CMC对HPMo/SiO2结构及其催化模型油氧化脱硫性能的影响

以羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂,使用溶胶-凝胶法制备了SiO2负载型磷钼酸催化剂HPMo/SiO2,并对其进行了FT-IR、XRD、FE-SEM等表征,同时考察了不同制备条件和反应条件对模型油催化氧化脱硫效果的影响。结果表明,造孔剂的加入并未改变HPMo的Keggin结构,且促进了MoO3在SiO2表面的分散;催化剂用量0.05g,H2O2加入量0.02mL,反应温度80℃时,二苯并噻吩(DBT)反应15min后可完全脱除;催化剂重复使用4次后,DBT几乎被完全脱除。     

La-Mo/SiO2催化剂的制备及其催化柴油深度氧化脱硫研究

以聚乙二醇(PEG)作为分散剂,采用溶胶-凝胶法制备了镧离子修饰的SiO2负载型磷钼酸催化剂La-Mo/SiO2,并对其进行了FT-IR、XRD、SEM和比表面积及孔隙结构分析等表征。结果表明,制备中引入分散剂PEG及镧离子改性后,催化剂保持了磷钼酸的Keggin结构,同时促进了MoO3在SiO2表面的高度分散,催化剂的比表面积和孔体积也得到提高。在H2O2氧化脱硫体系中考察了不同制备条件下的催化剂及体系反应条件对模型油脱硫效率的影响。结果显示,最佳条件下合成催化剂且在其用量0.05g、氧化剂H2O2用量0.20mL、反应温度70℃时,二苯并噻吩(DBT)反应3h的脱除率为95.2%,苯并噻吩(BT)反应5h的脱除率为59.2%。     

PEG-HPMo/SiO2介孔材料的制备及其催化氧化脱除模型油中苯并噻吩的研究

分别以聚乙二醇(PEG6000)及正硅酸乙酯(TEOS)为模板剂和硅源,采用沉淀法制备了SiO2负载型磷钼酸(HPMo)催化剂PEG-HPMo/SiO2,对催化剂进行了FT-IR、XRD、FE-SEM等表征。采用NLDFT平衡模型对吸附-脱附等温数据进行处理,计算了催化剂的孔径分布及比表面积。研究结果表明:催化剂PEG-HPMo/SiO2含有HPMo的Keggin结构且具有较高的脱硫活性。当催化剂用量0.06g、H2O2用量0.04mL、反应温度70℃、反应时间35min时,10mL模型油中的苯并噻吩(BT)基本被完全脱除;催化剂重复使用6次后,催化剂的催化活性没有明显降低。     

杂多酸离子液体负载氨基化Fe3O4磁性复合材料的制备及其超声辅助催化脱硫性能

以N-甲基咪唑、溴代正丁烷、磷钨酸为原料制备了1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸离子液体[BMIM]₃PW₁₂O₄₀,将其通过超声浸渍法负载于氨基化Fe₃O₄（Fe₃O₄-NH₂）,得到枣糕型结构的[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料,通过FTIR、XRD、XPS、TEM、振动样品磁强计（VSM）、SEM等对其组成、形貌等进行表征。以[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料为催化剂,以H₂O₂为氧化剂,催化氧化以二苯并噻吩为硫源的正辛烷模拟油样,通过单因素法分别考察了超声时间、H₂O₂用量、反应温度和催化剂用量等因素对脱硫效果的影响,并初步探讨了[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料催化脱硫机制。结果表明:0.5 g/L[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料超声辅助催化氧化浓度为500 mg/g模拟油样,在323 K下H₂O₂与二苯并噻吩的摩尔比n（O）:n（S）为8:1经超声10 min时,催化脱硫率达到最佳,为88.13%;重复使用5次后,[BMIM]₃PW₁₂O₄₀/Fe₃O₄-NH₂磁性复合材料对模拟油样的催化降解率仅下降了2.51%。说明该材料具有良好的催化脱硫性能,并可重复使用。催化机制初步研究表明,活性中心可能为杂多酸阴离子、Fe₃O₄-NH₂和离子液体分别起到载体和协同增容作用。      

