S、P、Si掺杂对钒钛催化剂活性物种状态调控及脱硝性能影响

依次采用溶胶?凝胶法和浸渍法制备了一系列S、P、Si掺杂的TiO₂载体和相应的VO_x/TiO₂催化剂,以提高催化剂的SCR性能。其中,S掺杂的VO_x/TiO₂催化剂具有最佳的中低温SCR性能和最宽的工作温度窗口。根据各种表征分析结果可知,掺杂元素通过促进VO_x团聚生成具有较高的SCR反应活性的聚合态VO_x;而S⁴⁺和Si⁴⁺取代TiO₂中的Ti⁴⁺生成了Ti-O-S和Ti-O-Si键,这使催化剂中产生了更多的低价态V(V⁴⁺+V³⁺)和表面化学吸附氧。两者协同作用可促进NO氧化生成NO₂,产生的NO₂可通过加速VO_x物种在Redox过程中的重氧化来参与快速SCR反应,进而提升VO_x/TiO₂催化剂的中低温脱硝性能。由于P掺杂的VO_x/TiO₂催化剂中产生了较多的磷酸盐,从而导致其氧化还原性能和中低温活性相对较低。S、P、Si掺杂虽然对催化剂的酸性性能产生了显著的影响,但这并不是影响催化剂SCR活性的决定性因素。     

基于Mn-MOF制备MeOx/MnOx催化剂的低温NH3-SCR活性研究

采用不同金属硝酸盐浸渍Mn-MOF前体制备一系列MeO_x/MnO_x(Me=Co,Cr)复合金属氧化物催化剂用于低温NH₃-SCR反应。分析金属掺杂和空速对锰基催化剂脱硝效率和N₂O生成量的影响。通过XRD、SEM、N₂吸附-脱附、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD等表征测试对制得的催化剂物理化学性质进行分析,结果表明,两种金属掺杂可不同程度上改善MnO_x脱硝性能和抗硫性能。与MnO_x催化剂相比,掺杂催化剂的外观呈现无规则的多孔结构。更大的比表面积为活性分子提供更多的活性位点,有利于脱硝反应进行。掺杂催化剂中Mn元素相以Mn₃O₄相为主,且峰强度较低,表明Mn元素相呈现高分散态。掺杂金属与锰氧化物产生相互作用,改变了锰元素的价态,提高了Mn⁴⁺和表面氧的含量。金属离子掺杂增强了催化剂的氧化还原性能,改善了MnO_x     

CuCr2O4催化剂形貌特征与其SCR脱硝性能的关系

分别制备形貌为多面体状、颗粒状、球状的尖晶石型CuCr₂O₄催化剂,测试对比不同形貌CuCr₂O₄催化剂的SCR脱硝性能. 结果表明,多面体状CuCr₂O₄的催化活性最好,且在157 ℃时脱硝效率达到50%,在225~320 ℃脱硝效率超过99%,具有良好的抗硫、抗水性能. 脱硝活性由大到小依次为多面体状CuCr₂O₄、颗粒状CuCr₂O₄、球状CuCr₂O₄. 采用表征技术分析微观形貌对CuCr₂O₄脱硝性能的影响. N₂吸附-脱附结果显示,多面体状CuCr₂O₄具有最大的比表面积(25.5 m²/g)和最大的孔容积(0.154 cm³/g);X射线光电子能谱(XPS)结果显示,多面体状CuCr₂O₄相较于其他形貌拥有更高比例的表面活性氧(49.5%)和Cu⁺(16.2%);NH₃-程序升温脱附(NH₃-TPD)结果显示,多面体状CuCr₂O₄拥有最高表面酸浓度(0.12 mmol/g)及酸强度;H₂-程序升温还原(H₂-TPR)结果显示,多面体状CuCr₂O₄表面活性物种最易还原且数量最多(3.69 mmol/g),使得SCR反应在低温段更易进行. 多面体状CuCr₂O₄的高表面酸性与氧化还原性,使其具有良好的脱硝性能.     

