Co-M(M=La,Ce, Fe,Mn, Cu,Cr)复合金属氧化物催化分解N2O

通过共沉淀法制备了一系列Co-M(M= La, Ce, Fe, Mn, Cu, Cr)复合金属氧化物及纯Co3O4催化剂, 考察了其催化分解N2O 的活性. 结果表明在研究的系列催化剂中, Co-Ce 复合氧化物催化剂具有最好的催化分解N2O的活性; 其活性与Ce/Co 摩尔比有直接的关系, 当Ce/Co 摩尔比为0.05 时(CoCe0.05 催化剂)催化活性最佳; 当有NO 和O2共存时, 可能在催化剂活性中心上形成表面硝酸盐或亚硝酸盐吸附物种而使其活性受到较大影响. 通过对Co-M 催化剂的XRD、BET、O2-TPD及H2-TPR 等表征结果的分析, 发现作为主要活性位的Co2+的氧化还原能力是影响催化剂活性的主要原因. 这是因为根据反应机理, N2O 的表面分解步骤与Co2+氧化成Co3+的能力相关, 而吸附氧的脱附与Co3+还原成Co2+的能力相关. 在所研究的催化剂中, 添加除CeO2之外的其它过渡金属氧化物时, 催化剂中Co3+/Co2+的氧化还原能力降低, 因此其催化性能降低. 另外, 添加不同过渡金属氧化物也改变了N2O 催化分解反应的速控步骤.     

大气颗粒物化学组成分析

大气颗粒物的化学组成非常复杂,其中包括大量矿质氧化物、可溶性硫酸盐、硝酸盐、海盐、多环芳烃、有机酸和有机氟等。大气颗粒物对局地、区域甚至全球大气辐射平衡、大气能见度、元素的生物化学循环具有重要影响,危害人体健康并参与大气非均相反应。化学组成是决定大气颗粒物各种环境效应的关键因素。国内外对大气颗粒物化学组成分析进行了大量的研究工作。特别是随着气动力学透镜的发展与应用,结合快速、灵敏的光谱和质谱检测手段,适合大气颗粒物化学组成的在线分析方法取得了较大的突破。     

(Ag/Al2O3+Cu/Ce(x)/Al2O3)组合催化剂催化乙醇选择性还原NOx及其副产物的消除

制备了Cu/Ce(x)/Al2O3(x为Ce与Al的摩尔比)系列氧化催化剂,并考察了(Ag/Al2O3 Cu/Ce(x)/Al2O3)组合体系催化乙醇还原NOx以及氧化去除反应副产物(CO和未完全燃烧的碳氢化合物)的活性.在200～350℃温度区间,组合催化剂具有与Ag/Al2O3相似的NOx去除效率.随着Ce/Al比增加,氧化催化剂去除CO的活性逐渐提高.Cu/CeO2催化剂具有最好的氧化活性,但其对NOx的去除有较大影响.综合考虑NOx转化率以及CO和HC的去除效果,(Ag/Al2O3 Cu/Ce(0·15)/Al2O3)是最佳的催化剂组合体系.通过对此系列氧化催化剂的BET比表面积、XRD、H2-TPR以及XPS等表征结果的分析,发现Cu和Ce之间的相互作用是催化剂氧化CO能力提高的主要原因.     

富氧条件下Ag/Al2O3-Cu/Al2O3组合催化剂催化乙醇选择性还原NOx

 在富氧条件下,以乙醇为还原剂,考察了不同金属负载量的Ag/Al2O3和Cu/Al2O3催化剂选择性还原NOx的活性. 结果表明,4%Ag/Al2O3和10%Cu/Al2O3分别为各自体系中的最佳催化剂. 4%Ag/Al2O3具有很高的选择性催化还原NOx的活性,但同时会产生一定量的副产物CO. 10%Cu/Al2O3选择性催化还原NOx的活性不高,但却具有很好的消除CO的活性. 将4%Ag/Al2O3和10%Cu/Al2O3以不同方式组合,其评价结果表明,4%Ag/Al2O3-10%Cu/Al2O3组合催化剂具有与单纯4%Ag/Al2O3相似的NOx脱除活性,同时能够完全消除反应过程中产生的CO,并且能大大降低尾气中乙醇和乙醛的浓度.     