NH3对SCR催化剂Hg0催化氧化性能的影响

作为我国主要的汞污染源之一,燃煤电厂汞污染物排放控制是我国环保标准的要求。通过改性SCR催化剂和卤化物添加等方法将Hg⁰氧化为Hg²⁺,进而通过后续设备进行脱除,是提高汞脱除率的有效方法。但对我国而言,这类结合现有环保设备的联合脱除方法都面临着SCR入口高浓度NH₃的抑制作用。为此,基于文献调研,总结了NH₃对SCR催化剂Hg⁰氧化性能的影响,以及卤素存在条件下NH₃对Hg⁰氧化性能的影响,分析了改性催化剂及卤化物添加对Hg⁰氧化率的提高机理,进而对应地分析了NH₃对Hg⁰氧化的抑制机理。研究结果为实际燃煤电厂提高SCR设备Hg⁰氧化率提供了参考。     

甲基纤维素对SiO2薄膜性能的影响

以正硅酸乙酯为主要原料,采用溶胶凝胶法和浸渍提拉技术在氧化铝支撑体上进行涂膜,研究了在制备过程中引入甲基纤维素(MC)对SiO2薄膜性能的影响.采用FT-IR和AFM、BET等测试技术对膜的热稳定性、凝胶膜热处理前后的结构变化和薄膜的表面微观形貌进行表征.实验结果表明,甲基纤维素对SiO2溶胶体系起到增稠剂的作用,本次实验确定的最佳加入量为每100mL溶胶中加入0.35g甲基纤维素;SiO2薄膜表面光滑平整,内部结构均匀,具有良好的热稳定性;但与未加入甲基纤维素的薄膜相比较,薄膜的孔隙率和平均孔径均有一定的减少;SiO2薄膜的孔径分布呈单峰且较窄,其最可几孔径为1.14nm;添加甲基纤维素后的薄膜在0.18MPa下,纯水通量为880L/(m2.h);孔隙率约为31%,体积密度为2.4%.     

NiO-MnO2/Al2O3催化臭氧化催化剂的制备及性能

采用浸渍法,以Al2O3为载体,制备了氧化镍和氧化锰复合的双组分负载型金属催化臭氧化催化剂.以松花江江水中UV254的去除率作为催化剂活性指标,通过正交试验,寻找催化剂的最佳制备工艺.实验结果表明:催化剂的最佳制备工艺为浸渍3h,活性组元体积比1:1,90℃干燥2h,400℃焙烧4h.通过扫描电镜对催化剂结构进行了表征;通过TG-DTA测试,分析了催化剂的热分解过程中反应速率、热效应和物质变化过程;运用XPS分析了催化剂表面元素的组成情况,催化剂的主要活性成分为MnO2.     

模板法制备SiO2/Au复合微球及其催化性能评价

采用脲醛树脂为模板,金胶体为前体的新方法,制备了具有较大比表面积的SiO2/Au复合微球。该方法通过将金胶体与硅溶胶混合,加入尿素、甲醛溶液并在酸性条件下引发聚合反应,得到脲醛树脂(UF)/SiO2/Au复合微球;经高温煅烧除去UF模板,得到中孔SiO2/Au复合微球。采用紫外可见吸收光谱、高分辨透射电镜、原子吸收分光光度计和氮气吸附-脱附等手段对金纳米粒子在载体中的分散性、金负载量及材料比表面积和孔径分布进行了表征。该复合微球在硼氢化钠还原对硝基苯胺的反应中显示了良好的催化活性。     

SiO2对铝合金熔体直接氧化的影响

本文研究了在高温空气氛中涂覆在Al-Mg-Si合金表面的SiO₂对铝合金直接氧化的影响规律。实验揭示了SiO₂对Al-Mg-Si合金熔体直接氧化生长表面的形态的影响规律,发现SiO₂有助于Al₂O₃/Al复合材料以光滑的方式进行氧化生长,提高了材料的致密度。实验还发现,SiO₂可消减Al-Mg-Si合金熔体直接氧化所需的孕育期,缩短Al₂O₃/Al复合材料的生长时间。     

