Cu-Mn氧化物催化N_2O直接分解性能

分别以Cu(NO_3)_2·3H_2O和50%Mn(NO_3)_2水溶液为铜源和锰源,K_2CO_3为沉淀剂,采用沉淀法和共沉淀法制备单一Cu、Mn氧化物催化剂和Cu-Mn-O复合氧化物催化剂,用于催化N_2O直接分解反应,并利用N_2物理吸附-脱附、XRD、FT-IR和TPR等进行表征。结果表明,单一Cu和Mn氧化物分别以体相CuO和Mn2O_3物相形式存在,Cu-Mn-O复合氧化物中除形成CuMn_2O_4尖晶石物相外,还有一定量小晶粒CuO,较单一氧化物具有更加优异的还原性能,表现出较高的催化N_2O直接分解活性。在空速10 000 h~(-1)和N_2O体积分数0.1%条件下,Cu-Mn-O复合氧化物催化剂可在440℃催化N_2O完全分解,分别较单一Cu和Mn氧化物催化剂降低了40℃和60℃。     

Fe掺杂对Pt-Sn-K/γ-Al_2O_3异丁烷脱氢催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备不同Fe含量的Fe(x)-γ-Al_2O_3复合氧化物载体,并采用真空浸渍法制备了Pt-Sn-K/Fe(x)-γ-Al_2O_3催化剂。对制备的催化剂进行XRD、N_2物理吸附-脱附和NH_3-TPD表征,研究Fe的掺杂对Pt-Sn-K/Fe(x)-γ-Al_2O_3催化剂的结构及其催化异丁烷脱氢反应性能的影响。结果表明,Fe的引入可以改变催化剂的反应活性和产物选择性,当Fe_2O_3掺杂质量分数为4%时,催化剂具有最高的异丁烯收率,50 h的平均收率达到42.9%。     

催化湿式氧化中负载型催化剂制备

采用浸渍法制备了负载型催化剂CuO/γ-Al_2O_3和Fe_2O_3/γ—Al_2O_3,以甲基橙为代表化合物,考察了制备因素对催化活性的影响,结果表明,CuO/γ-Al_2O_3的活性高于Fe_2O_3/γ-Al_2O_3,催化湿式氧化甲基橙2 h,脱色率接近100%。正交试验和稳定性研究表明,焙烧温度对催化活性影响较大,350℃焙烧,催化剂活性组分Cu溶出较少,且重复使用情况较好。采用SEM和XRD等手段对CuO/γ-Al_2O_3进行表征,发现其活性组分分散度良好。     

常温催化去除封闭体系空气中一氧化碳的研究

考察催化氧化CO的Au/Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,在不同焙烧温度、质量、温度、湿度下活性的变化,以此筛选能使Au/Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂保持高活性、好的稳定性、实用型强等性能的反应条件。另外,用同样的实验步骤再次制备Au/Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,考察催化剂重复利用性。研究结果表明,300℃焙烧的催化剂具有良好的活性;密闭舱中催化剂的用量需要根据风机的功率和催化剂的空速来确定;密闭舱中湿度为50%时,催化剂能表示出较好的催化性能;密闭舱中温度低也能增强催化剂的催化性能,本实验中,14℃时催化剂表现出较高的活性。     

晶化温度对Co_3O_4催化分解N_2O的性能影响

以乙酸钴为钴源,采用溶剂辅助水热法制备Co_3O_4复合金属氧化物。利用XRD、SEM、BET、H2-TPR、XPS、N_2OTPSR和O2-N_2O-TPSR等对催化剂的理化性质进行表征,在固定床微型反应器中评价催化剂催化分解N_2O活性,考察了晶化温度对催化剂催化分解N_2O活性的影响。结果表明,溶剂辅助水热法制备的Co_3O_4催化剂具有尖晶石结构,晶化温度影响催化剂形貌、氧化还原性能和催化分解N_2O活性。N_2O-TPSR和O2-N_2O-TPSR测试结果表明,表面吸附氧在Co_3O_4催化分解N_2O中起重要作用。其中,晶化温度为160℃制备的Co_3O_4催化剂氧化还原性能好,催化分解温度低,在反应气体组成(体积分数)为0.68%N_2O、0.88%O2、Ar为平衡气的(流量为80 mL/min)条件下,T10和T95分别为266℃和410℃。     

