Fe、Mn对CeO2(111)面NH3/NO吸附及SCR催化性能的影响

CeO₂具有一定的催化还原、储存释放氧的能力,是潜在的低温NH₃-SCR催化脱硝材料。探究本征CeO₂和改性CeO₂的脱硝机理,对开发高性能催化剂具有重要意义。本论文将研究Fe、Mn掺杂CeO₂(111)面对NH₃-SCR反应气体NH₃、NO的吸附行为,分析Fe、Mn掺杂对CeO₂催化脱硝机理的影响。研究发现,Fe、Mn掺杂均促进CeO₂(111)面对NH₃的吸附,分别伴随着一个和三个N—H键的解离。Fe、Mn掺杂也增强了CeO₂(111)面O活性位点对NO的吸附。CeO₂(111)面及Fe、Mn掺杂CeO₂(111)面NO2结构的稳定形成,表明L-H机制始终占主导地位。Fe、Mn掺杂改变了晶面原子的化学反应性和电子转移能力,降低了NH₃的N—H键解离能,降低了反应能垒,增强了吸附体...     

TiO2光催化强化[HO2MMim][HSO4]?H2O2脱除煤中有机硫的研究

燃煤中的硫严重影响了煤炭的高效利用,将光催化氧化引入到萃取脱硫体系,可以显著地提高离子液体萃取脱硫效率。为了进一步研究脱硫机理,采用实验结合计算机仿真模拟对其进行了分析。实验结果表明将光催化反应过程与离子液体萃取过程耦合,可有效脱除煤中的有机硫,[HO₂MMim][HSO₄]?H₂O?H₂O₂?TiO₂（质量比5∶5∶10∶4）光催化处理后的煤的有机硫脱硫率最高可达12.40%。Materials Studio分析得出由光催化产生的羟基自由基(·OH)具有较强的氧化性,·OH的氧原子附近所在区域呈负电性,容易与噻吩中S原子的正电势点产生静电力并形成S=O双键;另外,离子液体的加入使得原本噻吩环上的最低空轨道消失,还降低了最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）的能级差,使反应更容易进行。使用COSMO软件分析发现离子液萃取作用体现在[HO₂MMim][HSO₄]中咪唑的五元杂环结构通过范德华力与噻吩、砜分子之间成键,使硫化物不断被萃取到离子液体相中;外加氧化剂使反应中化学势较高的砜比噻吩更容易进入到化学势低的离子液[HO₂MMim][HSO₄]中。      

铥改性MnCeOx/TiO2催化剂在氨中低温还原NOx的优越性能

采用溶胶-凝胶法制备了MnCeTm_yO_x/TiO₂(y为Tm/Mn摩尔比,y=0.1,0.3,0.5)低温SCR脱硝催化剂,研究和分析了TmO_x对催化剂脱硝性能的影响。所研制的MnCeTmO_x/TiO₂催化剂提高了以氨为还原剂的低温选择性催化还原(SCR)脱硝性能,并采用XRD、NH₃-TPD分析探究了TmO_x的作用及内在机制。结果表明,当y=0.3时,催化剂具有最佳的脱硝效果,在150℃具有95%以上的NO_x转化率。对催化剂进行了稳定性测试和不同空速下的性能测试结果表明,MnCeTm_0.3O_x/TiO₂催化剂具有良好的稳定性,且在两种空速下均能保持优异的低温NH₃-SCR脱硝性能。     

Catalytic combustion of toluene on Pt/Al2O3 and Pd/Al2O3 catalysts with CeO2,CeO2-Y2O3 and La2O3 as coatings

CeO₂,La₂O₃,and CeO₂-Y₂O₃ oxides were coated on the surface of spherical granular AI₂O₃(3-5 mm)through impregnation method,and proved as better supports of Pd and Pt catalysts.The influences of rare earth metal doping on the adsorption rates of Pd and Pt ions,as well as the catalytic performance,were investigated.Results show that the H₂PtCl₆·6H₂O adsorption rates of the Al     

CaO–Al2O3–SiO2复合烧结助剂添加量对ZrO2/Al2O3复相陶瓷性能的影响

以Al(NO₃)₃·9H₂O、Ca(NO)₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料, 采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7μm、高活性的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂; 将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中, 经干压成型, 在1450℃烧结温度、保温4h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样, 研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明:当添加质量分数为5%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂时, ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳, 相对密度为94%, 显微维氏硬度为1204 MPa, 抗弯强度为321 MPa, 断裂韧性为4.52 MPa·m1/2。     

