掺杂CeO_2的CuMnOx复合氧化物催化剂的制备及对甲苯催化燃烧性能研究

以γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备了掺杂铈的铜锰复合氧化物催化剂,考察了铜锰原子比、铈的掺杂量、浸渍液浓度及催化剂制备焙烧温度对催化剂催化燃烧甲苯性能的影响,同时对该催化剂用于甲苯催化燃烧过程的稳定性进行了研究.实验表明:铜锰原子比1:2,铈掺杂量Cu:Mn:Ce=1:2:0.2,浸渍液质量浓度0.0278g/mL,焙烧温度600℃是催化剂制备的较优条件;经过45小时的连续催化操作,催化剂对甲苯的转化率仍保持在97%以上,表现出良好的稳定性.     

微波法制备活性炭负载金属催化剂的表征分析

利用微波能制备活性炭负载铜、锰催化剂并进行热重、元素组成、晶体结构及表面形貌等表征测试.结果表明,过渡金属的负载可一定程度提高活性炭的失重温度,热重分析为催化剂的催化温度上限提供了依据.活性炭中存在硅、铝、铁等杂质元素,同时有一定量的氧元素存在.微波法制备的两种炭载金属催化剂中分别形成了单质铜晶体和单质锰与其氧化物的共存晶体,粒径尺寸分别为22.4 nm和30.92 nm,大量晶粒的聚积形成了催化剂表面微米级的金属颗粒,计算分析证明微波可穿透金属颗粒.实验研究表明300 W微波功率下活性炭载铜催化剂的制备效果较好,而400 w适合于活性炭载锰催化剂的制备.     

微波场中催化剂对甲苯废气的氧化分解研究

为减少挥发性有机化合物所造成的污染,改善大气环境质量,探究微波催化氧化甲苯废气技术的实际应用,采用传统浸渍法,制备具有尖晶石结构的铜锰铈负载型催化剂,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和氮气吸附法等检测方法对该催化剂进行表征.利用本课题组自行研制的微波净化设备,研究在微波场-催化剂协同催化的作用下,负载型催化剂对氧化分解甲苯的催化性能,探究各种不同工艺参数条件下的催化效果.表征表明,该铜锰铈催化剂表面的尖晶石相CuMn_2O_4对挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)有较高的催化氧化活性.催化实验结果表明,600℃条件下焙烧制成的铜锰铈催化剂具有明显的低温催化氧化特性,在微波功率为400 W、反应温度为280～350℃、空间速度(单位时间、单位体积催化剂上通过的标准状态下反应器气体的体积)为1 400～5 600 h~(-1)、甲苯的质量浓度为7. 5～30. 0g/m3的条件下,对甲苯的去除率可超过90%.且对于甲苯的去除具有较强的抗冲击能力;在100 h的稳定性实验过程中,催化效率均保持在90%以上,稳定性很好,具有良好的应用前景.     

超重力法制备铜锰催化剂及其催化燃烧甲苯性能的研究

催化燃烧技术是去除大气中甲苯等对人体和环境有危害的挥发性有机物的一种有效方法。为改善催化燃烧技术用的铜锰催化剂在普通共沉淀制备中Cu-Mn元素分布不均匀的问题,进行了撞击流-旋转填料床结合液相共沉淀法制备铜锰催化剂的研究。分析了撞击初速和超重力因子对铜锰催化剂催化燃烧甲苯性能的影响;同时,在较适宜的制备条件下,采用Laman、 H₂-TPR等表征手段分析了催化剂的物理化学性质。结果表明：适宜的工艺参数为撞击初速5.31 m/s、超重力因子105.81。在此条件下制备的催化剂表现出良好的催化燃烧活性(t₉₀=215℃),相较于传统搅拌釜制备的铜锰复合催化剂的t₉₀降低了12℃。Laman和H₂-TPR结果表明,撞击流-旋转填料床强大的传质和液液微观混合能力使得催化剂具有更为均匀的Cu-Mn元素分布和更强的Cu-Mn协同作用。在适宜的IS-RPB操作参数下制备的催化剂经过40 h的稳定性测试后,依然表现出较高的催化燃烧甲苯性能。     

