Ag掺杂V_2O_5/TiO_2催化氧化3-甲基吡啶脱甲基反应

采用浸渍法制备了不同Ag掺杂的Ag-V/TiO_2催化剂,考察其催化部分氧化3-甲基吡啶脱甲基性能。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)对催化剂进行了表征。结果表明,Ag的掺杂提高了催化剂中表面氧和+4价态的钒物种的含量,加快了催化剂的还原过程,提高了氧化活性,Ag主要以单质的形态存在。3-甲基吡啶氧化反应表明,Ag的掺杂使反应选择性发生变化,主产物由烟酸变成吡啶,当Ag的掺杂量为2%(Ag相对于V_2O_5的摩尔分数)时,甲基的脱除率最好,摩尔产率为80.1%,选择性84.7%,烟酸几乎不产生。该脱甲基氧化反应的过程是V~(4+)/V~(5+)(O_2~-)在攻击侧链的C—H键的同时,Ag在O_2的作用下形成了含有亲电子型氧(O~-和O_2~-)的Agp+O活性物种,攻击侧链和苯环相连的C—C键,共同作用将侧链的甲基以氧化形成CO_x的形式脱除。     

V-Ti-O-Mo催化剂气-固相催化氨氧化合成2-氰基吡啶的研究

用混合法制备了含有五氧化二钒(V2O5)、二氧化钛(Ti O_2)和三氧化钼(Mo O_3)的三元催化剂,用于连续气固相氨氧化2-甲基吡啶合成2-氰基吡啶。结果表明,助催化组分三氧化钼(Mo O3)能提高2-氰基吡啶的选择性,当催化剂组成为8.91%(wt)V2O5、85.84%(wt)Ti O_2和5.25%(wt)Mo O_3时2-氰基吡啶的选择性最好。基于改进后的V-Ti-O-Mo催化剂,对2-甲基吡啶的氨氧化反应工艺条件进行了优化,当反应温度380oC、物料配比1:5:3.3:22(2-甲基吡啶/氨气/水/空气,摩尔比)、空速0.15 h-1时,2-氰基吡啶收率达到最优值85.6%。     

载体对V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂表面性质及其选择性催化还原脱硝性能的影响

采用比表面积分别为101.86 m2·g-1(A)、86.37 m2·g-1(B)和7.78(C)m2·g-1(C)的TiO_2载体,通过分步浸渍法制备V2O5-Mo O3/TiO_2(A,B,C)选择性催化还原脱硝催化剂。在空速为10 000 h-1和氨氮体积比1.0条件下,以TiO_2(A)与TiO_2(B)为载体制备的催化剂脱硝活性在反应温度窗口(350~450)℃超过90%,且具有良好的高温抗硫中毒性能和相对较小的氨气氧化率。而以TiO_2(C)为载体制备的脱硝催化剂活性温度窗口窄,在350℃时获得的最高脱硝活性仅为73%,且对NH3的氧化作用较强。利用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱、H2程序升温还原和NH3程序升温脱附等对载体和催化剂进行表征。结果表明,活性组分V2O5在载体TiO_2(A)上分散性良好,主要以孤立态钒氧物种形式存在,因此,以TiO_2(A)为载体制备的催化剂比表面积、氧化还原性和表面酸性等性能更优。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2脱硝催化剂的制备及抗硫性能

以锐钛矿TiO_2和TiO_2(P25)为载体,采用浸渍法制备V_2O_5-WO_3/TiO_2和V_2O_5-WO_3/TiO_2(P25)催化剂。利用FESEM、EDS、XRD、TGA和激光拉曼对催化剂进行表征。以NH_3为还原剂,考察载体晶型、钒质量分数、SO_2和活性测试时间对SCR催化还原NO的性能影响。结果表明,锐钛矿TiO_2载体制备的催化剂更利于选择性催化还原反应的发生,并且钒质量分数为3%时,锐钛矿TiO_2载体制备的催化剂脱硝性能较好且抗硫性能表现良好。在空速为10 000 h~(-1),反应温度为300℃,存在0.08%SO_2的条件下,催化剂在48 h内也能保持94%的脱硝率。     

