Ni/ZnO吸附剂上溶剂油的超深度吸附脱硫

分别采用等体积浸渍法和共沉淀法制备了Ni质量分数为20%的Ni/ZnO吸附剂,采用N2吸附、X射线衍射和扫描电子显微镜研究了制备方法对Ni/ZnO吸附剂物化性质的影响,通过固定床吸附实验评价了Ni/ZnO吸附剂对溶剂油的吸附脱硫性能。实验结果表明,共沉淀法制备的Ni/ZnO吸附剂的比表面积和孔体积分别高达66.7m2/g和0.236cm3/g,吸附脱硫性能明显优于等体积浸渍法制备的Ni/ZnO吸附剂。在溶剂油中硫含量为145.0g/mL、吸附温度300℃、压力1.0MPa、进料液态空速6h-1、氢气与溶剂油体积比300(氢气体积为标准状况下的体积)的条件下,连续运转200h,共沉淀法制备的Ni/ZnO吸附剂对有机硫化物的脱除率始终大于90%,硫容量约为150mg/g。该吸附剂对原料有很好的适应性,可再生,多次循环使用后脱硫性能仅略有降低,具有潜在的工业应用价值。     

CuMn_2TiO_6催化剂的制备及其甲烷催化燃烧性能

用溶胶-凝胶法制备了CuMn_2TiO_6,CuTiO_3,Mn_2TiO_5,CuMn_2O_4催化剂,又分别采用共沉淀法和浸渍法制备了CuMn_2TiO_6催化剂;采用XRD、H_2-TPR、N_2吸附-脱附和TEM等方法对催化剂的结构进行了表征,在小型固定床连续流动反应装置上评价了催化剂的甲烷催化燃烧性能,分析了催化剂的元素组成和制备方法对催化剂的结构和活性的影响。实验结果表明,Ti组分的引入可抑制晶粒的生长,提高催化剂的还原性,从而使催化剂的活性提高;共沉淀法制备的CuMn_2TiO_6催化剂具有较高的活性,在432℃、气态空速12 000 h~(-1)的条件下,可使甲烷转化率达到90%。Mn_2O_3和Cu_(1.5)Mn_(1.5)O_4是催化剂的主要活性物种,且Cu_(1.5)Mn_(1.5)O_4的活性高于Mn_2O_3。     

溶胶-凝胶法制备氮掺杂TiO_2的制备条件优化

以二乙醇胺为氮源,乙酸为抑制剂,乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂TiO_2。以苯酚为污染物,在模拟太阳光(氙灯)下,考察了氮掺杂TiO_2制备过程中水用量、乙酸用量、乙醇用量、二乙醇胺用量、陈化温度、煅烧温度和煅烧时间7个因素对氮掺杂TiO_2光催化活性的影响,并采用正交实验优化了氮掺杂TiO_2的制备条件。实验结果表明,煅烧温度对氮掺杂TiO_2的光催化活性具有非常显著的影响;最优的制备条件为:n(钛酸四丁酯):n(水):n(乙酸):n(乙醇):n(二乙醇胺)=1:462:17 3:3:0.4(n(钛酸四丁酯)=0.015 mol),陈化温度为45℃,煅烧温度为400℃,煅烧时间为4 h。在此条件下制备的氮掺杂TiO_2对苯酚光催化反应3 h,其降解率达到75.13%,是未掺杂氮TiO_2的1.7倍。     

