具有介孔结构的沸石催化材料

沸石晶体催化材料广泛地应用于石油炼制的催化过程中,但是随着原油中重油含量的增加,越来越要求制备具有介孔结构的新型材料以增加它们的传质作用.在1992年,人们成功地制备出有序介孔结构材料,但是它们仍然不能广泛地应用于工业中.最近,人们尝试采用碳模板技术制备具有介孔结构的沸石晶体,并初步取得了成功.但是这些材料的制备步骤复杂,其介孔结构多为孔穴型,介孔孔道并不能很通畅地到达沸石晶体的表面,对于传质作用的增加仍然不足.在简单地总结了前人制备具有介孔结构的沸石晶体基础上,笔者介绍了一种新路线,就是在合成沸石晶体的过程中,加入阳离子高分子聚合物模板,经过高温焙烧后,在沸石晶体中形成新颖的介孔结构.和传统的沸石晶体材料相比较,这些新颖介孔结构的沸石晶体具有优异的催化性能.     

用介孔材料制备定向碳纳米管的研究进展

综述了近年来采用介孔材料制备定向碳纳米管的研究进展,包括介孔材料的合成及介孔材料在制备定向碳纳米管方面的应用。重点介绍了采用合成介孔材料的模板剂石墨化及介孔材料作为载体制备定向碳纳米管的方法,探讨了模板剂种类、催化剂的制备方法及反应温度和时间对定向碳纳米管生长的影响和定向碳纳米管生长的介孔限制机理,并提出了这一领域的研究方向。     

有序介孔碳材料的合成与应用研究进展

综述了有序介孔碳材料的合成路线及功能化方式,评述了各种方法的特点及局限性,重点介绍了模板合成法,包括硬模板法和软模板法。并介绍了该类材料在催化、吸附分离、电极材料以及新材料合成等方面的应用情况。     

水热法合成磷酸锆介孔材料中模板剂的影响

磷酸锆类化合物是近年来发展起来的一类新型多功能介孔材料.分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、四丁基溴化铵(TBAB)、二乙胺、乙二胺、尿素五种不同的有机胺作为模板剂,采用水热合成法制备了磷酸锆介孔材料.用物理吸附仪对材料的比表面积、孔径及比孔容进行了测定.结果表明,该材料平均孔半径在介孔范围内(4.40～7.22 nm),且具有较大的比表面积(116.5～218.1 m2/g)和比孔容(0.26～0.72 ml/g).着重比较了合成过程中所用模板剂对磷酸锆介孔材料孔半径分布的影响.     

多级孔碳材料的制备与表征

以CaCO_3为模板、蔗糖为碳源,制备出具有多级孔结构的碳材料,并采用XRD、FTIR、N_2吸附-脱附、SEM等方法对碳材料进行表征。表征结果显示,多级孔碳材料为无定形结构,包含大量的羟基和其他官能团;材料为多级孔结构,微孔、介孔和大孔相互贯通。实验结果表明,多级孔碳材料的各种孔参数随着CaCO_3用量呈规律性变化,推测在多级孔的形成过程中,CaCO_3模板与蔗糖作用形成三种模板形态,这是形成多级孔的关键因素。     

非硅介孔金属氧化物材料的软模板合成方法

介绍了合成介孔材料的软模板法。综述了利用该技术通过不同表面活性剂合成氧化钛、氧化锆及其他非硅介孔金属氧化物及其复合物的方法。     

用表面活性剂合成介孔分子筛的新进展

综述了近年来用表面活性剂作模板剂合成介孔分子筛的研究状况,重点介绍了模板机理和新的合成方法,并展望了介孔分子筛的发展趋势,为介孔分子筛的开发提供科研参考。     

不同模板剂对TiO2-Al2O3复合载体性能的影响

采用改进的溶胶-凝胶法制备TiO2-Al2O3复合载体，研究了该复合载体对负载MoNiP制成的MoNiP/TiO2-Al2O3催化剂加氢脱硫性能的影响。讨论了两种不同模板剂对复合载体结构性能的影响，并考察了模板剂含量对其晶型、比表面积、孔结构及其催化剂性能的影响。结果表明，模板剂的不同对介孔复合载体孔径的影响较大，未加模板剂直接由溶胶-凝胶法获得的介孔复合载体孔径分布较窄，孔径偏小。十二烷基胺相对于十六烷基三甲基溴化胺具有更好的拓孔效果。当十二烷基胺与Al(NO3)3的摩尔比为0.5时，复合载体的比表面积、孔体积和孔径及其催化剂的加氢脱硫活性均达到最佳。     

碳掺杂氧化钛介孔材料的合成与吸附降解性能

采用溶剂挥发诱导自组装法,以非离子表面活性剂P123为结构导向剂,钛酸四丁酯为钛源,酚醛树脂预聚体为添加剂,制备了碳掺杂氧化钛介孔材料,采用焙烧方式去除其中的碳,获得纯的TiO2介孔材料.采用XRD、SEM、TEM、N2吸附-脱附等方法对所合成产物进行了表征.结果表明,添加酚醛树脂预聚体可获得结构良好的碳掺杂氧化钛介孔材料,除去碳之后得到的TiO2材料保留了前者的良好介孔结构.对染料结晶紫的吸附降解性能研究表明,碳掺杂氧化钛介孔材料具有显著吸附性能,而纯TiO2介孔材料表现出优良的吸附降解性能.     

