独居石负载Fe2O3矿物催化材料的NH3-SCR脱硝性能研究

以白云鄂博矿中的独居石为催化材料的载体,采用硝酸铁溶液浸渍、马弗炉焙烧获得一系列矿物催化材料。采用X射线晶体衍射(XRD),扫描电镜(SEM),比表面积分析(BET),X射线荧光光谱分析(XRF),氨气程序升温脱附(NH₃-TPD),X射线电子能谱(XPS)以及原位红外(in-situ DRIFTS)等手段对催化剂进行相关的表征分析,在微型反应器中评估和比较了不同样品的脱硝活性。结果表明,在硝酸铁溶液浓度为0.5 mol·L^-1时,独居石负载Fe₂O₃的活性粉体的脱硝效率最佳。反应温度为300℃时,脱硝效率可达80.52%。研究表明负载Fe后矿物表面大量裂纹与孔洞,比表面积增大;且大部分Fe₂O₃以高分散或无定形状态嵌布在独居石上,形成了少部分的铁铈复合氧化物。XPS表明催化材料中Ce³⁺,Fe²⁺所占比例最高,并具有大量酸性位,表面吸附NH₃的能力逐渐提升,从而提高矿物催化材料脱硝活性;催...     

不同气氛焙烧CeO2负载镍基催化剂的制备及其催化甲烷二氧化碳重整反应性能研究

350℃直接煅烧硝酸铈得到颗粒状CeO₂载体,在不同气氛(Air、NH₃、N₂和H₂)下焙烧CeO₂载体,采用浸渍法制备Ni/CeO₂系列催化剂,通过XRD和XPS研究了催化剂结构,并进行甲烷二氧化碳重整反应性能测试。结果表明,高温氮化处理的CeO₂载体中掺杂碱性N助剂,能够提高活性金属Ni分散度、降低Ni颗粒大小,增强金属-载体相互作用,从而提高了催化剂稳定性。     

MnOx?FeOy/TiO2?ZrO2?CeO2低温选择性催化还原NOz和抗毒性研究

用溶胶凝胶法制备TiO₂?ZrO₂?CeO₂（摩尔比4∶1∶1.25）载体,柠檬酸溶液浸渍法进一步负载MnO_x及MnO_x?FeO_y,进而合成了一种Fe掺杂的新型Mn基复合氧化物催化剂,考察其NH₃选择性催化还原NO性能及抗硫性能。它在含硫氛围中有良好的低温选择性催化还原（SCR）能力和抗中毒能力,Fe的引入促进了Mn与TiO₂?ZrO₂?CeO₂载体之间的相互作用,增加了催化剂表面Lewis酸性位点的数量。根据X射线光谱分析,Mn4+,Ce4+和吸附的氧的含量明显增加,对提高催化剂的性能非常有利。根据热重分析,在SO₂和H₂O同时存在的环境下,Fe的存在使硫酸铵和硫酸铈的产生量减少,抑制了锰的硫酸化,进一步提高了催化剂的抗毒性。MnO_x（12.5%）?FeO_y（0.8）/TiO₂?ZrO₂?CeO₂（4∶1∶1.25）催化剂在180 ℃下,同时通入体积分数10% H₂O和125×10?6 SO₂ 240 min,NO_z转化率可保持在75.6%。根据研究成果,新型锰基复合金属氧化物催化剂为进一步探索催化剂的SCR反应和抗毒机理提供了基础,促进了SCR工艺的工业应用。      