2,4-二氯苯酚在炭载铜和铁催化剂上的微波降解

采用微波加热的方法制备了炭载铜、铁催化剂,并对其进行了X射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）表征,考察了2种催化剂对2,4 二氯苯酚（2,4 DCP）微波降解的反应活性并记录了反应床层的温升过程.结果表明,元素铜和铁分别以金属及氧化物的形式均匀地附着在活性炭表面;炭载铁催化剂对2,4 DCP的微波降解具有较大的反应活性,反应过程中床层温升迅速,而炭载铜催化剂对2,4 DCP的微波降解活性较弱,反应床层温升较慢,造成这种差别的主要原因是由于活性炭表面铁及铁的氧化物具有较强的微波吸收性能,在微波场中可促使床层温度的迅速升高,进而促进了2,4 DCP的微波降解,而活性炭表面载铜时则起相反的作用.     

聚(甲基)丙烯酸酯/锰氧化物复合中空纤维制备及其催化氧化染料性能

为实现锰氧化物与被处理废水的轻易分离以及再利用目的,以湿法纺甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物/丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物共混中空纤维为基质,在加热条件下,于不同pH值高锰酸钾溶液中处理中空纤维,将原位生成的锰氧化物负载于中空纤维内外表面,分析其形貌、表面元素,并对其催化过氧化氢氧化阳离子蓝染料性能进行研究。结果表明:在pH值为14.4高锰酸钾溶液中制得的复合中空纤维具有最佳的催化活性,在0.5 mL H_2O_2存在下,90 min内阳离子蓝去除率可达94.4%,第2、第3次重复使用时阳离子蓝去除率分别为79.3%和57.2%。     

MnO_x/CNT的制备及其对氧还原反应的电催化性能研究

利用高锰酸钾（KMnO₄）对纳米碳管（CNT）的纯化反应,制备出了CNT负载的锰氧化物复合材料MnO_χ/CNT.采用XRD和SEM分析发现,CNT表面被一种birnessite型层状锰氧化物均匀地包覆.循环伏安实验结果表明,MnO_χ/CNT对碱性溶液中氧还原反应具有比CNT更高的电催化活性,能够在O₂二电子还原为HO₂^-的电位下实现其彻底还原,生成OH^-.从而表明该种复合材料在燃料电池、金属/空气电池等领域具有十分良好的应用前景.     

活性炭负载复合催化剂分解臭氧的研究

用浸渍法制备了活性炭负载的锰铁和锰铜催化剂,并进行了表征,考察了它们对臭氧分解的催化性能及相对湿度、臭氧初始浓度对臭氧催化分解的影响。结果表明,锰铁催化剂远优于锰铜催化剂,每克锰铁催化剂能分解3.43g臭氧;湿度对臭氧催化分解影响很大,相对湿度越高,催化性能越差;当臭氧初始质量浓度不大干1.908mg/L时,活性炭不参与反应,而在臭氧浓度过大时,催化剂中的载体活性炭会与臭氧发生反应,使催化剂总量减少。     

活性炭吸附-微波解吸处理含甲苯废气的研究

以甲苯作为挥发性有机化合物的代表,以活性炭为吸附剂,研究了活性炭对甲苯的吸附性能及载甲苯活性炭的微波解吸过程.实验结果表明:活性炭对甲苯有良好的吸附性能,其吸附等温线可用Langmuir方程描述;微波解吸过程单因素分析时,最优条件分别为解吸温度400℃,载气线速7.3 cm/s,微波辐照时间45min;活性炭连续5次吸附、微波解吸,总损耗率为2.16%.     

微波改性活性炭对甲苯吸附性能的实验研究

利用微波对活性炭进行改性,并测定了改性前后不同种类活性炭对甲苯的吸附性能、比表面积、碘吸附值以及表面酸碱官能团含量.结果表明,随着改性温度升高,碘吸附值逐渐提高,表面碱性官能团含量也相应增加.改性温度为850℃时活性炭吸附甲苯性能最高,650℃与450℃改性后活性炭吸附甲苯性的性能相差不大.扫描电镜分析显示微波改性使活性炭孔道更加通畅,有利于提高吸附甲苯的能力,但温度升高同样存在炭骨架收缩,孔道变窄的弊端.通过实验数据并结合扫描电镜结果分析,实验认为活性炭吸附甲苯包括物理吸附和化学吸附两种机理,低温改性时主要提高物理吸附性能,高温则主要提高化学吸附性能.     

