用于选择性催化还原脱硝的钙钛矿型催化剂研究进展

在推进“双碳”目标背景下,人们的环保理念不断增强,对污染防治和节能降耗等问题的重视程度越来越高。选择性催化还原技术(SCR)是目前脱硝领域中的研究重点,该技术具有较高的脱硝效率,有良好的应用价值。本文综述了近年来钙钛矿型催化剂用于SCR技术的研究进展,分析了钙钛矿型催化剂的特性,分别对ABO₃型、负载型和掺杂型钙钛矿型催化剂进行了介绍,同时对钙钛矿型脱硝催化剂的常见制备方法进行了归纳,最后对钙钛矿型催化剂用于SCR技术进行了总结和展望。     

非线性光学材料Ca_9Y_(0.5)La_(0.5)(VO_4)_7的固相合成、液相合成与晶体生长

采用固相合成和液相合成两种方法成功制备了Ca9Y0.5La0.5(VO4)7晶体的多晶原料,并采用提拉法生长了尺寸分别为30 mm×33 mm(固相合成多晶原料)和20 mm×27 mm(液相合成多晶原料)的Ca9Y0.5La0.5(VO4)7晶体。测试了该晶体在紫外、可见和近红外区域的透过率,采用Kurtz法测试了晶体的粉末倍频效应。结果表明,采用液相合成原料生长的晶体透过率大于采用固相合成原料生长的晶体约10%。前者粉末倍频效应约为KDP的1.8倍,后者约为KDP的2.5倍。晶体化学腐蚀实验表明采用液相合成原料生长的晶体具有更少的缺陷。采用液相合成方法制备多晶原料有利于提高晶体的光学质量。     

生物工程与化学科学

生物工程(又名生物技术),包括微生物工程、酶工程、基因工程和细胞工程四大学科。微生物工程又名发酵工程,它是主要利用微生物的发酵作用,生产各种发酵产品。近来应用基因工程技术改良发酵菌种,并产生新发     

《电声词典》

为适应电声科学技术的飞速发展形势,机械电子工业部电声专业情报网组织了有关电声专业的研究所、高等院校、设计院和工厂等有经验专家教授组成编委会,撰写了《电声词典》,聘马大猷教授任顾问,由沈(山豪)主编,国防工业出版社出版。     

在Ti系钙钛矿型混合氧化物催化剂上的甲烷氧化偶联──焙烧温度的影响

探讨了焙烧温度对钙钛矿型复合氧化物ＬａＴｉ１－ｙＬｉｙＯ３－λ（０≤ｙ＜１）为主要物相的ＬｉＬａ０．５Ｔｉ０．５Ｏ２＋λ催化剂的结构及甲烷氧化偶联反应活性的影响机制，用ＸＲＤ、ＩＲ、ＸＰＳ和ＢＥＴ等方法对催化剂进行表征。结果表明，焙烧温度对催化剂的ＯＣＭ反应活性的影响是双重的。提高焙烧温度有利于Ｌｉ＋进入ＬａＴｉＯ３晶格（或间隙）产生更多数量的氧空位，进而产生更多的活性氧种，有利于ＯＣＭ反应的进行，但过高的焙烧温度又使催化剂的结构（或物相）发生变化，因而使Ｌｉ＋的取代量、比表面积和甲烷转化率均下降。     

Catalysis of the rare earth containing mixed oxides Ln_2CuO_4 in phenol hydroxylation

Mixed oxides Ln2CuO4±λ(Ln=La,Pr,Nd,Sm,Gd) with K2NiF4 structure were prepared Their crystal structures were studied with XRD and IR spectra.Meanwhile,the average valence of Cu ions and non stoichiometric oxygen (λ) were determined through chemical analyses.Catalysis of the above-mentioned mixed oxides in the phenol hydroxylation was investigated.Results show that the catalysis of these mixed oxides has close relation with their structures and composition.Substitution of A site atom in Ln2CuO4λ has a great influence on then eatalysis in the phenol hydroxylation.     

