核壳结构纳米复合材料的制备及催化应用研究进展

核壳结构纳米复合材料,即一层或多层的无机或有机材料借助某种相互作用力包覆在无机或有机颗粒的外表面所形成的具有核壳结构的纳米材料。核壳结构纳米复合材料可以改善外核和内壳的不足,提高材料的光、电、磁、催化等特性。根据核和壳层的不同可划分出多种分类,且制备方法多样。核与壳之间的相互作用促使核壳结构纳米复合材料呈现出多种优异的功能特性,广泛应用于诸多领域。在催化中,核壳结构纳米复合材料不但表现出良好的耐化学侵蚀特性还能有效减少纳米粒子的团聚、烧结等问题。该文综述了核壳型纳米复合材料的分类、制备方法及在催化领域中的应用,简单阐述了其形成机理,并对其未来发展方向进行了展望。     

三种典型含能材料热分解特性调控研究进展

含能材料在国防以及民用等领域均有重要的战略价值。其中,热分解特性是直接关系到含能材料能否有效应用的最主要特征之一,明确含能材料的热分解行为及机理对进一步提高其热分解效率或抑制其不稳定分解至关重要。以3种典型含能材料：环四亚甲基四硝胺（HMX）、六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）和3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）为研究对象,从关乎热分解特性的基础物化性质展开介绍,总结其相关热分解行为及机理,重点论述了影响其热分解特性的材料结构特征和添加剂类型。发现硝基脱除是热分解发生的关键步骤,而富含活性中心的金属元素材料和富含活泼基团的有机类材料易与硝基作用,能加快热分解过程。无机非金属材料则因其具有较大的比表面积和优异的气体扩散能力也可起到促进分解的作用。以共晶、包覆、加入钝感剂为主的3种方法被广泛用于提高这3种含能材料的热稳定性能。在热分解机理研究基础上,开展热分解促进剂和抑制剂的设计研发,这将有效推动含能材料热应用的创新发展,成为未来含能材料热分解特性的研究重点。     

Cr掺杂ZSM-5双功能催化剂的制备及其催化裂解正丁烷

采用原位合成的方法制备了Cr掺杂的ZSM-5分子筛,研究了Cr含量对于正丁烷催化裂解性能的影响。利用X射线衍射（XRD）、N₂吸附脱附、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis）、拉曼光谱（Raman）、氨程序升温脱附技术（NH₃-TPD）和吡啶红外（Py-FTIR）等表征手段研究了分子筛的结构、Cr物种的存在状态以及分子筛的酸性。研究结果表明,部分Cr进入分子筛的骨架,以单分散的形式存在,当Cr含量较低时,Cr的引入对于分子筛的弱酸性没有太大的影响。少量Cr的引入会极大提高正丁烷的转化率和乙烯、丙烯的收率,当Cr/Al摩尔比为0.04,反应温度为650℃时,正丁烷的转化率达到99.2%,乙烯、丙烯的收率达到53.8%,分别比未改性的ZSM-5高15.5%和5.0%。这可能是由于Cr活性组分的脱氢性能和分子筛的酸性形成协同作用,促进了正丁烷的高效转化。     

旋转式振荡器

旋转式振荡器是模拟人的手边旋转边摇动试管的动作,可以引起试管内的搅拌溶液呈旋涡式旋转,起充分混匀作用,旋转速度可以调节,当旋转速度较慢时,振荡器的运转是非常平稳的。因此可以用于科研单位和医院的实验室或化验室中作放射免疫测定,使反应液充分混匀,条件一致。在生物学研究中,当研究细胞聚合过程时可作振     

氨分解制氢镍基催化剂研究进展

氨分解制氢清洁高效,易于工业化使用,是一种极具前景的便携式制氢方法。镍作为氨分解非贵金属催化剂中性能最好、应用最广的催化剂,但仍存在低温活性低、易烧结等问题亟需改进。本文概括了氨分解反应的反应机理、动力学和热力学,综述了近年来国内外氨分解镍基催化剂的研究现状。研究者从镍金属活性中心调控出发进行研究,发现调节镍粒子尺寸、加入第二金属(Fe、Co、Mo等)、载体(Al₂O₃、SiO₂、分子筛等)、助剂(碱土金属、稀土金属等)以及设计核壳结构进行调控,可提高镍金属的分散性和抗烧结能力。本文在以上基础上提出了镍基催化剂的改进措施和未来发展方向,以期为进一步设计出低温高活性镍基催化剂提供依据。     

