模板法合成介孔CeO_2研究现状

CeO2是一种重要而廉价的稀土化合物,广泛应用于催化领域,将其制备成为介孔态材料可以提高其催化反应活性,拓宽其应用范围。阐述了当下使用各种模板法制备介孔CeO2的研究现状,着重关注了CeO2的介孔参数,并展望了模板法合成介孔CeO2的趋势。     

不同模板剂对介孔SiO2-TiO2复合材料光催化性能的影响

介孔材料被用于光催化领域。利用不同类型的模板剂调节孔径和比表面积是提高光催化效率的方法之一,在介孔材料中引入第二金属或金属氧化物也是提高其降解效率的有效途径。因而,选用阳离子表面活性剂N-十六烷基乙二胺(HEDA)、非离子表面活性剂三嵌段共聚物EO_(20)PO_(70)EO_(20)(P123)与EO_(106)PO_(70)EO_(106)(F127),分别合成相应的介孔材料;通过静电作用将TiO_2负载到介孔材料表面及内部,制备介孔SiO_2-TiO_2复合材料。研究不同离子型模板剂对介孔材料的比表面积及光催化降解效率的影响。     

纳米CeO_2不同的制备方法对催化性能的影响

采用快速氧化法、直接焙烧法、水热滴加法和水热倾倒法制备了纳米CeO_2催化剂,并用于催化甲醇与CO2合成碳酸二甲酯(DMC)。结果表明,水热滴加法制备的纳米CeO_2催化性能优于其他方法制备的催化剂。水热滴加法的最优条件为3 m L氨水和1.0 g CTAB,DMC产率最高可达0.772 0 mmol/mmolcat。此外,通过透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、N2吸脱附、X-射线光电子能谱仪(XPS)和程序升温吸附(TPD)对所制备的催化剂进行表征。研究结果表明,纳米CeO_2上较高的Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)比值和适当的酸碱性位数量和强度对其催化性能有显著影响。     

高效介孔Co_3O_4/CeO_2-Al_2O_3低温催化氧化甲醛性能研究

以介孔CeO_2-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备了系列介孔Co_3O_4/CeO_2-Al_2O_3催化剂,该系列催化剂对甲醛的低温催化氧化反应有显著的催化效果。考察了催化剂中Co_3O_4的质量分数对催化剂的催化性能的影响。实验结果表明,当Co_3O_4的质量分数为8%时,催化剂在60℃使甲醛完全氧化为CO_2和H_2O。同时,对样品进行了程序升温还原(H_2-TPR)表征,发现介孔8%Co_3O_4/CeO_2-Al_2O_3催化剂具有较强的还原能力。     

胶束化行为对Cu-HMS介孔分子筛结构及催化性能的影响

通过改变EtOH/H2O比,制备了一系列不同粒径和比表面积的Cu-HMS分子筛,使用红外,XRD,SEM和BET对其进行表征,研究不同乙醇/水的用量下,胶束化行为对Cu-HMS结构和表面形貌的影响。不同粒径的Cu-HMS与活性组分PdCl2结合制成氧化羰基合成碳酸二乙酯的催化剂,均表现出较好的选择性。其中EtOH/H2O比为1.0的Cu-HMS分子筛,由于较大的比表面积在相同钯含量下表现出较高的催化活性。     

负载型CeO_2/OMS-2催化剂对VOCs的催化氧化性能

采用回流法合成了OMS-2,同时以OMS-2为载体,采用浸渍法负载CeO_2制备了Ce/OMS-2催化剂,运用X射线衍射、拉曼光谱、BET、H_2-TPR和NH_3-TPD等方法对催化剂进行表征,并考察CeO_2/OMS-2催化剂催化氧化二氯甲烷和乙酸乙酯的性能。结果表明,CeO_2的加入并未改变OMS-2较好的八面体分子筛结构,CeO_2的晶粒很小且以高分散的形式存在;负载CeO_2的OMS-2催化剂比表面积都有增大趋势;随着CeO_2负载量的增加,低温和高温的还原峰都先向低温方向偏移再向高温方向偏移;随着CeO_2负载量的增加,高温处强酸性峰先向低温方向偏移再向高温方向偏移。反应活性结果表明,CeO_2/OMS-2催化剂活性比载体OMS-2的活性好,随着铈负载量的增加,催化活性先升高再降低,其中,CeO_2负载质量分数为1.0%(1.0Ce/OMS-2)时催化剂效果最好,这可能是由于铈的加入活化了OMS-2中的氧,影响了整体催化剂的酸性,进而影响反应性能。     

介孔氧化锰对甲醛的低温催化氧化

采用硬模板法合成了介孔氧化锰纳米材料,考察了甲醛浓度对甲醛的催化氧化活性的影响。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等分析手段对合成的介孔材料进行了表征。结果显示,所合成的氧化锰具有很好的有序三维介孔结构,对甲醛具有优异的催化性能。甲醛的初始浓度对催化剂的活性有很大的影响,随着初始浓度的降低,催化剂活性逐渐提高。当甲醛的初始浓度为30 mg/L时,氧化锰催化剂在40℃时即可将甲醛完全降解。对于非贵金属型甲醛降解催化剂,此温度属于较低的。氧化锰优异的催化活性可能与其有序的介孔结构有很大的关系。     

