MnO_x/ZSM-5催化剂催化NO氧化性能的研究

为实现快速选择性催化还原(SCR)反应条件,开发低成本NO氧化催化剂,采用浸渍法制备了不同Mn负载量的MnO_x/ZSM-5催化剂,采用电感耦合等离子体(ICP)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N_2吸附/脱附等技术对催化剂特征进行了表征,并考察了其催化NO氧化活性.结果表明:Mn负载量对MnO_x/ZSM-5催化剂催化NO氧化的活性有显著影响,较高的负载量可以提供更多的反应中心,但过高的负载量会导致活性组分在催化剂表面积聚,减小催化剂比表面积和降低表面分散度.Mn负载量为5.2%的样品表现出最佳的NO催化氧化效率,400℃下NO转化率达到50.6%,但低温下催化NO氧化活性较差,还需进一步优化制备条件,以提高MnO_x/ZSM-5催化剂的反应性能.     

5%Mn/TiO_2联合臭氧催化氧化NO的性能分析

针对臭氧催化氧化脱除烟气中NO的方法,采用浸渍法制备了5%Mn/TiO_2催化剂,研究了催化剂联合臭氧对NO催化氧化性能的影响.发现n(O_3)/n(NO)1时,催化剂的加入显著提升了臭氧氧化NO的效率.150℃时联合催化氧化NO的效率相对于臭氧单独氧化NO的效率提升了约30%.50℃下,n(O_3)/n(NO)=0.5,联合催化氧化的效率相对于不使用臭氧的单独催化氧化NO提升了约40%.对新鲜的5%Mn/TiO_2催化剂进行了XRD、TGA和H_2-TPR等表征测试以及参与氧化反应前后的催化剂进行了SEM和XPS分析.得知MnO_2、Mn_2O_3和Mn_3O_4是主要活性组分,含有大量Mn~(3+).通过XPS结果分析,可以总结出催化剂促进臭氧分解出活性氧,并吸附在活性金属位点上,再与NO反应生成NO_2.     

MnOx-CeO2复合氧化物催化氧化柴油机NO性能研究

为了研究MnO_x-CeO_2复合氧化物催化氧化柴油机NO的性能,采用溶胶凝胶法制备了不同Mn/Ce摩尔比的xMn10Ce/γ-Al_2O_3(x=5,6,7,8)催化剂。利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和H_2程序升温还原(H_2temperature programmed reduction,H_2-TPR)技术分别对其物相结构、元素价态及还原性能进行了表征。结果表明:CeO_2晶粒尺寸随Mn含量增加而逐渐变大,同时添加适量的Mn也有利于提高催化剂中Mn~(4+)的数量,从而促进NO氧化;当x=6时,催化剂的氧化还原性能最好。最后,基于模拟气试验平台考察了不同Mn/Ce比对xMn10Ce/γ-Al_2O_3催化剂氧化NO性能的影响。结果表明:在350℃时,NO浓度达饱和所需时间和反应速率与Mn添加量呈非线性关系;在250~450℃范围内,6Mn10Ce/γ-Al_2O_3的NO氧化性能最好,其NO浓度在350℃时最先达到稳定,仅需4min,但在450℃时则延长至6min,这主要是受热力学平衡及随反应进行活性氧数量及氧空位逐渐饱和共同作用的结果。     

H_2O对CO在0.5%PdZrO_2/γ-Al_2O_3上催化燃烧特性的影响

以0.5%PdZrO_2/γ-Al_2O_3为催化剂,在所搭建的比例积分微分控制(PID)多功能实验装置上进行CO催化燃烧基础特性实验,分析了H_2O对CO转化率的影响,以及H_2O体积分数的变化对CO转化率和CO催化燃烧反应时间的影响.结果表明:H_2O的加入大幅提升了CO在催化剂上的起燃温度和燃尽温度,增大了CO催化燃烧反应所需的活化能,且随着H_2O体积分数的增大,CO起燃温度和燃尽温度逐步升高;CO转化率随H_2O体积分数的增加逐渐降低;CO反应稳定所需时间随H_2O体积分数的增大而增加;H_2O的存在降低了催化剂的活性,抑制了催化燃烧的进行.     