Ce掺杂对Mn/ACN催化剂低温NH3-SCR脱硝活性的影响

采用浸渍法将活性组分Mn、Ce负载到酸处理后的椰壳活性炭(ACN)上,制备出采用浸渍法将活性组分Mn、Ce负载到酸处理后的椰壳活性炭(ACN)上,制备出Mn/CAN和Mn-Ce/ACN脱硝催化剂,在固定床上对所制备的催化剂进行了脱硝性能评价,着重探讨了两种活性组分的负载顺序、负载量对催化剂活性的影响,并对催化剂进行了BET、SEM、XRD、XPS表征。结果表明,通过比较Mn/CAN和Mn-Ce/ACN催化剂的脱硝活性,发现Ce的添加能明显提高催化剂的脱硝活性,在温度高于90oC时能达到90%以上的NO去除率,在120-250oC之间,NO转化率维持在100%。活性组分的负载顺序及负载量是影响催化剂活性的重要因素。同时负载活性组分,Ce、Mn负载量均为5%时,催化剂表现出最好的脱硝性能。Mn负载在活性炭上,降低了活性炭的比表面积和孔容,而Mn、Ce负载量均为5%的Mn-Ce/ACN的比表面积和微孔孔容降到695.0m2/g和0.130cm3/g,随着Mn、Ce负载量的增加,比表面积和孔容进一步降低;当Ce、Mn负载量均增加到10%时,其比表面积和微孔孔容只有539.8m2/g和0.106 cm3/g。Mn3+和Mn4+共存于两种催化剂上,而Ce4+ 和Ce3+共存并使Mn-Ce/CAN上Mn4+比例略微增加,导致催化剂表现出最好的脱硝性能.     

Sn的掺杂对Ce–Mn/AC催化剂脱硝活性及抗硫性能的影响

为实现低温脱硝催化剂的工程化应用,研究如何进一步提高其活性和抗硫性非常必要。以活性炭为载体负载Ce–Mn制备了Ce–Mn/AC催化剂,采用Sn对催化剂进行掺杂改性,在考察Sn掺杂对催化剂结构性能影响的基础上,探讨和分析了结构性能变化对催化剂低温脱硝活性和抗硫性能的影响。采用XRD、XPS、N2吸附–脱附、NH3–TPD和H2–TPR等技术分别对催化剂的晶相结构、表面元素组成及化学位、结构性质、表面酸性和氧化还原性能进行了表征分析,并在固定床反应器上对催化剂的脱硝活性和抗硫性能进行了测试。结果表明:Sn的掺杂显著影响了催化剂的结构和性能,掺杂Sn后催化剂的结晶度增加,比表面积下降,活性组分的分散性降低;表面吸附氧和Ce3+比例下降,氧化还原性能降低;表面中强酸位数量下降,强酸位数量增加;催化剂的低温活性降低,抗硫性能有所提高。当Sn的掺杂量由0增加至1.5%时,催化剂对NO的起燃温度升高了135℃,且在整个反应温度区间内对NO的转化率降低了20%～40%,Sn掺杂量为0.5%的催化剂在150℃、100μL/L含硫气氛中反应340 min后活性下降13%,降幅明显低于未掺杂Sn的催化剂,在210℃含硫气氛中的活性则随着反应时间的增加略有上升。催化剂低温活性的降低与其氧化还原性能的下降和活性组分的分散性降低有关,抗硫性能的提高则与表面酸性的提高有关。     

Ce/Cu掺杂Fe-ZSM-5催化剂NH3选择性催化还原NOx的活性位点演化机理(英文)

通过水溶液离子交换法和初湿浸渍法制备Cu和Ce改性的Fe-ZSM-5催化剂,研究其在NH₃选择性催化还原NO_x中的作用。通过表征技术(NH₃-SCO,BET,XRD,XPS,UV-Vis,NH₃-TPD,H2-TPR)探讨了催化剂活性位、酸性位和孔结构的变化,发现活性Cu物种和Fe物种的分散情况是影响整个催化过程中催化活性的重要因素。Fe-ZSM-5催化剂中Cu的掺杂带来了新的活性物种,孤立Cu离子和CuO颗粒,从而改善了低温催化活性。然而,催化剂的氨氧化作用也随之加强,催化剂中的部分Fe³⁺活性位和Br?nsted酸性位被Cu物种取代,这导致了高温活性的降低。进一步掺杂Ce后,高温活性得到恢复,可以归因于Ce促进了活性Cu物种和Fe物种的高度分散。这些发现为多金属掺杂调节铁基SCR催化剂的活性窗口提供了理论支持。     

