在最佳反应条件下,甲烷转化率和C_2烃收率分别达到37.1％和23.9％;在1000 h连续操作后性能基本维持不变;并且由于它适于流化床操作,对这类强放热反应的工业化较为有利,本文报导用XRD、XPS和PASCA(化学分析正电子湮没谱)方法研究该催化剂活性组分Na_2WO_4和Mn_2O_3在SiO_2载体上的分散状态和氧化物/担体相互作用的结果。 催化剂由混浆法和浸渍法制备,并经750—850℃焙烧。系列配比的催化剂均经AAS分析证实体相组成。催化剂比表面积用Sorptmaeic—1822型比表面积测定仪测定(N_2吸附,     

单层分散阈值和负载型催化剂的阈值效应

自发单层分散原理认为,许多负载型催化剂的活性组分可在载体表面自发分散。活性组分在载体表面的单层分散阈值可通过XRD相定量外推法等实验方法进行测定。通过单层分散阈值的测定可获取负载型催化剂表面结构、分散状态的有益信息,并为选择最佳的催化剂制备工艺条件提供依据。许多负载型催化剂活性组分的配比都可通过考察其单层分散阈值得以优化。负载型催化剂的许多物理化学性质突变值都与其单层分散阈值相联系,催化剂的阈值效应是明显的,阈值效应的提出为催化剂的研究提供了指导。     

Pd/γ-Al2O3三效催化剂中CeO2-ZrO2-La2O3的作用

用浸渍法制备了CeO2-ZrO2-La2O3复合氧化物,用XRD,TG-DTA,拉曼光谱、H2-TPR和BET表面积测定等方法对合成的样品进行了表征,研究了在单钯Pd/γ-Al2O3催化剂中添加CeO2-ZrO2-La2O3对催化剂活性和热稳定性的影响.结果表明,在Pd/γ-Al2O3中加入三元复合氧化物有利于提高三效催化剂的热稳定性,有利于阻止γ-Al2O3在高温时的相变以稳定Al2O3结构,防止在高温条件下催化剂表面积的损失.在Pd的负载量为1 g*L-1条件下,测定了Pd/CeO2-ZrO2-La2O3/γ-Al2O3/蜂窝陶瓷催化剂对CO,C3H6和NO净化的三效活性,研究了催化剂的结构和三效催化活性之间的关系.结果表明,CeO2-ZrO2-La2O3的存在能明显提高Pd基催化剂对CO,C3H6和NO的三效净化活性,扩大催化剂的操作窗口,提高在富氧条件下对NOx的还原性能.     

钼催化剂结构对其催化气相丙烯环氧化反应选择性的影响

考察了Mo基催化剂上空气气相氧化丙烯反应。从无机的和有机金属Mo前驱体出发,采用浸渍法和物理气相沉积法(PVD)制备了不同类型的SiO2负载氧化钼和Mo-Bi复合氧化物催化剂。透射电镜结果证实,所制催化剂上环氧化反应活性与其纳米结构直接有关。催化剂中出现部分或完全结晶的氧化钼相,它们与载体SiO2的相互作用较弱,使得反应生成环氧丙烷的选择性低于10%,而锚合在SiO2上的非结晶的八配位Mo物种上的环氧丙烷选择性达55%以上,此时丙烯转化率约为11%。不同形貌氧化钼的电化学表征结果证实了结构缺陷的重要性。另外,还讨论了Bi对氧化钼催化环氧化活性的直接促进效应。     

Ni2P/HZSM5上噻吩加氢脱硫性能研究

采用程序升温还原方法制备了Ni2P/HZSM5催化剂。用X射线衍射 (XRD)、低温N2吸附（BET）、扫描电镜(SEM)等技术对催化剂样品的物相、比表面积、形貌等性质进行了表征。在连续微反系统中测定了Ni2P/HZSM5催化剂对噻吩加氢脱硫催化活性；研究了Ni2P负载量、前驱体中Ni/P摩尔比对催化剂的物相及性能的影响，考察了空速、反应温度、反应压力等操作条件对催化剂上噻吩加氢脱硫性能的影响。实验结果表明，Ni2P/HZSM5催化剂对噻吩加氢脱硫反应具有较高的活性和稳定性。随着Ni2P负载量、前驱体中Ni/P摩尔比的增加，催化剂的活性和稳定性先升高后降低。反应温度和体积空速对Ni2P/HZSM5催化剂的噻吩加氢脱硫性能有较明显的影响，反应压力和进料氢油比的影响相对较小。     

CuO-MnO2/Al2O3 催化臭氧化催化剂的制备、结构表征及性能

采用浸渍法,以Al2O3为载体制备了氧化铜和二氧化锰复合的双组分负载型金属催化臭氧化催化剂.以松花江水的UV254去除率作为催化剂活性指标,通过正交试验,确定了催化剂的最佳制备条件.实验结果表明,催化剂的最佳制备条件如下:浸渍5h,活性组元体积比为3:1,于90℃干燥2h,于200℃焙烧3h.采用扫描电镜对催化剂的结构进行了表征;通过TG-DTA测试分析了催化剂热分解过程的反应速率、热效应和物质变化过程;运用XPS分析了催化剂表面元素的组成、元素相对含量和元素价态.     

