非热等离子体协同Mn-Ce/La/γ-Al2O3催化剂去除甲苯

采用自制线管式介质阻挡放电反应器,针对非热等离子体协同Mn-Ce/La/γ-Al₂O₃催化剂对低浓度甲苯的去除开展研究。研究中制备了Mn/γ-Al₂O₃、Mn-Ce/γ-Al₂O₃、Mn-La/γ-Al₂O₃催化剂,从甲苯去除率、产物O₃生成、CO_x选择性及其他副产物生成情况考察比较了空管放电、协同催化剂放电时催化降解甲苯性能,并对催化剂进行了BET、SEM、H₂-TPR和ICP-OES表征研究。结果表明：稀土助剂的加入有助于提高甲苯去除率及降低程度,且La催化性能优于Ce_.,当外加电压22 kV、气量6 L·min^-1、甲苯初始浓度600 mg·m^-3时,Mn-La/γ-Al₂O₃催化剂对甲苯去除率达到72.74%。H₂-TPR结果表明,稀土助剂的加入提高了催化剂低温活性及储氧能力,添加La的效果优于Ce。催化剂有助于抑制副产物O₃生成,提高CO₂和CO_x选择性。     

低温等离子体协同催化降解甲苯生成副产物臭氧的影响因素

低温等离子体协同催化降解甲苯过程中,在降解污染物的同时活性氧原子聚合生成臭氧。本文研究比较了不同催化剂、放电能量水平、催化段长度和气速条件下的臭氧浓度变化和甲苯降解情况,探究了低温等离子体协同催化降解甲苯过程中臭氧的生成情况。研究表明,将7.5% Mn/堇青石催化剂置于放电区时能有效抑制臭氧生成,促进甲苯降解,提高系统能效,臭氧最高浓度相比无催化剂时降低63.32mg/m³;而0.2%Pd-0.3%Ce/堇青石催化剂对甲苯降解和抑制臭氧的性能较差。随着系统能量水平的提高,甲苯降解率和臭氧生成浓度逐渐升高。臭氧生成浓度与催化段长度呈正相关关系,与气速的关系则相反。在不同的外加电压条件下,臭氧生成浓度呈先上升后下降的趋势,当外加电压为13kV条件时臭氧浓度最高,当电压升高至16kV时臭氧浓度降为零。     

脉冲放电等离子体协同Mn/TiO2-分子筛、Fe/TiO2-分子筛、Cu/TiO2-分子筛催化剂降解甲醛

为进一步提高脉冲放电等离子降解甲醛的效率,增加CO₂选择性,降低O₃产生量,研究采用放电等离子体和催化剂协同技术。实验以分子筛为载体,分别制备了Mn/TiO₂-分子筛、Fe/TiO₂-分子筛和Cu/TiO₂-分子筛3种催化剂,并利用XRD、SEM、EDS、FT-IR方法对催化剂进行表征分析。进行了脉冲放电等离子体协同3种催化剂降解甲醛的研究,比较了不同催化剂协同等离子体对甲醛去除率、CO₂选择性、O₃产生量的影响。结果表明,3种催化剂与脉冲放电等离子体都存在协同作用,并能有效地提高甲醛去除率,增加CO₂选择性,降低O₃产生量。当脉冲电压为20kV、放电频率为40Hz、气体流量为0.5L/min时,Mn/TiO₂-分子筛催化剂协同效果最佳,甲醛去除率为94.4%,CO₂选择性为42.2%。催化剂表征结果显示Mn/TiO₂-分子筛的活性组分颗粒分布均匀,锐钛矿相的TiO₂和微晶状态的MnO_x的存在有效促进了甲醛的氧化分解。研究还对放电等离子体协同Mn/TiO₂-分子筛催化剂降解甲醛的机理进行了探讨。     

O3/Fe-TiO2/UV净化室内气体污染物的研究

以硫化氢、氨气、甲醛、甲苯、正戊烷和丙酮作为室内气体污染物,采用臭氧协同光催化技术,选择TiO₂为光催化剂并掺杂Fe³⁺改性,考察TiO₂的改性和不同的气体流速、反应物初始浓度、相对湿度以及臭氧浓度对净化效率的影响。结果表明,当反应段气体流速为1 m/s,臭氧添加量为49.08 mg/m³,相对湿度小于50%,系统运行30 min时,O₃/Fe-TiO₂/UV技术对6种气体污染物的平均净化效率为65%。     