基于Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO的奇台风化煤催化氧化工艺及其结构表征

采用Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO复合固体酸催化剂,对奇台风化煤进行催化氧化制备腐植酸。通过正交实验对催化氧化工艺条件进行了优化,并且采用XRD、TEM研究了Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO催化剂的微观结构及形貌。结果表明,在酸煤比4∶l(v/w),反应温度80℃,反应时间2h,Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO催化剂用量3%时腐植酸产率可达77.5%,表明Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO催化剂能显著提高腐植酸的产率。微观结构分析表明Fe_2O_3-V_2O_5-ZnO复合固体酸催化剂结晶性较好,同时具有良好的分散性。     

Ag掺杂V2O5/TiO2催化氧化3-甲基吡啶 脱甲基效应

浸渍法制备了不同Ag掺杂的Ag-V/TiO2催化剂,考察其催化部分氧化3-甲基吡啶脱甲基性能。采用X射线衍射（XRD）,X射线光电子能谱（XPS）,H2程序升温还原（H2-TPR）对催化剂进行了表征。表征表明,Ag的掺杂提高催化剂中表面氧和 4价态的钒物种的含量,有效的加快了催化剂的还原过程,提高了氧化活性。3-甲基吡啶氧化反应表明,Ag掺杂使反应选择性发生根本性变化,主产物由烟酸变成吡啶,选择性84.7%,烟酸几乎不产生。该脱甲基氧化反应的过程是V4 /V5 （O2-）在攻击侧链的C-H键的同时Ag在O2的作用下形成了含有亲电子型氧（O-和O2-）的Agp O活性物种,攻击侧链和苯环相连的C-C键,Ag和V共同作用将侧链的甲基以氧化形成COx的形式脱除。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备及其烟气脱硝性能

以活性成分负载量、负载顺序和焙烧温度等关键制备参数因素进行正交实验设计制备了V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,对其进行XRD和TPR表征,并在自行设计搭建的SCR烟气脱硝实验平台上评价其(300~390)℃的SCR脱硝性能。结果表明,活性成分钒和钨绝大多数以非晶态形式存在于载体表面,且具有良好的分散性;主要活性成分V_2O_5负载量越高,脱硝率越高;400℃焙烧温度可以形成催化反应所需的晶相,且维持催化剂较高的比表面积;催化剂低温活性和高温活性是由表面富集和各种成分之间相互作用共同产生的结果,活性组分与载体之间的相互作用对315℃低温脱硝活性影响明显,以先钒后钨负载顺序为宜,表面富集对390℃高温脱硝活性起主要作用,以钒钨同时负载或先钒后钨负载顺序较好;随着m(WO_3)∶m(V_2O_5)的增加,在7.5∶1处催化剂的脱硝率升至最高,随后迅速下降,WO_3负载质量分数以6%为宜。在优化条件V_2O_5负载质量分数0.8%、WO_3负载质量分数6%、先钒后钨负载和400℃焙烧温度下制备了催化剂并进行脱硝性能验证,315℃低温脱硝活性达到69.56%。     

制备方法对V_2O_5-WO_3/TiO_2选择性催化还原催化剂性能的影响

采用共沉淀法、溶胶-凝胶法和浸渍法制备了V2O5质量分数4%和WO3质量分数6%的V2O5-WO3/TiO2选择性催化还原催化剂,对比了3种方法制备的催化剂选择性催化还原NO性能。采用X射线衍射、热重、N2吸附-脱附和程序升温还原等对制备的V2O5-WO3/Ti O2催化剂的结构和性质进行表征,结果表明,共沉淀法制备的V2O5-WO3/TiO2催化剂具有更好的选择性催化还原NO活性和更大的比表面积,影响共沉淀法选择性催化还原NO活性的主要因素是催化剂的热稳定性、表面羟基数量、比表面积、粒径分布以及V、W与Ti之间的内在作用。     