氧化石墨烯/H2O2可见光催化性能影响因素

为了研究氧化石墨烯/H₂O₂可见光催化处理含难降解有机物废水影响因素,用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),通过扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)、拉曼光谱对GO的微观形貌、成分及结构进行了表征.以甲基橙(MO)为难降解有机物代表,通过改变光照、pH值以及GO的量探究了不同条件对GO/H₂O₂复合试剂降解甲基橙的光催化效果.研究表明：GO/H₂O₂复合试剂可以通过光催化产生羟基自由基降解污染物,通过改变光照、pH值及GO的量增加自由基含量可提升催化效果; 采用GO/H₂O₂复合试剂比单独使用H₂O₂在48 h内对甲基橙的降解率可提高79.09%(pH=2).用改良的Hummers法制备GO成本较低,采用GO/H₂O₂复合试剂光催化降解甲基橙时,GO用量较少,且不产生危险废弃物,为实际应用中处理难降解有机物污水提供了一个绿色环保、节能高效的思路.     

稀土元素对二氧化硅负载型磷钼酸结构和催化氧化脱硫性能的影响研究(英文)

采用溶胶-凝胶法分别制备了La3+、Ce3+和Pr3+改性的SiO2负载型磷钼酸作为催化剂,并对催化剂进行了傅里叶红外光谱、X射线衍射和孔隙结构等表征,同时考察了催化剂在温和条件下对模型油的催化氧化脱硫性能。结果表明:催化剂保持了磷钼酸的Keggin型结构,稀土离子的改性明显促进了磷钼酸活性中心的分散和催化剂孔径、比表面积的提高;二苯并噻吩的催化氧化反应符合表观一级动力学规律,且La-Mo/SiO2、Ce-Mo/SiO2和PrMo/SiO2催化二苯并噻吩氧化的活化能分别为30.29kJ/mol、33.41kJ/mol和35.15kJ/mol。     

