超临界CO_2制备h-BN纳米片及其负载钴催化性能研究

利用超临界二氧化碳(SC CO_2)技术剥离块状h-BN,制备氮化硼纳米片(BNNSs),并将钴纳米粒子负载在BNNSs上,得到催化剂Co/BNNSs,并通过XRD、FT-IR和SEM对两者的结构和形貌进行表征。以对硝基苯酚的催化还原反应为模型考察催化剂的催化性能,经过5次循环后,还原活性无明显降低,对硝基苯酚的还原率仍在80%以上。因此,Co/BNNSs催化剂具有良好的稳定性和催化还原对硝基苯酚的性能。     

Ag/rGO纳米粒子的合成及其催化还原对硝基苯酚

采用液相共还原法在没有表面活性剂条件下原位制备Ag/rGO纳米催化材料,并用XRD、EDX、FTIR、Raman、SEM和TEM对所得产物进行了详细表征。结果表明:氧化石墨烯和银离子同时被还原,直径约为5nm的银纳米粒子均匀负载在石墨烯片层上。所制备的Ag/rGO纳米催化剂对硼氢化钠还原对硝基苯酚(4-NP)具有明显的催化活性;当Ag负载量(质量分数)为10%时,该反应在室温下的反应速率常数可达到0.332min-1,表观活化能为34.4kJ·mol-1。该Ag/rGO纳米复合粒子有望成为还原对硝基苯酚的工业催化剂。     

氮化碳负载钯催化剂催化苯酚加氢制环己酮

为了开发苯酚加氢制环己酮高效催化剂,将脲在550 ℃高温聚合,制备了片层状氮化碳催化剂载体g-CN;负载钯纳米粒子后,得到Pd/g-CN催化剂。采用红外光谱、X射线粉末衍射、透射电镜和X射线光电子能谱对催化剂进行表征。将Pd/g-CN催化剂用于催化苯酚水相加氢,考察了不同载体和反应温度对催化性能的影响,并对催化剂重复使用性能进行研究。结果表明,载体g-CN含有大量的含N基团,能有效稳定金属纳米粒子,从而获得粒径较小、分散较好的Pd纳米粒子;同时,g-CN具有较强碱性,有利于苯酚的吸附,可提高苯酚的反应速率和环己酮选择性。采用负载Pd质量分数2%的Pd/g-CN催化剂,在反应温度80 ℃、反应压力0.1 MPa、n(Pd)∶n(苯酚)=0.02、苯酚1 mmol、水3 mL和反应时间3 h条件下,苯酚可完全转化,环己酮选择性高达99%。Pd/g-CN催化剂制备工艺简单,原料价廉,催化性能优异。     

纳米纤维素负载纳米金的制备及其催化性能研究

以高碘酸钠氧化纳米纤维素(NC)制备得到双醛基纳米纤维素(DNC),并以DNC为还原剂和负载体,制备得到NC负载纳米金催化剂。并通过UV、FT-IR、XRD、XPS及TEM对催化剂合成条件、化学结构、晶型结构、纳米金在纤维素载体表面的价态及大小分布等进行了表征。结果显示金离子90℃下9 h后基本被DNC完全还原为单质金;且纳米金粒子均匀分布在NC上,粒径在40 nm左右。以硼氢化钠还原4-硝基苯酚(4-NP)反应作为模型来研究纳米纤维素负载纳米金的催化性能,研究显示55 min后4-NP转化率可达94%,其催化速率常数为0.073 min~(-1)。     

DNA辅助合成Pd纳米粒子及其催化性能研究

采用鱼精DNA为模板,利用Pd2+离子与鱼精DNA间的配位作用将其预先结合在DNA模板上,再以原位还原的方法制备水相中稳定、分散的钯(Pd)纳米粒子。用透射电子显微镜(TEM)对Pd纳米粒子的形貌进行表征。以Pd纳米粒子催化4-硝基苯酚还原为4-氨基苯酚的实验来考察Pd纳米粒子的催化性能,实验结果发现鱼精DNA辅助合成的Pd纳米粒子有较好的催化性能。     

