稀土元素铈对铂铜复合膜电极结构及性能的影响

通过离子束溅射技术分别制备铂铜复合膜电极及掺杂铈元素的铂铜复合膜电极,并在相同条件下对膜电极进行热处理及酸蚀处理。通过高分辨透射电镜、X射线衍射及电化学性能测试对膜电极进行结构及性能的研究。结果表明,在相同后处理条件下,铈元素的添加使铂铜复合膜电极表面出现"桥连"结构,同时促进铂铜元素的合金化程度增强,与纯Pt相比膜电极的析氢交换电流密度提升92.25%。     

非晶态CeO_2@TiO_2催化剂的结构、性质及其选择催化还原脱硝性能

采用自发沉积法制备了非晶态Ce O_2@Ti O_2催化剂,通过XRD、Raman光谱、TEM、N_2吸附、H_2-TPR、NH_3-TPD及FTIR等手段表征了催化剂结构和表面性质,研究了Ce O_2@Ti O_2在选择催化还原脱NO反应中的催化性能。结果表明,非晶态Ce O_2@Ti O_2催化剂中Ce与Ti间存在很强的相互作用,能够在原子水平上相互结合,表现出与晶态结构截然不同的还原特性,具备更强的氧化还原能力。同时,与浸渍法制备的Ce O_2/Ti O_2相比,Ce O_2@Ti O_2还具有更大的比表面积和更强的表面酸性,因而具有更加优异的脱硝性能。在175℃下NO转化率即达到80%以上,在200-400℃脱硝率稳定在96.0%-99.4%;同时,H_2O和SO_2的阶跃应答实验表明,Ce O_2@Ti O_2具有很强的抗水和抗SO_2毒化能力。     

基于层状氢氧化物衍生复合氧载体的生物质化学链气化实验研究

通过低饱和共沉淀法合成了类水滑石结构的层状氢氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)前驱体,经煅烧获得衍生Cu/Al/Zn、Cu/Al/Ni、Cu/Al/Ni/Zn高分散复合氧载体。采用XRD、XRF、H2-TPR、SEM及BET等分析手段对氧载体的结构及反应性能进行了表征,并通过固定床反应器开展了氧载体与生物质化学链气化实验。结果表明,合成的三种前驱体都具有典型的水滑石特征衍射峰,且层板稳定。Cu/Al/Zn前驱体层间厚度为0.264 2 nm,Ni2+引入后,层间距减小。前驱体煅烧后形成的复合氧载体中元素含量与制备试剂基本一致。氧载体中Zn、Ni元素的引入可提升Cu O的反应活性,降低H2还原的反应温度,Zn元素与Cu具有更好的协同作用。Cu/Al/Ni/Zn氧载体在固定床化学链气化中具有较好的碳转化率和气体产率,其碳转化率为82.03%。反应后氧载体比表面积为5.995 m2/g,具有较好的可再生性与抗烧结性,是生物质化学链气化反应较为理想的氧载体。     

燃煤烟气中砷对V_2O_5-WO_3/TiO_2 SCR脱硝催化剂性能的影响

通过将商业V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂暴露于含As_2O_3烟气中,制备了砷中毒催化剂,并运用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、NH3化学吸附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱等技术表征分析了砷对催化剂性能的影响,并提出了催化剂砷中毒机理。结果表明,砷对催化剂具有严重的毒害作用,As_2O_3会吸附在催化剂表面,并被催化剂氧化形成As_2O_5覆盖层,减小催化剂比表面积,减少催化剂V活性位,阻止催化剂对NH3的吸附,造成催化剂失活。     

不同水蒸气浓度下褐煤气化半焦的活化及机理

以胜利褐煤为原料,利用流化床/固定床石英反应器,进行褐煤气化实验,采用BET、Raman、FT-IR、微波消解ICPAES、TGA等技术表征半焦。结果表明,在800℃水蒸气气氛中,醚基裂解造成芳环间短链或无定形碳含量减少,从而削弱石墨化进程,进而提高芳香结构的缺陷程度,是半焦活化的内在原因。提高水蒸气浓度(10%-25%),半焦的反应性降低,是因为气化过程中半焦的活性位再生能力变弱,而反应(Ar,R-CO-Ar,R+2H_2O→Ar,R-O-Ar,R+2H_2+CO_2)增强,导致醚基含量增加,是半焦活性位再生能力变弱的内在原因。继续提高水蒸气浓度(25%-40%),半焦的反应性略有提高,是因为芳香小环(3-5环)缺陷结构含量增加,而反应(Ar,R-CH=CH_2+H_2O→Ar,R-CO-CH_3+H_2)和反应(Ar,R-+H-→Ar,R-H)增强是芳香小环缺陷结构含量增加的内在原因。     