介孔氧化锰对甲醛的低温催化氧化

采用硬模板法合成了介孔氧化锰纳米材料,考察了甲醛浓度对甲醛的催化氧化活性的影响。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等分析手段对合成的介孔材料进行了表征。结果显示,所合成的氧化锰具有很好的有序三维介孔结构,对甲醛具有优异的催化性能。甲醛的初始浓度对催化剂的活性有很大的影响,随着初始浓度的降低,催化剂活性逐渐提高。当甲醛的初始浓度为30 mg/L时,氧化锰催化剂在40℃时即可将甲醛完全降解。对于非贵金属型甲醛降解催化剂,此温度属于较低的。氧化锰优异的催化活性可能与其有序的介孔结构有很大的关系。     

复合模板剂对块状无裂纹介孔炭介孔结构的影响

用水热合成技术,以间苯二酚-甲醛为炭前驱体,F127或P123为模板剂,通过有机-有机自组装,制备了蠕虫状结构的块状无裂纹介孔炭。采用TEM、N2吸附-脱附和元素分析等方法对介孔炭材料的结构进行表征,主要研究了模板剂配比对介孔炭介孔结构的影响。结果表明:用复合模板剂P123/F127制备的介孔炭孔径分布较窄,且其孔径较SF-1增加100%以上;随着复合模板剂中P123含量的增加,介孔炭的微孔表面积和孔容均有所上升。     

氨催化氧化催化剂Pt/CeO_2的制备及性能表征

二氧化铈具有紫外光吸收能力,以其为载体,通过光催化还原沉积可实现贵金属负载。本研究通过光催化还原沉积制备了氨氧化用Pt/CeO_2催化剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、透射电镜(TEM)、BET比表面积、电耦合高频等离子发射光谱(ICP)、X射线光电子能谱(XPS)、NH_3-程序升温脱附(NH_3-TPD)对样品的物理性质进行了表征,并在φ4 mm×2 mm石英反应管中对其氨催化氧化性能进行了评价。结果表明,该法制备的Pt/CeO_2催化剂活性组分铂含量仅为0.079 7%,在载体表面分散性好;在反应温度800℃,原料中O_2和NH_3比为15的条件下,氨转化率为100%,氮氧化合物收率可达80%。     

高岭土介孔改性及其丙烷氧化脱氢催化性能研究

本文采用盐酸酸化和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性方法对高岭土进行介孔改性。对样品进行比表面积及孔结构分析、X-射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等表征。结果表明,采用6mol/L盐酸处理高岭土,再经CTAB改性焙烧,可获得孔径分布较为均匀的介孔Si-Al催化剂,其丙烷转化率较原土有所增加,丙烯高温选择性最佳,且介孔化有利于保持丙烯的高温选择性。     

合成温度对介孔氧化硅材料相结构的影响

通过控制反应合成温度,合成了具有六方和立方相结构的介孔氧化硅材料,并借助ＸＲＤ,ＴＧＡ,ＨＲＥＭ和Ｎ２吸附－脱附等手段对材料性能进行了表征,ＸＲＤ结果显示,在合成温度低于７５℃时,合成的材料具有不稳定的六方结构,而较高温度下则可促使六方结构转化为稳定的立方ＭＣＭ－４８材料,介孔材料的相转变是因为在不同反应温度条件下,ＴＥＯＳ的水解和缩聚所产生的无机硅酸根离子的带电性质和缩合程度不同,从而导致有机／     

醇水体积比对Cu-HMS介孔分子筛结构及PdCl_2/Cu-HMS催化性能的影响

通过改变EtOH/H2O体积比,制备了5个不同粒径和比表面积的Cu-HMS分子筛。采用红外、XRD、SEM和BET进行表征,研究不同乙醇/水体积比对Cu-HMS结构和表面形貌的影响。不同粒径的Cu-HMS与活性组分PdCl2结合制成氧化羰基合成碳酸二乙酯(DEC)的催化剂,选择性均达到100%。EtOH/H2O体积比为1.0的Cu-HMS分子筛的比表面积可达1 520.36 m2/g,DEC的时空收率达到110.3 g/(L·h)。     

有序介孔CeO2的合成及其催化性能

以介孔氧化硅（SBA-15）为模板,采用水热法合成有序介孔CeO2。利用X射线衍射仪、N2吸附脱附仪、透射电子显微镜和热重分析仪对样品进行表征。研究了SBA-15与硝酸铈摩尔比对介孔CeO2结构和性能的影响,并对所制备的介孔CeO2进行储放氧性能（oxygen storage/release capacity,OSC）...     