水热老化对不同方法制备的Fe-ZSM-5用于NH_3选择性催化还原NO_x的影响

采用液体离子交换、等体积浸渍和固相离子交换制备了一系列Fe-ZSM-5催化剂,并将其用于NH3选择性催化还原NOx(NH3-SCR)反应.运用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和原位漫反射傅里叶变换红外光谱对催化剂进行了表征.结果表明,Fe-ZSM-5催化剂表面Fe物种可分为孤立Fe3+物种、低聚Fe氧化物团簇和Fe2O3,各催化剂上NH3-SCR反应活性不同的根本原因是其表面Fe物种分布不同.水热老化后,Fe-ZSM-5催化剂上400oC以下反应时NOx转化率降低,而高温活性略有提高,各催化剂活性差异减小;同时NH3氧化活性和NO氧化活性均明显降低.这可归因于水热老化使Fe-ZSM-5催化剂表面的孤立Fe3+物种相对浓度降低,低聚Fe氧化物团簇和Fe2O3相对浓度增加,以及催化剂表面Br?nsted酸性位显著减少所致.     

岩爆预测评估方法的动力数值分析

精准的预测评估是制定岩爆防治策略的重要前提.采用FISH语言编程对FLAC3D数值模拟软件进行二次开发,基于动力数值分析,将6种岩爆预测评价指标引用到锦屏Ⅱ级水电站4#引水隧洞数值模拟岩爆案例中,对岩爆的孕育过程和形成机制进行深入剖析.研究结果表明:隧洞掌子面右侧边墙及拱腰部位发生了以剪切破坏为主的突发性破坏,洞室周围...     

高比表面积有序介孔Ni/SiC催化CH4-CO2重整反应

采用纳米浇铸法制备了高比表面积（345 m²/g）且孔径均一的有序介孔SiC材料（SiC-OM），以商用SiC（49 m²/g，SiC-C）材料为参比载体。采用等体积浸渍法分别制备了Ni/SiC-OM和Ni/SiC-C，并考察其在CH₄-CO₂重整反应中的催化性能。利用ICP、BET、XRD、H₂-TPR、XPS、HRTEM、TG和Raman等手段对反应前后的两种催化剂进行表征。结果表明，在700℃、1.013×10⁵ Pa和12 L/（h·g）的重整条件下，Ni/SiC-OM的平均积炭速率比Ni/SiC-C降低了一个数量级，这主要归因于强金属-载体相互作用和有序介孔骨架的"限域效应"作用。     

Ag-Ce/AlPO4催化剂在水中催化杀菌的影响因素

研究了不同实验条件下磷酸铝负载的银-铈催化剂(Ag-Ce/AlPO4)在水中对大肠杆菌(E.coli)的催化杀灭作用.结果表明,催化杀菌效果随初始菌液浓度的增加而减弱,但当初始菌液浓度为5×105CFU/ml时,120 min内即可使E.coli100%灭活,可以满足饮用水消毒要求.固定初始菌液浓度后,在室温25~40℃时,催化杀菌活性随温度的升高而显著增强.适当调节反应体系的pH值,发现弱碱性条件下催化杀菌活性较高,而强酸性条件下几乎完全没有杀菌活性.结合不同pH值条件下的电子自旋共振光谱测试结果,证明弱碱性条件更有利于强氧化性的.OH产生,进一步验证了.OH的生成是催化剂具有高杀菌活性的决定因素.     