"枣糕状"结构杂多酸离子液体负载磁性复合材料的制备及超声脱硫的催化性能

石油中的含硫化合物不仅影响油品质量,其燃烧生成的硫氧化物(SOx)还会对生态环境和人类健康构成极大威胁.此外,燃油中的硫化物燃烧使得燃油尾气处理设备中催化剂中毒,从而排放一些其他有害的汽车尾气,如氮氧化物(NOx)、碳氢化合物和一氧化碳(CO)等.为了降低燃油中的硫含量,世界各国政府都颁布了严格的标准,如美国环保署在2006年将柴油中的硫含量降低到15 mg/kg;2007年欧盟和日本将柴油中的硫含量上限设定为10 mg/kg.自2017年起,我国政府发布了国V标准,将柴油中的硫含量限制在10 mg/kg以下.随着各项政策的出台,如何通过高效深度脱硫技术降低石油中的硫含量已成为石油化工领域的研究热点.同时,超深脱硫在解决工业废物再利用中也发挥着重要作用.目前常用的深度脱硫的方法主要有加氢脱硫(HDS)和非加氢脱硫(NHDS).由于传统的HDS方法存在去除噻吩类物质困难、成本高、条件苛刻、耗时耗能等缺点,NHDS以其低能耗、环保等优点逐渐受到人们的青睐.NHDS技术包括氧化脱硫、吸附脱硫、萃取脱硫和生物脱硫等.其中,氧化脱硫可以通过氧化剂将有机硫化物转化为砜或亚砜,提高有机硫化物在极性溶剂中的溶解度,通过萃取和蒸馏等方法将有机硫化物从石油中分离出来,达到深度脱硫的目的.与机械搅拌、生物或光催化氧化脱硫等传统脱硫方法相比,超声辅助氧化脱硫法是反应时间最短、效率最高的方法之一.近年来,离子液体因良好的热稳定性和化学稳定性而受到越来越多的关注,并被广泛应用于催化氧化脱硫.在杂多酸中引入离子液体可以形成具有氧化活性中心的杂多酸离子液体,有望表现出优异的催化活性.Xun等采用溶胶-凝胶法制备了杂多酸离子液体催化剂(SiW12O40-IL),该催化剂在脱硫方面具有优异的催化活性,当温度为60℃,n(O)/n(S)为4时,其脱硫率达到99.9％.然而,作为均相催化剂,杂多酸离子液体也存在回收率低、可重复利用性差等缺点,因此选择合适的固载化方法,实现杂多酸离子液体催化剂的异相化十分关键.常用的载体有SiO2、Al2O3、Fe3O4等,其中磁性复合材料可以实现催化剂和油样在磁场作用下的快速分离,已成为目前最为流行的载体之一.将磁性复合材料通过改性结合到催化剂上,有望得到具有较高的脱硫催化活性和优异分离效果的催化剂.为此,本研究设计并成功合成了一种具有"枣糕状"结构的、杂多酸离子液体[BMIM]3 PW12O40负载的三乙烯四胺(TETA)功能化的Fe3O4复合材料([BMIM]3 PW12O40/Fe3O4@TETA).以正辛烷为模拟油样,二苯并噻吩为硫源,过氧化氢为氧化剂,[BMIM]3PW12O40/Fe3O4@TETA为催化剂,通过超声协助考察了催化剂的催化氧化脱硫.采用响应面法(RSM)研究了超声时间、H2O2用量、反应温度对催化剂脱硫的影响;并考察了催化剂的稳定性和再生性能.对[BMIM]3PW12O40/Fe3O4@TETA的脱硫机理进行了初步探讨,结果表明,采用0.025 g[BMIM]3PW12O40/Fe3O4@TETA对50 mL浓度为500 mg/g的二苯并噻吩的模拟油样进行脱硫实验时,最佳脱硫条件为:反应温度325 K,超声时间15 min,n(O):n(S)=8:1,脱硫率可达96.5％.该催化剂重复使用五次后,脱硫率仍保持在93.7％,表明[BMIM]3PW12O40/Fe3O4@TETA具有良好的催化脱硫性能,可以重复使用.初步的脱硫机理研究表明,[BMIM]3PW12O40/Fe3O4@TETA的催化活性中心可能为其含有的杂多酸阴离子;Fe3O4@TETA起到载体的作用,而离子液体起到协同增强作用.     

羧甲基纤维素对铜版纸涂料流变行为的影响

通过在铜版纸面涂涂料中增加羧甲基纤维素用量来改善涂料流变性和保水性,对涂料的稳态剪切流变行为进行了研究。结果表明,随着剪切速率的增加,涂料表现出剪切稀化,呈现假塑性流体特性;另外,在同一剪切速率下,增加羧甲基纤维素加入量,涂料的表观粘度变大。采用两参数的Bingham,三参数的Herschel-Bulkley及四参数的Carreau方程对涂料的流变曲线进行了数学拟合。结果表明,Carreau方程能够准确地描述涂料的流变曲线,Herschel-Bulkley方程次之,而Bingham方程拟合效果较差。根据Carreau方程拟合结果,羧甲基纤维素加入量为0.5%,0.8%和1.0%时,涂料的零剪切粘度分别为100.8,155.7,161.8 Pa·s,极限粘度相应为0.03170,0.03934和0.05764 Pa·s,这说明羧甲基纤维素对铜版纸涂料具有明显的增稠作用。另外,涂料流动特性指数均小于1.0,呈现明显的假塑性流体特性,这与剪切稀化的实验流变结果吻合。     

Tungsten Nitride,Well‐Dispersed on Porous Carbon: Remarkable Catalyst,Produced without Addition of Ammonia,for the Oxidative Desulfurization of Liquid Fuel