CoO/MoO_3/Al_2O_3复合物催化H_2O_2氧化模型柴油脱硫

以γ-Al_2O_3为载体,通过等体积浸渍法,制备了CoO/MoO_3/Al_2O_3催化剂。采用N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)对CoO/MoO_3/Al_2O_3进行表征分析。以二苯并噻吩(DBT)、4-甲基二苯并噻吩(4-MDBT)为模型柴油的有机硫化物,30%的过氧化氢为氧化剂,考察了CoO/MoO_3/Al_2O_3催化剂的催化性能,并且研究了不同Mo/Co摩尔比、催化剂焙烧温度、投加量、反应时间及温度对氧化脱硫的影响。实验结果表明:H_2O_2-CoO/MoO_3/Al_2O_3构成的氧化体系能有效氧化模型柴油中的有机硫化物,DBT和4-MDBT脱硫率分别达到98.8%、93.4%;Mo/Co摩尔比、催化剂焙烧温度、投加量、反应时间及温度对有机硫化物的氧化脱硫均有影响;CoO/MoO_3/Al_2O_3催化剂经过再生处理后可重复使用,具有良好的稳定性。     

Fe/γ-Al_2O_3催化剂的制备及其在降解亚甲基蓝废水中的应用

利用等体积浸渍法制备了一系列Fe/γ-Al_2O_3催化剂。采用催化湿式氧化法考察了催化剂中Fe含量、催化剂焙烧温度、H_2O_2用量、反应温度、废水初始pH等对亚甲基蓝废水COD去除率的影响。结果表明,催化剂焙烧温度为300℃,Fe负载量为0.02 g时催化效果较好;其对应的反应条件为30%的H_2O_2的用量100μL,反应温度30℃,废水pH值4.5,反应时间1 h时,COD去除率最高达到80%。     

CoCr_2O_4/SiO_2催化剂上二氯甲烷催化氧化

采用浸渍法制备了不同CoCr_2O_4负载量x CoCr_2O_4/SiO_2催化剂(x=5%、10%、20%和30%),考察其对二氯甲烷催化燃烧性能的影响。结果表明,催化剂的整体活性顺序为:30CoCr_2O_4/SiO_220CoCr_2O_4/SiO_210CoCr_2O_4/SiO_25CoCr_2O_4/SiO_2,但按照活性组分CoCr_2O_4质量归一化后本征活性顺序为:10CoCr_2O_4/SiO_2≈5CoCr_2O_4/SiO_220CoCr_2O_4/SiO_230CoCr_2O_4/SiO_2。表征结果发现催化剂本征活性与可还原性能和表面酸性存在密切关系。10CoCr_2O_4/SiO_2和5CoCr_2O_4/SiO_2具有较高的表面酸性和耗氢量,因此具有较高的本征活性。     

CeO_2/C有序介孔材料催化甘油转化制碳酸甘油酯

采用溶剂挥发自组装法制备有序介孔CeO_2/C复合材料,利用X射线衍射仪、N_2吸附-脱附仪和透射电子显微镜对样品进行表征,考察催化甘油酯交换制备碳酸甘油脂的催化性能。结果表明,在甘油用2 mmol、碳酸二甲酯10 mmol、有序介孔CeO_2/C复合材料0.1 g、N,N-二甲基乙酰胺5 m L、反应温度140℃和反应时间3 h条件下,CeO_2/C中CeO_2质量分数为16.3%时,甘油转化率和碳酸甘油脂选择性最高,分别为76%和81.8%。     

xCeO_2/高岭土催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

采用浸渍法制备不同CeO_2负载量的xCeO_2/高岭土催化剂,采用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR和XPS等对催化剂物化性质进行表征。将xCeO_2/高岭土催化剂应用于丙烷氧化脱氢反应中,考察CeO_2负载量对丙烷氧化脱氢反应的影响,同时对催化剂进行原位电导测试。结果表明,CeO_2负载质量分数8%时,CeO2/高岭土催化剂的催化性能最好,500℃时,丙烷转化率为17.92%。在氧-丙烷-氧+丙烷连续变化的不同气氛下均显示了氧化还原可逆性。     

