Co_3O_4/CNTs复合材料的制备及其电化学性能

通过水热法在水与乙醇不同体积比下制备了Co_3O_4/CNTs复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对Co_3O_4/CNTs的微观形貌、粒径大小和物相结构等物化性质进行表征。通过循环伏安法,恒电流充、放电和交流阻抗等测试方法考察了不同Co_3O_4粒径的Co_3O_4/CNTs的电化学性能。结果表明:具有尖晶石结构的Co_3O_4主要负载在CNTs的外表面;随着水体积分数的增加,Co_3O_4的粒径从5 nm逐渐增大到22 nm;随着Co_3O_4粒径的增加,Co_3O_4/CNTs在0.5 A/g电流密度下的比电容从207.5 F/g降至94.7 F/g;Co_3O_4粒径为5 nm的Co_3O_4/CNTs具有更高的比电容、优良的倍率特性和稳定性,2000次充、放电循环过程中比电容不降反升,稳定在220 F/g左右。     

Co3O4/CNTs复合材料的制备及电化学性能

通过水热法在水与乙醇不同体积比下制备了Co3O4/CNTs复合材料。采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对Co3O4/CNTs的微观形貌、粒径大小和物相结构等物化性质进行表征。通过循环伏安法,恒电流充、放电和交流阻抗等测试方法考察了不同Co3O4粒径的Co3O4/CNTss的电化学性能。结果表明：具有尖晶石结构的Co3O4主要负载在CNTs的外表面;随着水体积分数的增加,Co3O4的粒径从5 nm逐渐增大到22 nm;随着Co3O4粒径的增加,Co3O4/CNTs在0.5 A/g电流密度下的比电容从207.5 F/g降至94.7 F/g; Co3O4粒径为5 nm的Co3O4/CNTs具有更高的比电容、优良的倍率特性和稳定性,2000次充、放电循环过程中比电容不降反升,稳定在220 F/g左右。     

CNTs/Fe3O4磁性破乳剂的制备及性能研究

为了实现破乳剂的绿色环保可回收,选择将功能化后的碳纳米管(CNTs)和四氧化三铁(Fe₃O₄)进行复合,通过溶剂热法制备磁性破乳剂CNTs/Fe₃O₄,并用XRD、FT-IR及SEM对破乳剂的结构进行了表征,研究了CNTs/Fe₃O₄磁性破乳剂对水包油型乳液的破乳性能,并探究其达到最佳破乳性能的条件及回收性能。研究结果表明：通过溶剂热法将Fe₃O₄和CNTs成功复合在一起,制备的磁性破乳剂CNTs/Fe₃O₄分散性明显增强。当破乳温度为65℃、破乳剂加量为600 mg/L、破乳时间为90 min、pH值为6时的破乳效果最佳,处理后含油废水的透光率可高达96.03%,水中含油量为0.017 g/L。CNTs/Fe₃O₄在循环利用4次时的破乳效果显著,透光率仍然可达91.43%。     

纳米颗粒对原油-CO2体系界面张力的影响

注CO₂开发含沥青质油藏会导致沥青质沉淀,造成储层堵塞,而注入纳米颗粒能够有效抑制沥青质沉淀。在明确原油注CO₂产生沥青质沉淀特征的基础上,选取不同地区4种沥青质质量分数的原油,分别测定了无机纳米颗粒SiO₂、金属氧化物纳米颗粒Co₃O₄和Fe₃O₄作用下的CO₂与原油的界面张力,并评价了原油性质对纳米颗粒性能的影响。结果表明：原油中沥青质沉淀量随压力的增加而增大,CO₂与原油间界面张力随压力的增加呈现出先快速下降后逐渐变缓的趋势,对应的一次接触最小混相压力也随沥青质沉淀量的增加而增大;纳米颗粒具有较高的表面活性和比表面积,能够吸附沥青质颗粒,抑制沥青质聚集,有效降低油气体系界面张力,其中纳米颗粒性能高低依次为无机纳米颗粒SiO₂、金属氧化物纳米颗粒Co₃O₄和Fe₃O₄;纳米颗粒性...     