基于铜基催化剂的苯催化氧化实验研究

基于响应面法设计制备了负载型铜基催化剂,并开展了低温下的苯催化氧化实验.研究了催化剂的煅烧温度、煅烧时间及活性组分浓度对其催化性能的影响.结果表明,在350℃条件下,Y1、Y2催化苯氧化的转化率Xc分别达到了90.3%及92%,与预测值吻合.反应温度从250℃到450℃的温度影响实验结果表明,随着反应温度增加,苯转化率提高,且Y2催化下的增幅大于Y1,450℃时最大转化率为95.7%.催化剂表征分析表明600℃煅烧6 h时形成Cu O晶体,可维持较高的比表面积;800℃煅烧时形成催化活性更强的铜铝尖晶石,但比表面积降低.     

Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化裂解生物质制氢研究

在自行研制的生物质连续热解反应装置上进行了稻壳连续热解和二次催化裂解制氢试验研究,所用Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂采用浸渍法制备。考察了Fe/Al催化剂焙烧温度及二次催化裂解温度对裂解气中H_2含量和裂解液体组分的影响。试验结果表明:Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂对H_2有较大的选择性,当Fe/Al=0.7、催化剂焙烧温度为550℃、二次裂解温度为700℃时,H_2产率达到34.8%;稻壳直接二次裂解液体产物中主要为醋酸,含量达49.44%,催化裂解后主要为丙酮,含量达到50.56%。     

MoO3催化剂上苯酚加氢脱氧制取芳烃研究

以(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O为前驱体通过简单的焙烧方法制备非负载型MoO_3催化剂,通过低温N_2吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和H_2程序升温还原(H_2-TPR)技术对催化剂特性进行表征,以苯酚为模型化合物进行加氢脱氧实验制备以苯为主要产物的芳烃化学品。重点考察反应温度、反应时间、反应气组成等参数对苯酚转化率、目标产物苯选择性的影响,并就氧化钼催化加氢脱氧反应机制及催化剂的可重复使用性能进行讨论与考察。实验结果表明,在340℃、0.5 MPa H_2与3.0 MPa N_2混合气氛的优化工况下,苯酚的转化率达到98.1%,产物苯选择性达到99.5%。MoO_3催化材料中的氧缺陷位是催化苯酚分子中C_(AR)—OH键直接氢解生成芳烃苯的主要活性位。此外,MoO_3重复使用3次后催化活性仍无明显下降,表明该催化剂的加氢脱氧催化活性具有良好的稳定性。     

La1-xKxMnO3钙钛矿型催化剂同时去除碳烟颗粒物和NOx的性能研究

通过柠檬酸络合法制备了一系列钙钛矿型催化剂La_(1-x)K_xMnO_3(x=0.0～0.5)。通过程序升温氧化反应测试了催化剂同时去除碳烟颗粒物和NO_x的性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)以及X射线光电子能谱(XPS)等表征技术分析了经过A位掺杂的催化剂与基础催化剂产生活性差异的原因。结果表明:所制备的催化剂均具有钙钛矿结构;K的掺杂使得催化剂拥有更加均匀的纳米颗粒且颗粒粒度减小;同时掺杂还改变了B位金属的化学状态,使得被掺杂的催化剂中高价态的Mn~(4+)和氧空位的含量增加。其中La_(0.7)K_(0.3)MnO_3具有较好催化活性,碳烟颗粒物的特征温度T_(50)和最大燃烧速率温度分别为344.0℃和349.8℃,NO的转化率为39.1%。     