TiO_2晶相对MnO_x/TiO_2催化剂催化NO氧化性能的影响（英文）

以浸渍在不同晶相TiO2(金红石型(R)、锐钛矿型(A)和P25型(P))上的锰基催化剂为对象,研究了TiO2晶相对MnOx/TiO2催化剂催化NO氧化活性的影响.结果表明,MnOx/TiO2(P)催化剂活性最高,NO转化率在300°C及GHSV=20000 h–1条件下可达83%.各催化剂活性顺序为MnOx/TiO2(P)MnOx/TiO2(A)MnOx/TiO2(R).采用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、H2程序升温还原和O2程序升温脱附等手段研究了TiO2晶相影响MnOx/TiO2催化剂催化活性的作用机理.结果表明,相比于A和R型TiO2,P型TiO2能够增加MnOx在其表面的分散度并抑制催化剂颗粒的团聚和粘连,且更有利于Mn2O3的生成,而后者催化NO氧化活性比其它MnOx更高;此外,P型TiO2可以增加MnOx尤其是Mn2O3的还原性,并可促进O2–从M3+–O键的脱附.     

CuO-Mn02／A1203催化臭氧化催化剂的制备、结构表征及性能

采用浸渍法，以Al2O3为载体制备了氧化铜和二氧化锰复合的双组分负载型金属催化臭氧化催化剂，以松花江水的UV254去除率作为催化剂活性指标，通过正交试验，确定了催化剂的最佳制备条件，实验结果表明，催化剂的最佳制备条件如下：浸渍5h，活性组元体积比为3：1，于90℃干燥2h，于200℃焙烧3h,采用扫描电镜对催化剂的结构进行了表征；通过TG-DTA测试分析了催化剂热分解过程的反应速率、热效应和物质变化过程；运用XPS分析了催化剂表面元素的组成、元素相对含量和元素价态。     

TiO2纳米粒子膜的制备、表面态性质和光催化活性

在酸性和碱性条件下,用TiCl4水解法制备了TiO2纳米粒子膜催化剂.采用原子力显微镜(AFM),X射线衍射(XRD),表面光电压谱(SPS)和场诱导表面光电压谱(EFISPS)测定了催化剂表面的微结构及能级结构.对催化剂进行了光催化降解苯酚实验,测定了其光催化活性.结果表明,酸性条件下制备的TiO2膜催化剂的光催化活性较高,其结果接近于P25.用能带理论解释了TiO2纳米粒子膜催化剂光催化活性的差异,分析了膜厚对光催化活性的影响.     

色谱法测定催化剂中碳含量操作条件研究

根据燃烧-色谱法的原理建立了催化剂碳含量的测定方法并开发了催化剂高温定碳仪,通过考察燃烧温度、载气流速、桥流等对催化剂碳含量测定的影响,确定了测定催化剂碳含量的最佳操作条件。实验结果表明,在确定的最佳操作条件下,测定的催化剂碳含量与化学法基本相同。     

Mn对异丁烯选择氧化制甲基丙烯醛Mo-Bi-Fe-Co-Cs-K复合氧化物催化剂的促进作用及其机理

采用共沉淀法制备了系列异丁烯选择氧化制甲基丙烯醛（MAL）Mo-Bi基复合氧化物催化剂,在常压固定床流动反应体系上考察了Mn助剂及其添加方式对催化剂性能的影响,并结合对相关催化剂物相结构的表征,探讨了Mn的作用机理.研究表明,以Mn（NO3）2为前驱体将Mn引入Mo-Bi-Fe-Co-Cs-K复合氧化物可显著提高催化剂...     