三元混合气体燃料爆炸特性实验研究

利用定容燃烧弹爆炸实验平台结合高速纹影摄像技术,系统研究了组分浓度和当量比对氢气/二甲醚/甲烷三元混合气体燃料爆炸特性的影响。结果表明：平均火焰传播速度S_a随氢气浓度X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的增加单调递增,随二甲醚浓度X_DME和甲烷浓度X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}的增加单调递减。压力峰值p_max与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的关系受到当量比φ的强烈影响,当φ=0.8、1.0和1.2时,p_max随X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}先缓慢线性增加然后快速增加;而当φ=0.6、1.4和1.6时,p_max始终线性增加;同时,p_max随X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}线性递减,而随X_DME的变化可分为两个时期。X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}与最大压力上升速率(dp/dt)_max呈正相关关系,X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}与之呈负相关关系,而X_DME对(dp/dt)_max的影响不大。燃烧时间t_c与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}和X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}存在线性关系;而X_DME对t_c的影响较为复杂,与φ有关。     

CoMnO_x/Al_2O_3/monolith整体催化剂的制备及其催化臭氧分解性能

以铝胶为粘结剂,采用浆料涂覆法制备整体式臭氧分解催化剂CoMnO_x/Al_2O_3/monolith。考察固体颗粒性质、浆料流变性质和焙烧温度对整体催化剂机械稳定性的影响。结果表明,当Al_2O_3与CoMnO_x投料质量比为1∶4、球磨时间2 h、浆料pH=3.5～4.0、分散剂聚乙二醇用量6%(质量分数)和焙烧温度400℃时,制备的催化剂机械稳定性好,超声30 min,涂层脱落率为2.5%。评价该催化剂的臭氧催化分解性能,在臭氧浓度为15×10~(-6)(体积分数),空速为60 000 h~(-1),反应温度为90℃,催化剂反应670 h后臭氧转化率仍维持在99.8%,将反应温度降为80℃,继续反应400 h后转化率仍维持在99.0%。     

Stable mixed metal-organic framework for efficient C2H6/C2H4 separation

In view of lacking efficient ethane-selective adsorbent for ethane/ethylene separation, a highly stable microporous mixed metal-organic framework, termed as MUV-10(Mn), was synthesized by the solvothermal method and it could efficiently separate C₂H₆/C₂H₄ mixture. The structure and morphology of synthesized material was confirmed by XRD, SEM, TGA and BET, etc. Selectivity and corresponding adsorption heat of C₂H₆ and C₂H₄ were calculated based on single component adsorption results measured in details. The results show that MUV-10(Mn) features C₂H₆/C₂H₄ selectivity about 1.42 and can absorb more C₂H₆ than C₂H₄ at room temperature. And it has high acid, alkali and water vapor stability. Addtionally, dynamic breakthrough experiment showed MUV-10(Mn) could extracted low concentration of C₂H₆ from C₂H₆/C₂H₄ mixture (V_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}}\text{?}/\text{?}{V}_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}=1∶9 and 1∶15) to collect C₂H₄ gas with high purity, which indicates the promising future of MUV-10(Mn) in C₂H₄ purification.     