VMo/γ-Al_2O_3催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

以浸渍法制备VMo/γ-Al_2O_3和VMo Mg/γ-Al_2O_3催化剂,考察其催化丙烷氧化脱氢制丙烯的反应活性,采用XRD、UV-Vis DRS和In suit IR对催化剂进行表征。结果表明,V负载质量分数为3%、Mo负载质量分数为7%时的3V7Mo/γ-Al_2O_3催化剂表现出较好的催化性能;添加Mg后催化剂的催化性能有所改善,反应温度500℃时,丙烷转化率为18.19%,丙烯选择性74.76%。丙烷和丙烯在3V7Mo/γ-Al_2O_3和3V7Mo4Mg/γ-Al_2O_3催化剂上吸附后,C—H键的H与催化剂活性中心的晶格氧发生作用形成H—O键,且3V7Mo4Mg/γ-Al_2O_3催化剂上出现C—O键的温度比3V7Mo/γ-Al_2O_3催化剂高,表明加入Mg有利于提高丙烯选择性。     

自组装低负载量Pd/γ-Al2O3催化剂催化氧化甲苯

以PdCl_2和Pd2(dba)3[三(二亚苄基丙酮)二钯]为前驱体,通过浸渍法、沉积沉淀法和自组装法分别制备了负载量(质量分数,下同)为0.03%的Pd/γ-Al_2O_3-IM、Pd/γ-Al_2O_3-DP和Pd/γ-Al_2O_3-SA催化剂用于催化氧化甲苯。在甲苯体积分数为0.1%、空速(SV)为18000 m L/(g·h)条件下,Pd/γ-Al_2O_3-SA催化剂上甲苯实现98%转化率的温度(T98)为220℃,比Pd/γ-Al_2O_3-DP和Pd/γ-Al_2O_3-IM分别降低了40和75℃。通过N2吸附-脱附、XRD、TEM、XPS和H2-TPR对催化剂进行了表征。结果表明:自组装法制备的Pd/γ-Al_2O_3-SA催化剂的比表面积(345 m2/g)和孔体积(0.52 cm3/g)最大,Pd纳米粒子(Pd NPs)平均粒径最小(5.0 nm),活性物种主要以Pd O的形式高度分散于载体γ-Al_2O_3表面。此外,Pd O与载体γ-Al_2O_3之间的强相互作用(SMSI)促进了其催化氧化甲苯的活性。     

Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3的CO氧化性能

采用柠檬酸络合法制备一系列不同铜铈比的Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂,用XRD、H2-TPR对其进行表征,采用连续固定床微反装置对Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂CO催化氧化活性进行评价。结果表明,Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂的XRD图谱中除归属于γ-Al_2O_3的晶相峰外,还出现CuO和CeO_2的晶相峰。高温水热引起活性组分CeO_2的晶粒聚集、长大和尖晶石结构CuAl2O4物质的生成;CuO-CeO_2之间的共生共存与相互作用,使得Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂中具有非完整结构的[Cu2+1-xCu+x][O1-12x12x]增多,Cu+离子和氧空位增多,有利于其H2-TPR还原峰温度向低温区偏移,有利于提高其CO的催化氧化活性,使得Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂的TCO50和TCO90降低。Cu与Ce物质的量比为5∶5制备的Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3-55催化剂的TCO50和TCO90分别降至最低的162℃和199℃,表明此时的Cu-Ce-O协同效应最佳;CuO-CeO_2二相的共生共存与相互作用有利于减少高温水热环境下活性组分的聚集和晶粒长大,有利于Cu-Ce-O/γ-Al_2O_3催化剂能够保持较高的CO催化氧化活性。     

现代表征技术在研究多相催化剂Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3的结构和CO氧化反应性能中的应用

以Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂为例,以机动车尾气催化消除中的CO氧化反应为模型反应,运用多种表征手段,考察制备方法调控下的催化剂结构及其对CO氧化反应性能的影响,探索催化作用本质。研究发现,制备方法会对Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂表面物种晶形、分散状态及配位环境等进行调控,共浸渍法制备的样品中具有更强的Fe-O-Ce相互作用,更多的团簇态活性Fe_2O_3物种,表现出更优的CO氧化性能。     

现代表征技术在研究多相催化剂Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3的结构和CO氧化反应性能中的应用

以Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂为例,以机动车尾气催化消除中的CO氧化反应为模型反应,运用多种表征手段,考察制备方法调控下的催化剂结构及其对CO氧化反应性能的影响,探索催化作用本质。研究发现,制备方法会对Fe_2O_3-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂表面物种晶形、分散状态及配位环境等进行调控,共浸渍法制备的样品中具有更强的Fe-O-Ce相互作用,更多的团簇态活性Fe_2O_3物种,表现出更优的CO氧化性能。     

Co-Cu-Ce-Fe/γ-Al_2O_3催化剂催化分解N_2O的性能

以等体积浸渍法制备γ-Al_2O_3负载的Co、Cu、Ce和Fe氧化物催化剂,利用正交试验设计实验条件,采用XRD、BET和H_2-TPR等对催化剂进行表征,并考察活性组分对催化剂催化分解N_2O活性的影响。结果表明,催化剂具有尖晶石结构,其BET比表面积随着金属氧化物负载量增加而降低。催化剂中铜的氧化物可以降低还原峰温度,进而明显提高催化活性,Co和Fe的加入对活性有一定的提高,Ce对催化活性没有明显影响。     