金属分散度对Ni基催化剂催化活性的影响研究

以γ?Al₂O₃为载体、Ni为活性组元,通过引入助剂Mo改善Ni系催化剂金属分散度,制得NiMo/γ?Al₂O₃催化剂（NiMo系催化剂）。采用BET、XRD、H₂?TPD、H₂?TPR、透射电镜等多种表征手段对催化剂进行了物性表征,并利用加氢装置对催化剂性能进行评价,考察了金属分散度对催化剂催化活性的影响。结果表明,Mo的引入可有效减弱Ni与载体的相互作用,H₂?TPR谱图低温还原峰明显前移,峰强度增强,催化剂活性比表面积由0.7 m²/g增加到15.3~16.1m²/g,金属分散度由0.80%提高到18.59%,增加了催化剂表面金属活性中心数量,提高了催化剂表面金属分散度;在相同的工艺条件下处理催化裂化重汽油,NiMo系催化剂较Ni系催化剂脱硫率提高了15.7%,烯烃饱和率提高了4.9%,脱硫选择性降低了3.4%。由此可见,NiMo系催化剂兼具较好的脱硫性能和脱硫选择性。     

Zr4+掺杂对Na4-xMnV1-xZrx(PO4)3的结构和电化学性质的影响

为了改善Na₄MnV(PO₄)₃的电化学性能,采用溶胶-凝胶法与高温固相法在750℃下烧结10 h制得了不同Zr⁴⁺掺杂浓度的Na_4-xMnV_1-xZr_x(PO₄)₃钠离子电池正极材料。通过X射线衍射和扫描电子显微镜研究Zr⁴⁺离子掺杂对Na_4-xMnV_1-xZr_x(PO₄)₃结构演变和电化学性能的影响。结果显示：半径为80 pm的Zr⁴⁺离子部分取代半径为74 pm的V³⁺离子后,材料的晶胞体积增大,这有利于Na⁺的快速扩散。电化学性能结果表明,Na_3.9MnV_0.9Zr_0.1(PO₄)₃     

Co掺杂ZIF-8衍生合成高效Co-N-C氧还原催化剂的研究

在合成中添加Co(NO₃)₂·6H₂O制备钴掺杂的2-甲基咪唑锌盐材料,通过优化钴掺杂量及热解温度得到了具有高比表面积(888 m²/g)且同时存在微孔和介孔(孔体积为0.591 cm³/g)的高效Co-N-C催化剂。电化学测试表明：Co-N-C催化剂具有良好的酸性氧还原催化活性、稳定性和抗甲醇毒化性能,其在0.1 mol/L HClO₄溶液中的氧还原途径主要是4电子反应过程,半波电位达到0.807 V,稳定性可与商业Pt/C催化剂相媲美。物理表征结果表明：钴元素成功地掺杂到Co-N-C催化剂中,较高的石墨化程度、良好的导电性、丰富的孔结构和Co-N_x活性位点,极大地提高了Co-N-C催化剂在酸性条件下的氧还原催化性能。本工作为合成ZIFs衍生的高效氧还原催化剂提供了新的思路。     

Pr掺杂对V2O5-MoO3/TiO2催化剂NH3-SCR反应活性的影响

考察不同V₂O₅负载量、O₂体积分数、NO体积分数、SO₂体积分数、H₂O体积分数、n（NH₃）/n（NO）、空速和在线加热再生等因素对浸渍法制备的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂低温NO转化率的影响.综合分析,选定V₂O₅最佳负载质量分数为3%,当反应温度为160℃时,NO转化率为93.7%.110~320℃时,N₂选择性大于98%,SO₂氧化率低于1.0%.NO转化率随O₂体积分数增加而明显上升,随入口NO体积分数增加而有不同程度下降,但NO_x去除量逐渐提高.n（NH₃）/n（NO）≤ 1时,催化剂最优活性约等于各自n（NH₃）/n（NO）,n（NH₃）/n（NO）>1对催化剂活性没有明显提升.增大空速,催化剂高活性温区变窄,活性呈现不同程度的下降.表征结果表明,在含有SO₂和H₂O的选择性催化还原法（selective catalytic reduction,SCR）反应后,催化剂比表面积和孔容减小,活性组分流失,且沉积了包含NH₄⁺和SO₄^2-的副反应产物.热再生过程中催化剂延缓硫酸铵盐分解,导致催化剂抗中毒能力变差,活性难以恢复.