介孔氧化铝的模板剂脱除及分子扩散

以汽油-无水乙醇混合溶液为萃取剂,采用萃取-焙烧法脱除介孔氧化铝载体的模板剂,借助元素分析仪、物理吸附仪、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、凝胶渗透色谱仪等仪器,考察了模板剂的脱除情况、载体的孔性质及相应的分子扩散。结果表明,采用萃取-焙烧法能脱除几乎全部的模板剂,并且C,N,H残留量少;萃取焙烧后载体6~20 nm的孔分布占71.2%,孔集中度高。经FTIR定性分析油相产物,确定与模板剂具有相同的官能团组成,为同一物质。由凝胶渗透色谱分析可知,油相产物的Mn,Mw分别为1 036,4 054,与渣油平均相对分子质量相当,渣油大分子可以很好地在大孔氧化铝载体中扩散。     

碳包覆镍纳米复合材料在锂硫电池正极中的应用

锂硫电池有望成为下一代高能量密度储能设备。近年来,“电催化”的概念被引入锂硫电池领域中,一些过渡金属被证明可以催化含硫物质的电化学转化反应。本工作中,比表面积为146 m2/g的碳包覆镍纳米材料对于硫正极的电化学反应具有电催化作用。加入碳包覆镍材料后,Ni@C/G-S电池获得了比G-S电池更好的电化学性能。在此基础上,通过对碳包覆镍的碳壳表面进行化学改性,进一步提高了锂硫电池的可逆比容量和循环稳定性。此外,本文详细研究了碳壳不同元素掺杂对锂硫电池性能的影响。N-Ni@C-G/S电池在0.2 C、0.5 C和1.0 C倍率下实现了更高的比容量,分别为1229 mAh/g、927 mAh/g和830 mAh/g;而B-Ni@C-G/S电池具有最好的循环稳定性。     

碳纳米颗粒掺杂过渡金属磷化物的制备及其析氢性能研究

目的过渡金属因其优异的电催化性能被广泛研究,然而过渡金属磷化物较差的析氢活性和在酸中的不稳定性阻碍了其进一步应用。碳纳米颗粒(CNPs)具有低成本、制备工艺简单、高稳定性和高导电性等优点,可以通过添加碳材料对过渡金属磷化物的结构进行有效调控,从而提高材料的析氢活性和稳定性。 方法以葡萄糖为碳源制备了富含羟基和羧基官能团的碳纳米颗粒(P-CNPs),以具有高比表面积的泡沫镍为基底,通过水热法制备掺杂P-CNPs的NiCo前驱体,再经过磷化反应得到掺杂P-CNPs的过渡金属磷化物NiCoP-PC/NF。 结果在0.5 mol/L H₂SO₄和1 mol/L KOH中的阴极极化曲线表明,在电流密度10 mA/cm²、碳纳米颗粒浓度50 mg/L时, NiCoP-50PC/NC的过电位分别低至59 mV和90 mV,均远小于商业Pt/C;同时,NiCoP-50PC/NF在0.5 mol/L H₂SO₄和1 mol/L KOH中的阴极极化曲线几乎重合,表明析氢活性没有发生明显的衰减,具有良好的电化学稳定性。 结论碳纳米颗粒掺杂方法为提高过渡金属材料析氢性能提供了一种新的思路。      

碳纳米管糊电极阴极溶出伏安法测定油品中镍含量

在0.10 mol/L NaOH和4.0×10-5 mol/L丁二酮肟溶液中,Ni(II)在电位0.80 V被氧化为Ni(III)而富集于电极表面,随后在正电位窗口中阴极溶出,据此拟定了用碳纳米管糊电极阴极溶出伏安法测定镍含量的新方法,探讨了Ni(II)溶出峰的电化学性质,优化了测定条件。结果表明,与碳糊电极相比,碳纳米管糊电极对溶出峰的伏安响应过电位减小、峰电流增大,具有电催化作用。当富集时间为120 s时,方波阴极溶出伏安峰电流与Ni(II)摩尔浓度在8.0×10-9~1.0×10-5 mol/L范围内呈线性关系,检出限为3.5×10-9 mol/L。采用本法测定了油品中的镍含量,结果满意。     

