纳米尖晶石CuFe_xCo_(2-x)O_4的制备及其在对硝基苯酚催化还原中的应用

目前,水质污染特别是对硝基苯酚造成的水质污染正受到越来越多的重视和关注。为了解决这一问题,提出了一种催化还原对硝基苯酚转化为对氨基苯酚的方法,而还原过程中一般都需要活性高、易回收的催化剂。本文采用凝胶-燃烧法制备了一系列易回收的CuFe_xCo_(2-x)O_4纳米尖晶石催化剂(CuFe_2O_4、CuFeCoO_4和CuCo_2O_4),并系统探究了催化剂在对硝基苯酚催化还原中的催化活性。XRD表征表明,催化剂CuFe_2O_4、CuFeCoO_4、CuCo_2O_4属于尖晶石结构。通过扫描电镜对比了纳米尖晶石催化剂CuFe_2O_4、CuFeCoO_4、CuCo_2O_4的微观形貌,相对于催化剂CuFe_2O_4、CuFeCoO_4,纳米尖晶石CuCo_2O_4催化剂具有更小的粒径和分散度。催化还原对硝基苯酚的实验结果表明,相对于催化剂CuCoFeO_4和CuFe_2O_4,纳米尖晶石CuCo_2O_4催化剂在对硝基苯酚的还原中具有更高的催化活性和良好的应用前景。     

一锅法制备磁性Ni-Ag纳米合金催化剂 及其催化还原对硝基苯酚

采用液相共还原一锅法制备了不同[Ni]∶[Ag]比例的磁性Ni-Ag纳米合金催化剂。利用XRD、SEM、TEM表征了催化剂的物相和形貌,利用XPS测试了催化剂表面元素价态,采用SQUID分析了催化剂的磁学性能;以对硝基苯酚的催化还原反应作为模型反应,研究了[Ni]∶[Ag]比例对磁性Ni-Ag纳米合金催化剂催化性能的影响,并考察了其循环使用性能。结果表明,磁性Ni-Ag纳米合金催化剂由直径50 nm左右的Ni-Ag合金颗粒组成,催化还原对硝基苯酚的催化活性随Ag含量的增加先增强后减弱,[Ni]∶[Ag]=1∶1的催化剂催化性能最好。该Ni-Ag纳米合金催化剂的饱和磁化强度为15.43 emu·g~(-1),具有很好的磁学性能,可实现磁回收和循环利用,循环使用5次后依然保持高催化活性和稳定性。     

石墨相氮化碳纳米片负载的钯纳米片催化4-硝基苯酚还原

将Pd纳米片(Pd NSs)负载到石墨相氮化碳纳米片(CNNSs)表面,制备了Pd NSs/CNNSs催化剂,并采用透射电镜、X射线衍射、红外光谱和X射线光电子能谱对催化剂进行表征。结果表明,Pd NSs和CNNSs通过面面接触,形成紧密接触界面。负载后,Pd NSs具有较高分散性,没有发生明显团聚。将Pd NSs/CNNSs用于催化4-硝基苯酚还原生成4-氨基苯酚。结果表明,Pd NSs/CNNSs能够高效催化4-硝基苯酚还原。室温下,在Pd NSs/CNNSs催化剂、4-硝基苯酚和NaBH_4浓度分别为2.1 mg·L~(-1)、0.14 mmol·L~(-1)和20 mmol·L~(-1)的条件下,反应速率常数达0.154 min~(-1),是以Pd NSs为催化剂时的1.77倍。     

制备条件对钯/陶瓷膜催化剂性能的影响

将钯纳米颗粒负载于陶瓷膜表面制备钯/陶瓷膜催化剂,并用于对硝基苯酚催化加氢反应中,考察了陶瓷膜孔径,硅烷偶联剂KH550溶剂及其浓度和改性时间,钯盐浸渍浓度、温度及时间以及还原温度对膜催化剂催化性能的影响.结果表明,采用孔径为200 nm 的氧化铝陶瓷膜,在6g/L的硅烷偶联剂KH550溶液中浸渍48 h,然后在40℃的浓度为0.030 mol/L乙酸钯溶液中浸渍20 h,最后采用水合肼在0℃还原30 min,得到的钯/陶瓷膜催化剂在对硝基苯酚催化加氢反应中显示了较好的催化性能,其加氢速率达15.5 mol/(h·m2).     