     

TiO2/SiO2/H+-ATP复合催化剂的制备及性能

为了制备色度低、活性高、反应时间短且副反应少的钛系催化剂,以坡缕石(ATP)为载体,制备了TiO₂/SiO₂/H⁺-ATP复合催化剂。研究了催化剂Ti, Si物质的量比及酸化ATP(H⁺-ATP)载体引入量对催化剂催化性能的影响规律。通过探究聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)色度及流变性能,评价TiO₂/SiO₂/H⁺-ATP催化剂的催化性能。结果表明,催化剂n(Ti)∶n(Si)为9∶1,H⁺-ATP载体加入量为10%时,催化剂TiO₂/SiO₂/H⁺-ATP的催化效果最佳,制备的PET性能最好。     

Sn的掺杂对Ce-Mn/AC催化剂脱硝活性及抗硫性能的影响

为实现低温脱硝催化剂的工程化应用,研究如何进一步提高其活性和抗硫性非常必要。以活性炭为载体负载Ce-Mn制备了Ce-Mn/AC催化剂,采用Sn对催化剂进行掺杂改性,在考察Sn掺杂对催化剂结构性能影响的基础上,探讨和分析了结构性能变化对催化剂低温脱硝活性和抗硫性能的影响。采用XRD、XPS、N₂吸附-脱附、NH₃-TPD和H₂-TPR等技术分别对催化剂的晶相结构、表面元素组成及化学位、结构性质、表面酸性和氧化还原性能进行了表征分析,并在固定床反应器上对催化剂的脱硝活性和抗硫性能进行了测试。结果表明：Sn的掺杂显著影响了催化剂的结构和性能,掺杂Sn后催化剂的结晶度增加,比表面积下降,活性组分的分散性降低;表面吸附氧和Ce³⁺比例下降,氧化还原性能降低;表面中强酸位数量下降,强酸位数量增加;催化剂的低温活性降低,抗硫性能有所提高。当Sn的掺杂量由0增加至1.5%时,催化剂对NO的起燃温度升高了135 ℃,且在整个反应温度区间内对NO的转化率降低了20%～40%,Sn掺杂量为0.5%的催化剂在150 ℃、100 μL/L含硫气氛中反应340 min后活性下降13%,降幅明显低于未掺杂Sn的催化剂,在210 ℃含硫气氛中的活性则随着反应时间的增加略有上升。催化剂低温活性的降低与其氧化还原性能的下降和活性组分的分散性降低有关,抗硫性能的提高则与表面酸性的提高有关。     

一种离子液体添加剂在可印刷介观钙钛矿太阳能电池中的阴阳离子协同策略

为了提升可印刷介观钙钛矿太阳能电池(MPSCs)的器件性能及长期稳定性,提出了一种阴阳离子协同策略,即将离子液体添加剂1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EMIMAC)引入钙钛矿活性层中并用于制备高效稳定的MPSCs。实验结果表明,咪唑离子(EMIM⁺)通过配位效应实现了离子态缺陷钝化(如Pb²⁺和Pb I₃^-),促进了钙钛矿结晶。另一方面,醋酸根离子(AC^-)与Ti O₂的配位同时钝化了Ti O₂表面上的氧空位缺陷,从而改善了Ti O₂/钙钛矿界面的界面接触。因此,EMIMAC中EMIM⁺离子和AC^-离子的协同效应实现了更好的钙钛矿结晶度、更有效的电荷传输和更低的非辐射复合。最终,MPSCs的能量转换效率(PCE)从13.83%提高到15.48%,且滞后可忽略不计。此外,未封装的MPSCs暴露于空气中(RH=50±5%)60d后仍保持初始PCE的90%,表现出优异的长期稳定...     

堇青石改性V-W-Mo/TiO2催化脱硝性能研究

为提高V-W-Mo/TiO₂催化剂的宽温脱硝性能,采用堇青石对催化进行改性调控。采用XRD、N₂物理吸脱附、H₂-TPR等手段对改性催化剂进行了表征,添加堇青石可显著提高催化剂比表面积以及活性位点的还原性,有效增强催化剂脱硝活性。     

纳米Co3O4的制备及其臭氧辅助下对乙醇的气敏性能

以CoOCl₂·6H₂O为钴源,NaOH为沉降剂,通过水热法制备出Co₃O₄纳米粉末,并以Co₃O₄纳米粉末为敏感材料制作了旁热式气敏元件。X射线衍射和透射电子显微镜表征显示Co₃O₄纳米粉晶粒平均粒径15.6 nm。气敏测试结果表明元件在80 ℃、臭氧质量浓度为4.280×10^-8 g/mL的条件下,对2.009×10^-7 g/mL乙醇的灵敏度达到29,而空气中时元件对乙醇的灵敏度仅为4,O₃的加入提高了Co₃O₄气敏元件在80 ℃的灵敏度,并将对乙醇气敏的最佳工作温度由100 ℃降低至80 ℃,实现了Co₃O₄在低温下（80 ℃）的气敏性能检测。     