NiFe水滑石负载PdNi双金属纳米催化剂催化有机废水的降解

在不使用任何化学还原剂和稳定剂的条件下,利用超声原位还原法制备了镍铁水滑石(NiFe-LDHs)负载PdNi双金属纳米催化剂(PdNi/LDHs)。超声空化效应将LDHs表面的-OH基团激发出还原性强的氢自由基(H·),并还原Ni²⁺, Pd²⁺为Ni和Pd,同时也会使部分分解层间阴离子CO₃^2-,形成NO₃^-和Cl^-插层LDHs,增加层间距。表征分析结果表明,PdNi/LDHs上PdNi纳米颗粒分散均匀,Pd与Ni存在电子转移,两者的协同作用有利于催化降解有机废物的性能的提高。400 W超声波作用1 h下所制备的PdNi/LDHs催化降解有机废物的性能最佳。可在5 min内完全降解对硝基苯酚(4-NP)、甲基橙(MO)和甲基蓝(MB),11 min内完全降解刚果红(CR)。此方法为负载型纳米催化剂的环境友好制备提供借鉴。     

负载钯的磁性复合纳米颗粒的制备及其催化性能研究

本文首先合成SiO2包覆的磁性Fe3O4纳米颗粒(Fe3O4@SiO2),再通过硅烷偶联剂得到氨基修饰的纳米颗粒(Fe3O4@SiO2-NH2),该纳米颗粒再与Na2[Pd Cl4]反应将Pd负载在磁性纳米颗粒上,最后通过Na BH4还原得到了磁性纳米复合物Fe3O4@SiO2-NH2-Pd。利用红外、TEM和XRD技术对产物进行了表征。用UV-Vis对其催化4-硝基苯酚还原反应的性能进行了研究。结果表明,该纳米颗粒具有很好的催化性及重复利用性。     

单分散氮掺杂的碳纳米球负载钯催化氯代硝基苯加氢反应

高效钯炭催化剂的研制是卤代硝基苯选择性加氢还原制备卤代苯胺工艺取得突破的关键。以单分散氮掺杂的碳纳米球为载体、钯为活性组分,采用浸渍法制备出负载型的Pd/CN-x(x代表碳基载体的焙烧温度),并对其催化氯代硝基苯加氢制备氯代苯胺反应的性能进行了研究。分别采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)技术对Pd/CN-x催化剂的形貌、结构及表面化学性质进行了表征分析。考察了不同温度下制备出的碳氮材料负载钯催化剂对氯代硝基苯选择性加氢还原反应活性和选择性的影响。研究结果表明,以单分散氮掺杂的碳纳米球为载体能够实现金属Pd颗粒的均匀分散,因而催化剂表现出优异的催化加氢性能。其中,Pd/CN-600催化剂表现出100%的3-氯硝基苯转化率,同时对3-氯苯胺的选择性高达76.9%。此外,载体表面含氮官能团影响活性Pd组分的有效分散,进而影响3-氯苯胺的选择性。     

丝光沸石纳米片负载Pd催化剂实现2-苯基吡啶的双酰基化

以实验室自制的含季铵基团的阳离子聚合物（COPQA）为模板剂合成了高比表面积、具有花状形貌的丝光沸石纳米片（NS-MOR），以此为载体采用离子交换方法制备了负载Pd催化剂（Pd/NS-MOR）。对沸石及其负载的Pd催化剂进行X 射线多晶衍射、N2物理吸脱附、SEM、TEM及X射线光电子能谱分析，结果显示，Pd/NS-MOR催化剂载体中小粒径Pd0和Pd2+物种高度分散在丝光沸石纳米片表面，而在γ-Al2O3负载的Pd催化剂（Pd/γ-Al2O3）中仅有Pd2+物种。因此，以2-苯基吡啶和苯甲醛为反应原料，实现了2-苯基吡啶的C2—H和C6—H键的同时活化，Pd/NS-MOR的催化活性和双酰基化产物选择性（92%）远高于Pd/γ-Al2O3。作为对比，以Pd(NO3)2、Pd(OAc)2、Pd(PhCN)2Cl2为催化剂的2-苯基吡啶C—H键活化反应中均无法得到双酰基化产物。另外，Pd/NS-MOR不仅具有良好的底物兼容性，而且循环使用6次后仍保持较高的2-苯基吡啶的转化率（95%）和双酰基化产物的选择性（85%）。     

Pd/AC催化剂制备及其催化完全氧化邻-二甲苯性能

制备了一系列活性炭(AC)负载的贵金属催化剂,并考察了其对邻-二甲苯的完全催化氧化性能,发现Pd/AC是其中活性最高的催化剂。重点研究了制备溶剂、预处理、负载量以及反应空速对Pd/AC催化剂催化氧化邻-二甲苯性能的影响。利用比表面积(BET)、热重差热(TG-DTA)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等表征手段,研究了Pd/AC催化剂的物性结构与催化氧化邻-二甲苯性能之间的关系。结果表明,还原态的Pd既是Pd/AC上主要的存在状态,又是催化氧化邻-二甲苯的活性物种。同时,结合气相色谱-质谱仪(GC/MS)对反应产物的检测结果,讨论了邻-二甲苯在Pd/AC催化剂上可能的催化氧化反应机理。     