铜锰氧化物水煤气变换催化剂的进一步研究

进一步研究了铜锰氧化物变换催化剂的制备工艺。考察了氧化程度、助剂加入量以及助剂之间的比例对催化剂性能的影响。实验结果表明，铜锰氧化物有一最佳氧化态，在该状态下催化的活性，热稳定均达到最值值，并且制备方法简单、易洗涤。同时，澄清了不同研究者对铜锰氧化物晶相结构的不一致意见。     

掺锰污泥活性炭对酸性湖蓝A的吸附性能

利用污水处理厂未消化脱水污泥,采用二氧化锰为催化剂,磷酸为活化剂,通过微波辐照工艺制备了掺锰污泥活性炭,研究了掺锰污泥活性炭对酸性湖蓝A的吸附效果。实验结果表明,掺锰污泥活性炭对初始质量浓度为30 mg/L的酸性湖蓝A的最佳吸附条件为:吸附时间60 m in,掺锰污泥活性炭加入量4 g/L,溶液pH值7,在此条件下,酸性湖蓝A吸附率达99.4%。对不同浓度的酸性湖蓝A进行了动力学研究,由线性相关系数可知:伪二级动力学方程能很好地描述掺锰污泥活性炭对酸性湖蓝A的吸附过程。说明伪二级动力学模型包含吸附的所有过程,能够更真实地反映酸性湖蓝A在掺锰污泥活性炭上的吸附机理。实验结果为污水处理厂污泥的资源化利用提供了理论基础。     

复合载体负载型催化剂制备及其微波辅助催化氧化甲苯性能试验

将吸附材料分子筛粉末、吸波材料碳化硅粉末以及催化活性组分铜(Cu)、锰(Mn)、铈(Ce)盐溶液完全混合,通过制粒、煅烧后制得复合载体负载型催化剂;微波辐照条件下,应用该催化剂进行了甲苯废气的催化氧化性能试验研究.研究表明,复合载体负载型催化剂的优化制备条件为:高岭土为粘合剂,掺入3%的碳化硅,铜锰质量比为1︰1(各5%负载量),铈的掺杂量为1.67%,焙烧温度为500℃,焙烧时间为8h.反应温度210℃下,优化制备的复合载体催化剂催化氧化甲苯的转化率达95%,表现出良好的低温活性和催化氧化性能.     

浸泡时间对B10铜镍合金钼酸盐转化膜性能的影响

B10铜镍合金具有优异的耐蚀性能和力学性能,因此被广泛应用于海洋工程。但是,由于其服役环境复杂,B10铜镍合金易发生腐蚀而导致泄漏,造成不可挽回的损失。制备了B10铜镍合金表面防腐转化膜,以提高合金表面的耐蚀性能;进行了电化学阻抗、塔菲尔极化曲线(Tafel极化曲线)、扫描电镜与能谱分析,并通过X射线光电子谱(XPS)观察了转化膜的表面覆盖腐蚀产物。结果表明,当B10铜镍合金试样在含钼酸盐的溶液中浸泡120 min时,溶液转移电阻(R_ct)和膜电阻(R_p)达到峰值,且缓蚀率高达92.5%;转化膜中含有Cu和Ni的氧化物以及氢氧化物,Mo以+4价和+6价氧化物的形式存在于转化膜中。     

芝麻秆制备的活性炭对废水中铜离子的吸附

以芝麻秆为原料,通过磷酸活化法和酸性改性法制备活性炭,对产品的比表面积、孔结构和碘吸附值进行表征,通过单因素实验研究芝麻秆活性炭处理含铜离子废水的工艺,同时研究了活性炭吸附铜离子的吸附动力学.制得的活性炭比表面积为455m~2/g,总孔体积为0.65mL/g,平均孔径为3.63nm,碘吸附值为887mg/g.用活性炭处理100mL质量浓度为20mg/L的铜离子溶液时,处理温度为30℃,pH值为6,活性炭用量为0.08g,50min后吸附达到平衡,活性炭去除铜离子的效果最佳,吸附率达77%.活性炭对铜离子的吸附行为遵循准二级动力学规律.     