Cu/MgO催化剂的MOCVD法制备及其γ-戊内酯加氢制1,4-戊二醇性能

以Cu（acac）₂为金属有机铜前体,层状MgO为载体,采用金属有机化学气相沉积方法（MOCVD）制备了Cu/MgO催化剂,并通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电子显微镜（TEM）和N₂物理吸附等方法对Cu/MgO催化剂结构进行表征。结果表明,有机铜前体沉积在了MgO上,并且在沉积后,载体MgO的晶体结构仍然保留完整。利用生物质平台分子γ-戊内酯加氢反应来评价Cu/MgO催化剂的催化性能。研究表明,在473 K和10 MPa反应条件下,18% Cu/MgO催化剂表现出优异的催化活性（90.5%）和1,4-戊二醇选择性（94.4%）,且催化剂循环三次,催化活性没有显著降低。     

无定形硅铝载体的酸性对费托蜡加氢裂化反应中柴油选择性的影响

利用逐梯度铵交换处理的方法合成了三个织构性质相似、酸性不同的无定形硅铝载体,并通过XRD、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD、Py-FTIR和NMR等手段对载体的物化性质进行了研究。经等体积浸渍负载贵金属Pt,制成加氢裂化催化剂,以费托蜡加氢裂化生产柴油为探针反应,研究了无定形硅铝载体的酸性与柴油选择性之间的构效关系。结果表明,柴油选择性主要与载体的B酸性质有关,受L酸的影响很小;催化剂载体的强B酸含量与柴油选择性成相反关系,载体强B酸的含量越低,柴油选择性越高;催化剂Pt/B-1具有相对最高的柴油选择性,在反应压力7.0 MPa,H₂/wax（volume ratio）=1 000：1,LHSV=1.0 h^-1,温度为370℃的条件下,C₂₂₊转化率为62.52%时,对柴油的选择性达87.12%,具有比文献报道及商业化无定形硅铝载体ASA制备的催化剂Pt/ASA相对更高的活性和柴油选择性。     

活性金属不同浸渍顺序对Mo-Ni/Al2O3催化剂硫醚化反应性能的影响

针对硫醚化反应过程使用的Mo-Ni/Al₂O₃催化剂,考察了不同浸渍方法对其催化性能和表面结构性质的影响。结果表明,通过同步浸渍和分步浸渍方法制得Mo-Ni/Al₂O₃催化剂的活性顺序为：先浸渍Mo后浸渍Ni的催化剂（SI-mn）≈Ni和Mo共同浸渍的催化剂（MN）>先浸渍Ni后浸渍Mo的催化剂（SI-nm）。对于SI-mn催化剂,先负载Mo后减弱了二次浸渍的Ni金属与载体间的相互作用,有利于负载金属的活化,并在二次浸渍后焙烧过程显现出显著的电子效应,形成新的Mo-Ni前体物种,有利于在预硫化过程形成适宜硫醚化和二烯烃选择性加氢的活性中心相,促进硫醚化反应和二烯烃选择性加氢。对于共同浸渍的MN催化剂也有类似的性质,因而也具有较好的催化性能。     

CH_4和CO_2在油页岩中矿物质结构内部吸附的分子模拟

利用Materials Studio2017模拟软件构建了蒙脱石、高岭石、方解石和生石膏四种矿物质分子模型。采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法和分子动力学(MD)方法对四种模型的吸附量和吸附热进行了模拟计算。研究表明,相同温度和压力条件下四种矿物质对CH_4和CO_2分子吸附量大小为:蒙脱石高岭石生石膏方解石;CH_4和CO_2分子的单组分吸附量随压力的增大而增大,两种气体吸附均符合Langmuir吸附规律;四种矿物质对CH_4和CO_2分子的等量吸附热均小于42 k J/mol,即为物理吸附;随着温度的升高,CH_4和CO_2分子的吸附量和吸附热均减小,且CH_4和CO_2分子的等量吸附热和等温吸附量之间呈良好的正相关。     

配合物的配位基团性质对CoMo/γ-Al_2O_3催化剂加氢脱硫性能的影响

选择四种不同配位基团的双齿配位分子乙二胺(EN)、乙醇胺(EA)、乙二醇(EG)和丙二酸(MA)对CoMo/γ-Al_2O_3催化剂改性,比较了它们对二苯并噻吩HDS性能的影响。结果表明,其活性顺序为CoMo(EN)CoMo(EA)CoMo(EG)≈CoMo(MA)CoMo,反应以直接脱硫路径为主,随反应温度升高,加氢路径的占比增加,加入配合物后可以促进加氢路径脱硫,CoMo(EN)催化剂具有最高的加氢活性。采用UV-vis、EA、XPS和HRTEM等手段对催化剂进行表征,结果表明,-NH_2与Co~(2+)有强络合作用,-COOH主要是静电作用,而-OH与钴离子没有相互作用。配位基团和Co~(2+)的相互作用,与HDS活性直接相关。配合物与Co~(2+)的结合可以有效生成Co-Mo-S活性相,且配合物碳化减弱载体与活性相的相互作用,有利于生成有更高本征活性的II型活性相。