不同载体铁基催化剂异相芬顿反应脱硝实验研究

采用溶胶凝胶法分别以SiO_2和Al_2O_3为载体制备Fe_2O_3质量分数为50%的负载型铁基催化剂,并对其进行表征,同时考察了温度、H_2O_2浓度对催化剂催化脱硝性能的影响。结果表明,制备的催化剂中的活性组分Fe_2O_3结晶度低,且粒径小,在载体中分散均匀;Fe_2O_3/SiO_2催化剂的比表面积是Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂的5倍多;载体Al_2O_3有利于促进Fe(Ⅲ)的还原;2种催化剂的最佳反应温度为180~260℃,由于Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂具有比Fe_2O_3/SiO_2催化剂更高的零电位点(PZC),在此温度区间内,Fe_2O_3/Al_2O_3催化剂的脱硝效率平均比Fe_2O_3/SiO_2催化剂高约20%。     

磁性核壳型Fe3O4@CeO2催化剂分解H2O2的性能研究

催化湿式过氧化氢氧化是常见的一种降解水中有机物的方法,催化剂的加入能促使H_2O_2分解产生氧化能力更强且无选择性的羟基自由基,开发出性能优异的催化剂是该方法的关键所在。采用溶剂热法制备出磁性核壳型的Fe_3O_4@Ce O_2纳米催化剂,并采用N_2吸附-脱附、磁性测试和透射电子显微镜(TEM)对制备的Fe_3O_4@Ce O_2催化剂进行表征。考查Fe_3O_4及Fe_3O_4@Ce O_2分解H_2O_2的性能,结果表明,相比Fe_3O_4,Ce O_2包覆后的Fe_3O_4@Ce O_2分解的H_2O_2效率得到了提高。     

废中温变换催化剂回收利用的研究:Ⅱ——放大试验总结

根据小试结果,进行了放大试验。采用:调整 Fe~(2 )/Fe~(3 )比,制备了 Fe_3O_4和γ—Fe_2O_3为主物相的催化剂的工艺。制得回收法中温变换催化剂二吨。催化剂的性能达到 B106型中变催化剂的部颁标准。使用近一年后,催化剂的性能仍然良好。     

再论铁系高温变换催化剂的热力学稳定性

在前文[1]的基础上,进一步对铁系高温变换催化剂在各种不同的变换原料气气氛中的热力学稳定性进行了具体的分析和计算。结果表明,对于铁系高温变换催化剂,考虑到尽量减少补充水蒸气的要求,其适宜的入炉水气比的确定应考虑Fe-O-C-H体系中催化剂保持热力学稳定的Fe3O4物相的需要,并同时考虑变换反应化学平衡的需要。同时指出,铁系高温变换催化剂所需的适宜水气比与原料气的干基组成(CO,H2和CO2)或原料气(干基)的β值[β=(YCO.YH2)/YCO2]及原料气入炉温度有直接关系。     

Fe_2O_3——Cr_2O_3一氧化碳变换催化剂制备方法对固有活性的影响

本文通过水煤气变换反应对具有相同成份,而不同方法制备的 Fe_2O_3—Cr_2O_3型高温 CO—变换催化剂作了研究,探讨了它的制造方法对其固有活性的影响。制备方法基本上有两种:(i)用氧化铁和氧化铬共沉淀法,(ii)用氧化     

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。     

钙铁复合助剂对民用型煤洁净化作用

以无烟煤为原料的民用型煤为研究对象,考察单钙基助剂以及钙铁复合助剂的固硫效果。结果表明,在单钙基助剂情况下,无烟煤的固硫率最高达到57.02%;钙铁复合助剂较单独钙基固硫效果有所提升,其机理主要是铁系助剂在反应过程既充当催化剂,又充当中间载体作用,且Fe_3O_4效果优于Fe_2O_3,加入Fe_3O_4固硫增幅达50.2%,加入Fe_2O_3固硫增幅为15.2%。民用锅炉试烧排放结果验证了小试结果的准确性,可进一步指导民用型煤工业化生产配方。     