Kaolin/ZrO2复合纳米粉体制备及性能研究

以Zr (NO₃)₄·5H₂O为锆源, 利用水热法分别制备ZrO₂和kaolin/ZrO₂复合纳米粉体, 采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪分析了样品的微观形貌及特性, 使用紫外-可见分光光度计研究了样品的吸光特性, 利用Brunauer-Emmet-Teller (BET)气体吸附法(氮气吸附)测定并计算了样品的比表面积。结果表明, 经过400℃煅烧后, kaolin/ZrO₂表面微球颗粒较纯ZrO₂更加均匀、单一, 不存在成块团聚体; 两种样品均存在介孔结构, ZrO₂主要以无定形形式存在, 但样品中都存在少量的四方相ZrO₂; 在波长190~800nm范围内, kaolin/ZrO₂纳米粉体吸光率均高于纯ZrO₂, 并且其BET比表面积也比纯ZrO₂高19.05m2·g-1, kaolin/ZrO₂纳米粉体在防紫外光特种材料制备及光催化处理工业废水等方面具有更大的优势与潜力。     

稀土复合固体超强酸SO42-/ZrO2- 2% Gd2O3催化合成乙酸戊酯

制备了稀土复合固体超强酸SO₄2-/ZrO_2- 2%Gd₂O₃催化剂,并对以乙酸和戊醇为原料合成乙酸戊酯的反应条件进行了研究。研究表明:当戊醇与乙酸的摩尔比为1:1.5,反应时间为6h,反应温度为130℃,催化剂用量为6%戊醇的质量时,反应酯化率最高,酯化率可达98.93%,选择性高达100%。研究发现,该催化剂可重复使用,并能活化再生。      

焦炭在H2O+CO2气氛中的溶损反应特性

 为了研究富氢高炉内焦炭的溶损反应特性,开发了连续进水的全自动焦炭反应性测定装置,分别利用CO₂和N₂载带不同比例H₂O(0%～30%)提供H₂O+CO₂(H₂O和CO₂混合气体)和H₂O+N₂(H₂O和N₂混合气体)的含水气氛进行焦炭溶损试验,通过红外气体分析仪实时记录出口气体中CO和H₂的摩尔分数,研究了焦炭在H₂O+CO₂气氛下的溶损反应过程以及碳溶反应(C+CO₂=2CO)和水煤气反应(C+H₂O=CO+H₂)的动力学过程。研究表明,随着H₂O+CO₂混合反应气氛中H₂O比例的增加,焦炭的碳素溶损率和溶损速率均逐渐增大,而且水煤气反应的溶损速率逐渐变大、碳素溶损率逐渐升高,但是碳溶反应的溶损速率则逐渐减小、碳素溶损率也逐渐降低,这说明H₂O+CO₂反应气氛中H₂O和CO₂同时与焦炭反应存在显著的竞争作用。通过分析碳素溶损率和水蒸气含量线性关系的拟合斜率发现,焦炭在H₂O+CO₂混合反应气氛中发生的碳溶反应和水煤气反应的斜率均小于单纯单一气氛下的碳溶反应和水煤气反应的斜率,并提出基于斜率差值的抑制因子α表征H₂O和CO₂对碳溶反应和水煤气反应互相影响程度,CO₂对水煤气反应的抑制因子α_<sub>CO₂/H₂O为0.253,H₂O对碳溶反应的抑制因子α_<sub>H₂O/CO₂为0.179,α_<sub>CO₂/H₂O为α_<sub>H₂O/CO₂的1.41倍,CO₂对水煤气反应的抑制程度强于H₂O对碳溶反应的抑制程度。     

CeO2稳定PEMFC阴极催化剂制备与性能研究

传统的质子交换膜燃料电池阴极铂碳催化剂虽然具有较高的氧还原活性,但其稳定性还需要进一步提高。本文通过加入富含氧缺陷的CeO₂纳米颗粒提高铂碳催化剂的氧还原活性和稳定性。研究表明采用共沉淀-酸处理法合成的CeO₂纳米颗粒存在大量的Ce³⁺,说明该方法制备的CeO₂中含有丰富的氧缺陷。将Pt或PtCo合金纳米颗粒负载在CeO₂/C上制备成的催化剂显示了良好的性能：当C∶CeO₂=2∶1(质量比)时,Pt-CeO₂/C催化剂活性最高,半波电位达到了0.868 V,且催化稳定性较20%Pt/C大幅提高,经过1×10⁴次连续循环后,20%Pt/C的质量活性衰减了82.2%,而Pt-CeO₂/C催化剂的质量活性衰减仅为13.8%;以PtCo-CeO₂/C(2∶1)为阴极催化剂的单电池最大输出功率为1.02 W·cm^-2。     