双模板剂合成Co2P纳米片及其催化氨硼烷水解性能的研究

开发一种在温和条件下具有高活性、高选择性的催化剂是实现氨硼烷水解制氢应用的关键。以构建具有P掺杂材料为出发点,以两种不同比例的金属盐作为模板剂,以过渡非贵金属Co为中心金属,合成出制作方法简便、性能优异的催化剂。通过乙酸钴和氨水制备出Co₃O₄前躯体,将Co₃O₄前躯体与NaH₂PO₂,NaCl, LiCl混合,在N₂气氛下焙烧,然后进行水洗将两种盐模板剂去除,得到纳米片催化剂Co₂P-NaLi。试验结果表明,当n(NaCl)∶n(LiCl)=1∶0.15时制备的催化剂Co₂P-NaLi_0.15催化活性最高,其在298 K、光照条件下催化氨硼烷水解反应的初始转化率(TOF)为31.2 min^-1,且该催化剂上氨硼烷分解的活化能(E_a)为60.8 kJ/mol。循环5次后,催化剂依然保持良好活性,表明其拥有良好的稳定性。     

钴铁尖晶石在CO2加氢中的结构演变与催化特性

利用原位X射线衍射(XRD)分析结合密度泛函理论(DFT)计算,揭示了采用溶胶-凝胶法合成的结构明确的钴铁尖晶石(CoFe₂O₄)在催化CO₂加氢转化中的结构演变与催化特性。原位XRD分析结果表明,CoFe₂O₄在预还原过程中形成Co₃Fe₇合金,Co₃Fe₇合金在反应中保持稳定,且其催化加氢能力较强,转化产物主要为甲烷与C₂～C₄烷烃(C₂⁰～C₄⁰)。K-CoFe₂O₄(将CoFe₂O₄用K₂CO₃助剂改性)的预还原过程中出现富钴合金(K-Co₁Fe₁)向富铁合金(K-Co_3...     

Si纳米线/ZnFe2O4/AgBr光催化剂的构建及其磁场可调控性能

采用金属辅助化学刻蚀法和水热法制备了Si纳米线/ZnFe₂O₄/AgBr复合光催化剂，考察了Si纳米线/ZnFe₂O₄/AgBr在磁场作用下的光催化性能。结果表明：Si纳米线/ZnFe₂O₄/AgBr复合光催化剂在未使用HNO₃溶液浸泡且无磁场作用时的光电流密度为0.25 mA/cm²,开启电压为0.4 V;Si纳米线/ZnFe₂O₄/AgBr复合材料在合成时表面会产生Ag,采用HNO₃溶液将其浸泡除去Ag,浸泡后光电流密度为0.07 mA/cm²,相比于未使用HNO₃溶液浸泡时的光电流密度明显下降，这是由于Ag具有传输电子与空穴的能力，可加快ZnFe₂O₄和Si纳米线间光生电子和光生空穴对的分离，从而提高光电流密度；当外加80000 A/m磁场时，其光电流密度...     

AgSb2O5.18/Ag/Ag2S等离子体-Z型异质结构造及氧化还原性能

以 L-半胱氨酸、KSbO₆H₆和 AgNO₃为原料,利用水热法一步合成了 AgSb₂O_5.18/Ag/Ag₂S 粉末材料,在 250 ℃下焙烧得到试样 AgSb₂O_5.18/Ag/Ag₂S-250;提出了 AgSb₂O_5.18/Ag/Ag₂S 等离子体 -Z 型异质结模型,并基于该模型揭示了电子-空穴转移规律。采用 XRD、SEM、HRTEM、XPS、UV-Vis、电子自旋共振(ESR)等方法对试样的物相、形貌和结构特征等进行表征。表征结果显示,AgSb₂O_5.18/Ag/Ag₂S 的粒径约为 50 nm,粒径分布较均匀;AgSb₂O_5.18/Ag/Ag₂S-250 颗粒形貌不规则,有新的 Ag...     

多巴胺改性海泡石的制备及吸附性能研究

采用廉价易得的海泡石作为吸附剂,对其进行多巴胺改性和磁改性,制备了PDA@SeP/Fe₃O₄复合材料,利用FT-IR、XRD、SEM对吸附剂进行了结构表征。实验考察了复合材料对亚甲基蓝的吸附性,结果表明:改性后的海泡石材料表面成功负载了多巴胺及Fe₃O₄;PDA@SeP/Fe₃O₄复合材料具有良好的吸附性及再生性能,在吸附时间3 h、45℃、pH=10条件下,该复合材料对亚甲基蓝能达到最好的去除效果,吸附量可达749.14 mg/g;PDA@SeP/Fe₃O₄复合材料对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir模型,为自发的吸热过程,吸附焓变与熵变分别为7.033 kJ/mol和35.514 J/(mol·K),吸附行为遵循准二级动力学方程。     