yCu/TixSn1-xO2脱硝催化剂协同氧化CO的性能及反应机理

钢铁工业烧结过程产生的NO_x和CO会对环境造成极大威胁，针对这两种有害气体的同时去除技术具有良好的发展前景。本文制备一种yCu/Ti_xSn_1-xO₂催化剂，采用氨选择性催化还原NO_x技术(NH₃-SCR)协同治理CO,该催化剂对NO_x还原和CO氧化都具有较高活性；并通过XRD、XPS、Raman、NH₃-TPD、O₂-TPD、In-situ DRIFTs等表征方法深入探究NH₃-SCR协同氧化CO的反应机理。结果表明：催化剂表面的酸性位点先与NH₃结合形成活性物质，而后与硝酸盐反应，符合Eley-Rideal(E-R)机理；对于CO氧化反应，Cu能提供CO的吸附位点，并与催化剂表面的晶格氧反应生成CO₂,其中间产物为碳酸氢盐和碳酸盐，符合MvK机理的反应特征。该催化剂的研发对于烧结烟气超低排放具有重要的工业应用价值。     

Cu掺杂对硫化镍精矿制备高效异相类Fenton催化剂(Ni,Mg, Cu)Fe2O4的影响

以硫化镍精矿为原料,采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄异相类Fenton催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响;确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄催化剂/H₂O₂/可见光”,揭示了Cu掺杂对(Mg, Ni)Fe₂O₄催化活性的增强机制。结果表明:在选定的实验条件下,制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体。当Ni与Cu摩尔比为1∶1时,合成的(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg?L?1的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%。究其主要原因为:随着Cu掺杂量的增加,占据(Ni, Mg, Cu)Fe₂O₄八面体位的Fe3+和Cu2+的相对含量增加,即裸露于铁氧体表面的Fe3+和Cu2+数量增多,以及两者的协同作用,加速了羟基自由基(·OH)反应的发生,最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%。      

含铁氰渣磁化焙烧回收铁精矿

以铁含量为35%的氰渣为研究对象,研究了焙烧温度、焙烧时间及碳氧比对煤基磁化焙烧过程的影响,并采用化学分析、XRD、SEM、热重分析等分析手段对含铁氧化物的转变过程进行表征。随着焙烧温度的提高,铁氧化物的物相转变过程为Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO。随着磁化焙烧焙烧时间的延长,尾渣中的Fe₂O₃首先被C还原为Fe₃O₄,还原得到的Fe₃O₄可被空气中的O₂重新氧化为Fe₂O₃。碳氧比较低时,磁化率接近2.33;当碳氧比超过3时,过量的煤与尾渣混合,Fe₂O₃还原反应不完全;在焙烧温度645℃、焙烧时间45 min、碳氧比3的优化焙烧条件下,得到焙烧矿的磁化率为2.34。     

CeO2稳定PEMFC阴极催化剂制备与性能研究

传统的质子交换膜燃料电池阴极铂碳催化剂虽然具有较高的氧还原活性,但其稳定性还需要进一步提高。本文通过加入富含氧缺陷的CeO₂纳米颗粒提高铂碳催化剂的氧还原活性和稳定性。研究表明采用共沉淀-酸处理法合成的CeO₂纳米颗粒存在大量的Ce³⁺,说明该方法制备的CeO₂中含有丰富的氧缺陷。将Pt或PtCo合金纳米颗粒负载在CeO₂/C上制备成的催化剂显示了良好的性能：当C∶CeO₂=2∶1(质量比)时,Pt-CeO₂/C催化剂活性最高,半波电位达到了0.868 V,且催化稳定性较20%Pt/C大幅提高,经过1×10⁴次连续循环后,20%Pt/C的质量活性衰减了82.2%,而Pt-CeO₂/C催化剂的质量活性衰减仅为13.8%;以PtCo-CeO₂/C(2∶1)为阴极催化剂的单电池最大输出功率为1.02 W·cm^-2。     

NaCl-CaCl2熔盐体系中电脱氧制备金属Fe的工艺研究

在NaCl-CaCl₂熔盐体系中采用FFC-剑桥工艺开展了Fe₂O₃电脱氧制备金属Fe的工艺研究。重点研究了烧结工艺和电解工艺等对熔盐中Fe₂O₃电脱氧过程的影响。采用SEM分析了烧结后Fe₂O₃的微观结构, 采用XRD分析了电解前后产物的物相组成, 得到了优化的电脱氧工艺条件为:槽电压为3.2 V, 电解时间为8 h, 烧结温度为800~900 ℃, 黏结剂用量为1.5%~2.5%和电解温度为680~722 ℃。同时, 在该熔盐体系中Fe₂O₃电脱氧机理为Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe。      