草酸盐热分解法制备介孔CeO_2催化剂及其脱硝性能研究

用热分解法,对草酸铈进行缓慢热分解,制备出比表面积较高,孔道分布均匀的介孔结构CeO2材料。此法无需引入表面活性剂做造孔模板,步骤简单,成本较低。通过TG-DSC,XRD,N2吸附-脱附,扫描电镜和透射电镜等法对材料的结构和形貌进行表征。此外,还对在不同焙烧温度下制备的介孔CeO2材料进行了氨气选择性催化还原(SCR)脱硝性能测试,结果表明500℃焙烧制备的介孔CeO2的催化活性最好,在275~425℃温度范围之间,NO的转化率维持在100%。     

介孔TiO2对不同蛋白的选择性固定化性能

通过500℃下焙烧H₂Ti₂O₅制备介孔TiO₂-500作为高效液相色谱的固定相填料,测试牛血清蛋白（BSA）、肌红蛋白（myoglobin）、溶菌酶（lysozyme）在不同pH环境下的停留时间分布,结果表明,在pH=4.7,三种蛋白质几乎都固定化,在pH=7.4和11条件下,三种蛋白通过色谱柱的停留时间为溶菌酶>肌红蛋白>牛血清蛋白。三种蛋白在介孔TiO₂-500表面的宏观常压吸附量的结果与色谱结果相一致,介孔TiO₂-500对于三种蛋白的固定化能力为溶菌酶>肌红蛋白>牛血清蛋白。因此,该介孔TiO₂对不同蛋白的显著的固定化性能的差异使其在蛋白质的吸附和分离、固定化酶等领域有着潜在的应用。     

介孔TiO_2对不同蛋白的选择性固定化性能

通过500℃下焙烧H2Ti2O5制备介孔TiO2-500作为高效液相色谱的固定相填料,测试牛血清蛋白(BSA)、肌红蛋白(myoglobin)、溶菌酶(lysozyme)在不同pH环境下的停留时间分布,结果表明,在pH=4.7,三种蛋白质几乎都固定化,在pH=7.4和11条件下,三种蛋白通过色谱柱的停留时间为溶菌酶肌红蛋白牛血清蛋白。三种蛋白在介孔TiO2-500表面的宏观常压吸附量的结果与色谱结果相一致,介孔TiO2-500对于三种蛋白的固定化能力为溶菌酶肌红蛋白牛血清蛋白。因此,该介孔TiO2对不同蛋白的显著的固定化性能的差异使其在蛋白质的吸附和分离、固定化酶等领域有着潜在的应用。     

Ag-K/CeO_2纳米棒催化剂催化氧化甲醛性能研究

采用水热合成法制备了CeO_2-r纳米棒,通过共浸渍法负载活性组分Ag和助剂K,得到x%Ag-K/CeO_2-r(x=2%、4%、8%)催化剂,并用于催化氧化甲醛反应。催化剂的性能评价结果表明,当Ag的质量分数为4%、K的质量分数为1.3%时,催化剂表现出最优异的催化氧化甲醛性能,在80℃可以将甲醛完全转化成CO_2和H_2O。H_2-TPR和O_2-TPD表征发现,4%Ag-K/CeO_2-r具优异的低温还原能力和丰富的表面氧物种,对催化剂低温催化氧化甲醛起到重要的作用。     

N2等离子体改性介孔TiO2的可见光催化性能及机理

在石英平板介质阻挡放电（DBD）反应器中,采用氮气（N₂）低温等离子体改性制备介孔TiO₂光催化剂（M-TiO₂）。借助XRD、TEM、BET、UV-vis DRS和XPS等手段对M-TiO₂进行表征分析。结果表明,N₂等离子体与煅烧相结合的处理方式下制得的M-TiO₂较单纯煅烧处理方式具有更优的可见光催化性能。当CTAB/Ti摩尔比为1/3时,三种M-TiO₂中M-TiO₂(CTP+C)的比表面积最高（238.2m²/g）,禁带宽度最窄（2.51eV）,O_V/O最大（35.7%）;可见光持续照射240min时,M-TiO₂(CTP+C)对甲基橙（MO）的光降解率最高,达90%以上,且循环稳定性良好。N₂低温等离子体改性过程可有效改善M-TiO₂晶粒的分散性,促进Ti⁴⁺向Ti³⁺的转化,其可见光催化活性的提高主要归因于氧空位、间隙碳和间隙氮三者的共同作用。活性物种捕获实验和莫特-肖特基曲线测试结果表明,可见光下降解甲基橙的过程中起主要作用的是O₂^▪-和h⁺。在此基础上,给出了M-TiO₂(CTP+C)可见光催化的机理模型。     

不同孔结构介孔二氧化硅对牛血清白蛋白的吸附性能比较

本论文中分别合成了MCM-41、SBA-15以及多级孔二氧化硅SBA-1三种具有不同孔结构的Si O2载体,通过氮气吸附、SEM和TEM对材料进行了表征。以牛血清白蛋白(BSA)为典型蛋白质,比较了三种Si O2载体对BSA的固载性能。结果表明相比于单孔结构的MCM-41和SBA-15载体,多级孔结构的SBA-1载体具有最大的固载量,且吸附平衡时间短。这主要是由于多级孔SBA-1中较大的纳米孔能够满足BSA固载的需要,而且其内部多级孔道结构有利于BSA分子在其内部的传输,降低了传质阻力。