Electrochemical Oxidation of Ammonia on Ir Anode in Potential Fixed Electrochemical Sensor

Ir catalyst possesses a good electrocatalytic activity and selectivity for the oxidation of NH3 and/or NH4OH at Ir anode in the potential fixed electrochemical sensor with the neutral solution. Owing to the same electrochemical behavior of NH3 and NH4OH in a NaClO4 solution, NH4OH can be used instead of NH3 for the experimental convenience. It was found that the potential of the oxidation peak of NH4OH at the Ir/GC electrode in NaClO4 solutions is at about 0.85 V, and the current density of the oxidation peak of NH4OH is linearly proportional to the concentration of NHaOH. The electrocatalytic oxidation of NH4OH is diffusion-controlled. Especially, Ir has no electrocatalytic activity for the CO oxidation, illustrating that CO does not interfere in the measurement of NH4OH and the potential fixed electrochemical NH3 sensor with the neutral solution, and the anodic Ir catalyst possesses a good selectivity. Therefore, Ir may have practical application in the potential fixed electrochemical NH3 sensor with the neutral solution.     

基于自组装膜的光纤错位型氨气传感器

演示了一种基于单壁碳纳米管（SWCNTs）-聚合物自组装复合膜的光纤错位型氨气传感器。通过层层自组装技术在高Q谐振器上涂覆薄膜,薄膜上存在大量的游离羧基以及较大的比表面积,这提供了光与薄膜之间的强相互作用,以及对氨气的高吸附性和选择性。光谱随氨气浓度影响的有效折射率而变化。在(10～37) ×10⁻⁶的低浓度范围内,光谱变化与氨气浓度差之比即灵敏度为13.25 pm/10⁻⁶,检测极限为3.77 ×10⁻⁶并且具有良好的线性。这项工作研制为低浓度和高选择性氨气传感器提供了一种有效的方法。     

过渡金属及主族元素配合物活化NH3中N—H键的研究进展

NH3是一种在自然界生命过程及人类社会化学化工生产过程中非常重要的小分子.近年来,在过渡金属元素(如Ir,Rh,Ru,Fe,Pd等)及主族元素(如Si,Ge,Sn等)配合物活化NH3中N—H键的研究方面取得了一系列进展.介绍这方面研究的新成果.     

非晶Ce-Ti氧化物用于NH3选择性催化还原NO的原位红外研究

采用原位红外光谱研究了在具有短程有序Ce-O-Ti结构的非晶Ce-Ti氧化物上NH₃选择性催化还原（SCR） NO_x反应. 在反应条件下,催化剂表面主要被NH₃吸附物种覆盖,而检测不到NO_x吸附物种. 经测定,NO的反应级数为0.5-0.6,表明Langmuir-Hinshelwood机理和Eley-Rideal机理同时存在. 可能的机理是NH₃吸附物种和弱吸附的NO_x反应,生成NH_yNO₃ （y = 0-4）活性中间物种,并通过GAUSSIAN计算和原位红外结果证实了它们的存在. Ce-O-Ti结构中Ce与Ti之间表现出原子尺度的相互作用,所以在SCR反应的活性温度窗口下,催化剂的氧化还原活性提高.     

中学化学教学中的学理分析

学理,简单说就是反映客观规律的原理。与学理分析相比,中学化学中更倾向于用事实来分析、解释事实。例如,充满氨气的试管倒立在水槽中,水将会充满试管。解释是:氨气极易溶解于水。这就是用事实解释事实。而用学理解释,则是试管内形成了较强的负压。这就是说,如果没有形成负压,氨气易溶于水也不会导致水充满试管;试管内形成了负压,即使氨气不溶于水,水也会充满试管。学理分析的缺失,致使学生认知结构中的知识与知识之间缺乏实质性的联系。     