Cr浸渍顺序对CuO-CeO2催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

采用等体积浸渍法,通过改变浸渍顺序制备了Cr₂O₃/CuO-CeO₂,CuO/Cr₂O₃-CeO₂,CuO-Cr₂O₃-CeO₂催化剂,评价了催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的催化性能;结合XRD、N2吸附-脱附和H₂-TPR等表征方法,研究了Cr浸渍顺序对CuO-CeO₂催化剂结构及其催化性能的影响。实验结果表明,CuO晶粒粒径、Cu比表面积和还原性质主要受Cr浸渍顺序的影响;Cr₂O₃/CuO-CeO₂催化剂的CuO晶粒粒径较小、Cu比表面积较大、表相CuO的还原温度较低,因此具有较好的催化活性。在反应温度为260℃、水与甲醇的摩尔比为1.2、甲醇水蒸气气态空速为1760 h^-1的条件下,Cr₂O₃/CuO-CeO₂催化剂的甲醇转化率达100%,较未掺杂助剂Cr的催化剂高9.97百分点。     

磷改性ZSM-5分子筛的水热稳定性

选取n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为45、150、250的磷改性ZSM-5分子筛样品,在800℃和100%水蒸气气氛下分别水热处理4、8和17 h,得到一系列高温水热老化后的磷改性ZSM 5分子筛样品。采用XRD、XRF、BET、NH3-TPD、³¹P NMR、²⁷Al NMR表征方法研究这些老化样品的磷氧化物状态变化及骨架铝配位、物相、孔结构和酸性变化情况。通过脉冲微反实验考察这些老化样品的甲醇制丙烯（MTP）反应催化性能稳定性。结果表明,ZSM 5的n(SiO₂)/n(Al₂O₃)对磷改性作用和水热稳定性有重要影响,提高水热老化温度和延长老化时间会明显加剧磷氧化物的迁移、缩合及与骨架铝的配位成键作用。低n(SiO₂)/n(Al₂O₃)时,四配位骨架铝容易转变为与磷有配位关系的各类缺陷位骨架铝和六配位非骨架铝;高n(SiO₂)/n(Al₂O₃)时,尤其在n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为150时,存在大量骨架铝既具有很高的抗磷氧化物配位成键能力,又具有很好的抗水蒸气水解能力,具有更高的反应催化活性和水热稳定性。提高水热处理温度还具有疏通磷改性ZSM-5分子筛孔道的作用,低n(SiO₂)/n(Al₂O₃)的磷改性ZSM-5分子筛的比表面积和孔体积有部分恢复,高n(SiO₂)/n(Al₂O₃)的微孔部分比表面积有所增加。不同n(SiO₂)/n(Al₂O₃)磷改性ZSM-5分子筛的相对结晶度均随水热老化温度提高和老化时间延长而下降;酸量和酸强度均随水热老化温度升高而急剧下降,但随水热老化时间延长保持相对稳定,n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为150的磷改性ZSM 5分子筛的酸性最稳定。n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为150的磷改性ZSM-5分子筛经过800℃和100%水蒸气老化4 h后具有优异的MTP催化性能,如高反应活性、高丙烯选择性和烃产物组成稳定性。     

ZSM-5分子筛的磷改性作用

选取硅铝比为45、150和250的H-ZSM-5分子筛,通过磷酸氢二铵水溶液饱和浸渍、干燥,以及在550℃的100%水蒸气气氛下水热处理2 h,制备出一系列不同磷负载量的磷改性ZSM-5分子筛样品。采用XRD、XRF、BET、NH₃-TPD、²⁷Al NMR、³¹P NMR等表征方法研究这些样品的磷氧化物分布状态及对骨架铝配位、物相、孔结构和酸性的影响。通过脉冲微反实验评价分析磷改性对ZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯（MTP）反应活性和烃类产物选择性的影响。结果表明,ZSM-5分子筛的硅铝比或骨架铝密度对磷氧化物分布状态及对磷改性作用有显著影响。对低硅铝比的ZSM-5分子筛进行磷改性,磷氧化物的聚合程度高,磷改性作用强,磷与骨架铝形成P-O-Al化学配位,导致四配位骨架铝（Al(OSi)₄)的数量减少;磷氧化物不仅分布在分子筛外表面,并且深入到分子筛孔道内部;比表面积和孔体积也随磷负载量增加而大幅度下降,酸量和酸强度同样也有较大幅度降低。对高硅铝比的ZSM-5分子筛进行磷改性,磷氧化物多以单分子磷氧化物或二聚磷氧化物形式分布在分子筛的外表面,比表面积和孔体积受磷负载量的影响极小,酸量和酸强度变化也不明显,磷改性作用较弱。不同硅铝比的磷改性ZSM-5分子筛的甲醇转化催化活性随磷负载量增加到某一数值后均出现突然降低现象,表明活性降低与磷氧化物对分子筛的孔道修饰作用或堵孔有关。通过提高硅铝比或磷改性降低ZSM-5分子筛的酸密度和酸强度,降低了甲醇转化过程的氢转移反应和烯烃裂解反应的活性,有利于提高产物中丙烯和C₄烃的选择性,而乙烯和烷烃选择性降低。     