Ti掺杂对Ni/ZnO-TiO2吸附剂用于FCC轻汽油脱硫性能的影响

采用混捏法制备了不同Ti含量的ZnO-TiO₂载体,采用等体积浸渍法制备了NiO/ZnO-TiO₂汽油脱硫吸附剂前驱体,并采用X射线衍射(XRD)、压汞、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、H₂程序升温还原(H₂-TPR)和H₂程序升温脱附(H₂-TPD)等手段对其进行了表征。以催化裂化轻汽油为原料,于氢气氛围下对NiO/ZnO-TiO₂前驱体还原得到Ni/ZnO-TiO₂吸附剂,在固定床上考察了Ti掺杂对该吸附剂脱硫性能的影响。结果表明：Ti的掺杂提高了Ni/ZnO吸附剂中活性组分Ni的分散度,增加了Ni活性位点,增强了吸附剂中强酸酸性及酸强度,Ti掺杂的吸附剂脱硫性能显著提高;Ti的掺杂能够减少游离Ni,有效抑制烯烃饱和;吸附剂脱硫性能随着Ti掺杂量的增加呈现先增强后减弱的趋势,当Ti掺杂质量分数为5%时,吸附剂具有最优脱硫性能,能够将FCC轻汽油中硫质量分数由300 μg/g降低至5 μg/g以下,穿透硫容为6.711%(每克吸附剂吸附硫67.11 mg),烯烃质量分数增加0.6百分点,降低了汽油辛烷值损失。     

CTAB/Al2O3/ATP复合材料对甲醇-碳酸二甲酯吸附分离性能

以AlCl₃和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对凹凸棒土(ATP)进行改性,采用化学共沉淀法制备了Al₂O₃/ATP和CTAB/Al₂O₃/ATP复合吸附剂;利用N₂吸附-脱附、XRD、TEM和FTIR等手段对制备的吸附剂进行表征;并通过静态吸附实验和动态吸附实验,分别考察3种ATP吸附剂对甲醇-碳酸二甲酯(MeOH-DMC)共沸体系的吸附分离性能,探究该吸附分离过程的动力学原理。结果表明：Al₂O₃的引入改善了ATP孔道结构,CTAB的引入降低了ATP的亲水性,因而CTAB/ Al₂O₃/ATP复合材料对MeOH-DMC体系表现出良好的吸附分离性能,其对共沸体系2种组分吸附的选择性(S)为7.63,分离因子(α)为3.27。另外,动力学拟合结果表明,甲醇和碳酸二甲酯在3种ATP吸附剂上的吸附行为符合拟二级动力学模型,说明该吸附分离过程中化学吸附起主要作用。     

层状硅酸铁吸附剂的制备及其吸附苯酚性能

采用共沉淀法制备了新型吸附剂硅酸铁,通过FTIR、XRD、SEM、N2吸附-脱附等方法对它的形貌与结构进行了表征,并考察了吸附时间、吸附剂用量、温度及溶液pH对模拟废水中苯酚吸附特性的影响。实验结果表明,硅酸铁吸附剂比表面积高达566.0 m~2/g,平均孔径为3.5 nm;当模拟废水中苯酚初始质量浓度为100 mg/L、吸附剂加入量2 g、吸附时间120min、吸附温度25℃、pH为7时,苯酚的去除率和吸附量分别为74%,3.7 mg/g;拟合的吸附等温线与Langmuir模型符合,因此对苯酚的吸附是单分子层吸附。     

多级孔钛铝氧化物的制备及其催化氧化脱硫性能

以月桂酸为模板剂,仲丁醇铝为铝源,三氯化钛为钛源,采用"一锅法"制备了多级孔钛铝氧化物。XRD、FT-IR、N_2吸附脱附及SEM表征结果表明:试样中氧化铝以γ-Al_2O_3相存在,层状结构,TiO_2主要以金红石相存在,具有微介孔多级孔结构,微孔分布在0.50~0.57nm,介孔分布在4.90~10.34nm。以二苯并噻吩(DBT)为探针评价催化剂的催化氧化性能,结果表明:钛铝氧化物由于具有多级孔道结构,有效降低了大分子的传质阻力,是提高DBT转化率的主要因素。优化的反应条件为:钛铝摩尔比为1∶10,催化剂用量为0.332g/10mL,反应温度为60℃,反应时间为2h,该条件下脱硫率最高可达95.1%。     