银/氧化铝催化乙醇选择性还原氮氧化物过程中典型中间体的吸附态研究

机动车污染物排放是我国大气复合污染形成的重要原因之一.尽管柴油车在我国机动车保有量中所占比例不到20%,但其排放的颗粒污染物(PM)和氮氧化物(NOx)分担率均超过60%.因此,控制柴油车尾气排放成为我国亟待解决的大气污染问题.目前,氨选择性催化还原NOx技术(NH3-SCR)已规模化应用于柴油车污染排放控制,出于安全性考虑,以尿素水溶液作为氨的来源.但NH3-SCR技术应用于柴油车尾气净化存在如下缺点：需要布建庞大的尿素添加基础设施、后处理系统复杂等.与此相反,以车载燃油为还原剂来源的HC-SCR技术可有效规避上述难题,展现了较好的应用前景.但是,直接以柴油为还原剂时, HC-SCR对NOx净化的效率还难以满足日益严格的排放法规的要求,因此需要深入研究HC选择性还原NOx的微观机制与构效关系,并以此为指导,发展以车载燃料为还原剂来源的高效净化NOx的新原理和新方法.已有的研究表明,银/氧化铝(Ag/Al2O3)具有优异的催化乙醇选择性还原NOx的能力,是最有希望应用于柴油车尾气NOx净化的催化剂-还原剂组合体系.鉴于此,本论文以Ag/Al2O3催化剂上乙醇-SCR反应为研究对象,以密度泛函理论计算方法(DFT)搭建了Ag/Al2O3催化剂的理论模型,考察了反应物乙醇(CH3CH2OH)、关键中间体(烯醇式物种CH2=CHO?和?NCO)在Ag/Al2O3催化剂上的吸附特征,采用电子态密度分析(DOS)研究了以上物种被活化的电子机制,以期甄别Ag/Al2O3催化乙醇选择性还原NOx的活性位结构,为高性能的HC-SCR催化剂设计提供指导.
　　依据化学态的不同, Ag/Al2O3催化剂上活性组分银可分为：高度分散的离子态(Ag+、在催化剂表面以Ag?O形式存在)、部分氧化团簇(Agnδ+)和金属颗粒银(Agn0),其中氧化态的银是催化乙醇选择性还原NOx的活性组分. Al2O3载体的主要暴露晶面为(110)和(100),在上述晶面上Al的配位状态存在明显差异,显著影响了银物种的锚定与分散,形成了具有不同键合特征的Ag?O?Al结构.基于对Al2O3暴露晶面上Al配位状态的分析,搭建了6种Ag?O?Al结构模型.结合Al MAS NMR对Ag/Al2O3实际催化剂的表征结果和理论模型吸附能的分析,获得了最为可能的两种Ag?O?Al结构： Ag?O?Altetra(AlO4)和Ag?O?Alocta(AlO6);前者为AgO与Al2O3(110)面Altrip位键合形成的特征结构(Al最终为四配位),后者系AgO锚定于Al2O3(100)面Alpenta位的能量最优结构(Al最终为六配位).
　　在Ag?O?Altetra上, Altetra位具有较强的酸性, Ag、Al原子轨道的杂化融合有利于电子转移;以上特性促进CH3CH2OH、CH2=CHO?、?NCO的吸附活化.在HC-SCR反应中,关键中间体?NCO通过与NOx直接反应可形成最终产物N2和CO2.可见,?NCO中N=C键的拉伸活化、断裂对上述反应的发生至关重要.由电子态密度分析可知, N=Cσ键能向Ag?O?Altetra中Altetra位转移电子,而Ag与Al的轨道融合能反馈电子到N=C π键;在这两种电子转移机制作用下,?NCO中的N=C键被最大程度弱化,有利其断裂,转化为最终产物N2和CO2.而Ag?O?Alocta上,并没有N=C键的活化拉伸,反而呈现出N=C键收缩趋势,不利于N=C键的断裂与最终产物的形成.由此推定, Ag?O?Altetra是Ag/Al2O3催化剂上HC-SCR反应的活性中心.     

Al2O3上羰基硫常温催化水解的氧中毒机理

利用原位漫反射傅立叶变换红外光谱、X光衍射、BET、离子色谱(IC)等手段, 对Al2O3常温催化水解羰基硫(OCS)的氧中毒机理进行了研究. 实验表明, 表面—OH在OCS的催化水解反应中起关键作用, 表面HSCO-2物种是OCS催化水解反应的中间体. 有氧条件下, 利用原位红外光谱和离子色谱检测到了催化剂表面SO2-4的生成. SO2-4在催化剂表面积累是Al2O3上OCS常温催化水解氧中毒的主要原因.<