非热等离子体强化TiO2催化尿素分解副产物水解性能的研究

尿素-选择性催化还原技术低温下运行时尿素分解不彻底,易形成缩二脲、三聚氰酸和三聚氰胺等副产物。本研究将TiO₂催化剂与介质阻挡放电等离子体相结合,在程序升温条件下考察了载气中有无O₂时引入等离子体前后TiO₂催化尿素分解副产物水解的性能。结果表明：TiO₂表面缩二脲、三聚氰酸和三聚氰胺分别在43~261℃、217~300℃和199~300℃水解生成NH₃和CO₂,载气中有无O₂对催化水解过程几乎无影响。引入等离子体后缩二脲、三聚氰酸和三聚氰胺水解所需温度显著降低,载气中无O₂时引入等离子体NH₃产率变化不大,副产物仅有少量N₂O和NO,有O₂时NH₃产率显著降低,且生成较多N₂O、NO、NO₂及少量NH₄NO₂和NH₄NO₃。未来需从优化放电条件和催化剂组成等方面解决引入等离子体导致副产物形成等问题。     

SO42-/TiO2-HZSM-5固体超强酸催化剂的制备及酯化性能

采用溶胶-凝胶法制备了HZSM-5分子筛负载SO₄^2-/TiO₂固体超强酸催化剂, 利用直接酯化法催化合成三羟甲基丙烷油酸酯。通过IR、XRD、BET、SEM对催化剂进行了表征, 结果表明TiO₂以纳米颗粒的形式附着于HZSM-5分子筛表面, 且负载后催化剂的比表面积高达309.2m²/g, 比HZSM-5分子筛提高了45.6m²/g, 且催化剂具有强酸性(-13.8< H₀ < -12.14)。探讨了沉淀pH值、焙烧温度、焙烧时间等催化剂制备条件对SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂催化三羟甲基丙烷油酸酯酯化反应活性的影响。结果表明在沉淀pH=8、硫酸的浸渍浓度为0.5mol/L、浸渍时间为30min、焙烧温度为550℃、焙烧时间4h的条件下, SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂催化活性最高, 三羟甲基丙烷油酸酯的酯化率高达97.6%;抗乳化性能良好, 油水分离时间为5min。SO₄^2-/TiO₂-HZSM-5固体超强酸催化剂在重复使用6次的情况下, 酯化率下降8.8%, 催化剂的重复使用性能良好。     

催化强化低温等离子体降解甲苯的研究

研究了介质阻挡放电反应器与MnO_x/γ-Al₂O₃催化剂强化去除甲苯的性能。探究负载含量、焙烧温度、焙烧时间等条件对降解甲苯的影响,采用均匀设计的方法来优化甲苯降解的制备参数,并对产生的尾气进行在线监测分析。结果表明,5%的负载含量、焙烧温度660℃、焙烧时间为195 min时甲苯的降解率最高可达92.48%,较空塔反应器(83.79%)有了显著提升。对尾气监测分析发现,加入了催化剂后O₃和NO_X浓度由246.76 mg/m³、110.99 mg/m³分别降低到90.30 mg/m³、20.69 mg/m³;最后对催化剂表面产物进行GC-MS检测,分析反应机理。为等离子体技术的发展提供了新思路,为该技术的商业应用提供了借鉴。     

Mn3O4催化协同低温等离子体再生处理工业废活性炭的研究

通过Mn₃O₄催化协同低温等离子体再生废活性炭,考察了放电电压、气体流速、放电时间对甲苯降解率的影响。结果表明,Mn₃O₄催化协同低温等离子体提高甲苯降解率,在电压为12 kV、气体流速为0.5 L/min,放电时间为30 min时,降解率达到最大,为99.78%。通过对吸附复杂污染物的工业废活性炭的研究,Mn₃O₄催化协同低温等离子体提高了VOCs的降解率,表明Mn₃O₄催化协同低温等离子体方法可行。     

臭氧催化氧化降解煤焦化高盐废水有机物的试验研究

为实现臭氧催化氧化高效去除煤焦化高盐废水中的有机物，分别采用浸渍法、混合法、喷涂法制备Fe-Al₂O₃催化剂，开展工艺优化试验以确定最优工艺参数，并对臭氧催化剂开展连续效果评价。结果表明：采用浸渍法制备的Fe-Al₂O₃催化剂对COD去除率最高，活性组分Fe₂O₃均匀负载于载体表面，粒径以30～40 nm居多；该催化剂比表面积为231.699 m²/g，孔容为0.414 cm³/g，介孔约占90%。臭氧催化氧化降解煤焦化高盐废水的最佳工艺参数为：催化剂投加量800 mg/L，臭氧质量浓度200 mg/L，臭氧通气量1.5 L/min，在此条件下连续运行100 h,COD的去除率稳定在51%～54%，该Fe-Al₂O₃催化剂具有良好的催化稳定性。     