合成条件对SAPO-11分子筛性质及催化性能的影响

通过调变SAPO-11分子筛合成的水/铝比[n(H2O)/n(Al2O3)]、晶种添加量、晶化温度,合成了系列SAPO-11分子筛,研究合成条件对SAPO-11分子筛物化性质及其催化1-己烯临氢异构化性能的影响.结果表明:适当提高体系水/铝比,可使SAPO-11分子筛晶化时产生优先生长现象,从而暴露出更多孔口,提高分子...     

氮化碳对Cu-ZnO-Al2O3催化CO2加氢合成甲醇的影响

采用固体混合法制备了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)复合Cu-ZnO-Al₂O₃催化剂,通过XRD、H₂-TPR、CO₂-TPD和N₂O滴定等表征手段对催化剂进行表征,并将其用于CO₂加氢合成甲醇反应。结果表明,g-C₃N₄的适量添加可以提高催化剂上铜物种的分散度和催化剂的碱性位点,增加铜颗粒的比表面积,有利于CO₂的吸附及活化,当添加5%质量分数的氮化碳时,催化剂催化效果显著提高,在200 ℃、3.0 MPa的反应条件下,CO₂转化率达到7.6%,甲醇选择性为74.4%。     

γ-Al2O3/SAPO-34复合催化剂及其对MTO反应的催化性能

采用介孔γ-Al₂O₃对微孔SAPO-34分子筛进行复合改性,利用水热包覆技术制备了γ-Al₂O₃/SAPO-34复合催化剂,研究了复合催化剂物化性质及其对甲醇制低碳烯烃(MTO)反应的催化性能。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、氨气程序升温脱附法(NH₃-TPD)和物理吸附仪(BET)等手段对不同γ-Al₂O₃/SAPO-34复合催化剂的晶相组成、骨架结构、微观形貌、表面酸性及孔结构进行分析表征。结果表明,与物理共混催化剂相比,水热包覆法制得γ-Al₂O₃/SAPO-34复合催化剂形成了包覆相和微-介孔结构(微孔比表面积123 m²/g,介孔比表面积95 m²/g)。在常压、催化剂装载量1 g、水/醇摩尔比2/1、原料进料体积空速2 h^-1、N²流速20 mL/min、反应温度380  ℃条件下,复合催化剂表现出优越的催化性能和反应寿命,甲醇转化率和低碳烯烃选择性分别达到100%和88%,催化剂寿命达到990 min,与物理共混催化剂相比,复合催化剂寿命延长了640 min。     

Pt负载位置对双功能催化剂正十二烷加氢异构化性能影响

将金属Pt分别负载在Al₂O₃和ZSM-22分子筛上,然后分别与等质量的HZSM-22分子筛和Al₂O₃混合制备2种复合双功能催化剂Pt/Al₂O₃+HZSM-22和Pt/HZSM-22+ Al₂O₃。采用XRD、BET、NH₃-TPD、SEM、ICP以及TEM表征手段对载体和催化剂进行分析。在固定床反应装置上以正十二烷为正构烷烃模型化合物,考察了复合双功能催化剂对正十二烷加氢异构性能的影响。结果表明：金属Pt的负载位置直接影响加氢异构反应性能,金属负载在γ-Al₂O₃上的催化剂Pt/Al₂O₃+HZSM-2,其正十二烷转化率和异构产率均明显优于金属负载在HZSM-22分子筛上的催化剂Pt/HZSM-22+ Al₂O₃。但是将金属Pt负载在γ-Al₂O₃或直接负载在ZSM-22分子筛上并不影响单甲基异构产物的分布,其异构产物以支链靠近端部的2-甲基异构体为主。     