ZrO_2修饰的CuO/Fe_2O_3水煤气变换催化剂的性能测试与表征

Zr O_2是一种高熔点金属氧化物,同时具有弱酸性和弱碱性以及氧化性与还原性,具有p型半导体性质,易产生氧空穴,是理想的催化材料。通过添加不同质量分数的Zr O_2(0~5%)作为助剂,采用分步沉淀法制备系列Cu O/Fe_2O_3-Zr O_2催化剂,通过XRD、N_2物理吸附-脱附、H_2-TPR和CO_2-TPD等表征技术,考察Zr O_2助剂对Cu O/Fe_2O_3水煤气变换催化剂催化性能的影响。结果表明,适量Zr O_2(质量分数1%)的添加,削弱了Cu Fe_2O_4中铜铁物种之间的协同作用,增加了催化剂中可被还原的铜物种的数量,形成较多的弱碱性位点,有利于增加活性中心铜的数量,具有较好的水煤气变换反应活性和热稳定性。     

钙铁复合助剂对民用型煤洁净化作用

以无烟煤为原料的民用型煤为研究对象,考察单钙基助剂以及钙铁复合助剂的固硫效果。结果表明,在单钙基助剂情况下,无烟煤的固硫率最高达到57.02%;钙铁复合助剂较单独钙基固硫效果有所提升,其机理主要是铁系助剂在反应过程既充当催化剂,又充当中间载体作用,且Fe_3O_4效果优于Fe_2O_3,加入Fe_3O_4固硫增幅达50.2%,加入Fe_2O_3固硫增幅为15.2%。民用锅炉试烧排放结果验证了小试结果的准确性,可进一步指导民用型煤工业化生产配方。     

镍基催化剂的改性及其提高NaClO氧化性能

通过加入助剂的方法对采用浸没沉淀法制备的镍基催化剂进行改性,利用X射线衍射(XRD)、BET、环境扫描电镜(SEM)和热重-差热等分析方法对改性的镍基催化剂进行表征,并对改性的镍基催化剂进行催化NaClO产生有效氯的活性评价。结果表明,Fe_2O_3-镍基催化剂适宜的焙烧温度为450℃;Fe_2O_3-KMnO_4-镍基催化剂的比表面积比Fe_2O_3-镍基催化剂的比表面积高125 m~2/g;当反应时间为90 min,Fe_2O_3 : Ni_2O_3 : KMnO_4(质量比)为1 : 7:1时,催化NaClO产生有效氯比Fe_2O_3:Ni_2O_3质量比为1 : 7时高10%,比不添加Fe_2O_3的镍基催化剂高22%;处理含有甲醇、间氨基苯磺酸和间二乙胺基苯磺酸钠等有机物的废水,Fe_2O_3-KMnO_4-镍基催化剂的催化活性最佳,其间氨基苯磺酸的去除率比Fe_2O_3-镍基催化剂高8.36%,比未改性的镍基催化剂高15.98%。     

Fe_2O_3/沸石催化剂非均相类Fenton湿法脱硝实验研究

为开发一种简单经济的湿法脱硝新工艺,采用浸渍法制备沸石载体负载Fe_2O_3的非均相类Fenton催化剂,并对其进行表征,同时考察了H_2O_2浓度、初始pH、催化剂质量浓度和反应温度对Fe_2O_3/沸石催化剂非均相类Fenton湿法脱硝效率的影响。结果表明,Fe_2O_3/沸石催化剂具有较大的比表面积,载体结构没有改变,活性组分Fe_2O_3均匀分散在载体上; Fe_2O_3/沸石催化剂具有明显的催化活性; H_2O_2浓度、初始p H、催化剂质量浓度和反应温度在最佳条件下,NO的脱除效率达52%;催化剂具有较好的稳定性,循环使用5次依然有48%左右的NO脱除效率。     