SnWO4/g-C3N4复合光催化剂降解亚甲基蓝溶液

采用溶剂热法制备SnWO_4/g-C_3N_4复合光催化剂,在可见光降解亚甲基蓝实验中研究复合催化剂的光催化性能。考察催化剂投加量、亚甲基蓝溶液初始浓度、溶液pH值、盐效应对光催化性能的影响及SnWO_4/g-C_3N_4复合光催化剂的重复利用性。实验结果表明,在催化剂投加量1.0 g·L~(-1)、亚甲基蓝溶液初始浓度15 mg·L~(-1)和溶液pH值7.08时,在可见光条件下反应3 h,亚甲基蓝溶液脱色率达到94.2%;NaCl对光催化降解亚甲基蓝具有抑制作用,加入10 mmol·L~(-1)的NaCl溶液后亚甲基蓝的脱色率降为76.0%;复合光催化剂循环使用5次后,暗吸附后光照3 h,亚甲基蓝溶液的总脱色率仍可达到78.7%,重复利用性良好。     

水热法制备Sr_2FeNiO_6催化剂及其催化性能研究

采用水热法制备双钙钛矿催化剂Sr_2FeNiO_6,考察不同浓度KOH溶液(4 mol·L~(-1)、6 mol·L~(-1)、8 mol·L~(-1)、10 mol·L~(-1)、12 mol·L~(-1)、14 mol·L~(-1))对催化剂性能的影响,利用X射线衍射、比表面积测定、程序升温还原和扫描电镜等对样品进行性能表征,并以催化甲烷燃烧为目标,考察催化剂催化性能。结果表明,矿化剂KOH浓度对样品性能影响较大,当浓度为10 mol·L~(-1)时,起燃温度最低,T_(10%)为430℃;浓度为8 mol·L~(-1)时,样品比表面积最大,为19.0 m~2·g~(-1),完全燃烧温度最低,T_(90%)为610℃。     

改性活性半焦吸附-Fe/C微电解-Fenton联用技术处理焦化废水

采用改性活性半焦吸附-Fe/C微电解-Fenton联用技术处理焦化废水,探究联用技术工艺参数对焦化废水化学需氧量(COD)去除率的影响,结果表明:(1) 针对Fe/C微电解处理焦化废水的最佳操作条件为:pH=3,Fe与C质量比2.0∶1,Fe/C投加量30 g·L^-1,反应时间60 min,反应温度35 ℃;(2) 采用Fe/C微电解-Fenton氧化处理焦化废水最佳操作条件为:过氧化氢投加量25 mL·L^-1,pH=3,Fe与C质量比2.0∶1,Fe/C投加量30 g·L^-1,反应时间8 h。在最佳吸附-Fe/C-Fenton联用工艺条件下操作,对焦化废水COD降解率达到85.23%,COD由199.27 mg·L^-1降至29.43 mg·L^-1。动力学研究表明,动力学方程能很好的拟合Fe/C微电解降解过程。     

热泵闪蒸汽提脱氨技术的工业应用

采用热泵闪蒸汽提脱氨技术建成一套催化剂废水氨氮处理装置,运行结果表明,在汽提温度(90~100) ℃和进料量(70~120) m³·h^-1条件下,可以将废水氨氮由大于2 000 mg·L^-1脱至小于8 mg·L^-1,具有脱氨效率高、运行成本低和综合效益好的特点,在国内高氨氮废水处理技术中处于先进水平。     

CO偶联合成草酸二甲酯催化剂研究

采用浸渍法制备CO偶联制备草酸二甲酯用负载型Pd催化剂,考察载体、浸渍方法、Pd含量、助剂对Pd催化剂性能的影响。根据傅里叶变换红外光谱研究Pd/α-Al_2O_3负载型催化剂上CO偶联制草酸二甲酯的反应机理。结果表明,采用α-Al_2O_3载体,Pd质量分数4‰,掺杂助剂Cu的蛋壳型的Pd/α-Al_2O_3催化剂上,草酸二甲酯时空收率达到735.7 g·(L·h)~(-1)。     