Ce掺杂0.94MgTiO3-0.06(Ca0.8Sr0.2)TiO3陶瓷的制备及微波介电性能

为了提高MgTiO₃-(Ca_0.8Sr_0.2)TiO₃(MT-CST)微波介质陶瓷的品质因数，通过SEM、XRD、拉曼光谱仪与XPS分析手段，研究了Ce掺杂对MT-CST陶瓷成分晶体结构和微波介电性能的影响.结果表明：高价Ce³⁺取代Mg²⁺可使氧空位缺陷得到有效抑制，从而降低了微波介质损耗，可使品质因数得到较大提升.制备的陶瓷具有优异的微波介电性能：介电常数为20.8,品质因数为61 000 GHz,谐振频率温度系数为-4.99×10^-6/℃.     

核壳结构Au@SnO2的制备及其低温下的正丁醇气敏性能

以SnCl₄·5H₂O和HAuCl₄·3H₂O为原料,以L-半胱氨酸为连接剂,通过水热法制备Au@SnO₂核壳结构纳米颗粒。由透射电子显微镜和X射线衍射结果发现二氧化锡（SnO₂）与金（Au）颗粒的平均粒径分别为4.9 nm和10.5 nm。SnO₂颗粒堆积在Au核表面形成了具有多孔壳结构的复合材料,比表面积达到178.82 m²/g,总孔隙体积为0.165 1 cm³/g。Au@SnO₂核壳结构的存在使得传感器对正丁醇具有优异的气敏性能,在80 ℃时的灵敏度达到8 669.15,检测极限达到3.9×10^-3 g/m³,显著提高了SnO₂的灵敏度,并降低了最佳工作温度。     

矿化剂浓度对水热合成La1-XCexCrO3晶体的形貌影响

通过低温水热方法合成了Ce掺杂的钙钛矿结构LaCrO₃单晶样品,样品具有很好的结晶度,矿化剂KOH的浓度会影响样品的形貌。在相同La:Ce:Cr投料比情况下,分别加入3、4、5、6和7g KOH得到了中空状、锐角状、光滑状、表面颗粒起伏状以及表面多孔状的立方块。X-射线光电子能谱数据表明Ce主要以+4价存在,而相应的出现了微量的Cr²⁺。对于Ce掺杂的LaCrO₃的合成和应用研究具有重要的指导和借鉴意义。     

等离子体辅助制备的Co3O4光催化甲苯净化性能研究

等离子体改性是提高催化材料性能的有效途径。利用水热法合成了Co₂(OH)₂CO₃前驱体，通过氧气低温等离子体技术，制备了表面改性的Co₃O₄催化剂(Co₃O₄-P)，并对其进行了XRD、O₂-TPD、H₂-TPR、SEM、TEM、XPS、FTIR、Raman和UV-Vis等表征。结果表明，等离子体处理可以降低Co₃O₄中Co元素的平均价态，在其表面形成更多的缺陷点位，降低Co₃O₄的Co-O键能，增强其低温还原性能；在全太阳光谱的光强为776 mW/cm²、反应空速为30 000 mL/(g·h)、甲苯质量分数为500μg/g的测试条件下，Co₃O₄-P的甲苯降解率为100.0%,其值约为通过焙烧法制备的Co₃O     

La1 - x KxCoO3 钙钛矿型催化剂在柴油车尾气净化中的性能

采用低温燃烧合成法制备了纳米级不同K 取代量的La_{1 - x} K_xCoO₃ 催化剂,通过H₂ -TPR,XRD,BET 和化学分析等多种方法对催化剂的组成和结构进行了表征,利用程序升温氧化反应( TPO) 评价了催化剂同时净化碳颗粒物和NOx 的催化活性,考察了K⁺ 掺杂后晶体结构和表面氧化性能的变化对催化剂性能的影响。结果表明,K+ 部分取代La^{3 +} 会影响La_{1 - x} K_xCoO₃的晶体结构和组成。当x ≤0. 3 时,La_{1 - x} K_xCoO₃仍为单一的斜方晶型钙钛矿结构,晶格参数和晶粒度增大;当x ≥0. 4 后,出现不能进入晶格析出的Co3O4 晶体。La_{1 - x} K_xCoO₃钙钛矿 型催化剂对碳烟和NOx 同时净化具有良好的催化活性,La0. 7 K0. 3CoO3 催化剂氧的非化学计量值λ最大为0. 017 6,表面氧空位量最多,催化活性最好,碳烟在催化剂上的起燃温度下降到290 ℃,NOx 的转化率为53 %。