烟气中Fe2O3对商用V-Mo/Ti脱硝催化剂的性能影响研究

为明确燃煤烟气飞灰中Fe_2O_3对商用脱硝催化剂的影响,采用浸渍法制备了不同Fe_2O_3负载量的V-Mo-Fe/Ti脱硝催化剂。通过XRF、XRD、N_2-吸附脱附、NH_3-TPD、H_2-TPR、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性能进行分析。随后,使用固定床微型反应评价装置对催化剂进行了脱硝性能检测。结果表明,Fe_2O_3的负载对催化剂的晶型和孔结构影响不大,却能提升催化剂的酸性和还原性能。然而,Fe_2O_3同时会对催化剂活性位产生覆盖作用,导致催化剂化学吸附氧含量以及脱硝活性的降低。此外,Fe_2O_3会增加硫酸氢铵在催化剂上的沉积,影响催化剂的运行稳定性。     

熔铁催化剂活性与其母体铁氧化物形态和组成的关系(Ⅰ)母体铁氧化物活性次序

以磁铁矿和还原剂为原料采用高温熔融法分别制得Fe_3O_4、FeO和二者不同比例的混合物,研究了FeO的非化学整比性、氧化性和亚稳定性以及以这些氧化物为母体的熔铁催化剂的活性。发现铁氧化物还原后催化合成氨的活性次序为Fe_(1-x)O＞Fe_3O_4＞Fe_2O_3＞任何两种氧化物的混合物。     

熔铁催化剂活性与其母体铁氧化物形态和组成的关系(Ⅰ)母体铁氧化物活性次序

以磁铁矿和还原剂为原料采用高温熔融法分别制得Fe_3O_4、FeO和二者不同比例的混合物,研究了FeO的非化学整比性、氧化性和亚稳定性以及以这些氧化物为母体的熔铁催化剂的活性。发现铁氧化物还原后催化合成氨的活性次序为Fe_(1-x)O＞Fe_3O_4＞Fe_2O_3＞任何两种氧化物的混合物。     

负载型铜铁催化剂直接催化分解N_2O的研究

利用等体积浸渍法制备了不同组成的CuFeO/γ-Al_2O_3复合氧化物催化剂,通过催化分解N_2O的活性评价结果确定催化剂的最佳Cu-Fe原子质量比为2∶1、最佳负载量为25%。通过XRD、BET、H_2-TPR等表征手段对催化剂的结构进行研究。结果表明,Cu_2Fe_1O/γ-Al_2O_3催化剂表面的CuO结晶度较小且高度分散,具有较大的比表面积;相比其他CuFeO/γ-Al_2O_3复合氧化物催化剂和单组分CuO/γ-Al_2O_3催化剂,Cu_2Fe_1O/γ-Al_2O_3还原能力更强,故表现出更强的N_2O催化分解能力。考察了N_2O质量分数、O_2体积分数、空速等反应条件对Cu_2Fe_1O/γ-Al_2O_3活性的影响。在515℃高温条件下连续反应100 h,N_2O转化率保持在90%左右,表明Cu_2Fe_1O/γ-Al_2O_3催化剂具有良好的热稳定性。     

活性炭负载三氧化二铁催化剂的合成及表征

以预处理后的活性炭(AC)为原料,三氧化二铁(Fe_2O_3)为活性组分,借助浸渍煅烧法制备活性炭负载三氧化二铁(AC@Fe_2O_3)催化剂。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段对样品进行表征研究。结果表明,AC上成功负载了活性组分Fe_2O_3,AC@Fe_2O_3可显著提高苯酚催化降解效率,去除率高达87.6%。     