多孔碳负载Cu2O/Cu双相催化剂的制备及其在对硝基苯酚还原中的应用

采用溶剂热合成和气氛焙烧后处理方法制备了多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶,并系统探究了该催化剂在对硝基苯酚催化还原中的催化活性。XRD表征表明在空气中焙烧金属有机框架材料Cu-BTC可以得到CuO纳米材料,而在氮气气氛中焙烧Cu-BTC则可以得到多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶材料。论文通过扫描电镜和透射电镜对比了不同条件下制备的铜基催化剂的微观形貌,相对于空气气氛中制备的CuO催化剂,氮气气氛中制备的Cu2O/Cu双相催化剂具有更小的粒径、分散度和高比表面积。对硝基苯酚催化还原实验结果表明, 相对于空气气氛中制备的CuO催化剂,氮气气氛中制备的Cu2O/Cu双相催化剂在对硝基苯酚的还原中具有更高的催化活性。     

多孔碳负载Cu_2O/Cu双相催化剂的制备及应用

以硝酸铜和均苯三甲酸为原料,采用溶剂热合成法制备了金属有机框架材料(Cu-BTC),将其在氮气和空气气氛下焙烧制备了多孔碳负载的Cu2O/Cu催化剂Cu-BTC-1和Cu-BTC-2,并考察了其在对硝基苯酚催化还原中的催化性能。对Cu-BTC-1和Cu-BTC-2进行了XRD,SEM,TEM和BET表征。XRD表征结果表明:在氮气气氛中焙烧Cu-BTC可得到多孔碳负载的Cu2O/Cu双相纳米晶材料。SEM和TEM结果表明:相对于Cu-BTC-2催化剂,Cu-BTC-1双相粒子粒径较小,介于10~30 nm之间,比表面积较高,达200 m~2/g。对硝基苯酚催化还原实验结果表明:与Cu-BTC-2(表观速率系数kapp=0.0067 s–1)相比,Cu-BTC-1在对硝基苯酚的还原中具有更高的催化活性(kapp=0.0108 s–1)。     

不同形貌AuAg/SBA-15的微波可控合成及其催化性能研究

采用微波辅助合成的方法制备出不同形貌的AuAg/SBA-15催化剂。表征结果表明:AuAg合金纳米粒子被限域在SBA-15介孔分子筛的孔道中,增强了活性组分与载体间的作用力,提高了催化剂的稳定性。4-硝基苯酚还原性能结果表明:催化剂的孔径和孔道结构对其催化性能具有重要的影响,其中具有短孔道和大孔径的片状AuAg/SBA-15表现出较好的扩散性能,并在4-硝基苯酚还原反应中具有较高的活性。     

不同还原剂对Ag@Fe_3O_4催化剂微观结构与催化性能的影响

采用共沉淀法制备了磁性纳米粒子Fe_3O_4,然后以硼氢化钠和水合肼两种还原剂制备了一系列Ag@Fe_3O_4负载型催化剂,并系统考察了该催化剂在对硝基苯酚还原中的催化性能。XRD和SEM表征表明,Fe_3O_4负载的Ag纳米粒子属于晶态结构,且硼氢化钠还原得到的Fe_3O_4负载银粒子分布更加均匀,尺寸明显更小。对硝基苯酚催化还原实验表明,在相同的制备条件下硼氢化钠还原制备的Ag@Fe_3O_4催化剂较水合肼还原得到Ag@Fe_3O_4催化剂具有更高的催化活性,这主要源于硼氢化钠还原得到负载银粒子具有更加优化的微观结构和分布状态。     

