锰氧化物材料的制备及应用进展

锰作为一种常见的变价金属,其在催化反应中能够起到很好的催化作用。而且锰的氧化物作为最常用的过渡金属氧化物之一,因其较易调控出较大的比表面积、较强的吸附性能、较好的氧化还原能力以及较好的低温催化活性,已经成为了环境治理以及能源领域中的研究热点。介绍了MnO_x催化剂材料的合成、性质,以及在CO催化氧化、挥发性有机污染物的催化氧化、气体的吸附与分离以及电池的电极材料等应用方面一些最新的研究进展。     

锰氧八面体分子筛的制备及应用研究进展

锰氧八面体分子筛具有多孔结构、温和的表面酸碱性、混合价态的锰离子和优异的离子交换性,被广泛应用于多相催化、电池材料和吸附材料等领域。本文介绍了锰氧八面体分子筛的化学组成,对其孔结构、氧化还原性能及酸碱性等理化性质予以总结,简述了水热法、回流法、微波法、溶胶-凝胶法和固相法等常用制备方法。锰氧八面体分子筛可应用于CO催化氧化、有机物催化氧化、CO₂活化利用和费托合成等催化领域,尤其对CO和挥发性有机物有较高的氧化活性,在电池材料和吸附材料等非催化领域也有重要的应用前景。最后指出了当前锰氧八面体分子筛研究中存在的问题,未来工作应探索更高效的合成方法,深入认识其催化作用机理,进一步拓宽该材料的应用范围。     

锰氧化物催化剂催化氧化甲醛的研究进展

锰氧化物具有活性高、毒性低、资源丰富、合成方法多样等优点,常作为许多催化反应的催化剂或载体材料。该文综述了近年来锰氧化物催化剂的研究进展,主要介绍了单一锰氧化物、掺杂改性的锰氧化物以及锰氧化物复合材料在甲醛催化氧化反应中的催化性能;讨论了形貌、晶型结构以及其他因素对催化性能的影响;并归纳了一部分甲醛催化氧化的反应机理;最后指出要发展高效、经济、环保的锰氧化物催化剂,通过构建更多的缺陷、添加助剂、掺杂改性等方法,增加活性面和活性位的数量,来提高锰氧化物的催化性能是未来的主要研究方向。     

层状Birnessite型锰氧化物的研究进展

锰氧化物材料具有优越的离子交换性能、吸附性能和氧化性能,在可充锂电池、环保、高级分离技术、催化等领域有重要的潜在应用价值,引起研究者的广泛兴趣。本文概述了锰氧化物中层状Birnessite锰氧化物的结构特点,介绍了其合成方法、应用现状等,总结了层状Birnessite型锰氧化物的优点,并对其研究发展趋势作了展望。     

臭氧氧化直接生成锰氧化物处理含铊废水

以臭氧氧化直接生成锰氧化物,采用批实验对锰氧化物吸附处理含铊(T1)废水特性进行研究.结果表明,锰氧化物对T1的吸附等温线符合Langmuir方程和Freundlich方程,Elovich方程和双常数方程能够较好地描述该吸附材料对T1的吸附动力学过程.由Langmuir等温方程计算得出,在pH为10.0、臭氧体积流量3...     

锰氧化膜包覆沸石的制备及其处理含锰水特性研究

净水厂广泛采用石英砂或锰砂滤池，但在接触氧化法除锰过程中存在滤料吸附性能差、“锰质活性滤膜”成熟期长等问题。针对这一现象，以沸石为基质材料，高锰酸钾和硫酸锰生成锰氧化物沉积在沸石表面，制备锰氧化膜包覆沸石(MOMCZ),MOMCZ结合了沸石的吸附性能和锰氧化物的催化氧化特性。采用SEM、EDS、XPS、XRD、BET、Zeta电位等分析表征方法研究MOMCZ的表面形态、化学组成等特性，通过响应曲面模型分析MOMCZ对锰离子的吸附性能。结果表明：MOMCZ表面的锰氧化膜呈现立体复杂的网状结构，Mn元素存在形式及摩尔分数分别为Mn(Ⅲ)51.28%,Mn(Ⅳ)48.72%,锰氧化膜主要成分为Na_0.55Mn₂O₄(H₂O)_1.5;MOMCZ比表面积为38.76 m²/g,孔径分布集中在3～40 nm,等电点pH=2.36;MOMCZ吸附锰离子的四项影响因素关系顺序为：pH值>负荷>吸附时间>吸附温度；通过模型优化发现当负荷为0.8 mg/g、...     