固体酸催化制备橡胶籽油基环氧脂肪酸甲酯增塑剂

以橡胶籽油为原料,采用自制的S_2O_8~(2-)/ZrO_2型固体酸催化剂制备环氧脂肪酸甲酯,产物环氧值可达4.55%,优于对甲苯磺酸和阳离子交换树脂催化剂。环氧化反应的较优工艺参数为:催化剂用量为3%,n(甲酯):n(CH_2OH):n(H_2O_2)=1:2.17:3.52,50℃滴加H_2O_2,2 h内滴完,继续60℃保温反应3 h。按相同配方制备对苯二甲酸二辛酯/PVC和环氧脂肪酸甲酯/PVC样品,比较两种增塑体系的热性能。DSC及TG测试表明,环氧脂肪酸甲酯可使样品的玻璃化转变温度降至4.49℃,降幅为对苯二甲酸二辛酯的近4倍,并具有较好的耐热稳定性。     

MnOx／TiO2低温NH3选择性催化还原NOx的研究与表征

制备了不同负载量、不同焙烧温度TiO2负载的MnOx催化剂(MnOx/TiO2),进行了低温NH3选择性催化还原(SCR)NOx的试验研究.结果表明,NOx的转化率随负载量增加而提高,而N2选择性则相反,焙烧温度同时影响催化活性和N2的选择性.借助X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、孔容、孔径、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、程序升温还原(TPR)及 NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等表征手段,找到了最佳的MnOx/TiO2制备条件.结果显示,相同负载量MnO2的活性与选择性高于MnO2与Mn2O3的混合物,在空速12 600 h-1、80 ℃时NOx转化率达97%,120 ℃时近似100%,6% H2O存在时转化率达99.0%,表明MnO2是极好的低温NH3选择性催化还原NO催化剂的活性组分.     

纳米级V_2O_5/TiO_2的活性特征及对碳烟氧化的催化作用

采用浸渍法制备了不同钒负载量的纳米级V_2O_5/TiO_2催化剂,通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffractomer,XRD)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)测试手段对催化剂的物化特性进行表征。以Printex-U碳黑作为实际发动机颗粒的替代物,利用热重分析法探究V_2O_5负载量对催化氧化碳烟活性的影响,并基于Flynn-Wall-Ozawa法定量表征碳烟催化氧化反应过程。研究结果表明:较低钒负载量时,活性组分钒氧物种处于高度分散状态,基本呈现单层分布。当负载量较高(40%)时,部分钒氧物种开始团聚并以结晶态析出,催化剂表面出现明显的柱状晶结构。随着钒负载量的增加,在碳烟氧化过程中催化剂活性呈递增趋势。在一系列样品中,负载量20%的V_2O_5/TiO_2催化剂表现出最佳催化活性,与无触媒状态相比,碳烟氧化的起燃温度Ti、失重峰值温度Tp和燃尽温度Tf等特征温度的降幅最大。当负载量达40%时,V_2O_5主要以结晶相存在,占据大量活性位,降低催化效果。由FWO法热力学分析得到颗粒氧化的活化能的顺序为EPMEV5EV10EV40EV20。     

柱状Mn-Ce-Fe-Co-O_x/AC低温脱硝催化剂最佳制备及反应参数研究

采用等体积浸渍法制备柱状Mn-Ce-Fe-Co-O_x/AC低温脱硝催化剂,通过程序升温固定床程序装置考察了催化剂NH_3-SCR活性。着重探究了预扩孔处理、活性组分负载量、煅烧温度和煅烧时间对催化剂表面理化性质及催化活性的影响,并在不同空速比和反应温度下对催化剂的NO选择性催化还原性能展开研究。结果表明:400℃高温预扩孔处理后催化剂的NO还原活性表现出显著提升,最大增幅已达到7.11%左右;在5%～25%的催化活性组分负载量区间内,柱状催化剂对NO的转化活性呈先增后降趋势,当质量分数(Mn+Ce+Fe+Co)/AC为15%时脱硝活性达到最高; 500℃煅烧温度下持续氧化5 h的柱状催化剂呈现优异的表面孔隙结构和低温脱硝活性,活性氧化物密度分布均匀度更高,且160℃反应体系下催化活性最高可达到88.56%;当催化反应空速比为6 000 h~(-1)、反应体系温度处于130℃～200℃为工业应用的适用反应参数,对应Mn-Ce-Fe-Co-O_x/AC催化剂可基本保持80%以上的NO转化效率。     