LaBO3钙钛矿型复合氧化物同时消除柴油机尾气炭颗粒和NO

采用柠檬酸络合燃烧法制备了LaBO3(B=V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu)复合氧化物.采用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、傅里叶变换红外吸收光谱、氢程序升温还原及扫描电镜等手段对催化剂进行了表征,并对其在同时消除柴油机尾气中炭颗粒和NO反应中的催化活性进行了评价.结果表明,在制备的七种复合氧化物中,除La-V-O和La-Cu-O外,均形成钙钛矿结构.LaBO3钙钛矿型氧化物氧化能力由强到弱的顺序为LaCoO3≈LaNiO3>LaMnO3>LaFeO3>LaCrO3,在同时消除炭颗粒和NO的催化反应中,钙钛矿复合氧化物催化剂的催化活性与其氧化能力直接相关.其中LaCoO3和LaNiO3样品对炭颗粒的氧化催化活性较好,在炭颗粒与催化剂松散接触的条件下,炭颗粒燃烧温度较低,分别为421和431℃,生成CO2的最大选择性高,分别为99.1%和99.7%,NO生成N2的转化率分别为17.2%和20.1%.     

CeO2纳米层对多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3负载纳米Au催化剂催化柴油炭烟燃烧活性的影响

与汽油车相比,柴油车具有CO2排放低、寿命长和经济性好等优点,所以近年来受到广泛关注并被大量使用.但是,柴油车在使用过程中会产生大量炭烟颗粒物(PM),对大气环境和人类健康造成很大威胁.因此,开展这方面的基础研究具有重要的科学意义及环境保护意义.催化柴油炭烟燃烧反应是一个气-固-固多相深度氧化反应,由于PM的粒径远大于传统催化剂,导致PM不能进入催化剂孔道内部,造成催化剂活性比表面积利用率较低.设计并制备大孔径的三维有序大孔结构(3DOM)的催化剂,能够减小反应扩散阻力,增加催化剂与炭烟颗粒物的有效接触,加快反应进行.另外,可以通过在3DOM氧化物表面担载其它活性组分,提高催化剂的氧化还原性能,进而提高其活性.CeO2有很好的储放氧性能,在柴油车尾气净化催化剂中较为常见,但是单一的CeO2热稳定性较差,高温下容易烧结,使得比表面积减小,并且失去储氧能力,造成催化剂失活.文献中较常见的解决办法是在CeO2中掺杂其它阳离子,如Zr4+,Pr3+,Al3+,La3+及Y3+等离子,以提高CeO2的抗高温烧结能力.此外,研究报道的催化剂对催化柴油炭烟颗粒物燃烧的峰值温度已经远低于炭烟颗粒物的自燃温度,但是对颗粒物的起燃温度仍普遍较高.我们前期研究结果表明,担载纳米Au颗粒催化剂能够显著降低炭烟燃烧的起燃温度.本文采用胶体晶体模板法制备了3DOM Al2O3载体,利用微孔膜-氨沉淀法担载不同量的活性组分CeO2,制备出一种负载型x-CeO2/3DOM Al2O3催化剂,它既可减少稀土元素用量,降低成本,又因为Al2O3的机械强度较高,还能保证催化剂的机械强度足够好.为了进一步降低催化剂催化炭烟燃烧的起燃温度,利用还原沉积法在多层载体x-CeO2/3DOM Al2O3上负载纳米Au催化剂,制备出不同厚度的CeO2纳米层负载Au催化剂(Au/x-CeO2/3DOM Al2O3).利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、H2程序升温还原和O2程序升温脱附等方法研究了催化剂的结构及物化性质与催化剂活性之间的关系,提出了消除PM反应的可能机理.结果表明,Al3+离子能够部分进入到CeO2中,形成Al-Ce固溶体.由于Al离子半径小于Ce离子,Al3+掺杂后能引起CeO2晶格发生畸变,产生大量缺陷,形成大量氧空位,促进晶格氧的移动,从而使催化剂具有更大的储放氧能力.在Au/x-CeO2/3DOM Al2O3催化剂中,CeO2担载量过高时,氧化铈纳米层较厚,活性组分容易烧结,不利于催化剂活性提高;而CeO2担载量过低,则CeO2纳米层较稀薄,催化剂的氧化还原性能受限,催化剂活性也不高.因此,CeO2的担载量应适当.此外,Au和CeO2之间的强相互作用能够增加Au纳米颗粒表面活性氧物种的数量,从而促进柴油炭烟燃烧反应.活性测试结果表明,担载纳米Au颗粒后,催化剂催化柴油炭烟燃烧的起燃温度均明显降低,在所制备的系列催化剂中Au/20％CeO2/3DOM Al2O3催化剂展示了最高的催化活性,T10,T50和T90分别为267,372和426 oC.     