高铝粉煤灰负载锰基催化剂的催化氧化NO性能研究

氮氧化物催化氧化是烟气脱硝技术的一个重要发展方向。本工作以具有球形镂空结构的预处理后高铝粉煤灰为载体,以硝酸锰为活性组分源,采用溶胶凝胶法制备锰基NO氧化催化剂,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、N2物理吸附、H2程序升温还原分析仪(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等分析测试手段对催化剂的NO催化氧化性能进行深入研究。结果表明,载体粒径、锰负载量、硝酸锰凝胶煅烧温度以及NO催化氧化温度对催化剂催化活性均有较大影响。当载体粒径在100~200目(150~75 μm)、锰负载量为8wt%、硝酸锰凝胶煅烧温度为500℃、NO催化氧化温度290℃时,NO催化氧化效果最好,氧化率达到77.8%。SEM结果显示,溶胶凝胶法制备的氧化锰粒子在100~200 nm,且相对均匀负载在载体上。N2-物理吸附表明,催化剂的孔结构主要为介孔,并呈现H3型回滞环。锰基催化剂上化学吸附氧Oβ的占比和Mn4+浓度随着锰负载量的增加先增大后减小,此趋势与NO催化性能变化趋势一致,表明Oβ和Mn4+是影响NO催化氧化效果的决定因素。     

含氯挥发性有机物(Cl-VOCs)废气处理的研究进展

系统调研了Cl-VOCs废气处理的研究进展。分类介绍了Cl-VOCs废气的处理方法,如焚烧法、催化燃烧法、冷凝法、生物法、催化还原法、光化学氧化法、紫外光解法、吸收法和吸附法等;总结了不同吸附材料(活性炭、活性炭纤维、聚合物以及金属有机骨架材料)对Cl-VOCs废气的吸附性能;展望了吸附法在Cl-VOCs废气处理方面的发展前景以及研究高性能吸附材料的必要性。     

锰的氧化矿物及锰系复合矿物材料在环境污染中的应用

锰的氧化矿物具有表面效应、水合效应、孔道结构、氧化催化效应和离子交换效应等性质,在环境污染治理和生态环境修复方面展现出很好的应用前景,基于锰的氧化矿物性能特点,开发锰系复合矿物材料并应用于环境污染治理成为近年来环境矿物材料研究的热点.锰的氧化矿物及锰系复合矿物材料是一类重要的环境矿物材料,在治理大气污染、水体污染和固体废弃物资源回收利用方面,具有成本低、效果好、无二次污染及资源可回收利用等优点.     

甲基三氧化铼负载化研究进展

综述了近年来对金属有机催化剂甲基三氧化铼负载化方法的研究进展。介绍了甲基三氧化铼通过物理吸附或化学吸附负载在不同载体材料上的方法及负载后作为非均相催化剂在烯烃环氧化、硅烷氧化、烯烃复分解和Bacyer-Villiger等多种反应中的应用,同时指出与单纯使用甲基三氧化铼进行的均相催化反应过程相比,通过物理吸附法负载后的催化剂在循环催化反应中,催化剂不可避免流失问题,以及通过化学吸附法负载后导致催化剂的失活问题,并对今后的发展趋势进行展望。     

MnOx对Pt/CeZrO2催化剂在水汽和CO2环境下CO氧化的影响

以CeZrO₂固溶体为载体,发现MnO_x的添加能促进Pt/CeZrO₂催化剂的CO氧化性能,并研究了MnO_x含量对催化剂CO氧化活性及抗H₂O和CO₂性能的影响。结果表明,随着MnO_x含量增加,催化剂活性呈现先升高后降低的趋势,在MnO_x含量为0.5%（质量分数）时活性最佳。MnO_x的添加降低了Pt颗粒尺寸并影响催化剂还原性能从而促进反应活性。水汽和CO₂对Pt/CeZrO₂催化剂的CO氧化活性有抑制作用,而MnO_x的加入能显著提高催化剂的抗水汽和CO₂的能力。反应动力学结果表明,在Pt/CeZrO₂催化剂上,反应气中引入H₂O和CO₂后,CO的反应级数有明显升高,说明H₂O和CO₂在催化剂表面与CO竞争吸附,导致CO反应活性下降;而在Pt/MnO_x/CeZrO₂催化剂上,CO的反应级数略有升高,说明MnO_x的添加能有效抑制H₂O和CO₂与CO的竞争吸附,从而改善了催化剂的抗H₂O和CO₂性能。     

