金属有机框架材料M-MOF-74(M=Ni、Co、Fe)的制备及表征

以金属氧化物(Ni O、CoO、Fe O)和2,5-二羟基对苯二甲酸(H4(dhbdc))为原料,采用溶剂热法制备M-MOF-74(M=Ni、Co、Fe)。经X射线衍射(XRD)测定证明产物具有良好晶体结构,通过扫描电镜(SEM)观察产物晶体颗粒大小和外貌,通过比表面积测定仪(BET)测定产物的比表面积,Ni-MOF-74为1114m~2/g,Co-MOF-74为1238m~2/g,Fe-MOF-74为1050m~2/g。     

由水和氮气直接电化学合成氨电催化剂研究进展

综述了贵金属、非贵金属和无金属负载催化剂3种由水和氮气直接电化学合成氨催化剂的研究进展,催化剂在电催化氮还原合成氨的过程中占据举足轻重的地位。贵金属催化剂可以高效地催化合成氨,但是其含量少、成本高;非贵金属催化剂存在广泛但是活性不高,有待继续提升;无金属负载催化剂表现出优越的稳定性,但是由于炭基材料本身的化学惰性导致此催化剂的活性不高。在此基础上,对今后电化学合成氨催化剂的发展方向进行了展望。     

非贵金属MOFs的制备方法及氧还原催化性能测定的研究方法

金属有机骨架材料（Metal Organic Frameworks）简称MOFs,是一种新型的多孔聚合材料,拥有高度的秩序分层或分层组织的晶体结构固有的孔隙度,可以通过简单的自组装过程有意识地设计和构造孔径大小和功能。其在化学分离、催化、药物传输及磁性等领域都被视为理想多孔材料。本文概括了MOFs的特性、总结介绍了MOFs的不同制造工艺。从催化活性、电化学研究等方法分析MOFs含有的不饱和金属位点,结构缺陷及催化性能、并对其催化材料的发展以及工业前景进行展望。     

Co、Mn、Ni纳米粒的制备及其对联氨的催化氧化性能研究

采用浸渍-液相还原法,分别制备了纳米Co、Ni、Mn催化剂,以泡沫镍为集电体,以不同材料作为载体制备电极。采用极化曲线测试了不同催化剂对联氨氧化的催化性能。结果表明,Co和Ni对联氨氧化有明显的催化效果,而Mn基本没有催化效果,Co和Ni相比较,在-0.8 V电位下,Co的电流密度为175 mA/cm2,Ni的达到250 mA/cm2,可见Ni对联氨的氧化反应有较好的催化作用。同时,Vulcan XC-72作为催化剂载体更有助于提高催化剂性能。     

MOF-808/MIL-101(Fe)的制备及其光催化性能

利用溶剂热法制备复合型MOF-808/MIL-101(Fe)光催化剂。使用罗丹明B(RhB)作为目标污染物,通过调节不同MOF-808的负载量探究MOF-808/MIL-101(Fe)复合材料光催化性能与负载量之间关系。结果表明,在MOF-808质量分数为7%时,在可见光下其对RhB的光催化降解率可达95%以上,再生循环5个周期,光催化剂的去除率仍然维持90%以上,良好的循环稳定性源于复合材料的构建能有效地抑制电子和空穴的复合。通过XRD、FT-IR、UV-vis和TGA等一系列表征手段对复合物的物相组成、热稳定性、光生电荷分离率和光学性质等进行分析,复合材料的构建相较于单一类型的光催化剂有效地提高了光生电子的分离效率,在降解有机染料RhB方面表现出优异的性能。通过自由基捕获实验研究催化过程中可能存在的活性物种,实验表明超氧自由基和空穴是主要的活性物种,基于以上实验和表征提出了可能的光催化机理。     

微波辅助制备不规则Co_3O_4花球及其电化学性能

以六水合硝酸钴、苯甲酰丙酮为原料,利用微波法合成了Co_3O_4花球前驱体,并在500℃空气条件下锻烧得到不规则Co_3O_4花球。通过XRD、SEM、TEM对不规则Co_3O_4花球的微观结构和表面形貌进行了表征。电化学测试结果表明,不规则Co_3O_4花球负极材料在0.1 A/g的电流密度下,首次充电比容量达到816 m A·h/g,循环100圈后,比容量保持率为89.2%;倍率性能测试结果表明,电流密度从0.1 A/g增加到1 A/g时,比容量有一定的衰减,但电流密度恢复到0.1 A/g时,比容量几乎恢复到原来的水平;阻抗测试结果表明,不规则Co_3O_4花球负极材料循环前内阻为335Ω,50圈循环后内阻减小到240Ω。制备的不规则Co_3O_4花球具有较高的充电比容量、良好的循环性能和倍率性能。     