CuO-CeO_2/MO_x-Al_2O_3催化剂催化CO氧化性能的研究

以拟薄水铝石为前驱体,经高温焙烧得到γ-Al_2O_3载体,利用Ce、La、Zr助剂对载体进行改性,然后采用等体积浸渍法制备CuO-CeO_2/MO_x-Al_2O_3催化剂,通过N_2-吸附脱附、SEM、H_2-TPR、CO氧化活性评价等方法,考察助剂种类以及添加量对催化剂结构及催化CO氧化性能的影响。结果表明,以CeO_2为助剂,且添加量为15%(即m_(CeO_2)/m_(γ-Al_2O_3)=15%)时,CuO-CeO_2/CeO_2-Al_2O_3催化剂具有较高的分散度,较多的表面CuO物种,较好的氧化还原性能,进而提高了催化CO氧化性能。在反应温度为100℃,反应压力为常压,气相体积空速为2 000 h^(-1),原料气中CO含量为3%的条件下,CuO-CeO_2/CeO_2-Al_2O_3催化剂上CO转化率达47.4%。     

CuO-CeO_2/MO_x-Al_2O_3催化剂催化CO氧化性能的研究

以拟薄水铝石为前驱体,经高温焙烧得到γ-Al_2O_3载体,利用Ce、La、Zr助剂对载体进行改性,然后采用等体积浸渍法制备CuO-CeO_2/MO_x-Al_2O_3催化剂,通过N_2-吸附脱附、SEM、H_2-TPR、CO氧化活性评价等方法,考察助剂种类以及添加量对催化剂结构及催化CO氧化性能的影响。结果表明,以CeO_2为助剂,且添加量为15%(即m_(CeO_2)/m_(γ-Al_2O_3)=15%)时,CuO-CeO_2/CeO_2-Al_2O_3催化剂具有较高的分散度,较多的表面CuO物种,较好的氧化还原性能,进而提高了催化CO氧化性能。在反应温度为100℃,反应压力为常压,气相体积空速为2 000 h~(-1),原料气中CO含量为3%的条件下,CuO-CeO_2/CeO_2-Al_2O_3催化剂上CO转化率达47.4%。     

Pt/Pt-Ce/γ-Al_2O_3催化氧化甲苯研究

通过等体积浸渍法制备单贵金属Pt/γ-Al_2O_3和双金属Pt-Ce/γ-Al_2O_3催化剂,考察Ce对催化剂活性的影响,确定催化剂最优配比。结果表明,当Pt的负载量为质量分数0.5%时,Pt/γ-Al_2O_3催化活性最高;当Pt的负载量为质量分数0.2%,Ce的负载量为质量分数1.0%时,Pt-Ce/γ-Al_2O_3催化剂的催化活性最高。Pt-Ce/γ-Al_2O_3催化剂的甲苯转化率高于Pt/γ-Al_2O_3催化剂。随着Pt负载量增大,催化剂孔容、孔径减小。粉体式催化剂性能优于整体式催化剂,但差别不大;Ce的添加有助于催化剂活性的提升。     

稀土复合催化剂的制备及催化湿式氧化性能

以550℃焙烧的拟薄水铝石为载体,Fe(NO_3)_2·9H_2O和Ce(NO_3)_2·6H_2O为前驱体,通过等体积浸渍法制备负载型Fe_xCe_(1-x)/γ-Al_2O_3(x=0,0.5,1)复合催化剂,通过SEM、TEM表征Fe/γ-Al_2O_3、Ce/γ-Al_2O_3及Fe_(0.5)Ce_(0.5)/γ-Al_2O_3催化剂,并考察Fe_(0.5)Ce_(0.5)/γ-Al_2O_3复合型催化剂分别在160、180、200和220℃反应温度条件下陶瓷印花废水的降解性能。结果表明:Ce改性后的Fe_(0.5)Ce_(0.5)/γ-Al_2O_3催化剂表面颗粒分布均匀,颗粒大小约为30 nm,在200℃反应温度条件下陶瓷印花废水的脱色率高达99.1%,色度为70倍,达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中染料类废水的二级排放标准。     