CH4-CO2低温等离子体重整制合成气的研究

为了探究CH₄-CO₂低温等离子体重整制合成气的反应特性,考察了添加气体、放电电压、放电频率、CH₄与CO₂物质的量比和原料气流量对重整反应的影响,在优化单纯等离子体作用下CH₄-CO₂重整反应条件的基础上,开展了等离子体与NiO-CeO/TiO₂-MgO催化剂协同转化CH₄-CO₂的实验。结果表明,实验体系中添加Ar或N₂,放电引发的亚稳态Ar^*或N₂激发态粒子,可促进反应物转化和目标产物生成,且Ar对CH₄-CO₂重整反应的促进作用优于N₂;在单纯等离子体作用、Ar体积分数25%,放电电压17.0 kV,放电频率9.0 kHz, CH₄与CO₂物质的量比1∶2,气体总流量60 mL/min条件下,CH_4<...     

Co3O4催化臭氧氧化降解水中酮基布洛芬的研究

以Co(NO₃)₂·6H₂O和尿素为原料制备了9种Co₃O₄催化材料，考察了其对水中酮基布洛芬(KTP)的催化臭氧氧化降解效能。结果表明，与单独臭氧氧化相比，所制备的Co₃O₄对水中KTP的催化臭氧氧化降解率提高了12.0%～63.8%，且在n[Co(NO₃)₂·6H₂O]:n(尿素)=4:1、煅烧温度400℃下制备得到的Co₃O₄催化剂催化活性最高。SEM、XRD、FTIR、XPS、BET等表征分析显示，该Co₃O₄催化剂表面呈覆盖细小微粒的球状颗粒，晶相为立方相，且表面含有丰富的羟基，表面羟基密度为1.075×10^-5 mol/m²。机理研究证实，Co₃O₄对水中KTP的非均相催化臭氧氧化降解...     

石墨烯改性TiO2催化臭氧氧化降解p-CBA的研究

采用碳化热解法在TiO₂催化剂表面制备石墨烯层，并对其进行XRD、Raman、NH₃-TPD、BET、pH_zpc等表征。以对氯苯甲酸(p-CBA)为目标物，考察石墨烯改性TiO₂在催化臭氧氧化过程中的效能。结果表明，热解温度、碳源投量、固化剂投量等因素对催化剂的活性有较大影响。负载石墨烯层可显著增加TiO₂催化剂的比表面积，并使其表面酸性增强，因而提高其催化臭氧氧化活性。另外，考察了溶液pH、叔丁醇对改性TiO₂催化臭氧氧化过程的影响。溶液pH为6时，对氯苯甲酸的去除率最低。叔丁醇严重抑制了对氯苯甲酸的降解反应，间接证明了羟基自由基是催化臭氧氧化过程中的主要活性氧化物种。重复使用实验结果表明，改性后的催化剂具有良好的稳定性。     

新型纳米SO42-/TiO2催化剂制备及催化合成醋酸丁酯

采用高压水热法合成纳米锐钛矿相TiO₂前驱体,通过H₂SO₄溶液浸渍制备系列新型SO₄^2-/TiO₂催化剂,采用XRD、TG-DTG和TEM对其结构和形貌进行表征,并用于催化醋酸与正丁醇的酯化反应,考察H₂SO₄溶液浓度、浸渍时间和反应时间对酯化率的影响。结果表明,在H₂SO₄浓度1 mol·L^-1、浸渍时间12 h和反应时间180 min条件下,酯化率高达99.2%,催化剂具有优异的催化性能和较佳的重复使用性。     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

不同禁带宽度催化剂协同低温等离子体氧化NOx

由于催化剂协同低温等离子体法脱除氮氧化物效果显著，通过研究制备了WO₃、ZnO、NiO、CdS和Cu₂O共5种禁带宽度不同的催化剂，通过SEM、XRD、Raman等表征方式，对比了与低温等离子体联合催化氧化NO与NO_x的性能。实验得出：P型半导体对NO_x去除效果较差，N型半导体对NO_x的去除具有明显效果；氧化效率由大到小依次为CdS、WO₃、ZnO，这与其禁带宽度值正好相反；CdS对NO、NO_x的氧化效率分别为98.4%、84.4%，并且CdS循环再利用的催化性能效果依旧。阐明了等离子体和催化剂对反应过程的具体影响和二者之间的耦合作用。经过放电催化后的样品，借助离子色谱测定其表面的NO₃^-与NO₂^-，有利于深入了解此类协同机制。     