金属有机骨架材料MOF-808(Zr)的制备与表征

文章主要阐述了用微波辐射晶化法合成Zr_6O_4(BTC)_2(HCOO)_6(MOF-808(Zr))纳米颗粒。并通过XRD、N_2吸脱附、FT-IR和SEM等表征技术进行了系统地表征。表征结果:证明该方法能成功地合成出MOF-808(Zr)。     

VMoTi/玻纤复合催化滤布制备及其除尘协同脱硝性能研究

采用浸渍法制备出具有脱硝除尘功能的VMoTi/玻纤复合催化滤布,研究了VMoTi/玻纤复合催化滤布的脱硝除尘性能。考察了负载量、黏结剂、反应温度、过滤风速、SO₂和H₂O对脱硝除尘性能的影响,通过SEM、XRD及EDS表征手段进行分析,结果表明：当负载量为130 g/m²,过滤风速为0.5 m/min,在200~250℃下,脱硝效率为60%~85%。且在定压喷吹老化500次后,脱硝效率无明显下降,表现出良好的脱硝性能稳定性。通入SO₂和H₂O后,脱硝效率维持在75%以上,具有良好的抗水硫性能。VMoTi/玻纤复合催化滤布除尘效率在99.99%以上,满足实际工业烟尘治理应用要求。     

微波辅助金属有机骨架材料制备无定形Co3O4花球及其电化学性能

以六水合硝酸钴(Co(NO3)2?6H2O)、苯甲酰丙酮（C10H10O2）为原料, 利用微波法合成了前体。前体在500℃空气条件下锻烧得到无定形Co3O4花球。通过 XRD、 SEM、TEM对目标产物进行了表征 , 研究了无定形Co3O4花球的微观结构、表面形貌。电化学测试结果表明,无定形Co3O4花球负极材料 在100mA/g的电流密度下,首次充电比容量达到826mAh/g;循环100圈后,容量保持率为89.2％,具有高的比容量、良好的循环性能和广泛的应用前景。     

电催化氮气还原合成氨催化材料研究进展

氨是纺织、制药、化肥等领域重要的化工原料,也是一种清洁的能源载体,需求量大。目前氨的工业生产主要为Haber-Bosch法,反应条件严苛,能源消耗大且碳排放较高。电催化氮气还原(NRR)合成氨是一种在常温常压下进行的反应,工作电位低,且电能可通过清洁能源提供,是一种很有潜力的合成氨新工艺。但目前电催化NRR材料的产氨速率和法拉第效率低、工作稳定性不够高、溶液中痕量氨的定量检测困难及检测标准不统一等都为其发展带来了巨大挑战。本文首先介绍了电催化NRR的反应机理和常用研究方法,然后重点梳理了2019年以来NRR催化材料的最新研究进展,最后对该领域研究面临的挑战和机遇进行了展望。     

电催化合成氨研究进展

电催化氮还原合成氨在常压下进行,能克服高耗能、高CO₂排放等问题,是最有希望替代传统方法的新型技术之一。用于电催化合成氨反应的电解质材料按照工作原理和组成可以分为固体氧化物电解质、熔融盐电解质、聚合物膜电解质以及液体电解质等,工作温度依次降低。本文从电解质出发,综述了电催化合成氨工作原理、电极材料、生产速率和法拉第效率等方面的前沿理论和应用案例,指出了目前电催化氮还原合成氨领域面临着合成氨速率和法拉第效率低、电解质的质子传导效率不足、催化剂活性及稳定性不良等问题以及低温化的研究趋势,为深入探索电催化合成氨新方法提供理论支持和方向引导。     

电催化氮还原合成氨电化学系统研究进展

氨是化肥、涂料等领域中重要的化工原料,是产量第二高的商用化学品。目前,90%以上的氨均来自Haber-Bosch法,该工艺需要高温、高压条件,能耗较高,且依赖化石燃料的使用,产生大量CO₂排放,在倡导节能环保的新时代下,该工艺面临严重的能耗及环保问题。电催化氮还原合成氨工艺是一种采用电能驱动的节能工艺,且原料为绿色环保的H₂O和N₂,其有望替代传统合成氨工艺。但是目前该工艺存在一些技术难点有待突破,使其产氨速率、法拉第效率等性能不高,距离商用化生产差距较大。分析总结了该工艺的技术难点,围绕该领域的优化策略,重点综述了针对合成氨电化学系统的改进措施,以及近几年文献报道的研究进展,最后对该领域的未来发展进行展望。     

NC74-1型氨合成催化剂的升温还原及应用

介绍了NC74-1氨合成催化剂在山东华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥氨合成的装填、升温还原及使用情况。     

