介孔Ag/AgCl/CeO2的制备及其photo-CWPO体系的催化性能

以六水合硝酸铈、硝酸银和嵌段共聚物F127为原料,采用微波辅助软模板法、沉积-沉淀法和光还原法制备了有序介孔Ag/AgCl/CeO_2催化剂。通过XRD、SEM、EDS、TEM、N2吸附-脱附和UV-vis DRS对该催化剂的形貌、结构及化学组成进行了表征与测试。建立了光-催化湿式过氧化反应体系(photo-CWPO),考察了Ag/AgCl/CeO_2在可见光照射下对丙烯腈废水的催化湿式过氧化(CWPO)降解性能。结果表明:制备的Ag/AgCl/CeO_2具有有序的介孔结构,Ag和Ag Cl在CeO_2表面形成,最佳Ag负载量为2 mmol时获得样品的比表面积为317.5 m2/g,在可见光区有较强的吸收,禁带宽度2.9 eV。微波辅助快速制备的Ag/AgCl/CeO_2催化剂在photo-CWPO体系比单独CWPO体系具有更高的催化性能。Ag负载量、催化剂及H2O_2投加量、pH可影响化学需氧量(COD)的去除率。当丙烯腈废水COD质量浓度为500 mg/L,催化剂用量为200 mg,H2O_2(质量分数30%)投加量为8 mL,反应60 min时,COD去除率可达90%。     

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。     

花状氧化铈复合聚苯乙烯的可见光催化降解机理研究

采用一步水热法成功制备了PS/CeO_2复合材料,该复合材料具有优异的可见光催化降解活性,最佳复合比例为0.5%PS/CeO_2。此外,PS的加入有助于提高复合材料的循环催化降解能力,3次循环后性能衰减率从30.2%(CeO_2)降低到1.49%(0.5%PS/CeO_2)。同时,对PS/CeO_2的可见光催化降解有机物的机理进行探究,结果表明,·OH和h~+在光催化降解有机物的过程中起着至关重要的作用,而·O_2~-对反应速率的影响则较小。     

以KIT-6为模板制备有序介孔氧化铈催化剂

为了制备介孔氧化铈,并研究其对CO的催化氧化活性,本文以介孔氧化硅(KIT-6)为模板,采用硬模板法制备了有序介孔氧化铈。利用X-射线衍射、透射电镜、氮气吸脱附、傅里叶红外光谱、拉曼光谱和X-射线荧光光谱等技术对介孔氧化铈催化剂的结构进行了表征,并考察了该催化剂催化氧化CO的性能。实验结果表明:所制备的催化剂为萤石结构的有序介孔氧化铈,平均孔径约为3.4 nm,比表面积高达123.9 m2/g,平均晶粒尺寸为8.2 nm,表面存在质量分数3.3%的氧化硅。介孔氧化铈对CO的催化氧化实验表明,CO转化率达到50%时的温度即t50为284℃,明显优于沉淀法制备的普通氧化铈的催化性能(t50为320℃)。     

氧化铈负载钌催化剂上的甘油氢解反应

采用浸渍法制备了碱性载体CeO_2负载的Ru催化剂(Ru/CeO_2),对催化剂进行了X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、氮气吸附等表征,考察了反应温度、氢气压力、催化剂用量和甘油溶液浓度对Ru/CeO_2催化甘油氢解反应性能的影响,评价了催化剂的循环使用性能。结果表明,当催化剂用量为50 mg,甘油水溶液浓度为20%(质量分数)时,在180℃和4 MPa的温和反应条件下,1,2-丙二醇的收率可达53.0%。Ru/CeO_2的稳定性也较好。     

Co_3O_4/CeO_2复合氧化物的制备及染料废水处理性能

以CeO_2为载体,用浸渍-焙烧法制备Co_3O_4/CeO_2复合材料催化剂,通过XRD、XPS、TG-DTA方法对复合材料进行表征,并研究了催化剂中最佳钴铈摩尔比、H_2O_2用量及溶液初始pH等因素对孔雀石绿模拟染料废水脱色率的影响。结果显示,Co_3O_4掺杂对CeO_2基体结构没有产生影响,Co_3O_4/CeO_2复合材料仍具有载体CeO_2的立方萤石结构;在复合材料催化剂中形成了结晶程度较弱Co_3O_4晶体,均匀地分散在CeO_2基体上。实验结果显示,Co_3O_4/CeO_2复合材料催化剂对初始浓度为15 mg/L的孔雀石绿模拟染料废水具有良好的吸附和光催化性能。最佳实验条件为:n(Co)∶n(Ce)=1,催化剂用量为1.0 g/L,H_2O_2用量为150 mmol/L,溶液的初始pH=7,120 min后溶液中孔雀石绿的脱色率达到99.58%。     

