高分散Ru/FeOx催化剂在二氧化碳选择加氢反应中的应用及其催化活性的调控

由于化石能源的大量开采和利用造成CO2过度排放,从而导致严重的温室效应和气候环境问题,给人类生存带来极大威胁.CO2选择加氢反应可以将CO2催化加氢生成高附加值的CO产物.与其他的CO2转化反应策略相比,该过程中H2的消耗更少,成为可有效处理及转化CO2的手段之一.同时,应尽可能抑制CO2深度加氢以及甲烷的产生,研制及设计具有高CO选择性的新型高效催化剂及其构效关系的分析仍十分重要.据报道,负载型贵金属基催化剂的使用有利于H2分子的活化,具有优异的催化活性,因而广泛应用于多种催化反应中.然而,贵金属催化剂实现工业应用的最大挑战是资源的限制及其高额的成本.近年来,由贵金属制备的负载型亚纳米团簇受到广泛关注,主要包括如Au,Pt,Pd,Ru等贵金属,可有效应用于多相催化反应.人们还致力于提高负载型亚纳米团簇的分散度,促进催化剂活性位点的有效暴露,有利于大幅度提高催化剂的有效利用率.本文采用共沉淀法成功制备了超高分散的负载型Ru基催化剂,通过CO2选择加氢-程序升温表面反应(TPSR)和质谱联用技术测试了催化剂性能,发现CO2加氢反应生成CO选择性达100%.采用XRD,BET和TEM等方法对催化剂结构进行表征,并结合H2-TPR,H2-TPD和XPS等表征结果深入探讨了催化剂构效关系,并提出了针对该催化剂体系较为合理的反应模型.在CO2选择加氢反应的催化性能测试中,2.50%Ru/FeOx催化剂对目标产物CO选择性仅为41%; 随着Ru负载量降低至0.25%和0.1%时,CO选择性明显提高至80%; 当进一步降低Ru含量至0.01%时,CO选择性接近100%,且表现出优异的反应速率.在360 oC时,0.01%Ru/FeOx催化剂的相对反应速率为7.71 molCO2molRu-1 min-1,是2.50%Ru/FeOx催化剂相对反应速率的154倍.H2-TPR结果表明,贵金属Ru可以明显促进载体FeOx的还原,并产生丰富的氧空位,进而促进CO2的吸附、活化.而且CO2选择加氢TPSR结果显示,目标产物CO的起始生成温度总是滞后于原料H2的初始活化温度,与H2-TPR结果及文献报道的CO2选择加氢反应机理一致.通过H2-TPD深入理解H2在催化剂表面的活化和氢溢流现象,以及Hads与不同催化剂之间的相互作用力,0.01%Ru/FeOx催化剂相对较高的H2脱附峰温度表明,该样品中Ru与Hads具有极强的相互作用力,相对抑制了Hads与COads深入加氢生成CH4,从而提高了CO选择性,而2.50%Ru/FeOx催化剂的情况则与此相反.本文提出了从Hads吸附作用力强弱来考虑CO2选择加氢反应选择性的新思路,同时为设计CO2选择加氢制高附加值CO的高催化反应速率、高CO选择性的高分散Ru基催化剂提供了一种经济简易的催化剂设计思路.     

Coking-resistant Ni-ZrO2/A1203 catalyst for CO methanation

Highly coke-resisting ZrO2-decorated Ni/A1203 catalysts for CO methanation were prepared by a two-step process. The support was first loaded with NiO by impregnating method and then modified with ZrO2 by deposition-precipitation method （IM-DP）. Nitrogen adsorption- desorption, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, thermogravimetdc analysis, H2 temperature- programmed reduction and desorption, NH3 temperature-programmed desorption, and zeta potential analysis were employed to characterize the samples. The results revealed that, compared with the catalysts with the same composition prepared by co-impregnation （CI） and sequential impregnation （SI） methods, the Ni/A1203 catalyst prepared by IM-DP showed much enhanced catalytic performance for syngas methanation under the condition of atmospheric pressure and a high weight hourly space velocity of 120000 mL.g-1 .h-1. In a 80 h life time test under the condition of 300-600 ~C and 3.0 MPa, this catalyst showed high stability and resistance to coking, and the amount of deposited carbon was only 0.4 wt%. On the contrary, the deposited carbon over the catalyst without ZrO2 reached 1.5 wt% after a 60 h life time test. The improved catalytic performance was attributed to the selective deposition of ZrO2 nanoparticles on the surface of NiO rather than A1203, which could he well controlled via changing the electrostatic interaction in the DP procedure. This unique structure could enhance the dissociation of CO2 and generate surface oxygen intermediates, thus preventing carbon deposition on the Ni particles in syngas methanation.     