SO2-4/ZrO2-SiO2的制备及其催化合成丁酸丁酯

采用分别沉淀/混合沉淀法、改性共沉淀法和以硅溶胶为硅源的共沉淀法制备了SO2-4/ZrO2-SiO2固体超强酸催化剂;考察了沉淀剂及沉淀终点的pH等制备条件对分别沉淀/混合沉淀法制备的SO2-4/ZrO2-SiO2催化剂催化合成丁酸丁酯活性的影响;探索了ZrO2-SiO2的制备方法、反应时间对SO2-4/ZrO2-SiO2催化剂活性的影响.实验结果表明,以硝酸铵为沉淀剂,当沉淀终点的pH为7～8时,采用分别沉淀/混合沉淀法制备的SO2-4/ZrO2-SiO2催化剂的活性较高(酯化率88.7%),但分别沉淀/混合沉淀法制备的ZrO2-SiO2组成不均匀;以硅溶胶为硅源采用共沉淀法制备的SO2-4/ZrO2-SiO2催化剂催化合成丁酸丁酯,在正丁醇0.48 mol、正丁酸0.40 mol、反应时间3 h、不添加任何带水剂的条件下,酯化率高达96.4%,该方法制备的催化剂稳定性和再生性能好,制备成本低.     

改性TiO2对亚甲基蓝的光催化降解

以十八胺为模板剂、钛酸四正丁酯为钛源,利用钛醇盐的水解制备TiO2.分别以不同量的正硅酸乙酯对TiO2进行Si改性,制备Si掺杂的TiO2.以XRD、低温N2吸附、XPS等方法对催化剂的晶体结构、孔结构和活性中心进行表征,发现适量的Si掺杂对TiO2比表面积、孔体积、锐钛矿含量都有所提高.对亚甲基蓝的光催化降解结果表明,掺杂适量的Si可大幅度提高TiO2的催化活性.     

棒状Ni/CuO-ZnO的制备及其反应吸附脱硫性能研究

采用水热合成法制备了棒状CuO-ZnO复合氧化物,采用等体积浸渍法制备了Ni/CuO-ZnO吸附剂,采用TG、SEM,XRD,BET方法进行了表征。在固定床反应器中进行了吸附剂的反应吸附脱硫性能评价。结果表明：制备的CuO-ZnO复合氧化物呈棒状结构,复合氧化物适宜的焙烧温度为500 ℃;Cu的掺杂有效改进了反应吸附剂的脱硫性能,Cu的最佳掺杂量（w）为10%,掺杂Cu后脱硫率较Ni/ZnO平均脱硫率提高17.4百分点,且能延长有效脱硫时间,吸附剂在45 h左右仍能保持较高的脱硫活性。     

月桂酸调控制备高光催化活性TiO2纳米晶

以钛酸丁酯为钛源、月桂酸为添加剂,采用简单溶剂热法合成了TiO₂纳米晶。结合XRD与TEM手段,以光催化降解亚甲基蓝染料为探针反应,考察了月桂酸与钛酸丁酯的摩尔比以及温度对所合成的TiO₂纳米晶的结构及其光催化性能的影响,并探讨了该体系下TiO₂纳米晶的生长机理。结果表明,月桂酸的存在有利于提高所合成TiO₂的结晶度,适当的月桂酸与钛酸丁酯的摩尔比是制备催化活性较高的TiO₂的必要条件;随着合成温度的升高,所得TiO₂的晶型由纯锐钛矿型向锐钛矿与金红石混合型转变,在200℃时所制备的TiO₂纳米晶的形貌规则、分散性高、光催化活性好。在月桂酸合成体系中,TiO₂晶粒生长符合定向吸附生长机制。     