纳米Fe3O4应用及制备工艺研究进展

纳米Fe₃O₄是一种具有优异特性的磁性纳米材料。本文介绍了纳米Fe₃O₄的基本性质及应用, 综述了沉淀法、水热法、微乳液法、溶胶-凝胶法等纳米Fe₃O₄制备工艺的原理、研究现状、优缺点及发展趋势, 并指出将多种工艺相结合可制备出更优异的纳米Fe₃O₄。     

稀土氧化物复合ZrO2陶瓷的制备及应用研究进展

稀土氧化物可作为稳定剂、烧结助剂、掺杂改性剂加入到ZrO₂陶瓷材料中,能极大地提高和改善陶瓷材料的强度、韧性,降低其烧结温度,减少生产成本.文中简要综述了稀土氧化物ZrO₂陶瓷材料的制备及应用研究状况,包括Y₂O₃复合ZrO₂陶瓷粉体、富铈稀土氧化物复合ZrO₂陶瓷粉末、Nd₂O₃复合ZrO₂陶瓷材料、Pr₂O₃\Pr₆O₁₁复合ZrO₂陶瓷、La₂O₃复合ZrO₂陶瓷、Yb₂O₃复合ZrO₂陶瓷、Sm₂O₃复合ZrO₂陶瓷材料及氧化锆中掺杂多种稀土氧化物陶瓷粉体的制备和应用,分析讨论了一些需要解决的问题,并展望了稀土复合ZrO₂陶瓷制备技术及未来研究发展趋势.      

FeTiO3--Fe2 O3固溶体等温碳热还原

基于粉末煅烧技术合成FeTiO₃和FeTiO₃-Fe₂O₃固溶体体系,在热力学分析的基础上,选取1150℃,以固溶体合成物为原料研究FeTiO₃-Fe₂O₃固溶体体系等温碳热还原过程,并采用X射线衍射仪和扫描电镜-能谱仪对还原产物进行系统分析.研究结果表明:合成产物内部成分均匀.钛铁矿的摩尔分数x越小,xFeTiO₃-(1-x) Fe₂O₃固溶体碳热还原反应越易进行,并且反应速率最大值越大.在反应初期,假板钛矿相(FeTi₂O₅-Fe₂TiO₅(Fe₃Ti₃O₁₀))作为过渡相一直存在,至金属Fe和钛铁晶石Fe₂TiO₄生成后逐渐消失.      

铜渣在CO2-CO混合气体中焙烧实验研究

铜渣是极有价值的冶金二次资源,铜渣的主要矿物成分是铁橄榄石、磁铁矿、铜锍及一些脉石组成的无定形玻璃体.本实验基于热力学分析,用CO₂和CO混合气体来控制体系内的氧势来焙烧铜渣样品.在600℃~9000℃时,焙烧产物为单质铁,此时是混合气体起还原作用.在1000℃,焙烧渣中重新出现了FeO,说明CO₂-CO混合气体体系中产生的氧起了作用.在1100℃时,焙烧4h,焙烧渣中产生了Fe₃O₄,此时焙烧铜渣磁选后全铁含量94.35%,铁的回收率达到了90.8%.在600℃~1100℃,适当条件下焙烧时,铁橄榄石的物相变化为:2FeO·SiO₂→FeO+SiO₂→Fe→FeO→Fe₃O₄, 铁的回收率是随着温度的升高而升高的.在适当范围内, 延长焙烧时间、增大分压比都有利于Fe₃O₄的生成.      