炭载Cu(Ⅲ)固定床吸附催化氧化处理含酚污水

活性炭对含酚污水中影响COD值的微量有机污染物具有吸附作用,将其活化处理后,用Cu(NO3)2溶液浸渍,并在烘箱中将铜还原热固在其微表面上,采用固定床式装置,利用活性炭的吸附和铜的催化作用,降低有机污染物分解的活化能并实现酚类的深度降解及达标排放.结合F en ton反应机理,实验探讨了Cu2 非均相催化氧化机理.该方法集吸附、催化氧化和过滤于一体,为湿法催化处理污水的工程化提供了可能.     

载镍活性炭材料及复合型超级电容器

为提高碳基电化学电容器的比电容和和能量密度,采用化学沉积法将少量镍氧化物沉积在活性炭上,得到沉积镍氧化物的活性炭材料并以此材料做成复合电极用于混合型电化学电容器的正极.研究显示,沉积镍氧化物后,碳材料的比表面积略有减小,但孔径分布没有明显变化.复合电极作为混合型电容器的正极时,比电容达到194.01F/g,比纯活性炭正极的175F/g提高了10.84%;复合电极在6mol/L的电解液中析氧电势为0.296V,比纯活性炭电极的0.220V高出0.076V,因此,具有较高的能量密度.不同放电电流密度下的恒电流测试结果显示,沉积镍氧化物活性炭复合电极的比电容值没有明显变化,与纯活性炭电极一样表现出良好的功率特性.采用沉积镍氧化物活性炭作为正极材料的复合型电容器,在6mol/L的KOH水溶液作为电解液时,单体电容器的工作电压可以达到1.2V,高于纯活性炭制备的双层型电容器0.2V.充放电循环10000次时,复合型电容器的电容仅降低到初始电容的90%.上述结果表明,在活性炭上沉积少量镍氧化物颗粒可以提高碳基电化学电容器的比电容和能量密度.     

氮表面修饰活性炭纤维的脱硫性能

为了研究氮表面修饰活性炭纤维脱硫性能,将活性炭纤维（ACF）浸渍在不同浓度尿素溶液中,然后在不同温度下进行热处理,对ACF进行含氮官能团表面修饰改性处理。评价了其脱除模拟烟气中二氧化硫的性能,并通过SEM、XPS和TG等手段研究了改性处理对ACF的表面含氮官能团的影响。实验结果表明：热处理温度为750℃、尿素溶液浓度为2.4mol/L制备条件下得到的样品具有最佳脱硫性能, 其平台阶段脱硫效率达到了60%;浸渍尿素热处理改性ACF可以增加表面含氮官能团的数量,其中对脱硫性能起主要作用的吡啶氮增加最多,含量是未改性的近5倍。     

利用废旧干电池制备Mn-Zn铁氧体前躯体的研究

采用酸溶解法将废旧电池作溶解处理以获得含有锰、锌、铁、铜和镍等金属离子的混合溶液，并通过添加铁粉以除去混合溶液中的铜、镍，以及汞杂质，获得了锰、锌和铁的混合溶液．根据锰锌铁氧体的组成对所得溶液进行调整，采用共沉淀的方法合成了锰锌铁氧体的前躯体．研究表明：利用该方法无需将干电池中的各种金属离子分离，通过调整直接合成锰锌铁氧体的前躯体，从而在解决目前大量废旧电池回收后的再利用问题、实现废旧电池无害化和资源化的同时，为铁氧体的生产提供了一个新的原料来源，具有较好的应用前景．     

物理化学两步活化法制备煤基活性炭电极材料

为提高超级电容器用的活性炭电化学性能,通过物理化学两步活化法制备煤基活性炭.以太西无烟煤为原料,通过成型和炭化后,用CO_2物理活化制得柱状活性炭(AC-1).将AC-1酸洗脱灰,并用KOH水溶液浸渍,进行第2步化学活化,制得超级电容器用的煤基活性炭(AC-2),两步活化后总收率为45.18%.将活性炭制备成电极材料,并在三电极和双层电容器体系下进行电化学性能测试.结果表明:在KOH电解液浓度为6mol/L,电流密度为0.5A/g时,三电极体系下,比电容由68.5F/g(AC-1)提高到122.5F/g(AC-2),在纽扣式超级电容器体系下,比电容由75F/g(AC-1)提高到165.5F/g(AC-2),且AC-2具有良好的长循环稳定性,经过5 000次的循环后电容量几乎无衰减.与物理活化所得活性炭相比,物理化学两步活化所得活性炭的总孔容和中孔率明显增加,其作为电极材料的电化学性能显著提高.