Fe_2O_3-Co_3O_4/Al_2O_3催化剂催化含氯尾气脱氢性能研究

研究了Fe_2O_3-Co_3O_4/Al_2O_3催化剂催化含氯尾气脱氢性能,分别考察了在不同反应温度、不同铁钴氧化物负载量和不同焙烧温度下尾氯脱氢性能,并采用XRD、SEM、FTIR和BET等手段对催化剂进行表征。结果表明,Fe_2O_3和Co_3O_4是催化剂的主要活性组分,在催化剂用量为0.5 g,Fe_2O_3负载量为2.0%,Co_3O_4负载量为1.2%,400℃焙烧和150℃反应温度下,催化剂表现出较好的脱氢性能,H_2转换率为96%,且总体上H_2-Cl_2反应选择性>H_2-O_2反应选择性。     

异质结型ZnFe_2O_4-TiO_2纳米管阵列复合光催化剂对盐酸四环素的光催化性能研究

采用阳极氧化-浸渍法,制备了异质结型Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列复合光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析方法对光催化剂进行了结构表征,并考察了在可见光照射条件下Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列对TC降解的光催化性能。结果表明,Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列能有效降解盐酸四环素(TC)。低浓度TC降解效果比高浓度好,酸性条件有利于光催化反应,投加适宜浓度的H_2O_2(10 mmol/L)时会和催化剂产生协同效果,H2O2浓度过低或过高,催化效果均下降。在20~40℃范围内,高温有利于提升催化反应速率。阴离子对催化效果有抑制作用,其中CO_3~(2-)的抑制作用最强。所制备的复合催化剂具有较好的实际应用价值。     

聚多巴胺包覆Fe_3O_4纳米粒子异相芬顿催化降解亚甲基蓝

采用共沉淀法制备了磁性Fe_3O_4纳米粒子(Fe_3O_4 NPs),通过多巴胺(DA)原位氧化聚合的方式,将聚多巴胺(PDA)引入到Fe_3O_4NPs表面,制备了PDA包覆Fe_3O_4纳米粒子(Fe_3O_4@PDA NPs)。通过TEM、XRD、FTIR、XPS对粒子的形貌、结构及组成进行了表征。随后将其作为异相芬顿(Fenton)催化剂用于催化亚甲基蓝(MB)的氧化降解,对该催化剂的催化活性及稳定性进行了考察,探讨了催化反应的机理。结果表明:Fe_3O_4NPs作为催化剂时,,MB 2 h脱除率为26%,而Fe_3O_4@PDA NPs作为催化剂时,30 min,MB的脱除率为99%。具有酚醌单元的PDA可促进Fe~(3+)与Fe~(2+)间的循环,使得Fe_3O_4@PDA NPs较之Fe_3O_4NPs具有更强的催化活性。此外,Fe_3O_4@PDA NPs稳定性良好,可实现2次回收再利用,对活性降低的Fe_3O_4@PDA NPs用NaBH_4处理后,仍具有催化降解MB反应的能力。     

前驱体法制备四氧化三铁及其催化性能

采用前驱体法以钛白副产品为原料制备了Fe_3O_4(记为Fe_3O_4-PR),并将其作为催化剂催化H_2O_2降解活性艳红X-3B。考察了Fe_3O_4-PR的催化活性和稳定性,溶液pH、H_2O_2投加量和Fe_3O_4-PR投加量对该催化降解反应的影响。初步探究了该催化降解反应机理。XRD、SEM、磁性分析(VSM)和粒径分析(DLS)结果表明,采用前驱体法可成功制备出具有超顺磁性的多面立体结构Fe_3O_4-PR。性能测试表明,Fe_3O_4-PR具有良好的催化活性和稳定性。在pH=3、H_2O_2投加量为3.0 mmol/L及Fe_3O_4-PR投加量为1.0 g/L的条件下,活性艳红X-3B的降解率可达97%,总有机碳(TOC)去除率为47%。机理研究表明,该催化降解反应是在催化剂表面活性位点发生,·OH是主要活性物质,降解过程存在氧化还原循环。