Polyanilines (pANIs), loaded with phosphotungstic acid (PTA), are pyrolyzed to get WO₃ or W₂N (≈6 and ≈7 nm, respectively), which is well‐dispersed on pANI‐derived porous carbons (pDCs). Depending on the pyrolysis temperature, WO₃/pDC, W₂N/pDC, or W₂N‐W/pDCs could be obtained selectively. pANI acts as both the precursor of pDC and the nitrogen source for the nitridation of WO₃ into W₂N during the pyrolysis. Importantly, W₂N could be obtained from the pyrolysis without ammonia feeding. The obtained W₂N/pDC is applied as a heterogeneous catalyst for the oxidative desulfurization (ODS) of liquid fuel for the first time, and the results are compared with WO₃/pDC and WO₃/ZrO₂. The W₂N/pDC is very efficient in ODS with remarkable performance compared with WO₃/pDC or WO₃/ZrO₂, which is applied as a representative ODS catalyst. For example, W₂N/pDC shows around 3.4 and 2.7 times of kinetic constant and turnover frequency (based on 5 min of reaction), respectively, compared to that of WO₃/ZrO₂. Moreover, the catalysts could be regenerated in a facile way. Therefore, W₂N/pDC could be produced facilely from pyrolysis (without ammonia feeding) of PTA/pANI, and W₂N, well‐dispersed on pDC, can be suggested as a very efficient oxidation catalyst for the desulfurization of liquid fuel.     

力学性能可控的CMC/AA/CB[8]/BET凝胶的制备及其吸附性

以八元瓜环、膨润土为双交联剂制备了力学性能可控的羧甲基纤维素/丙烯酸/八元瓜环/膨润土水凝胶(CMC/AA/CB[8]/BET gel)。采用FT-IR、SEM技术表征其结构和形貌,研究了这种凝胶的力学性能和吸附性能以及溶胀和吸附动力学。结果表明：CB[8]和BET通过氢键与接枝到CMC上的AA形成致密的网络结构,使凝胶的力学性能增强;这种凝胶的溶胀符合准二级动力学模型,并与应力松弛溶胀半结晶聚合物理论相符;这种凝胶在酸中浸泡后酸中的游离H⁺与CB[8]、BET生成的氢键使凝胶的断裂强度从0.52 MPa显著提高到3.0 MPa;这种凝胶对亚甲基蓝有良好的吸附效果,符合准二级动力学模型。     

多孔结构Bi2WO6光催化剂的制备及其模拟燃油催化氧化脱硫活性

采用水热法合成了多孔结构Bi₂WO₆光催化剂, 借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis-DRS)、N2吸附/脱附等测试手段对样品的物相组成、形貌、比表面-孔径分布和光吸收特性等进行了表征。考察了水热温度、水热反应时间对Bi₂WO₆的形貌、比表面-孔径分布和光吸收特性影响, 并探讨了Bi₂WO₆光催化剂对模拟燃油的脱硫活性。结果表明, 在强酸性条件下水热温度和水热时间对Bi₂WO₆的形貌、比表面积和催化活性影响显著, 190℃水热反应2 h所得Bi₂WO₆为新颖的鸟巢状微晶, 且鸟巢状Bi₂WO₆由片层状二级结构组装而成。XRD和EDS表明, 鸟巢状结构的Bi₂WO₆为正交晶系, 纯度较高。N₂吸附-脱附测试结果表明, 鸟巢状Bi₂WO₆具有多孔结构, 孔主要分布在10 nm, 比表面积大约为17.49 m²/g。催化活性测试结果表明, 三维介孔结构Bi₂WO₆具有较好的模拟燃油脱硫效果, 在空气流量为100 mL/min, 催化剂加入量为1.2 g/L, 可见光照射180 min, 模拟汽油脱硫率高达91.2%, 且催化剂的稳定性能较好。     

戊二醛交联对CCMC/PVA复合膜性能的影响

采用流延成膜工艺制备了CCMC/PVA共混复合膜,研究了戊二醛交联剂对复合膜的透光性能和力学性能的影响。结果表明:交联处理膜的致密性和机械性能显著提高;当戊二醛添加量为2%(质量分数),体系的pH为10,交联反应温度为85℃,交联时间为35 min时,复合膜的拉伸强度可达18.91 MPa,断裂伸长率为226%,透光率为75%。