C,S共掺杂介孔纳米TiO2的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前体、表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)为C源和S源,采用溶胶-凝胶结合蒸发诱导自组装法合成了C,S共掺杂的介孔纳米TiO₂(C,S-TiO₂),利用XRD,SEM,TEM,EDX,N2吸附-脱附,XPS,UV-Vis漫反散和光致发光光谱等分析方法对所合成C,S-TiO₂进行表征,并通过光催化降解罗丹明B(RhB)考察了C,S-TiO₂的光催化活性和稳定性。实验结果表明,所制备的C,S-TiO₂材料具有较大的比表面积和均匀的孔径,C和S的共掺杂拓宽了TiO₂的光吸收范围,促进了光生载流子的分离,提高了TiO₂的光催化性能。当SDS添加量为2 g时,C,S-TiO₂的光催化性能最优,对RhB的光降解率达94.75%,催化剂经5次循环使用后,RhB的降解率仍保持在90%左右,具有优异的稳定性和可回收性。     

锑掺杂对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用浸渍法制备了一系列Sb掺杂的Mn-Ce-Sb/TiO₂催化剂,考察了Sb/TiO₂摩尔比对催化剂脱硝性能的影响,采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、NH₃程序升温脱附,H₂程序升温还原等表征手段对Mn-Ce/TiO₂和Mn-Ce-Sb/TiO₂(Sb/TiO₂摩尔比2∶10)催化剂进行表征,并对两种催化剂的脱硝性能、抗硫和抗水性能进行对比。结果表明：Sb的掺杂有利于催化剂的活性组分在载体上更好地分散,促进活性组分与载体之间的相互作用,促进低温氧化还原反应的进行;Mn-Ce-Sb/TiO₂催化剂具有较大的比表面积、较多的表面酸性位及优良的氧化还原性能,因此,与Mn-Ce/TiO₂催化剂相比,Mn-Ce-Sb/TiO₂催化剂具有更高的选择性催化还原NO活性及较好的抗硫、抗水性能。     

Fe2O3-CeO2光催化剂的制备及其催化性能

采用水热共沉淀法及水热浸渍法制备了Fe2O3-CeO2光催化剂,考察了工艺条件对Fe2O3-CeO2结构特征及光催化性能的影响。结果表明,经过600℃热处理,两种方法制得的样品均为立方萤石相CeO2结构,共沉淀法所得Fe2O3-CeO2没有杂相峰出现,随着Fe3+含量增加,样品结晶度增大;当Fe3+摩尔分数在5%以上时,浸渍法所得Fe2O3-CeO2样品有Fe2O3杂相峰,并且结晶度随Fe3+含量增加而降低。经过600℃热处理得到球形的Fe2O3-CeO2,浸渍法制得的样品有长大与团聚趋势。随着Fe3+含量增加,Fe2O3-CeO2对次甲基蓝的催化降解率先增大后减小,3%Fe3+掺杂量的降解率最佳,并且共沉淀法制得的Fe2O3-CeO2对次甲基蓝的催化降解效果优于浸渍法得到的Fe2O3-CeO2及纯CeO2。降解液的pH值直接影响到次甲基蓝的降解率,当pH值为10.0时,降解效果最好。随着催化剂用量增加,降解率先增大后减小,当催化剂质量浓度为100 mg/L、降解时间为100 min时,共沉淀法制备的Fe2O3-CeO2催化次甲基蓝的降解率最高达97.6%;浸渍法制备的催化剂质量浓度为50 mg/L、降解时间为100 min时,其降解率最高为93.4%;而纯CeO2的仅为75.8%。该光催化降解反应为一级动力学反应,反应速率服从多相催化动力学Langmiur-Hinshelwood(L-H)方程,共沉淀法所得Fe2O3-CeO2的最佳表观反应速率常数kapp为14.52×10-2,较浸渍法的增大23.9%,比纯CeO2样品高出71.8%。     