Fe2O3添加剂对锆酸钙陶瓷烧结性能的影响

以分析纯Ca(OH)₂和m-ZrO₂为原料, 按物质的量1:1进行配料, 添加不同质量分数Fe₂O₃粉末作为添加剂, 经充分混合后压制成?20 mm×20 mm圆柱试样, 再经1600℃保温3 h煅烧制备得到锆酸钙陶瓷试样(CaZrO₃)。利用显气孔体密测定仪、X射线衍射仪及扫描电子显微镜分析Fe₂O₃粉末添加剂对CaZrO₃陶瓷材料烧结性能、物相组成及微观结构的影响。结果表明:当没有添加Fe₂O₃粉末时, 试样烧结前后线变化率为12.72%, 体积密度为3.92g·cm-3, 显气孔率为14.9%, CaZrO₃晶粒尺寸为4.22μm; 当加入质量分数0.75%Fe₂O₃粉末时, 试样烧结前后线变化率为17.20%, 体积密度为4.68 g·cm-3, 显气孔率为6.8%, CaZrO₃晶粒尺寸为5.21μm。     

Pt涂层蜂窝金属和Ce改性Fe2O3催化CO的性能对比

铁矿石烧结烟气中含有较高浓度的CO（体积分数0.5%～2%）,因此对其进行CO脱除意义重大。为了探究不同类型催化剂的催化效果,采用浸渍法制备了Pt涂层蜂窝金属催化剂和铁铈氧化物催化剂,并通过X射线荧光光谱分析（XRF）对其组分含量进行了分析。二者在模拟烧结烟气中进行CO脱除性能的对比实验,活性测试表明,不同CO初始体积分数、烟气温度以及水汽含量对CO催化氧化的脱除效率影响较大。当模拟烟气中不含水汽的时候,二者在180 ℃及更高温度下对CO的脱除效率均能达到60%以上。反应温度为180 ℃,水汽体积分数为11.7%时,Pt负载型催化剂中的CO转化率为63.9%,而该条件下Ce改性Fe₂O₃催化剂的CO转化率仅为34.9%。当温度在180～300 ℃范围内,Pt负载型催化剂具有较好的抗水性,且继续升高温度,水汽体积分数增加对催化剂效率的负面影响更显著。如水汽体积分数从0增加到27.1%时,与180 ℃时的催化效率相比,Pt负载型催化剂在240 ℃时的催化效率由73.9%降至62.3%,降幅远远增大。另外,对这两种催化剂进行了抗硫性测试。当水汽体积分数为0时,Ce改性Fe₂O₃催化剂抗硫性更佳,但当SO₂和水汽同时存在的情况下,Pt负载型催化剂具有更好的抗硫性。因此,在实际烧结中建议采取高效的脱硫措施并布置脱水层以减少其对于催化剂的负面影响。      

Structural and Electrical Properties of Layered Pervoskite Manganites Nd2-2x Sr1＋2x Mn2O7 （x=0.25, 0.3, 0.4）

Tetragonally layered perovskite manganites of Nd2-2xSr1＋2xMn2O7（x =0.25, 0.3, 0.4） were fabricated by using solid-state reaction technique. Structural characterization of the compounds was investigated by X-ray diffraction （XRD） and FT-IR absorption spectra. The XRD patterns revealed that all the samples were single phase. X-ray photoemission spectroscopy （XPS） was used to investigate their electronic structures. It was found that manganese was in mixed states of Mn^3＋ and Mn^4＋ whereas lattice oxygen and chemical absorbed oxygen were existed in all the samples. The high temperature electrical properties of Nd2-2xSr1＋2xMn2O7 （x = 0.3, 0.4） were measured by standard four-probe technique. The results showed that both compounds had semi-conductivity behavior in the temperature range of 300 - 1073 K, and the electrical conduction was dominated by thermally activated behavior above 500 K.     