γ-Al_2O_3负载的Ni_xCo_(1-x)Co_2O_4催化剂N_2O催化分解性能

以K_2CO_3为沉淀剂,γ—Al_2O_3为载体,采用共沉淀法制备了负载质量分数为30%和具有Co_3O_4尖晶石结构的Ni_xCo_(1-x)Co_2O_4复合金属氧化物催化剂(x分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0),确定了最适宜的x值。考察了焙烧温度对催化剂的影响,对制备的样品进行了XRD、BET、SEM和H_2-TPR等表征,在微反装置上对催化剂进行N_2O催化分解活性评价。结果表明,适宜的x值为0.5,焙烧温度为800℃。N_2O和O_2浓度是影响催化剂的N_2O催化分解转化率的主要因素,低浓度有利于提高N_2O催化分解转化率。掺杂还原性气体(如CO和NO)加速了N_2O催化分解反应,有利于提高催化剂的N_2O催化分解转化率。在模拟工业装置反应尾气[φ(N_2O)=12%、φ(O_2)=16.8%和其他混合气体]条件下,催化剂N_2O完全催化分解温度为612℃,满足实际工业生产装置运行要求(小于750℃)。     

四氢呋喃连续催化胺化制备四氢吡咯催化剂及工艺

以γ-Al_2O_3为载体,制备负载铁系固体超强酸的SO_4~(2–)/Fe_2O_3-Al_2O_3催化剂应用于四氢呋喃连续催化胺化合成四氢吡咯反应,与γ-Al_2O_3、HZSM-5等催化剂相比,SO_4~(2–)/Fe_2O_3-Al_2O_3催化剂在相同的反应条件下可以获得更高的反应选择性。通过考察硫酸浸渍浓度、焙烧温度和焙烧时间等催化剂制备条件对反应结果的影响,以获得最佳的催化剂性能,同时对反应的工艺条件进行优化。通过实验结果可以得出,当硫酸浸渍浓度为1.0mol/L时,在550℃下焙烧5h能获得最高的催化活性。当反应温度为350℃、液时空速(LHSV)为0.2h~(–1)、四氢呋喃与氨气摩尔比为1∶6时,四氢呋喃转化率为91.4%,四氢吡咯选择性为91.0%。对SO_4~(2–)/Fe_2O_3-Al_2O_3催化剂进行200h寿命测试,表明该催化剂活性具有良好的稳定性。     

单分散Co_3O_4@SiO_2核壳催化剂的制备及N_2O催化分解性能

N_2O是一种重要的温室气体,且对臭氧层有很大的破坏作用,而直接催化分解法是除去N_2O最经济有效的方法之一。针对目前报道较多的钴氧化物催化剂活性较差的问题,将包覆型Co_3O_4核壳材料引入N_2O直接催化分解反应,利用核壳结构的限域特性与壳层的多孔孔道使Co_3O_4分散性增加,粒径减小,金属载体相互作用与接触反应界面增强,从而提高了催化剂在N_2O直接催化分解反应中的低温活性。此外,还制备了一系列不同金属含量的Co_3O_4@SiO_2球形核壳催化剂来研究包覆结构对催化剂性能的影响,通过X射线荧光光谱(XRF)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)等表征,证实在保证稳定单分散核壳结构的前提下,活性Co_3O_4位点越多,催化剂反应活性越好。     

催化臭氧化处理抗生素废水催化剂的制备

采用浸渍法制备催化剂,考察了活性组分、载体种类、浸渍液金属离子含量及配比、焙烧温度和时间等因素对催化剂活性的影响,以筛选出活性较高的催化剂,并对催化剂进行了表征。结果表明,在浸渍液Cu~(2+)浓度1.25mol/L,Fe~(3+)、Cu~(2+)浓度比为1:1,焙烧温度500℃、时间5 h条件下制备具有较高的活性的Cu O-Fe_2O_3/γ-Al_2O_3催化剂,连续7次循环使用后,COD去除率稳定,可达44%以上,且铁铜离子量浸出较少,证明其具有良好的稳定性。在优化条件下制备的Cu O-Fe_2O_3/γ-Al_2O_3,与载体γ-Al_2O_3相比,催化剂比表面积、孔容有所减少,孔径增加,负载的活性组分Cu O、Fe_2O_3的质量分数分别为9.676%、10.84%。     

La_2O_3含量对La-Ni/ZrO_2-Al_2O_3催化剂甲烷化性能的影响

采用浸渍法制备了复合氧化物ZrO_2-Al_2O_3,在此基础上采用共浸渍法制备了La-Ni/ZrO_2-Al_2O_3催化剂,考察了催化剂中La2O3含量对催化剂CO甲烷化活性的影响,并利用BET、XRD和TPR对催化剂的物化性能进行了分析。结果表明当La2O3含量为2%~6%(质量分数,下同)时,其在低温和高温时的催化活性均比Ni/ZrO_2-Al_2O_3有一定的提升。另外比较了催化剂4La-Ni/ZrO_2-Al_2O_3和Ni/ZrO_2-Al_2O_3在500℃下连续反应100 h的活性和积碳,结果显示催化剂4La-Ni/ZrO_2-Al_2O_3具有很好的稳定性和优良的抗积碳性能。