“新工科”背景下研究生“催化作用原理”课程教学模式探索

为了提升研究生的科研能力,落实立德树人的根本任务,“催化作用原理”课程以研究型教学模式为中心,以线上教学资源为辅、线下讲授与小组讨论为主,线上线下教学相融合,理论教学、课程实践及思政教育紧密结合,实现德育与智育协同育人。通过研究型教学的探索和实施,培养和提升研究生理论知识迁移能力、科技文献查阅与阅读能力、发现与分析问题及解决问题能力、科学研究创新能力,促进研究生了解催化新进展及催化发展趋势,拓宽研究生科学研究视野,提高研究生的科学研究能力,为培养复合型、创新型人才奠定基础。     

丙烷脱氢用高稳定性Pt基催化剂研究进展

丙烯作为重要的有机化工原料,国内外对其需求量持续增长,造成供不应求。丙烷脱氢(PDH)工艺是以丙烷为原料定向生产丙烯的技术,具有原料来源广泛、丙烯选择性高、产物简单易分离等优势,备受人们关注。本文主要阐述了近十年PDH反应中高稳定Pt基催化剂结构调控和工艺方面的研究进展。总结发现,Pt基催化剂具有最高的反应活性和丙烯选择性,然而,Pt基催化剂在反应中易积炭失活,且在高温下容易烧结团聚,造成稳定性下降。为提高Pt基催化剂的稳定性,研究者主要从催化剂结构设计和操作工艺条件优化两个角度出发。在Pt活性中心的调控方面：(1)调节Pt位点的结构特性,如分散度、粒径尺寸等;(2)加入金属助剂,如Sn、Cu、Ga、Zn等;(3)调控载体的酸性、比表面积、孔结构、金属-载体的相互作用等,能有效改善Pt基催化剂的抗烧结稳定性与抗积炭性能。在操作工艺条件优化方面,通过向丙烷原料中引入CO₂、H₂、水蒸气或者其他烷烃可增强Pt基催化剂的抗积炭稳定性、提高丙烯的收率。最后,文章指出有效耦合Pt基催化剂结构与操作条件是进一步提高PDH反应中Pt基催化剂稳定性和丙烯收率...     

HZSM-5催化剂在烃类催化裂解制低碳烯烃中的应用研究进展

HZSM-5分子筛是目前较适宜的催化裂解催化剂,但它的微孔特性限制了反应物或产物的高效扩散传质,导致催化效率下降;且HZSM-5分子筛酸分布不均匀,使生成的小分子产物乙烯和丙烯在强酸性位点继续发生聚合-脱氢-环化-芳构化-结焦等副反应,进而生成积碳引起催化剂失活。因此,对HZSM-5分子筛的酸性质或结构进行改性是提高催化裂解反应中低碳烯烃收率和催化剂稳定性的关键。从催化裂解反应机理、HZSM-5分子筛酸性质和结构调控、复合分子筛制备、双功能催化剂构建等方面详细总结了烃类(C₄～C₈)催化裂解制低碳烯烃的研究进展,旨在为构建催化裂解性能更优异的HZSM-5催化剂提供指导。     

Pt/TiO2/ZSM-5催化剂的制备及其催化转化正丁烷

采用溶胶-凝胶法和等体积浸渍法,分别对ZSM-5分子筛进行TiO₂改性和Pt负载,获得了具有脱氢-裂解双功能的Pt/TiO₂/ZSM-5催化剂,采用XRD、N₂吸附-脱附、TEM、XPS和NH₃-TPD对样品的晶体结构,孔结构、形貌、活性金属价态和酸性质等进行了表征,并研究了正丁烷在此催化剂上催化转化制备低碳烯烃的反应规律。研究结果表明,TiO₂的引入,一方面使得改性后的ZSM-5分子筛获得了额外的酸性中心,特别是强酸性位含量的增加,有助于促进正丁烷的活化;另一方面Pt与TiO₂之间存在“金属-载体”强相互作用（SMSI）,在H₂还原气氛下,Pt能够促进TiO₂的还原,生成Ti³⁺物种,而Ti³⁺的存在增加了Pt周围的电荷密度,降低了Pt对低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）的吸附能力,抑制了深度脱氢和生焦反应,从而提高双功能催化剂对烯烃的选择性。当H₂还原温度为450℃时,Pt/10TiO₂/ZSM-5催化剂在625℃下的正丁烷转化率为76.1%,低碳烯烃（C₂⁼～C₃⁼）收率为50.9%,分别比Pt/ZSM-5催化剂提高了16.7%和12.6%。     

Ni基核壳结构催化剂的制备及其应用研究进展

综述了近年来不同Ni基核壳结构催化剂的合成及应用，并讨论了Ni基核壳纳米粒子面临的挑战，对该领域的未来发展提出展望。