SCR气氛下商用V-W/TiO_2催化剂Hg~0氧化特性及优化研究

利用模拟SCR烟气脱汞系统考察了商业V-W/TiO_2及Mn、Ce改性催化剂协同脱汞性能差异,并明确Mn_((0.2))-BSCR的最佳反应温度、空速、氨氮比(NSR)、含氧量。结果表明:商业V-W/TiO_2在低于200℃下Hg~0氧化呈失活态,而Mn和Ce均可有效促进Hg~0氧化向低温偏移;反应温度和空速对Mn_((0.2))-BSCR催化剂脱汞性能均存在明显影响,在反应温度130～210℃、空速7500h~(-1)条件下Hg~0氧化效率可基本保持100%;NH_3对Hg~0氧化抑制效应表现明显温度选择性特征,在230～300℃区间内,氨抑制作用最高达到34.56%;以5%含氧量为饱和值,低浓度O_2含量与Mn_((0.2))-BSCR协同Hg~0转化效率呈直接正相关。     

泡沫金属微反应器内二甲醚水蒸汽重整制氢的研究

在自制的泡沫金属微结构反应器中,以多孔泡沫镍为载体,负载Cu6Zn3Al0.5Ce0.5/HZSM-5双功能催化剂,用于二甲醚水蒸汽重整制氢的研究。考察负载方法、水醚比、空速、反应温度以及催化剂焙烧温度等条件对二甲醚水蒸汽重整反应的影响。通过X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂负载方法与催化性能的关系进行探索。结果表明:直接将催化剂Cu6Zn3Al0.5Ce0.5/HZSM-5涂覆在泡沫镍上的催化效果最好,催化剂的最适宜煅烧温度为450℃。在275℃,空速5180 m L/(g·h),水醚比为5的反应条件下,二甲醚转化率和氢收率分别可达99%和95%,反应进行40 h催化剂活性没有明显降低,二甲醚的转化率保持在97%以上。     

Ga/ZSM-5催化酚醛树脂热解选择性制备单环芳烃的研究

开发一系列用于酚醛树脂快速热解的Ga改性ZSM-5催化剂,并进行全面的催化剂表征,包括X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附、氨气程序升温吸附(NH₃-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等,以阐明催化剂的结构特性。Ga物种显著调节了ZSM-5分子筛酸性位点的分布和孔结构,有利于高温下促进热解脱氧反应的进行,同时优化了择形催化性能。重点讨论了Ga负载量、热解温度、催化剂与酚醛树脂质量比和升温速率等参数对热解油组成分布的影响规律。与母体H-ZSM-5催化剂相比,0.5Ga/ZSM-5在酚醛树脂快速热解中催化生产单环芳烃的效率更高,且更能有效抑制酚类化合物的生成。当热解温度为800℃、升温速率为10℃/ms时,单环芳烃的相对含量达到64.1%。     

二甲醚水蒸气重整制氢Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5双功能催化剂研究

用共沉淀耦合机械混合法制备Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5双功能催化剂,与Cu-Zn-Al/ZSM-5催化剂进行对比研究,并考察其在二甲醚水蒸气重整制氢反应中的催化性能,研究ZSM-5在二甲醚水解反应以及铜基催化剂Cu-Zn-Al-Cr在甲醇水蒸气重整制氢反应中的活性,同时采用热重、X射线衍射、H2程序升温还原等手段对催化剂的焙烧温度、物相结构、还原性能等进行分析。结果表明,Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5双功能催化剂的性能明显优于Cu-Zn-Al/ZSM-5催化剂,同时Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5双功能催化剂在二甲醚水蒸气重整制氢反应中有较好的低温活性和CO选择性,当反应温度为280℃,水醚比为7∶1时,二甲醚转化完全,氢气收率达到85.7%,反应温度低于240℃时,无CO生成;同时催化剂之间的耦合作用使Cu-Zn-Al-Cr/ZSM-5催化剂在较高温度下具有较好的活性和稳定性。     