氮气电化学合成氨催化剂研究进展

氮气是储量丰富且廉价易得的氮源,但无法被人类或动植物直接吸收利用,只有通过化学或生物方法将空气中游离的氮气转化为含氮化合物才能被人类应用于食品或其他工业生产中,因此氮气的固定及转化已经逐渐成为新的研究热点。而氨是一种非常重要的无机化工产品,其在农业、医药、储能等行业中有着重要的作用,且需求量随着社会日益发展和人口的不断增加而不断增加。首先简单介绍了现有的氮气固定合成氨方法及其作用机理,随后重点综述了氮气电化学合成氨催化剂的研究现状,最后对氮气电化学合成氨催化剂的未来发展趋势进行了展望。     

利用不同氢源及氮源电化学合成氨研究进展与挑战

氨是基本有机化学工业及化肥生产的主要原料。工业上利用哈伯法合成氨,该工艺不仅耗能大且转化率仅有10%~15%。相比传统合成氨工艺,电化学合成氨有着清洁环保、反应条件温和等优点。本文综述了氮气、硝酸盐及一氧化氮作为氮源时电化学合成氨的特点与优势,并依据不同氮源的特点,剖析了电化学合成氨的反应机制。文中针对不同的氮源,分析总结了多种氢源方案与氢化机理,系统地概述了反应催化剂的研究进展。分别讨论了氮气在水中溶解度较差、硝酸盐在反应过程中元素价态跨度大而生成诸多中间产物、氮氧化物体系不稳定、电解体系中存在析氢竞争反应等问题,提出了通过改变氢源的组成或结构抑制析氢反应、开发新型高活性位点及氧空位的催化剂体系强化反应选择性、研制非水电解质体系提高反应速率及合成效率等解决思路。     

圆柱状成形Ru/AC氨合成催化剂制备及性能

将水洗处理的椰壳活性炭研磨至小于0.08 mm,加入粘合剂挤压成长度3～10 mm、3～5 mm的圆柱形,颗粒经120 ℃烘干、1 900 ℃高温处理和400 ℃经氧、氮等混合气处理后,作为Ru/AC催化剂载体。其侧压强度从无定形的40 N·cm^－1提高到成形后的91 N·cm^－1,磨耗率从无定形的5%左右降低到成形后的0.05%。以成形椰壳炭为载体的Ru/AC催化剂的活性与无定形活性炭为载体时相当,具有在低温、低压、低氢氮比和原料气高氨含量下高活性的特点,且具有很好的耐热性。与无定形椰壳炭相比,以成形椰壳炭为载体制备的Ru/AC氨合成催化剂更适合工业氨合成装置使用。     

NC(ICI)74-1型氨合成催化剂的升温还原

介绍了NC(ICI) 74- 1型氨合成催化剂的性能及工业应用实例 ,着重介绍NC(ICI) 74- 1在泸天化合成一车间卡萨利轴径向合成塔中升温还原及运行情况     

脱氧剂Fe-MOF-74的制备及氧气吸附失活规律

带有金属空位的金属有机骨架材料(MOFs)Fe-MOF-74具有低压下快速选择性捕捉氧气的性能,预示其在特殊领域的精脱氧方面具有较大的应用潜力。通过两种惰性气体保护方法成功合成了Fe-MOF-74材料,实验结果显示流动氩气保护得到的材料晶体较大,而且吸氧量更高;而固定模式填充氩气保护下的反应釜合成的材料晶形较差且吸氧量也相对较低,说明其活性金属空位Fe2+较少。5次氧气吸附测试后发现氧分子会完全占据金属空位且不能被脱除出来,同时也完全失去了再次吸氧的能力;但在低温下(液氮和干冰)氧气可以实现可逆吸脱附。模拟的空气气氛环境中,带有水蒸气的气氛对材料的失活影响更大,因此该材料在应用时应尽量避免与水分子接触。     

电催化氮气还原合成氨反应中抑制水解析氢竞争的研究进展

传统工业合成氨Haber-Bosch工艺条件要求严苛,并且存在高能耗以及高CO₂排放问题。电催化氮气还原（nitrogen reduction reaction, NRR）是一种在常温常压下利用氮气合成氨的新工艺,具有成本低、反应条件温和、环境友好等优势。但该反应所需过电位较高,水解析氢反应（hydrogen evolution reaction, HER）竞争明显,导致电流密度和选择性较低,无法达到工业应用水平。本文在介绍电催化NRR合成氨的反应机理的基础上,主要从氮气分子的吸附活化和电还原阶段反应过程出发,综述了电催化氮气还原合成氨反应中HER与NRR的竞争机制。重点梳理了通过设计催化剂和反应体系抑制HER的国内外最新研究成果,最后对电催化NRR合成氨面临的挑战和机遇进行了展望。