水热臭葱石固砷过程Na+和K+的影响

水热臭葱石沉砷体系中Na⁺、K⁺碱金属离子对沉砷渣物相组成影响显著,Fe(Ⅲ)与As(Ⅴ)共沉淀生成臭葱石(FeAsO₄·2H₂O)、次水合砷酸铁(FeAsO₄·0.75H₂O)砷铁共沉淀物,同时Fe(Ⅲ)还以黄钠铁矾(NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆)、黄钾铁矾(KFe₃(SO₄)₂(OH)₆)、碱式硫酸铁(Fe(OH)SO₄)形态竞争析出,从而影响沉砷渣的稳定性。在Na₂SO₄-(K₂SO₄)-FeSO₄-H₃AsO₄-H₂O体系中研究了Na⁺、K⁺     

Ag2C2O4/TiO2异质结的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型TiO₂,通过沉淀法成功将Ag₂C₂O₄沉积于TiO₂表面制备了Ag₂C₂O₄/TiO₂异质结。采用孔隙比表面分析仪(BET)、X-射线衍射仪(XRD)等对Ag₂C₂O₄/TiO₂异质结结构和光响应能力进行了表征;运用表面光电压仪(SPS)等对光催化剂的光生电荷分离特性进行了研究;考察了异质结光催化剂对模拟污染物罗丹明B的催化降解性能。结果表明：当Ag₂C₂O₄/TiO₂摩尔比为7.0%时,异质结光催化剂的光生电子-空穴分离速率最高,该光催化剂对罗丹明B的光催化降解性能最好。     

Pr2O3/RuO2和Gd2O3/RuO2对甲醇的选择性电催化氧化性能研究

由于电解水阳极析氧反应(Oxygen Evolution Reaction, OER)过电位较高,增加了电解水制氢的整体能耗。故本实验采用热力学上有利的甲醇氧化反应(Methanol Oxidation Reaction, MOR)替代OER,尝试缓解OER对酸性电解水制氢的能耗制约。通过热解法制备了Pr₂O₃/RuO₂和Gd₂O₃/RuO₂催化剂,不仅能催化甲醇生成增值的甲酸(HCOOH),而且可以使MOR过程与析氢反应耦合,生成高纯的H₂。电化学分析测试表明,在含CH₃OH(2.5 mol·L^-1)的H₂SO₄(0.5 mol·L^-1)电解质溶液中,电流密度达到10 mA·cm^-2时,Pr₂O₃/RuO₂和Gd₂O...     

钐掺杂改性γ-Al2O3粉体的热稳定性研究

以硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)为氧化剂，甘氨酸(C₂H₅NO₂)为还原剂，硝酸钐(Sm(NO₃)₃·6H₂O)为改性剂，通过溶液燃烧法合成了γ-Al₂O₃粉体。采用XRD、SEM、BET、TG-DTG等手段对产物进行表征，并分析探讨了焙烧温度、改性剂添加量对产物物相的影响。实验结果表明：在硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)与甘氨酸(C₂H₅NO₂)的物质的量之比为3∶5,改性剂Sm(NO₃)₃·6H₂O添加量为1%,焙烧温度为1 025℃,焙烧时间为4 h的条件下可以制备具有较高热稳定性的γ-Al₂O₃     

不同气氛焙烧CeO2负载镍基催化剂的制备及其催化甲烷二氧化碳重整反应性能研究

350℃直接煅烧硝酸铈得到颗粒状CeO₂载体,在不同气氛(Air、NH₃、N₂和H₂)下焙烧CeO₂载体,采用浸渍法制备Ni/CeO₂系列催化剂,通过XRD和XPS研究了催化剂结构,并进行甲烷二氧化碳重整反应性能测试。结果表明,高温氮化处理的CeO₂载体中掺杂碱性N助剂,能够提高活性金属Ni分散度、降低Ni颗粒大小,增强金属-载体相互作用,从而提高了催化剂稳定性。     

两步水热法制备纳米花状Ni3Fe/Ni3S2高效电催化剂促进碱性电解水析氧反应

分别以Fe(NO₃)₃·9H₂O和Na₂S·9H₂O作为Fe源和S源,用镍网(nickle mesh,NM)作为Ni源与支撑基底,采用两步水热法合成Ni₃Fe/Ni₃S₂析氧催化剂,通过X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和透射电镜分析催化剂的显微组织与形貌,用电化学工作站进行电化学性能测试。结果表明：两步水热法合成的Ni₃Fe/Ni₃S₂催化剂为丰富立体的纳米花形貌,这种形貌可提升催化剂的空间利用率。Ni₃S₂暴露出高折射率的{210}晶面,与Ni₃Fe的(111)晶面产生协同效应,从而提升了催化活性。在1 mol/L的KOH溶液(25℃)中,10 m A/cm²电流密度下Ni₃Fe/Ni₃S₂     