一种直接生长在镀镍碳布上的整体式催化剂载体碳纳米管

通过在电镀镍膜的电化学活性碳布(Ni-ECC)基底上生长出碳纳米管(CNT),制备了1种高效的整体式催化剂载体(CNT/Ni-ECC)。这些镍基碳纳米管在碳布上的生长大大增加了其电化学活性表面积(S_ECSA)和电导率,这有助于该材料更有效地应用于电催化反应。通过测试CNT/Ni-ECC的非法拉第区域的双电层电容伏安图,估算得到其双电层电容(C_dl)值为34.62 mF/cm²、电化学活性表面积(S_ECSA)为865.5 cm²。对CNT/Ni-ECC进行电化学阻抗谱(EIS)测试,得到较低的电荷转移电阻4.30 Ω。在析氧反应的测试中,CNT/Ni-ECC在0.409 V的过电位下达到100 mA/cm²的较大电流密度,显示出一定的催化活性。在1 mol/L KOH中,10 mA/cm²的恒定电流密度下,进行50 h的析氧反应,CNT/Ni-ECC仍具有良好的稳定性。这为开发大表面积、强比电容、高导电性、高稳定性和低接触电阻的高性能催化材料提供了一条简便的合成途径。     

电催化氧化处理N-甲基二乙醇胺废水

将N-甲基二乙醇胺（MDEA）与去离子水按一定比例混合,制得MDEA模拟废水,然后选用电催化氧化技术,研究了去除模拟MDEA废水中总有机碳（TOC）的最佳工艺条件,并应用于工业MDEA废水的处理试验。结果表明:电催化氧化法净化处理模拟MDEA废水最佳工艺条件为:MDEA废水的初始pH值为9,Cl-的初始质量浓度为5 000 mg/L,以Ti/RuO2-IrO2电极为正极,电极板间距为2 cm,工作电流为4 A;在此最佳处理工艺条件下,模拟MDEA废水经电催化氧化处理8 h的TOC去除率为91.90%,而工业MDEA废水在同等实验室处理条件下的TOC去除率仅为52.79%,这可能是因实际工业MDEA废水中含有噻吩、苯并三唑、苯环类等复杂有机物且具有更高的化学稳定性,较难处理所致。     

电催化苯加氢与水电解耦合反应的气体扩散电极研究

1. Introduction Hydrogen has some potential to be an importantenergy carrier in the future. The technologies ofproducing and carrying a large amount of hydrogen arean important precondition for utilizing this fuel. Waterelectrolysis is an old process f…     

电催化水分解催化剂的研究进展

为了解决工业革命带来的能源短缺和环境污染问题,亟需寻找可持续、清洁、高效的能源,氢气的燃烧产物只有水,是一种可替代化石燃料的无污染、可再生的理想清洁能源。通过电催化水分解制氢可实现零碳排放,被认为是最清洁和可持续的方法。总结了电催化析氢反应和析氧反应催化剂的研究进展,概述了其内在反应原理以及提高催化剂电催化水分解性能的设计方法,从贵金属基催化剂和非贵金属催化剂两方面展开讨论,介绍了增强催化剂电催化水分解活性的方法及目前催化剂面临的挑战,并对研究前景进行了展望。     

Hybrid Membranes Synthesized from a Nafion Powder and Carbon Nanotubes by Hot Pressing

Unmodified and hybrid membranes based on Nafion and carbon nanotubes have been synthesized by hot pressing from a mixture of polymer and dopant powders. The water uptake, ionic conductivity under different conditions, and diffusion permeability of the membranes for HCl and methanol solutions have been studied. The hybrid membranes are characterized by high water uptake and proton conductivity in contact with water and low diffusion permeability for hydrochloric acid solution. In contact with water, the conductivity of the samples modified with 1 wt % carbon nanotubes is 0.070 S/cm; the diffusion permeability of a 0.1 M HCl solution is 2.43 × 10^–7 cm²/s.     

以活性炭为模板制备钙钛矿型LaMnO_3催化剂

为提高钙钛矿型氧化物催化剂的比表面积,以活性炭为硬模板剂,采用浸渍法制备了一系列不同活性炭用量的LaMnO3催化剂,利用XRD,BET,SEM,TG,H2-TPR等手段对催化剂进行了表征,并考察了其催化甲苯燃烧的活性。实验结果表明,适当用量的活性炭模板剂能明显提高LaMnO3催化剂的比表面积和结晶度,改善催化剂的氧化还原性,从而提高其催化甲苯燃烧的活性;当活性炭用量为0.5 g(以理论上制备5.0 g催化剂为基准)时,制得的LaMnO3催化剂的比表面积最大(可达28.6 m2/g),且活性最高,在进料混合气中甲苯的含量为0.88%(φ)、气态空速为20 L/(g.h)的反应条件下,甲苯的完全转化温度约为260℃。     

甲烷和CO_2重整制合成气单管实验

用Ａ－６型拉西环状整颗催化剂，在模拟工业上甲烷水蒸汽重整的单管实验条件下，考察了反应温度、压力、空速、Ｖ（ＣＨ４）／Ｖ（ＣＯ２）比等对甲烷与ＣＯ２重整所制得的合成气组成、催化剂结炭及强度的影响。实验结果表明，甲烷与ＣＯ２重整生成的合成气中ＣＯ含量高（～４８％），Ｖ（Ｈ２）／Ｖ（ＣＯ）比可达０．８，但在较低温度区的催化剂易结炭和粉碎。