快速气相色谱控制系统的设计与应用

设计了一种用于快速气相色谱(Fast gas chromatography,FGC)的新型控制系统。该控制器主要由色谱柱温度控制系统、自动进样及气路压力控制系统组成。其温度控制范围为30~160℃,升温速度约为3℃/s,温度控制精度为±0.5℃,载气压力控制范围为0~0.5 MPa。将本控制器应用于自制快速色谱,并用色谱对由直链正构烷烃(C1~C8)以及甲苯9种物质组成的标准样品进行测试。结果显示,色谱能在100 s内将此9种物质完全分开。     

低温等离子体协助B2O3/γ-Al2O3 选择催化还原NO（英文）

研究了低温等离子体协助催化条件下甲烷选择性催化还原NO反应(SCR).反应气体经等离子体活化后,生成NO2,HCHO,CH3NO和CH3NO2等活性更高的中间产物.程序升温表面反应表明,这些中间产物可在等离子体后置催化装置上进一步反应,从而使NOx还原为N2.在考察的一系列催化剂(包括γ-Al2O3,Ag/γ-Al2O3,B2O3/γ-Al2O3,Ga2O3/γ-Al2O3,In2O3/γ-Al2O3等)中,B2O3/γ-Al2O3表现出最好的催化活性.当反应温度为300oC时,NOx转化率达到最高.与γ-Al2O3催化剂相比,在10wt%B2O3/γ-Al2O3催化剂上,300oC时,NOx转化为N2的转化率从33.4%提高至51.0%.催化剂的酸性对于经等离子体活化后的反应气体在催化剂上的SCR反应起到重要作用.同时,催化剂上吸附态NOx对于NOx的转化也起到一定作用.     

Ni-Ti-O混合氧化物的制备、表征及其富氧选择性催化还原NO

采用均匀共沉淀法制备了不同Ni/Ti摩尔比的Ni-Ti-O混合氧化物,考察了它们在富氧条件下丙烯选择性催化还原NO反应中的催化性能,并运用X射线衍射,N₂吸附-脱附、吡啶吸附、程序升温脱附和原位红外光谱对催化剂进行了表征.结果表明,Ni/Ti摩尔比为1的催化剂表现出最佳催化活性,430℃时NO_x转化率达68%.该催化剂具有锐钛矿结构,比表面积较高(149m²/g),有利于提高催化活性;其表面Lewis酸性位有利于硝酸盐物种的吸附,而硝酸盐物种是该反应的重要中间体.     

MATLAB在化学计量学中的应用

化学计量学是数学和统计学，化学及计算机科学相互交叉形成的一门新的化学分支学科，是解决化学问题的强有力工具，目前运用于化学计量学的商品软件有MATLAB、Maple,MathCAD,EXCEL,SPSS等。MATLAB是一种高性能的数值计算的科学计算语言，具有程序开发环境简洁直观，数值稳定性好，函数资源丰富的特点，本文以几种常用的化学计量学方法为例，讨论了MATLAB在化学中的应用。     

计算软件和程序在环境分析化学教学科研中的应用

结合环境分析化学的教学特点和学生的实际情况,重点介绍MINEQL+和ALSCM,BEST&SPE和QSAR中的SYBYL等计算软件及其在环境分析化学教学和科研中的应用。     

负载Pd催化剂的表面碱性和NO吸附关系

催化消除汽车尾气中氮氧化物（ＮＯｘ）物种在大气环境保护方面有着重要意义．随着环保法规的越来越严格,研制活性更高,稳定性更好的 ＮＯｘ催化剂势在必行．贵金属 Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ三效催化剂（ＴＷＣ）能够同时去除 ＮＯｘｓ、ＣＯ、ＨｘＣｙ三种污染物,生产工艺比较成熟．其中Ｒｈ是公认的促使ＮＯｘ还原为Ｎ２的最有效组分,但Ｒｈ的价格较高且资源贫乏,限制了其实际应用．所以人们一直尝试采用一种廉价的替代品．单Ｐｄ的三效催化剂,由于其相对低廉的价格,较好的耐高温性能,有可能是合适的选择［１－２］．此外,以ＮＨ３为还…     

高效液相色谱三元梯度分离法测定大气中11种醛酮类化合物的研究

研究选择了以２,４－二硝基苯肼衍生化三元梯度洗脱的高效液相色谱测定大气中１１种醛酮类化合物的最佳色谱分离条件,醛酮类化合物的检出限０．４５到２．０４ｎｇ,各化合物保留时间和相对标准偏差ｓ,≤０．３８％在所测定的含量范围内具有很好的线性关系,每种化合物的相关系数均大于０．９９９;研究了涂敷２,４－二硝基苯肼硅胶吸附采样夹的制作方法,并应用于大气环境中醛酮类化合物的分析。方法简单、快速,１１种醛酮类化     

甲醛光催化氧化的反应机理

采用程序升温脱附（TPD）, 电子自旋共振（ESR）及自旋捕获 电子自旋共振(ST ESR)等物理方法对甲醛光催化氧化过程中,反应物的吸附状态、自由基中间物种及反应机理 进行了研究.结果表明,在光催化氧化空气中微量甲醛的反应条件下,吸附在催化剂表面的空 气中的氧气被光生电子还原为•O－2,微量水被空穴氧化为•OH.二者为甲醛的深度氧化提供了高活性的氧化剂.甲醛是通过中间产物甲酸而氧化为终点 产物二氧化碳的.