CeO2/Cr3C2对WC-Co-Ni基硬质合金电化学腐蚀行为的影响

为了探讨WC-Co-Ni基合金腐蚀性能提升路径,采用相同基础原材料,制备WC-6Co-6Ni、WC-6Co-6Ni-1.0Cr₃C₂、WC-6Co-6Ni-1.0CeO₂和WC-12Co-1.0CeO₂等4种合金。分别在NaOH(pH=13)、Na₂SO₄(pH=7)和H₂SO₄(pH=1)等3种腐蚀介质中对4种合金进行电化学阻抗谱和动电位极化曲线测试。结果表明,腐蚀介质对合金耐腐蚀性能及其腐蚀机理具有重大影响,合金添加剂Cr₃C₂和Ni能够提升WC-Co-Ni基硬质合金在Na₂SO₄中性介质中的耐腐蚀性能,而在WC-6Co-6Ni合金中添加1.0%Cr₃C₂会降低合金在NaOH介质中耐腐蚀性能;WC晶粒相对细小的WC-12Co-1.0CeO₂合金在NaOH介质...     

稀贵萃余液高结晶臭葱石除砷研究

化学沉淀法处理含砷废水,产物沉砷渣通常不稳定,易导致砷泄露,对环境造成严重的危害。采用沉砷率高、固砷渣稳定的低温常压臭葱石(FeAsO₄·2H₂O)沉砷法进行除砷,并研究了初始pH、Fe/As摩尔比、Fe₂(SO₄)₃滴加速率对As、Fe去除率,FeAsO₄·2H₂O结晶度,形貌和浸出毒性的影响。结果表明：初始pH和Fe/As摩尔比的升高有利于沉砷率的提高,但会导致沉砷渣中FeAsO₄·2H₂O结晶度和含量下降。提高Fe₂(SO₄)₃滴加速率有利于反应效率,但不利于FeAsO₄·2H₂O的纯度。在初始pH为1.5,Fe/As摩尔比为1.5,Fe₂(SO₄)₃滴加速率为40 mL/h以及滴加时间为1.125 h的条件下,...     

溶胶凝胶、碳热/硼热还原法制备ZrB2-SiC-LaB6超细复相粉体

以氧氯化锆(ZrOCl₂·8H₂O)、硼酸(H₃BO₃)、水合氯化镧(LaCl₃·7H₂O)、正规酸乙酯(TESO)和葡萄糖(C₆H₁₂O₆)为主要原料,以聚乙二醇(PEG)为分散剂,采用溶胶凝胶法和碳热/硼热还原工艺制备ZrB₂-SiC-LaB₆超细复相粉体。利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和差示扫描量热分析等对ZrB₂-SiC-LaB₆粉体进行表征,研究烧结温度、原料配比对复相粉体合成过程的影响。结果表明,当原料中n(Zr)∶n(B)∶n(Si)∶n(La)∶n(C)=1∶3∶0.7∶0.16∶8时,在氩气气氛中1 500℃保温2 h,可合成高纯ZrB₂-SiC-LaB₆超细复相粉体。颗粒平均粒径为300 nm,其中ZrB₂相为六方晶...     

烧结烟气条件下微波催化直接分解NO脱硝试验

复杂烧结烟气条件下,实现低温高效直接分解NO具有极大挑战性。在低温过量O₂且含SO₂和CO₂气氛下,本文通过研制CeO₂/MgCo₂O₄-40%BaCO₃催化剂用于微波催化高效直接分解NO,并考察该催化剂的脱硝和抗硫性能;通过XRD和TEM表征分析催化剂失活以及改性后失活得到改善的原因。结果表明：当进入气体中CO₂体积分数为5%时,该微波催化剂的脱硝率几乎保持稳定;引入CeO₂后,该微波催化剂的抗硫性能明显提升,在SO₂体积分数为0.1%气氛下,当反应温度仅为250℃时,该微波催化剂可实现99.9%的NO转化率和99.9%的N₂选择性;TEM结果表明,反应前后,该催化剂的形貌特征无明显差异。本文建立的微波催化直接分解NO的脱硝新方法,可为复杂烧结烟气条件下绿色深度脱硝提供新途径。     

CO2和H2O对焦炭强度及微观结构的影响

高炉喷吹富氢燃料是减少碳排放的有效措施之一,但喷吹富氢燃料产生的H₂O会造成焦炭的劣化。对比分析了不同温度下焦炭与CO₂和H₂O反应过程中,焦炭强度、两者的交互作用及微观结构的变化。分析结果表明:与H₂O反应溶损率SLR约为与CO₂反应SLR的2～5倍,温度升高,二者SLRR差距缩小;焦炭反应后强度CSRR随着温度的升高而降低,且SLR与CSR呈现负相关性;当H₂O/CO₂>1时,焦炭与C0₂-H₂O反应产生明显的交互作用;无论是焦炭与CO₂还是与H₂O发生溶损反应,微观形貌均表现为边缘部位溶损更严重;相比与CO₂反应,焦炭与H₂O反应在边缘更为剧烈,但内部气孔破坏较小。