CaO--TiO2--Fe2O3三元系中Ca3TiFe2O8的生成机理

钒钛磁铁矿是烧结矿重要的原料之一,Ca₃TiFe₂O₈作为钒钛烧结矿中矿物被发现之后,其生成机理尚不明确.本文采用X射线衍射分析、元素能谱分析和TG-DSC分析相结合的方法,研究了Ca₃TiFe₂O₈的生成机理以及不同温度、CaO与TiO₂含量下Ca₃TiFe₂O₈的生成规律.实验结果表明,Ca₃TiFe₂O₈由Ca₂ Fe₂O₅和CaTiO₃反应生成,即CaO和Fe₂O₃反应生成Ca₂ Fe₂O₅;其后,与CaTiO₃反应生成Ca₃TiFe₂O₈.反应时间越长,Ca₃TiFe₂O₈的生成量越大,但反应温度对Ca₃TiFe₂O₈生成的影响并不明显.另外,还发现CaO含量越高,Ca₃TiFe₂O₈越易于生成,而且等摩尔Fe₂O₃和CaO下只要存在TiO₂,就会有Ca₃TiFe₂O₈生成.      

Co掺杂对RGO/Fe3O4复合材料组织结构和吸波性能的影响

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯(RGO)/Fe₃O₄复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe₃O₄和Co掺杂的RGO/Fe₃O₄复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2~18 GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe₃O₄复合吸波性能的影响规律.结果表明:部分Co参与了水热反应生成了CoCO₃、Co₃O₄和Co₂O₃,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe3+在氧化石墨烯(GO)表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面的Fe₃O₄纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明:掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00 mm时,最大反射损耗提高3.44 dB,有效吸收频带拓宽2.88 GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73 GHz.Co掺杂对RGO/Fe₃O₄复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.      

添加纳米二氧化硅对氧化铁颗粒表观黏度的影响

借鉴流体黏性的表征方式,引入粉体颗粒表观黏度的概念表征粉体颗粒间的相互作用力,基于能量耗散原理,利用旋转黏度计测定了含SiO₂纳米添加剂的Fe₂O₃颗粒在不同温度条件下的表观黏度.实验结果表明,Fe₂O₃颗粒表观黏度随温度升高而增大,纳米SiO₂的加入使颗粒表观黏度明显降低,主要原因是纳米SiO₂对Fe₂O₃颗粒形成了包覆,抑制了颗粒间的团聚和烧结.此外,本研究利用微型流化床研究了含纳米SiO₂的Fe₂O₃颗粒在流化还原过程中发生黏结失流的过程,进一步验证了纳米SiO₂对Fe₂O₃颗粒表观黏度的影响.结果表明,加入纳米SiO₂显著提高了还原样品的金属化率,延长了还原过程中的黏结时间;扫描电镜分析表明纳米SiO₂有效包覆在Fe₂O₃颗粒表面,降低了铁原子的扩散活性,并充分阻隔新鲜铁之间的接触,抑制新鲜铁的烧结,从而导致Fe₂O₃颗粒之间难以形成黏结点,由此证明纳米SiO₂对流化床内Fe₂O₃颗粒的还原过程中的黏结失流具有明显抑制作用.      

Fe-Ni-O体系中Fe/Ni的还原行为

取电阻炉实验和热重分析等手段,探讨了Fe-Ni-O体系中不同条件下的产物组成及Fe/Ni的还原行为.结果表明:五种样品的还原难度由低到高依次为NiO2O₃+Ni2O₃+NiO2O₄2O₃;Ni元素能够促进铁氧化物还原,其促进作用由Ni元素的初始状态决定,单质Ni>氧化物NiO>NiFe₂O₄中的Ni;NiFe₂O₄的还原过程中各产物由低温到高温依次出现的次序为Fe₃O₄、Ni、(Fe,Ni)、Fe和Fe_0.64Ni_0.36.根据实验结果,对五种氧化物体系的还原过程进行了探讨,并获得了活化能、控速环节等重要参数及相关反应机理.