Co_3O_4/CeO_2复合氧化物的制备及染料废水处理性能

以CeO_2为载体,用浸渍-焙烧法制备Co_3O_4/CeO_2复合材料催化剂,通过XRD、XPS、TG-DTA方法对复合材料进行表征,并研究了催化剂中最佳钴铈摩尔比、H_2O_2用量及溶液初始pH等因素对孔雀石绿模拟染料废水脱色率的影响。结果显示,Co_3O_4掺杂对CeO_2基体结构没有产生影响,Co_3O_4/CeO_2复合材料仍具有载体CeO_2的立方萤石结构;在复合材料催化剂中形成了结晶程度较弱Co_3O_4晶体,均匀地分散在CeO_2基体上。实验结果显示,Co_3O_4/CeO_2复合材料催化剂对初始浓度为15 mg/L的孔雀石绿模拟染料废水具有良好的吸附和光催化性能。最佳实验条件为:n(Co)∶n(Ce)=1,催化剂用量为1.0 g/L,H_2O_2用量为150 mmol/L,溶液的初始pH=7,120 min后溶液中孔雀石绿的脱色率达到99.58%。     

氧化铈负载钌催化剂上的甘油氢解反应

采用浸渍法制备了碱性载体CeO_2负载的Ru催化剂(Ru/CeO_2),对催化剂进行了X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、氮气吸附等表征,考察了反应温度、氢气压力、催化剂用量和甘油溶液浓度对Ru/CeO_2催化甘油氢解反应性能的影响,评价了催化剂的循环使用性能。结果表明,当催化剂用量为50 mg,甘油水溶液浓度为20%(质量分数)时,在180℃和4 MPa的温和反应条件下,1,2-丙二醇的收率可达53.0%。Ru/CeO_2的稳定性也较好。     

超临界浸渍法制备NiO/有序介孔Al_2O_3纳米复合材料及其光催化性能研究

以异丙醇铝为铝源、盐酸为催化剂、大分子嵌段共聚物F127为模板剂,通过溶剂挥发法成功合成了有序介孔氧化铝,并以其为载体、六水合硝酸镍为前驱体、甲醇作夹带剂,以超临界二氧化碳作为绿色溶剂,采用超临界浸渍法成功制备了NiO/有序介孔Al_2O_3纳米复合材料,重点考察了浸渍温度、时间和浸渍压力对NiO负载量以及颗粒尺寸的影响。研究表明:相比于等体积浸渍法,超临界浸渍法制备的复合材料的氧化镍颗粒大小均一,分散均匀,且介孔氧化铝的有序性保持完好。紫外光催化降解刚果红溶液实验表明:超临界浸渍法制备的复合材料光催化性能明显优于等体积浸渍法,采用超临界浸渍法制备的催化剂,反应时间为150 min时去除率接近95%,重复使用5次后光催化活性几乎不变且微观形貌基本无变化。     

掺杂型有序介孔氧化硅的合成及其应用研究进展

掺杂型有序介孔氧化硅作为典型的固体酸材料,具有良好的催化氧化性、光/p H/温度响应性和吸附性能,在诸多领域得到广泛的应用。综述了掺杂型有序介孔氧化硅的制备方法,讨论了这些方法的技术关键及优缺点;此外,总结了掺杂型有序介孔氧化硅在工业催化、生物药物、环境工程领域的应用,并展望了其应用发展的前景。     

xCeO_2/高岭土催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

采用浸渍法制备不同CeO_2负载量的xCeO_2/高岭土催化剂,采用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR和XPS等对催化剂物化性质进行表征。将xCeO_2/高岭土催化剂应用于丙烷氧化脱氢反应中,考察CeO_2负载量对丙烷氧化脱氢反应的影响,同时对催化剂进行原位电导测试。结果表明,CeO_2负载质量分数8%时,CeO2/高岭土催化剂的催化性能最好,500℃时,丙烷转化率为17.92%。在氧-丙烷-氧+丙烷连续变化的不同气氛下均显示了氧化还原可逆性。     