碱金属沉积对Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂性能影响

采用溶胶凝胶法制备了Mn-Ce/TiO_2低温SCR催化剂,考察了碱金属浓度与种类对催化剂活性的影响,探究了不同反应条件下钠盐沉积对活性保留分率的影响,利用SEM、BET、XRD和FT-IR对催化剂碱金属中毒原因进行了分析。结果表明,碱金属毒化后催化剂脱硝活性下降,钾中毒催化剂失活程度高于钠中毒的催化剂,2%钾中毒催化剂在160℃时NO去除率为62.0%,较新鲜催化剂下降29.2%。这主要因为碱金属毒化造成催化剂比表面积明显减小,且催化剂载体锐钛矿型TiO_2部分转化为金红石型,BET和SEM表征均说明碱金属沉积堵塞了催化剂表面的微孔。碱金属对Mn-Ce/TiO_2催化剂活性保留分率的影响表明,催化剂的颗粒粒径对其活性保留分率影响不大,碱金属含量减小、温度升高,Mn-Ce/TiO_2催化剂的活性保留分率增加,Na_2SO_4和NaCl对Mn-Ce/TiO_2催化剂的脱硝活性抑制作用大于KNO_3。     

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定Al2O3基催化剂中的铂

采用火试金预富集Al_2O_3基催化剂中的铂,硝酸-盐酸溶解贵金属,并利用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定Al_2O_3基催化剂中的铂。实验研究了配料方案、灰吹条件,并讨论了测定过程中存在的元素干扰,用于测定实际样品中铂,其加标回收率在97.7%~102%,相对标准偏差0.97%~2.7%。方法操作简单,准确实用,适用于实际样品分析。     

静态化学吸附法测定Pt/Al2O3催化剂的金属分散度、活性表面积和颗粒尺寸

介绍了采用静态化学吸附技术,通过测量定向地吸附在Pt/Al2O3催化剂中Pt表面氢气量,从而建立了测定催化剂上金属分散度、活性表面和颗粒尺寸的方法.此方法适用于测定负载型催化剂上的金属分散度,也可用于催化剂的监制.     

器外预硫化型MoNiP/γ-Al2O3催化剂的二苯并噻吩加氢脱硫活性

 制备了两种器外预硫化型MoNiP/γ-Al2O3催化剂,并以二苯并噻吩为模型化合物考察了其加氢脱硫(HDS)活性,选择了传统的器内预硫化催化剂作为参比. 采用X射线衍射(XRD)、 高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对二者在加氢活性相方面的差别进行了研究. 结果表明,器外预硫化催化剂的HDS活性(最高达到99%)与器内预硫化催化剂相当,但是其加氢能力相对较弱. XRD与HRTEM等研究表明,器外预硫化催化剂所形成的MoS2片晶的堆垛层数相对较低,而Mo与S元素的XPS分析结果则说明相对器内预硫化催化剂,器外预硫化催化剂中不但Mo的硫化度较低,而且MoS2活性相的含量亦较少,而二者活性相之间的这种差异应是导致两类催化剂加氢活性不同的主要原因.     

微波条件下ZnCl2改性离子交换树脂催化改质生物油的研究

在微波加热条件下,以732型阳离子交换树脂和ZnCl2改性离子交换树脂为催化剂,添加乙醇为溶剂,对生物油进行催化酯化改质.比较研究了两种催化剂随催化剂用量、反应时间及反应温度改变对生物油改质效果的影响,同时考察了微波加热与传统水浴加热条件下催化剂的活性.结果表明,酯化过程中ZnC12改性离子交换树脂比732型树脂活性有...     

硫化的MoO_3/γ-Al_2O_3上甲烷化反应活性规律的研究

CO甲烷化是降低城市煤气中CO含量和增加热值的较好方法之一。镍、钌等过渡金属催化剂的硫中毒问题很难解决,因而近些年来对能抗硫中毒的钼基催化剂有了些研究,尽管这类催化剂在常压下的活性并不高。本文测定了不同硫化条件下MoO_3/γ-Al_2O_3催化剂的活性及硫钼原子比,並对催化剂甲烷化活性规律作了研究。     

Pd(PPh3)2Cl2CuCl2/AC催化乙醇氧化羰化合成碳酸二乙酯

采用浸渍法制备了乙醇直接气相氧化羰化合成碳酸二乙酯的负载型催化剂，并在连续流动固定床反应装置上评价了催化剂的反应活性，考察了催化剂活性组分、载体、活性组分负载量等因素对催化反应活性的影响。结果表明，活性炭是较好的载体，CuCl2是较好的铜盐前驱体，添加了Pd(PPh3)2Cl2的CuCl2/AC催化剂活性更高。当Cu负载量为9.0%，Pd负载量为0.5%时，催化剂的活性较好。在优化的催化剂制备条件下，乙醇的转化率超过30%，碳酸二乙酯（DEC）的选择性达到95%。     

强酸性阳离子交换树脂催化合成丙烯酸—β—羟乙酯

在强酸型阳离子交换树脂催化下,以丙烯酸和乙二醇合成丙烯酸—β—羟乙酯,反应条件温和,操作简单,催化剂活性高,可以循环使用。