不同还原剂对Ag@Fe_3O_4催化剂微观结构与催化性能的影响

采用共沉淀法制备了磁性纳米粒子Fe_3O_4,然后以硼氢化钠和水合肼两种还原剂制备了一系列Ag@Fe_3O_4负载型催化剂,并系统考察了该催化剂在对硝基苯酚还原中的催化性能。XRD和SEM表征表明,Fe_3O_4负载的Ag纳米粒子属于晶态结构,且硼氢化钠还原得到的Fe_3O_4负载银粒子分布更加均匀,尺寸明显更小。对硝基苯酚催化还原实验表明,在相同的制备条件下硼氢化钠还原制备的Ag@Fe_3O_4催化剂较水合肼还原得到Ag@Fe_3O_4催化剂具有更高的催化活性,这主要源于硼氢化钠还原得到负载银粒子具有更加优化的微观结构和分布状态。     

铁镍合金薄膜的制备及其催化水合肼还原硝基苯酚研究

采用溶剂热法在铜片薄膜表面负载铁、镍以及铁镍合金得到纳米结构薄膜催化剂,并以水合肼还原对硝基苯酚为模型反应来考察其催化性能。主要探究薄膜催化剂在不同温度、催化剂的种类和用量以及氢氧化钠用量条件下催化活性的变化。实验表明将氯化铁和氯化镍以1∶1的摩尔比例混合并加入水杨酸进行反应后制得的纳米铜膜催化剂催化效果最好,而温度和氢氧化钠用量对其催化活性的影响较为明显。在反应温度为30℃、氢氧化钠用量为1.2 g、反应时间为30 min的条件下对硝基苯酚的还原率可达97.5%以上。     

Ag/rGO纳米粒子的合成及其催化还原对硝基苯酚

采用液相共还原法在没有表面活性剂条件下原位制备Ag/rGO纳米催化材料,并用XRD、EDX、FTIR、Raman、SEM和TEM对所得产物进行了详细表征。结果表明:氧化石墨烯和银离子同时被还原,直径约为5nm的银纳米粒子均匀负载在石墨烯片层上。所制备的Ag/rGO纳米催化剂对硼氢化钠还原对硝基苯酚(4-NP)具有明显的催化活性;当Ag负载量(质量分数)为10%时,该反应在室温下的反应速率常数可达到0.332min-1,表观活化能为34.4kJ·mol-1。该Ag/rGO纳米复合粒子有望成为还原对硝基苯酚的工业催化剂。     

Co/Fe催化硼氢化钠还原水中对硝基苯酚

以FeSO_4·7H_2O、Co(NO_3)_2·6H_2O和乙二醇为主要原料,采用水热法制备Co/Fe催化剂,通过XRD、FTIR、BET等检测手段对其结构进行表征,并考察了Co/Fe催化剂催化硼氢化钠还原水中对硝基苯酚的活性。结果表明,Co/Fe催化剂以CoFe_2O_4形式存在,其催化活性随钴含量的增加逐渐增强,催化反应过程符合准一级反应动力学方程;在Co/Fe-1/2(钴铁物质的量比为1∶2)催化剂用量为0.020 0 g、硼氢化钠用量为2.0 mL时,催化反应速率最大,反应速率常数为0.359 2 min~(-1),催化效果最好。     

钯/陶瓷膜催化剂的制备及其催化性能

采用硅烷偶联剂KH792对陶瓷膜表面进行改性,再利用浸渍还原法制备了钯/陶瓷膜催化剂,并以对硝基苯酚催化加氢为模型反应研究其催化性能,主要考察了制备参数对钯/陶瓷膜催化剂催化性能的影响。结果表明:硅烷偶联剂的改性条件、钯盐溶液浸渍条件以及水合肼还原条件均显著影响钯/陶瓷膜催化剂的催化性能。合适的的制备条件为硅烷偶联剂KH792浓度0.2 g/L,改性时间8 h;钯浸渍溶液浓度0.040 mol/L,浸渍温度30℃,浸渍时间18 h;水合肼还原温度0℃,还原30 min。在该条件下制备的钯/陶瓷膜催化剂在对硝基苯酚催化加氢反应中具有较好的催化性能,其加氢速率达到17.2 mol/(h·m2)。     

生物质氮掺杂多孔碳高效催化还原4-硝基苯酚

采用生物质作为碳源，用尿素作为氮源进行掺氮，合成了一种生物质氮掺杂多孔碳催化剂。用4-硝基苯酚通过硼氢化钠还原为4-氨基苯酚作为基准反应，来衡量催化剂的催化效果。结果表明，生物质氮掺杂多孔碳催化剂具有高效的催化作用，并探究了退火温度对催化剂性能的影响。其中，800-NPC具有最高催化性能，能在4 min内将4-硝基苯酚完全还原。通过形貌表征，说明了催化效果高可能与催化剂有序多孔的结构有关。     