三氧化钼催化合成季戊四醇四庚酸酯

通过焙烧法直接焙烧钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O),制备了一种用于季戊四醇(PER)与正庚酸(HPA)酯化合成季戊四醇四庚酸酯(PETH)反应的三氧化钼(MoO₃)催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附(BET)等手段对催化剂进行了表征。考察了焙烧温度、反应条件(温度、时间、原料配比、催化剂用量)等因素对催化剂性能的影响。结果表明：催化剂比表面积随着焙烧温度的升高而减小,催化剂催化活性也随之减弱;在焙烧温度400、500 ℃下制得的MoO₃为晶面(021)、(110)、(040)同时择优取向α-MoO₃,在焙烧温度600 ℃下制得的MoO₃为(020)、(021)、(110) 晶面同时择优取向α-MoO₃;在400、500 ℃下焙烧制得的(021)、(110)、(040) 晶面同时择优取向α-MoO₃催化剂的催化活性最优,择优取向晶面(021)和/或(110)更利于PER与HPA酯化合成PETH反应。在适宜的反应工艺条件(T=200℃,t=4 h, n(HPA)/n(PER)=4.2, n(MoO₃)/n(PER)=0.004)下,PER转化率达到100%,PETH的选择性达到100%。     

不同硅/铝比ZSM-5分子筛对烷烃和环烷烃催化裂解性能的影响

以硅/铝摩尔比（n(SiO2)/n(Al2O3)=24的ZSM 5分子筛为母体,通过酸处理脱铝制备了具有不同硅/铝摩尔比(50、85、110、140)的ZSM-5分子筛,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶红外吸附(Py-FTIR)、N₂吸附-脱附等手段对其进行表征,考察其应用于正辛烷和乙基环己烷催化裂解反应的性能差异。结果表明,正辛烷和乙基环己烷的转化率与ZSM-5分子筛硅/铝比存在较好的对应关系,即硅/铝比越低、酸量越高,转化率越高;但ZSM-5分子筛硅/铝比低、酸量过多会导致非选择性副反应发生,降低目的产物低碳烯烃收率和选择性。不同硅/铝比ZSM-5分子筛在正辛烷和乙基环己烷催化裂解反应中显示出不同的催化性能,对于相同碳数的烷烃正辛烷和乙基环己烷,由于其分子结构不同,所适宜的硅/铝比不同;在相同硅/铝比分子筛条件下,环烷烃乙基环己烷的总体反应活性低于相对应的直链烷烃正辛烷;正辛烷在ZSM-5-85分子筛上具有更优异的催化裂解反应性能,乙基环己烷在ZSM-5-50分子筛上具有更优异的催化裂解反应性能。     

柠檬酸与磷的改性对Ni-Mo/Al2O3焦化蜡油加氢脱氮性能的影响

以γ-Al₂O₃为载体,Ni-Mo为活性金属组分,采用等体积溶液浸渍法制备了焦化蜡油加氢处理催化剂Ni-Mo/Al₂O₃。在浸渍液中分别加入柠檬酸、磷酸二氢铵,以及同时加入柠檬酸和磷酸二氢铵,得到改性的催化剂Ni-Mo-CA/Al₂O₃、Ni-Mo-P/Al₂O₃和Ni-Mo-P-CA/Al₂O₃,采用NH₃-TPD、H₂-TPR、UV-Vis DRS和HRTEM等手段对制备的催化剂进行了表征,考察了柠檬酸和磷改性对催化剂的性质和加氢脱氮活性的影响。结果表明,磷改性提高了Ni-Mo/Al₂O₃催化剂的表面酸量,但降低了其加氢脱氮活性;柠檬酸的改性提高了Ni-Mo/Al₂O₃催化剂的加氢脱氮活性,但降低了催化剂的表面酸量;柠檬酸 磷的组合改性使Ni-Mo/Al₂O₃催化剂同时具有较高的表面酸量和加氢脱氮活性。柠檬酸-磷的组合改性使Ni-Mo/Al₂O₃催化剂的表面形成了更多的高活性Mo物种,活性金属有着更高的分散性,MoS₂堆垛层数集中分布在2层和3层,从而使其对焦化蜡油的加氢脱氮活性得到了大幅提升。