高稳定双金属MOF材料用于低浓度乙烷的高效分离

针对乙烷/乙烯分离过程中,缺乏高效稳定的乙烷选择吸附剂,采用溶剂热法合成了一种具有高稳定性的双金属微孔MOF材料MUV-10(Mn),通过吸附分离的方式,实现了乙烯中低浓度乙烷的高效分离。采用XRD、SEM、TGA、比表面分析等表征手段对所制备材料的结构及形貌进行了确认和分析,详细测试了MUV-10(Mn)对乙烷和乙烯单组分气体的吸附性能,并进行了选择性和吸附热的计算。结果表明,MUV-10(Mn)在室温下的乙烷吸附量高于乙烯对于乙烷/乙烯混合气的选择性为1.42,且具有高的酸、碱和水蒸气稳定性。混合气体穿透实验表明,MUV-10(Mn)能够高效去除乙烯中的低浓度乙烷,得到高纯乙烯气体,在乙烯提纯方面显示出良好的应用前景。     

薄层氮化碳光催化还原CO_2性能研究

以氮化碳(g-CN)为原料,采用水蒸汽焙烧剥离法在Ar/H2O氛围下制备薄层氮化碳(Hg-CN),并对其进行XRD、TEM、FT-IR、BET和UV-Vis DRS等表征。结果表明,进行剥离后,H-g-CN比表面积相比剥离前明显增大。H-g-CN的光催化还原CO_2活性大大高于未剥离gCN的活性,光照反应9 h,H-g-CN光催化还原CO_2活性由剥离前的11. 4μmol·g~(-1)提高至24. 6μmol·g~(-1),H-g-CN的CO选择性为91. 2%,未剥离的g-CN的CO选择性为89. 1%,并提出相应的反应机理。     

氯化氢催化氧化制氯气达到化学平衡前后的反应行为

采用氧化铝为载体的铜基复合催化剂在固定床与无梯度组合反应器上考察了氯化氢催化氧化制氯气的反应行为。在反应温度T=360~400℃、进料摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}=1~4、HCl空速W/F_HCl0=0.01~60h^-1以及常压条件下考察了反应温度、进料摩尔比、HCl空速等工艺条件对HCl转化率与反应速率的影响。结果表明：在到达化学平衡以前,HCl转化率和反应速率随着反应温度的升高或反应气体摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}的降低而升高;随着反应空速F_HCl0/W的降低,HCl转化率先逐渐升高,而HCl反应速率逐渐降低。在达到化学平衡以后,转化率随着反应温度的升高或反应气体摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}的升高或反应空速F_HCl0/W的降低而降低,反应速率为零。控制反应温度在390~400℃范围内,原料气摩尔比n_HCl∶n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}为(4∶3)~(4∶2),HCl空速W/F_HCl0在2.5h^-1左右,此时的HCl转化率可达到60%~70%,且HCl反应速率保持在(0.2~0.25)mmol/(g·min)。本文采用的联合实验装置对于化学平衡前后的反应行为均能较好地考察,为考察与研究同类反应的反应行为开辟了新思路。     

In2O3/Ag：ZnIn2S4“Type Ⅱ”型异质结构材料的制备及可见光催化性能

采用低温油浴的方法,制备出具有“Type Ⅱ”异质结构的In₂O₃/Ag:ZnIn₂S₄复合材料光催化剂。使用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）以及光电化学测试（PEC）等技术对物相、形貌结构、元素化合状态、光响应特性等方面进行探究。在可见光照射下进行光解水制氢和光降解甲基橙（MO）实验来评价光催化剂的光催化活性,结果表明,粉末状光催化剂 In₂O₃/40.0%（质量分数）Ag:ZnIn₂S₄的光催化制氢速率达到 21.85 μmol·h^-1,约是In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄的57.5倍和1.5倍。在可见光下的降解MO实验中,In₂O₃/40.0% Ag:ZnIn₂S₄光降解速率为0.3466 min^-1,分别约是In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄的105倍和2.1倍。这主要归因于In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄之间形成的“Type Ⅱ”异质结构,促使光生载流子的快速迁移和分离。