钌钯双金属催化剂催化L-氨基丙酸加氢特性

通过添加金属Pd对Ru/C催化剂进行改性,提高了L-氨基丙酸加氢制备L-氨基丙醇的收率和光学选择性。采用ICP-MS、XRD、TEM和XPS对所制备的催化剂进行了系统的表征,结果表明：RuPd物种在载体活性炭上分散均匀粒径较小,Pd原子的加入可显著改善Ru的电子特性,调变不同的RuPd原子比,可影响RuPd物种的存在状态,进而影响L-氨基丙醇的收率和光学选择性。在氨基丙酸浓度为0.9 mol·L^-1,磷酸浓度0.69 mol·L^-1,催化剂用量为反应物的20%,反应温度95℃,压力4.0 MPa的反应条件下,RuPd原子比为3∶1时催化剂表现出最好的催化性能,L-氨基丙醇的收率达到99.7%,产品的光学选择性同样达到了99.7%,同时催化剂能循环使用20次,催化性能基本保持不变。     

酞菁类复合催化剂制备及光催化降解四环素性能

采用浸渍法制备了酞菁类复合催化剂,并利用扫描电镜、X射线衍射及红外等对其进行表征。以四环素为底物,探究了降解条件对复合催化剂的光催化降解四环素性能的影响。结果表明,当溶液呈弱碱性,在光照开始时加入过氧化氢1.5 mmol·L~(-1),催化剂与四环素的物质的量比为0.008 5∶1和光照时间60 min的条件下,四环素降解率达99%。     

WO_3/BiOBr光催化剂催化降解甲基橙溶液

采用水热法制备WO_3/BiOBr复合光催化剂,以甲基橙为目标污染物,分别考察了催化剂用量、甲基橙溶液初始浓度、pH值及盐效应等对复合光催化剂光催化降解甲基橙性能的影响,并通过循环使用实验,考察复合光催化剂的稳定性。结果表明,在催化剂用量为2.0 g·L~(-1)、甲基橙初始浓度为20 mg·L~(-1)和溶液pH=6.2的条件下光照反应2 h,甲基橙脱色率可达99.39%;溶液中的Na Cl对降解有抑制作用;催化剂重复使用4次后,对甲基橙的脱色率仍可达74.77%,表明复合光催化剂有良好的光催化活性和稳定性。     

Microwave-assisted synthesis of layered basic zinc acetate nanosheets and their thermal decomposition into nanocrystalline ZnO

We have developed a low-cost technique using a conventional microwave oven to grow layered basic zinc acetate (LBZA) nanosheets (NSs) from a zinc acetate, zinc nitrate and HMTA solution in only 2 min. The as-grown crystals and their pyrolytic decomposition into ZnO nanocrystalline NSs are characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence (PL). SEM and AFM measurements show that the LBZA NSs have typical lateral dimensions of 1 to 5 μm and thickness of 20 to 100 nm. Annealing in air from 200°C to 1,000°C results in the formation of ZnO nanocrystalline NSs, with a nanocrystallite size ranging from 16 nm at 200°C to 104 nm at 1,000°C, as determined by SEM. SEM shows evidence of sintering at 600°C. PL shows that the shape of the visible band is greatly affected by the annealing temperature and that the exciton band to defect band intensity ratio is maximum at 400°C and decreases by a factor of 15 after annealing at 600°C. The shape and thickness of the ZnO nanocrystalline NSs are the same as LBZA NSs. This structure provides a high surface-to-volume ratio of interconnected nanoparticles that is favorable for applications requiring high specific area and low resistivity such as gas sensing and dye-sensitized solar cells (DSCs). We show that resistive gas sensors fabricated with the ZnO NSs showed a response of 1.12 and 1.65 to 12.5 ppm and 200 ppm of CO at 350°C in dry air, respectively, and that DSCs also fabricated from the material had an overall efficiency of 1.3%.

PACS

81.07.-b; 62.23.Kn; 61.82.Fk     

氯化铝催化葡萄糖制备5-羟甲基糠醛——助催化剂的作用

研究双助催化剂对AlCl₃催化葡萄糖转化制备5-羟甲基糠醛的促进作用,考察助催化剂种类和用量对反应的影响,并优化反应条件。结果表明,NH₄Br-NaBr双助催化剂体系对该反应的促进作用最显著,助催化剂NH₄Br用量为0.08 mol·L^-1和NaBr用量为0.32 mol·L^-1时,100 ℃反应60 min,5-羟甲基糠醛收率为54%,比单一AlCl₃作催化剂时提高21个百分点。