一步法合成Ni-Ag/rGO及其催化性能研究

采用一步法制备了还原石墨烯(rGO)负载的Ni-Ag二元双金属(Ni-Ag/rGO)纳米复合材料,采用XRD、TEM对其结构和形貌进行了表征,并研究了其催化性能。结果表明,金属纳米颗粒均匀地负载在rGO片层上,Ni-Ag/rGO能很好地催化对硝基苯酚的还原;同时材料本身具有很好的磁性,能够利用磁铁很好地回收,且具有较好的重复使用性能。     

CuO@HHSS催化剂制备及催化还原对硝基苯酚性能

在水热合成复合二氧化硅空心球（HHSS）基础上,以硝酸铜为原料,采用超声辅助浸渍法制备出高分散CuO@HHSS复合催化剂。采用X射线衍射（XRD）、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征手段对合成催化剂的形貌和结构进行了表征。结果表明：CuO@HHSS催化剂依然保持HHSS的层次纳米中空结构;CuO颗粒高度分散在HHSS表面,而且复合催化剂具有较高的比表面积（488.9 m²/g）。以对硝基苯酚（4-NP）的催化还原反应作为反应模型,考察了CuO和CuO@HHSS催化剂对4-NP还原的催化性能。结果表明：在不同对硝基苯酚浓度下CuO@HHSS展现出优异的催化性能,在200 s内催化硼氢化钠（NaBH₄）将4-NP转化为对氨基苯酚（4-AP）。     

高活性纳米镍催化剂的制备及其催化性能研究

在液相化学还原法的基础上引入实验室自制的还原助剂M-1,制备了纳米镍粉催化剂。采用XRD,SEM,Mastersizer 2000粒径分析仪、EDS等方法对其结构及性能进行了表征,并在对硝基苯酚催化加氢反应中考察了其催化性能。结果表明,所得粉体为平均粒径57nm的纳米镍粉体;在同样的实验条件下,该催化剂的催化活性大约是工业上通常使用的Raney Ni的16倍。还原助剂的引入导致催化剂晶粒的减小,从而提高了催化剂的催化活性。     

石墨烯负载钴纳米粒子催化还原4-硝基苯酚

以葡萄糖为碳源、NH4Cl为发泡剂、纳米金属Co为促进葡萄糖石墨化的催化剂,通过一步法制备了Co-石墨烯复合材料,实现了石墨烯的形成和Co纳米粒子原位生长的同步进行。通过XRD、FTIR、XPS、Raman、UV-Vis和TEM对该复合材料的结构与形貌进行了表征。将Co-石墨烯复合材料用于催化还原对硝基苯酚(4-NP)反应。在室温下,使用4 mg催化剂可于8 min内将1.39 mg 4-NP全部还原。复合材料通过简单的磁分离可循环利用,使用5次后,4-NP转化率依然高达86%。     

石墨烯负载的钴纳米粒子催化还原4-硝基苯酚

以葡萄糖为碳源、NH4Cl为发泡剂、纳米金属Co为促进葡萄糖石墨化的催化剂,通过一步法制备了Co-石墨烯复合材料,实现了石墨烯的形成和Co纳米粒子原位生长的同步进行。通过XRD、FTIR、XPS、Raman、UV-Vis和TEM对该复合材料的结构与形貌进行了表征。将Co-石墨烯复合材料用于催化还原对硝基苯酚(4-NP)反应。在室温下,使用4 mg催化剂可于8 min内将1.39 mg 4-NP全部还原。复合材料通过简单的磁分离可循环利用,使用5次后,4-NP转化率依然高达86%。     

Co/C复合微球的制备及其催化还原对硝基苯酚的应用

以硝酸钴和葡萄糖为原料,水热合成了Co/C复合微球。制得的Co/C复合微球表现出催化硼氢化钠还原的活性,可在室温下水相还原对硝基苯酚。