三元混合气体燃料爆炸特性实验研究

利用定容燃烧弹爆炸实验平台结合高速纹影摄像技术,系统研究了组分浓度和当量比对氢气/二甲醚/甲烷三元混合气体燃料爆炸特性的影响。结果表明：平均火焰传播速度S_a随氢气浓度X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的增加单调递增,随二甲醚浓度X_DME和甲烷浓度X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}的增加单调递减。压力峰值p_max与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的关系受到当量比φ的强烈影响,当φ=0.8、1.0和1.2时,p_max随X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}先缓慢线性增加然后快速增加;而当φ=0.6、1.4和1.6时,p_max始终线性增加;同时,p_max随X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}线性递减,而随X_DME的变化可分为两个时期。X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}与最大压力上升速率(dp/dt)_max呈正相关关系,X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}与之呈负相关关系,而X_DME对(dp/dt)_max的影响不大。燃烧时间t_c与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}和X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}存在线性关系;而X_DME对t_c的影响较为复杂,与φ有关。     

氯化氢催化氧化制氯气达到化学平衡前后的反应行为

采用氧化铝为载体的铜基复合催化剂在固定床与无梯度组合反应器上考察了氯化氢催化氧化制氯气的反应行为。在反应温度T=360~400℃、进料摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}=1~4、HCl空速W/F_HCl0=0.01~60h^-1以及常压条件下考察了反应温度、进料摩尔比、HCl空速等工艺条件对HCl转化率与反应速率的影响。结果表明：在到达化学平衡以前,HCl转化率和反应速率随着反应温度的升高或反应气体摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}的降低而升高;随着反应空速F_HCl0/W的降低,HCl转化率先逐渐升高,而HCl反应速率逐渐降低。在达到化学平衡以后,转化率随着反应温度的升高或反应气体摩尔配比n_HCl/n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}的升高或反应空速F_HCl0/W的降低而降低,反应速率为零。控制反应温度在390~400℃范围内,原料气摩尔比n_HCl∶n_{{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}}为(4∶3)~(4∶2),HCl空速W/F_HCl0在2.5h^-1左右,此时的HCl转化率可达到60%~70%,且HCl反应速率保持在(0.2~0.25)mmol/(g·min)。本文采用的联合实验装置对于化学平衡前后的反应行为均能较好地考察,为考察与研究同类反应的反应行为开辟了新思路。     

Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂制备及其甲基吡啶催化氧化脱甲基性能

针对甲基吡啶氧化脱甲基反应,以TiO_2为载体经浸渍法制备Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂,结合结构表征和催化剂性能评价,考察制备条件对其催化甲基吡啶氧化脱甲基性能的影响。结果表明,通过Fe_2O_3改性可以提高Ag-V_2O_5/TiO_2催化剂对3-甲基吡啶氧化脱甲基化反应的催化性能,其作用主要是抑制V_2O_5团聚,促进V物种的分散。同时,锐钛矿相TiO_2载体表面B酸中心有利于催化3-甲基吡啶脱甲基,提高产物吡啶选择性。经实验优化,Ag-Fe_2O_3-V_2O_5/TiO_2催化剂适宜制备条件为:焙烧温度450℃、焙烧时间4 h、V_2O_5和Ag的负载质量分数分别为15%和1.5%、Fe与V物质的量比1∶2。在优化条件下,吡啶收率与选择性最高可达到62.97%和78.75%。     

Fenton试剂氧化法去除染料废水的色度

对染料废水进行Fenton试剂氧化处理,探讨反应时间、过氧化氢用量、Fe SO4·7H2O用量、温度及pH值对染料废水色度去除率的影响。结果表明,100 m L色度为1 250度的染料废水,经Fenton试剂氧化处理50 min,色度去除率94.44%,剩余色度为69.5度,达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)间接排放标准。     

Stable mixed metal-organic framework for efficient C2H6/C2H4 separation

In view of lacking efficient ethane-selective adsorbent for ethane/ethylene separation, a highly stable microporous mixed metal-organic framework, termed as MUV-10(Mn), was synthesized by the solvothermal method and it could efficiently separate C₂H₆/C₂H₄ mixture. The structure and morphology of synthesized material was confirmed by XRD, SEM, TGA and BET, etc. Selectivity and corresponding adsorption heat of C₂H₆ and C₂H₄ were calculated based on single component adsorption results measured in details. The results show that MUV-10(Mn) features C₂H₆/C₂H₄ selectivity about 1.42 and can absorb more C₂H₆ than C₂H₄ at room temperature. And it has high acid, alkali and water vapor stability. Addtionally, dynamic breakthrough experiment showed MUV-10(Mn) could extracted low concentration of C₂H₆ from C₂H₆/C₂H₄ mixture (V_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}}\text{?}/\text{?}{V}_{{\mathrm{C}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}=1∶9 and 1∶15) to collect C₂H₄ gas with high purity, which indicates the promising future of MUV-10(Mn) in C₂H₄ purification.     