MnOx/GAC复合材料制备及其在苯酚废水处理中的应用

以商业颗粒活性炭(GAC)为载体,乙酸锰为锰源,采用等体积浸渍法制备系列MnO_x/GAC复合材料。通过X-射线粉末衍射、透射电镜、拉曼光谱等对改性前后活性炭材料进行微观分析,并探讨锰负载量、反应温度、反应时间等对MnO_x/GAC复合材料处理苯酚模拟废水性能的影响。结果表明,MnO_x/GAC复合材料的活性物种主要以Mn_3O_4、Mn_2O_3和MnO_2为主,呈现均匀分散纳米晶态。在20 mL 1 500 mg·L~(-1)苯酚废水中加入1 g Mn质量分数为8%的MnO_x/GAC复合材料,反应温度50℃,反应时间240 min条件下,苯酚转化率99.88%,COD降解率97.80%,吸附动力学遵循准二级动力学模型。     

锰铈相互作用对催化碳烟燃烧性能的影响

采用等体积浸渍法制备HZSM-5分子筛负载Mn（9Mn/Z）,Ce（9Ce/Z）和同时负载Mn、Ce（4.5Mn4.5Ce/Z）催化剂,并考察了它们的催化碳烟颗粒燃烧的性能。结果表明,同时负载Mn、Ce的催化剂（4.5Mn4.5Ce/Z）具有更好的催化碳烟燃烧的活性,碳烟转化率为50%时所对应的温度（T₅₀）为400℃,低于9Mn/Z（T₅₀=414℃）和9Ce/Z（T₅₀=447℃）催化剂。相比于纯碳烟的燃烧,T₅₀降低了128℃。通过氢气程序升温还原（H₂-TPR）测试,相比较催化剂9Mn/Z和9Ce/Z,催化剂4.5Mn4.5Ce/Z中混合氧化物的氢气的还原温度向低温方向产生了偏移,具有更好的氧化还原性,说明MnO_x和CeO₂产生了一定的相互作用;X射线光电子能谱（XPS）测试表明,样品4.5Mn4.5Ce/Z具有更多的表面化学吸附氧物种,这些氧物种有助于碳烟氧化燃烧,因而表现出较高的催化碳烟燃烧活性。     

Low-temperature selective catalytic reduction of NO with NH based on MnO-CeO/ACFN

MnO_x-CeO_x/ACFN were prepared by the impregnation method and used as catalyst for selective catalytic reduction of NO with NH₃ at 80°C–150°C. The catalyst was characterized by N₂-BET, scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The fraction of the mesopore and the oxygen functional groups on the surface of activated carbon fiber (ACF) increased after the treatment with nitric acid, which was favorable to improve the catalytic activities of MnO_x-CeO_x/ACFN. The experimental results show that the conversion of NO is nearly 100% in the range 100°C–150°C under the optimal preparation conditions of MnO_x-CeO_x/ACFN. In addition, the effects of a series of performance parameters, including initial NH₃ concentration, NO concentration and O₂ concentration, on the conversion of NO were studied.     

烟气及飞灰组分对溴改性飞灰脱汞特性的影响

燃煤飞灰中的未燃碳（unburned carbon,UBC）和金属氧化物因对汞有一定的吸附和氧化作用而被认为是燃煤电厂廉价的潜在脱汞吸附剂,但效率有待提高。文章选取两种UBC含量不同的飞灰,采用质量分数1%的NH₄Br溶液对其浸渍改性,利用固定床汞吸附实验台探究了烟气组分（O₂、SO₂和NO）以及飞灰中无机金属氧化物对汞吸附和氧化的影响,以期获得高效脱汞吸附剂吸附机理。结果表明,O₂对于溴素改性飞灰氧化汞有较小的促进效果,SO₂具有一定的抑制作用,NO促进Hg⁰的氧化效果明显;溴素改性飞灰中的Fe₂O₃和TiO₂对Hg⁰的氧化起着主要作用,原因在于溴素改性增加了金属氧化物Fe₂O₃和TiO₂中的晶格氧含量,促进了Hg⁰的催化氧化,主要遵循Mars-Maessen机理。另外,UBC含量对飞灰脱除Hg⁰的影响很大,溴素嵌入飞灰表面的UBC时,会使其邻域的活性加强,从而增强碳质表面对Hg⁰的吸附能力,促进了后续反应的进行。     