钾掺杂三维有序大孔结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂合成及其催化燃烧炭烟性能

柴油发动机是一种高效耐用的发动机,具有广阔的应用前景.但柴油车尾气中的炭烟颗粒吸附了许多有毒有害物质,也是城市PM2.5的主要来源之一,对人类生命安全造成极大威胁.因此,降低和消除柴油车尾气中的炭烟颗粒是柴油车尾气净化的重要任务.尾气后处理是炭烟颗粒进入大气环境前的最后一道程序,可有效控制柴油车尾气中炭烟颗粒排放.其中,催化净化催化剂是尾气后处理技术的核心.研究表明,炭烟颗粒催化燃烧是一个气-固-固三相深度氧化反应,因此开发新型催化剂体系,改善催化剂与炭烟颗粒的接触,提高催化剂的本征活性,对于研制高活性炭烟燃烧催化剂具有重要的实际意义. 对于三维有序大孔(3DOM)结构催化剂,大孔有利于炭烟颗粒进入催化剂内部并与活性位点接触,而有序的孔道结构可以促进炭烟颗粒在催化剂孔道内传输.因此,将催化炭烟颗粒燃烧催化剂设计成3DOM结构,可促进炭烟颗粒催化燃烧,提高催化剂活性.研究表明,锰铈复合氧化物材料在炭烟颗粒催化燃烧中表现出比单一的锰氧化物和铈氧化物更好的性能.而将K与Ce和Mn形成复合氧化物,利用三者之间的协同作用,将可使K掺杂3DOM结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂具有更高的催化活性.本文利用胶体晶体模板法成功制备了3DOM结构的Mn0.5Ce0.5Oδ复合氧化物,并采用简单的等体积浸渍方法成功制备了不同K担载量的K掺杂3DOM结构Mn0.5Ce0.5Oδ催化剂(K-MCO).表征结果表明, K-MCO催化剂具有贯通有序的大孔结构,但焙烧温度和焙烧时间会对大孔结构的规整性有一定影响;催化剂中K含量、焙烧温度和焙烧时间对K-MCO的晶型影响较大,催化剂中出现了一个新的晶相K2Mn4O8.另外, K含量、焙烧温度和焙烧时间对催化剂的氧化还原性能也有较大影响.评价结果表明,所制催化剂对炭烟催化燃烧均具有较高活性,其中20% K-MCO-4h催化剂活性最高,催化燃烧炭烟的T50(炭烟的最大燃烧峰值)为331oC, CO2选择性为95.3%.催化剂的大孔结构效应以及K, Mn和Ce三者间的协同作用有利于提高催化剂催化燃烧炭烟的活性.另外,由于柴油车尾气排气口温度范围为175–400 oC,而本文所制催化剂催化燃烧炭烟的温度低于400 oC,因此该催化剂可以在柴油车尾气排气口温度范围内进行炭烟催化燃烧.由于具有合成步骤简单、活性高以及成本低等优点,该催化剂在实际应用方面具有广阔前景.