高稳定双金属MOF材料用于低浓度乙烷的高效分离

针对乙烷/乙烯分离过程中,缺乏高效稳定的乙烷选择吸附剂,采用溶剂热法合成了一种具有高稳定性的双金属微孔MOF材料MUV-10(Mn),通过吸附分离的方式,实现了乙烯中低浓度乙烷的高效分离。采用XRD、SEM、TGA、比表面分析等表征手段对所制备材料的结构及形貌进行了确认和分析,详细测试了MUV-10(Mn)对乙烷和乙烯单组分气体的吸附性能,并进行了选择性和吸附热的计算。结果表明,MUV-10(Mn)在室温下的乙烷吸附量高于乙烯对于乙烷/乙烯混合气的选择性为1.42,且具有高的酸、碱和水蒸气稳定性。混合气体穿透实验表明,MUV-10(Mn)能够高效去除乙烯中的低浓度乙烷,得到高纯乙烯气体,在乙烯提纯方面显示出良好的应用前景。     

CoCr_2O_4/SiO_2催化剂上二氯甲烷催化氧化

采用浸渍法制备了不同CoCr_2O_4负载量x CoCr_2O_4/SiO_2催化剂(x=5%、10%、20%和30%),考察其对二氯甲烷催化燃烧性能的影响。结果表明,催化剂的整体活性顺序为:30CoCr_2O_4/SiO_220CoCr_2O_4/SiO_210CoCr_2O_4/SiO_25CoCr_2O_4/SiO_2,但按照活性组分CoCr_2O_4质量归一化后本征活性顺序为:10CoCr_2O_4/SiO_2≈5CoCr_2O_4/SiO_220CoCr_2O_4/SiO_230CoCr_2O_4/SiO_2。表征结果发现催化剂本征活性与可还原性能和表面酸性存在密切关系。10CoCr_2O_4/SiO_2和5CoCr_2O_4/SiO_2具有较高的表面酸性和耗氢量,因此具有较高的本征活性。     

基于CO2循环的低碳高效白云石煅烧新工艺

白云石是一种广泛应用的冶金、建材和化工原料。针对白云石煅烧过程中CO₂排放严重等问题,构建了基于CO₂循环载热与资源化回收的白云石低碳煅烧竖窑新工艺。通过白云石（CaCO₃·MgCO₃）煅烧过程的Gibbs自由能变计算,发现提高煅烧温度（50~100 K）可有效克服CO₂对反应的抑制作用;通过纯CO₂环境中CaCO₃分解过程的热重实验分析,验证了CO₂循环煅烧白云石煅烧的可行性;通过化学反应动力学计算,解析了全CO₂组分环境下CO₂压力对CaCO₃·MgCO₃高温分解过程的影响,并发现提高CO₂压力可促进气固传热,从而提升分解速率和改善矿料分解均匀性;对CO₂循环煅烧工艺系统能-质平衡计算表明：该工艺理论能耗仅为140 kg/(t 煅白),且煅烧过程的CO₂排放降低70%以上,环境效益显著。     

NiAlPO_4-5分子筛的合成及加氢脱硫性能

采用水热合成法合成不同氧化镍含量的NiAlPO_4-5分子筛。红外、紫外漫反射和氢气升温还原表征结果揭示合成的NiAlPO_4-5分子筛中骨架Ni和非骨架Ni共存。金属镍对AlPO_4-5分子筛骨架的取代没有改变分子筛晶体结构。NiAlPO_4-5分子筛比表面积相比AlPO_4-5分子筛下降,晶粒增大,酸量提升。NiAlPO_4-5分子筛应用到二苯并噻吩加氢脱硫反应,其加氢脱硫活性高于AlPO_4-5和等体积浸渍法制备Ni负载的Ni/AlPO_4-5分子筛。与WO3负载氧化铝的传统加氢处理催化剂(W/A)相比,引入NiAlPO_4-5制备的催化剂W/A+NiAlPO_4-5显示出更高的二苯并噻吩加氢脱硫活性。