MnOx/WO3/TiO2低温选择性催化还原NOx机理的原位红外研究

浸渍法制备15% MnO_x/5% WO₃/TiO₂低温脱硝催化剂,利用原位傅里叶变换红外（in situ FT-IR）设计包括多种吸附反应以及不同预处理方式的微观暂态试验与微观稳态试验,研究其NH₃-SCR脱硝反应机理,并推测反应路径。结果表明,催化剂的NH₃-SCR反应主要以Eley-Rideal机理方式进行,仅在一定温度条件下可以看到Langmuir-Hinshclwood反应路径。催化剂表面Lewis酸位的NH₃吸附是还原剂的主要来源,Brønsted酸位吸附的NH₄⁺随温度上升参与反应的比例略有提高。NH₃的吸附活化是整个反应的控制步骤,吸附态NH₃更易与NO₂发生反应,NO与催化剂表面的相互作用明显弱于NO₂。NO会在催化剂表面氧化活性中心形成大量双齿配位型硝酸盐,阻碍NH₃的吸附和活化,O₂存在条件下促进NH₃-SCR反应进行,阻止NO在催化剂表面形成双齿硝酸盐。NO与NH₃在催化剂表面存在吸附竞争,NO的吸附作用强于NH₃,温度达到100℃后吸附的NH₃方可大量活化并与NO_x发生进一步反应。     

汞在MnO_x-CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂表面的赋存形态分析

为了高效经济地控制燃煤电站汞的排放,探索新型SCR催化剂上汞的催化氧化具有重要的学术价值和广阔的应用前景。Hg0在Mn Ox-Ce O2/γ-Al2O3(Mn Ce15)催化剂上被氧化后会以多种形态存在于催化剂表面,为确定Mn Ce15催化剂上汞的化合物的赋存形态,使用程序升温热分解方法研究了纯汞化合物的分解曲线,并与在不同烟气条件下处理过的Mn Ce15催化剂的分解脱附曲线进行了对比。研究确认了反应中Hg O、Hg Cl2、Hg(NO3)2和Hg SO4的生成,并根据实验结果分析了相应的汞化合物生成的反应路径。结果表明,在模拟烟气条件下Hg Cl2是主要的异相催化反应产物,同时可以在催化剂表面检测到少量Hg O和Hg SO4的生成。这一结论可为研究SCR催化剂上Hg0的催化氧化机理提供基础。     

Selective catalytic reduction of NOx with propene over double wash-coat monolith catalysts

Selective catalytic reduction (SCR) among the approaches for alleviating NOx emission was much attracted. Zeolites have the advantage for adsorption of propene, and noble metal catalyst has the advantage for oxidation of NO to NO₂. Pt (or Au)/Al₂O₃ (or SiO₂) were used as the lower layer of double wash-coated monolith catalysts. Zeolites (H-mordenite or ZSM-5) were coated as the upper layer. The catalytic performance of the double wash-coated catalyst was, remarkably, improved. Also, temperature window was shifted to lower temperature and broadened. It was known that the combined noble metal monolith catalyst with zeolite was very effective in removing NOx by SCR with hydrocarbons.     

甲醛吸附与催化氧化技术基础原理及研究进展

为了给消费者筛选新居室内甲醛污染治理方案提供参考,通过综合列表法概述了不同甲醛背景浓度下物理化学吸附、贵金属-过渡金属氧化物催化氧化、新型TiO₂复合型光催化氧化等理论除醛技术进展及应用,简略阐述了理论除醛技术相关原理,基于各类除醛技术进展及原理提出在未来应用于新居室内环境治醛中的改进措施。这些技术进展、原理以及改进措施为未来室内环境治醛提供了新方案,综合对比得出新型TiO₂复合型光催化剂催化氧化因具有高降醛率、耗时短等特点,有望成为未来替代空气净化器的新居室内治醛新技术。     

Ir-based additives for NO reduction and CO oxidation in the FCC regenerator: Evaluation, characterization and mechanistic studies

Ir-based additives, developed to reduce NO and CO emitted during the regeneration of spent fluid catalytic cracking (FCC) catalysts were characterized to correlate physicochemical properties with catalytic performance. Support, metal loading and the state of the metal significantly affected the catalytic performance. Increasing the Ir loading or using a Ce-promoted γ-alumina (CPBase) support results in the formation of larger Ir particles. Local reduction of iridium oxide surface in such particles leads to coexisting Ir and Ir₂O phases being very beneficial for the catalytic activity.

NO reduction and CO oxidation take place thermally at 700 °C. Increasing the O₂ concentration in the feed favors CO oxidation at the expense of NO reduction. With 500ppmIr/CPBase and 1000ppmIr/CPBase additives, complete NO reduction and CO oxidation is achieved in the presence of 40% excess oxygen. Higher oxygen excess, however, reduces or eliminates the NOx reduction activity of these materials. IR studies suggest that NO reduction by CO proceeds on Ir/alumina additives via the dissociative adsorption of NO, the formation of NCO species on Ir and their migration to the alumina support, where N₂ and CO₂ are formed. IR spectroscopy indicates that Ce modifies the Ir surface enhancing the CO oxidation and enabling NO reduction via the NO₂ formation.