焙烧温度对Au/TiO2催化愈创木酚加氢脱氧反应性能的影响

采用沉积-沉淀法制备了不同焙烧温度的Au/TiO₂系列催化剂,采用TEM、XPS、XRD、N₂吸附-脱附、ICP以及NH₃-TPD等手段表征了Au/TiO₂系列催化剂的物化性能。考察了Au/TiO₂系列催化剂在木质素模型化合物(愈创木酚)加氢脱氧反应中的催化性能,及反应条件对Au/TiO₂-1(焙烧温度为350 ℃)催化愈创木酚加氢脱氧反应性能的影响,并探讨了反应机理。结果表明,当焙烧温度由350 ℃升至650 ℃,Au/TiO2催化剂中Au颗粒平均粒径从2.7 nm增至7.9 nm,晶型保持为锐钛矿型,催化剂比表面积由90 m²/g减至49 m²/g;新鲜和反应后催化剂中的Au均以金属态存在。在愈创木酚加氢脱氧反应中,Au/TiO₂催化剂对酚类产物有很高的选择性。随着催化剂焙烧温度增加,其活性逐渐降低,产物中酚类物质的选择性基本不变;当催化剂上Au颗粒平均粒径小于6 nm时,出现了新的反应路径,即愈创木酚上甲氧基中的甲基加氢生成甲烷。不同反应温度与氢气压力的结果表明,Au/TiO₂催化剂能够高选择性地断裂1个C-O键,而苯环不会被饱和,酚类产物的分布基本没有变化。催化剂重复使用2次性能稳定。     

Oxidehydrogenation of Ethylbenzene Over Supported TiO2 Catalysts

Six different metals as active components of catalyst for dehydrogenation of ethylbenzene were supported over TiO₂ using isovolumetric impregnation method. In the bench scale experiment at 623 K an effective catalyst V₁/TiO₂ was found, 18.8% ethylbenzene with 100% styrene selectivity acquired. Various characterization techniques, physisorption, SEM/EDX, XRD, TGA, and particle size analyzer, were employed to analyze the features of catalysts. Results showed that lower calcined temperatures helped to increase the selectivity of styrene when V₁/TiO₂ was calcined at 523 K while the reaction temperature was 623 K. The pore distribution was concentrated and the growth of active components crystalline grains in V₁/TiO₂ catalyst could be effectively controlled when it was calcined in lower temperature during preparation. The agglomeration of V on the surface of V₁/TiO₂ catalyst during reaction leads to the decrease of ethylbenzene conversion.     

高孔体积、大孔径渣油加氢催化材料的开发

以硫酸铝溶液和碳酸氢铵溶液为原料,采用化学共沉淀的方法合成氧化铝的前躯物碱式碳酸铝铵（化学式为NH₄[AlO(OH)]₂HCO₃^.2H₂O）。结合反应机理,研究了反应体系pH和反应温度对碱式碳酸铝铵制备的影响。所制备的碱式碳酸铝铵焙烧后生成的氧化铝粉体具有高孔体积和大孔径的特点,适合用作渣油加氢催化剂的载体材料,并可与其他拟薄水铝石复合形成满足不同要求的具有不同孔结构的载体。催化剂活性评价和工业应用结果表明,采用碱式碳酸铝铵制备的氧化铝为载体材料的渣油加氢脱金属催化剂具有良好的脱金属和降残炭性能。     

燃烧法快速合成纳米二氧化钛及其光催化研究

以三氯化钛为氧化剂、抗坏血酸为还原剂和燃烧剂,采用燃烧法快速制备乳白色纳米二氧化钛,并采用XRD,IR,UV,SEM等手段对纳米二氧化钛进行表征。最佳的三氯化钛与抗坏血酸的摩尔比为1：0.6,所得样品的平均粒径为28 nm。以制备的纳米二氧化钛为光催化剂、0.01 g/L亚甲基蓝溶液为模拟污染水进行光催化研究,考察催化剂用量、双氧水、pH值、转速等对催化效果的影响,得到的最佳实验条件为：催化剂用量3 g/L,双氧水与亚甲基蓝溶液的体积比1：20,pH值9,离心机转速2 000 r/min。在此条件下对亚甲基蓝溶液进行光催化处理,在光照时间为240 min 时亚甲基蓝褪为无色。