Cu-SSZ-13柴油机SCR催化剂水热老化试验

为了完善柴油机铜基分子筛选择性催化还原(SCR)催化剂的失活机理,使用流动反应试验系统对一步合成法Cu-SSZ-13催化剂样品进行水热老化处理以及标准SCR、NH_3氧化、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)等评价测试,并基于X射线衍射(XRD)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)以及H_2程序升温还原(H_2-TPR)技术对样品进行微观表征分析.结果表明:850,℃水热老化会造成催化剂分子筛骨架结构垮塌,NH_3吸附活性位数目急剧下降,催化剂大幅度失活;而750,℃水热老化会造成催化剂布朗斯特(Br?nsted)酸性位减少,并发生孤立的Cu~(2+)位置迁移以及铜氧化物(CuO_x)生成等现象,使得催化剂SCR活性在一定程度上降低.     

磁性碳基固体酸催化剂的制备及其水解工艺优化研究

采用共沉淀法合成磁性Fe_3O_4,通过碳化磺化制备核壳结构的磁性固体酸催化剂Fe_3O_4/C-SO_3H,并利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、元素分析等手段对催化剂特性进行表征分析。以催化玉米芯水解所得的木糖得率为评价指标,对磁性固体酸催化剂催化玉米芯水解工艺条件进行优化研究,得出最佳条件为反应时间10 h、反应温度140℃、催化剂用量1.5 g、固液比(g/mL)2∶50(玉米芯含量为0.5 g),此时木糖得率为51.01%。研究认为,磁性固体酸催化剂催化木质纤维素水解的反应过程为酸催化和吸附过程共同作用,木质纤维素是分级解聚逐步转化,利用两步操作能够最大程度的水解木质纤维素。     

磷钨酸铯催化工业蔗渣木质素制备酚类化学品

通过催化降解的方法,可以有效将木质素转为高附加值的单酚类化学品。文章首先以酸析法从蔗渣碱法造纸黑液中回收工业蔗渣木质素(IBL),接着采用Cs_(2.5)H_(0.5)PW_(12)O_(40)为催化剂,在250℃乙醇-水体系中反应180 min催化IBL降解,可得到4-乙基苯酚(8.1%),4-乙烯基苯酚(1.3%),3-甲基-4-乙基苯酚(1.9%),4-异丙基-苯酚(3.5%)和2,6-二甲氧基苯酚(7.8%)5种主要酚类化合物。以主要产物4-乙基苯酚收率为指标,考察了催化剂取代度、比表面积和孔结构、反应温度、反应时间等条件对催化效率的影响。结果表明,通过多孔炭负载可以有效提高磷钨酸铯的催化效率,以比表面积、孔体积和孔径分别为0.340 cm~3/g,5.888 nm和341.783 m~2的活性炭负载型磷钨酸铯(Cs_(2.5)H_(0.5)PW_(12)O_(40)/C2)为催化剂,在350℃乙醇-水(v/v=9/1)体系中反应120 min催化IBL降解,4-乙基苯酚的收率最高可达12.36%。     

生物质化学链气化制备高H_2/CO物质的量比的合成气

在自行研制的小型常压双流化床上进行生物质化学链气化制备高H_2/CO物质的量比合成气的实验研究.考察了燃料反应器温度对合成气组分、合成气H_2/CO物质的量比、烟气组分、碳转化率和冷煤气效率的影响,探讨了双流化床连续运行10,h的操作稳定性,并借助X射线衍射仪(XRD)与扫描电镜(SEM)对反应前后的载氧体进行表征.结果表明,燃料反应器温度为820,℃时,合成气中的H_2/CO物质的量比能达到2.45,;表征结果表明,载氧体在反应后主要成分由Fe_2O_3变为Fe_3O_4,且颗粒表面发生烧结.