银修饰铜纳米阵列用于电催化还原CO2

二氧化碳的电化学转化为气态或液体燃料具有存储可再生能源以及减少碳排放的潜力。报道了一种Ag修饰Cu纳米阵列作为二氧化碳电化学还原催化剂的简单合成方法。首先，在铜箔上通过阳极氧化生成Cu(OH)₂纳米阵列，然后经过原位电化学还原得到Cu纳米阵列，最后通过Cu纳米阵列和Ag⁺前驱体之间的电化学置换来生成Ag修饰的Cu纳米阵列。Ag修饰铜纳米阵列增强了电化学还原二氧化碳的催化性能，相较于未经修饰的铜纳米阵列，Ag修饰Cu纳米阵列电催化还原CO₂生成C₂H₄的法拉第效率提升了158%,同时，修饰后的电极对于C₂₊产物的选择性提升了121%。其对CO₂电催化性能的提升和对氢气的抑制归因于Ag和Cu的协同催化效应。     

TiOF2纳米催化剂的制备及催化臭氧氧化性能

以钛酸丁酯、氢氟酸为主要原料，通过水热法制备了纳米Ti OF₂臭氧氧化催化剂。利用XRD、FT-IR、SEM、XPS对合成的样品进行表征，苯胺作为目标污染物进行催化性能测试。成功制备了球花状Ti OF₂纳米催化剂，其粒径为180～200 nm，比表面积为105.38 m²/g。碱性环境可以促进反应进行，OH^-可以使反应正向进行促进污染物降解，过量的催化剂不利于反应进行，催化剂投加质量浓度高于0.6 g/L时会因团聚导致降解率下降。在催化剂投加质量浓度为0.6 g/L，初始COD为250 mg/L，臭氧流量为0.1 L/min,p H=10时，反应80 min后，降解率达到了98.83%。球花状Ti OF₂由纳米片拼插形成，这种结构为催化剂提供了复杂的表面，使催化剂具有较大的比表面积，暴露更多的活性位点，为反应提供更多的反应场所。F^-使催化剂中生成氧空位和Ti³⁺，更利于吸附H₂O形成表面—OH基团，便于吸附解离水...     

Ag@AgCl/TiO2/GO催化剂制备及其光催化性能

以AgNO₃、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸四正丁酯、石墨烯等为原料，利用溶剂热法合成AgCl/TiO₂/GO复合光催化剂，经紫外光照还原得到Ag@AgCl/TiO₂/GO,并将其应用于罗丹明B的太阳光催化降解反应中。结果表明，该催化剂具有较高的光催化活性和稳定性。在100 mL 3 mg·L^-1罗丹明B溶液中，投加0.5 g·L^-1的Ag@AgCl/TiO₂/GO催化剂，光照75 min后，罗丹明B降解率高达98%以上。     

发散状介孔SiO2负载Ag-CeO2催化剂选择性氧化THFA的研究

采用溶胶-凝胶法合成具有高比表面积(959.72 m²/g)的发散状介孔SiO₂(MSNs),制备了不同Ag负载量的Ag-CeO₂/MSNs催化剂，探究了其对四氢糠醇(THFA)选择性氧化生成乙酸四氢糠酯的催化效果。当Ag的负载量为10%时催化效果最佳。在反应温度为145℃、反应压力为4 MPa、转速为325 r/min、催化剂质量为1 g的条件下，反应转化率为84%,产物选择性为81.03%。用N₂-吸附脱附、XRD、XPS、SEM、TEM、FT-IR等手段对催化剂进行表征，结果表明，Ag和CeO₂粒子以稳定且高度分散的状态负载于MSNs表面及发散状孔道内部；Ag-Ce存在双金属协同作用，Ag易使环氧化物C—C键断裂开环，Ce能使Ag容易吸附氧气，从而提高催化效率。催化剂重复使用5次后THFA转化率仍可达73.85%,产物选择性为78.43%。     

SO42-/TiO2/Al2O3型固体酸制备及催化合成醋酸丁酯

以共沉淀-浸渍法制备了SO₄^2-/TiO₂/Al₂O₃型固体酸催化剂,醋酸与正丁醇酯化反应作为探针反应,考察SO₄^2-/TiO₂/Al₂O₃型固体酸催化剂的催化性能,采用响应面法对制备催化剂过程中的陈化温度、硫酸浸渍液浓度和焙烧温度因素进行优化,通过XRD和IR对制备的固体酸催化剂进行表征。结果表明,在陈化温度-4 ℃、硫酸浸渍液浓度1.48 moL·L^-1和焙烧温度586 ℃条件下制得的催化剂催化性能最高,醋酸正丁酯酯化率可达98.1%,重复使用性良好。