Cu-SSZ-13/堇青石整体式催化剂的原位合成及其NH3选择性催化还原NO性能

采用水热合成技术, 在堇青石蜂窝陶瓷载体上原位合成了SSZ-13分子筛, 并借助X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段对其进行表征. 在此基础上, 研究了合成时间对催化剂结构和机械性能的影响. 另外, 使用固定床反应器测试了离子交换度为50%的Cu-SSZ-13/堇青石催化剂和Cu-SSZ-13催化剂水热老化前后的氨气选择性催化还原(NH₃-SCR) NO性能. 结果表明, 通过原位合成法制备的Cu-SSZ-13/堇青石催化剂在200-500 ℃ 的窗口温度内能达到80%以上的转化率, 并在300 ℃ 时达到96.4%的转化率. 在850 ℃水热老化12 h后, Cu-SSZ-13催化剂完全丧失了催化性能, 而Cu-SSZ-13/堇青石催化剂在300 ℃时仍然保持91%的转化率. 使用XRD和固体27Al 核磁共振(²⁷Al NMR)的方法, 研究了水热老化前后两种催化剂结构的变化, 结果表明, 当水热老化12 h 后, Cu-SSZ-13 基本丧失了SSZ-13 结构特征峰, 而Cu-SSZ-13/堇青石仍然保持了一定的SSZ-13 骨架结构. 证明了通过原位合成法制备的Cu-SSZ-13/堇青石催化剂具有较好的抗水热老化性能.     

气相中HRnCCH和X(X=H_2O,NH_3)反应机理的理论研究

在CCSD(T)//MP2/aug-cc-pVTZ-pp理论水平上,研究了HRnCCH与大气中H2O及NH3分子反应的机理,反应主要包括HRnCCH与HRnOH及HRnNH2之间的转化、H2O和NH3在HRnCCH中的碳碳三键上的加成反应以及HRnCCH与双分子水反应等.结果表明,HRnCCH与H2O反应生成HCCH和HRnOH及HRnCCH与NH3反应生成HCCH和HRnNH2的能垒分别为54.1和75.2 kJ/mol,而生成HRnCHC(OH)H,HRnC(OH)CH2,HRnCHC(NH2)H和HRnC(NH2)CH2的活化能分别为219.6,220.5,174.4和182.4kJ/mol,此结果表明HRnCCH反应性较弱且是稳态存在的.此外,在HRnCCH与H2O反应中加入单个水分子,仍然生成HRnCHC(OH)H,但反应活化能却降低了96.4 kJ/mol,说明水分子对该反应有明显的催化作用.     

4296—4302 cm–1范围内氨气光谱线强与自展宽系数测量研究

由于HITRAN数据库中NH₃在4296—4302 cm^–1范围的谱线参数主要源于理论计算,与实际情况存在差异.为了修正数据库中该范围内NH₃的谱线参数,本文利用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术和计量学理论,测量2—10 Torr(1 Torr=133.322 Pa)高纯NH₃在4296—4302 cm^–1范围内的吸收光谱,综合考虑压强、温度、气池光程、波数、线型拟合等主要影响因素,对NH₃在该波段的主要吸收谱线的线强和自展宽系数进行了反演和不确定度计算.测量得到的线强与同行最新测量结果偏差在20%以内,自展宽系数与HITRAN2020数据库偏差在14%以内,二者的不确定度范围分别为0.63%—2.7%和0.77%—5.4%,均小于HITRAN数据库中的不确定度范围10%—20%,测量的部分谱线光谱参数在HITRAN中没有记录,本文获得的结果对于补充和修正HITRAN数据中4296—4302 cm^–1范围NH₃     

双分子水和氨气催化CF3OH分子裂解的理论研究

利用G3和CBS-QB3的理论方法研究CF₃OH分子裂解成FCFO和HF,并考虑大气中双分子和氨气对CF₃OH分子裂解的催化作用. 理论计算表明：由于在G3的理论水平下,计算的能垒为188.52 kJ/mol,所以CF₃OH分子在大气条件下不可能发生单分子裂解;当氨气和双分子水被加入时,能垒都被降到25.08 kJ/mol,起了强的催化作用. 除此之外,应用过渡态理论对速率常数进行了计算,计算结果表明：氨气催化CF₃OH分子的速率常数是单分子和双分子催化CF₃OH分子裂解速率常数的10⁹和10⁵倍. 考虑到大气中这些物质的浓度,计算结果预测了氨气催化CF₃OH分子裂解在大气中起到重要的作用.