PtSn/MgAl2O4-sheet催化剂的制备及其PDH反应性能

近年来，因为页岩气大规模开采的成功可以为丙烷脱氢制丙烯(PDH)工艺提供大量廉价的丙烷，丙烷脱氢制丙烯已成为最有前途和最具吸引力的丙烯生产技术。目前工业上丙烷脱氢主要采用的是负载型PtSn/Al₂O₃催化剂。然而在丙烷脱氢高温反应中，PtSn纳米粒子易烧结和积炭使催化剂遭受严重的失活。为了解决上述问题，本文合成了片状的MgAl₂O₄尖晶石载体负载PtSn金属纳米粒子，制备了PtSn/MgAl₂O₄-sheet催化剂。该催化剂具有较大的孔径，有利于PDH反应中反应物的吸附和产物的脱附，提高了催化剂的活性同时降低了积炭含量。同时片状的MgAl₂O₄尖晶石载体的(111)面与PtSn纳米颗粒存在着强的相互作用，阻止了PtSn纳米颗粒在高温反应中的烧结。在丙烷脱氢反应中，丙烷的转化率达到了43.2%，丙烯的选择性达到了95.0%，失活速率仅为0.008h^-1，其性能优于商用的PtSn/Al_...     

纤维状BPO4/SiO2催化剂的制备及其丙烷氧化脱氢性能

通过静电纺丝法制备了一种高温焙烧后具有纤维状结构的磷酸硼/二氧化硅（BPO₄/SiO₂）催化剂,并考察了BPO₄负载量和焙烧温度对该催化剂的结构和催化丙烷氧化脱氢性能的影响。研究发现焙烧过程使纤维直径减小。随着BPO₄负载量的增加,丙烷氧化脱氢活性增高。当BPO₄负载量为7%（质量分数）,焙烧温度为600℃时,BPO₄/SiO₂催化剂具有最佳的催化性能;在反应温度为480℃下,丙烷转化率和丙烯产率分别达到17.0%和13.0%,且催化剂稳定性良好。当焙烧温度较低时（550℃）,催化剂中的有机物分子未被除尽,导致烯烃的选择性偏低;当焙烧温度较高时（700℃）,SiO₂结构收缩紧密,抑制了活性相的暴露。由于纤维结构可暴露更多活性位点,该催化剂较相同条件下粉末状BPO₄催化剂有着更高的催化活性。     

富氧空位Co3O4纳米线的制备及其电解水性能研究

在室温下利用NaBH₄溶液还原Co₃O₄纳米线获得富含氧空位（V_O）的三维自支撑纳米线阵列用作全水解电催化剂,其中NaBH₄处理10 min的Co₃O₄/NF在碱性介质中对析氧反应（OER）和析氢反应（HER）表现出很高的活性,在10 mA·cm^-2电流密度下分别仅需240和132 mV的过电位。V_O-Co₃O₄/NF同时作为阴极和阳极电催化剂时,在10 mA·cm^-2下电解水槽电压仅为1.63 V,其耐久性可达60 h以上。该工作为富含氧空位结构的过渡金属氧化物双功能电催化剂的制备提供了新的方法和思路。     

CeO2晶面调控与氧空位在CO2催化转化中的研究进展

稀土催化材料在石油化工、化石燃料催化燃烧等领域发挥着重要作用。二氧化铈(CeO₂)作为重要的稀土金属氧化物，因其优异的氧存储能力和稳定的面心立方结构被广泛用于催化反应中。重点介绍CeO₂在CO₂催化转化方面的应用及近期的研究进展，包括CH₄-CO₂重整反应，CO₂与甲醇直接反应合成碳酸二甲酯以及CO₂催化加氢制甲醇反应。阐述CeO₂形貌调控对晶面暴露、氧空位浓度的影响以及CO₂在催化剂表面吸附解离过程，展望CeO₂基催化剂的发展方向。     

BiVO4表面氧空位的调控及其光降解抗生素研究

通过水热法一步合成了BiVO₄催化剂，并在氩气气氛下对BiVO₄催化剂进行表面改性。通过SEM、TEM、XRD、XPS和PL对BiVO₄催化剂进行分析表征，结果表明BiVO₄催化剂及改性BiVO₄催化剂为单斜状的晶体结构，且改性BiVO₄催化剂表面含有大量的氧空位。相比BiVO₄催化剂，氧空位BiVO₄催化剂的价带由1.97 eV增加至2.13 eV，扩大了带隙，降低了电子和空穴的复合率。在抗生素磺胺甲唑(SMX)初始质量浓度为10 mg/L，考察了不同因素对氧空位BiVO₄催化剂光催化降解SMX的影响，结果表明最佳反应条件为氧空位BiVO₄催化剂投加量50 mg/L，反应温度35℃，光照度150 mW/cm²,pH 5.0～9.0。此外，研究表明氧空位BiVO₄催化体系能够抵御水体中常见阴离子的干扰，但受到腐殖酸的抑制较为明...     

柱撑型钒基催化剂的制备及其丙烷氧化脱氢催化性能

以人工合成的3种不同层板组成的层状双羟基金属氢氧化物MgAl-CO₃-LDHs、CoAl-CO₃-LDHs和NiCr-CO₃-LDHs为载体，以偏钒酸钠NaVO₃为柱撑剂和钒前体，采用离子交换法制备了钒柱撑的催化剂样品（MgAlVO、CoAlVO和NiCrVO），通过XRD、FTIR、XPS和Raman等手段表征了样品的物相、钒物种的存在形态以及钒的价态，以丙烷氧化脱氢制丙烯为模型反应，表征了所制备的催化剂样品的催化性能，着重探讨了LDHs载体的层板组成以及钒的含量对催化剂样品中的钒氧物种存在形态及其丙烷氧化脱氢催化性能的影响。结果表明：以20%理论含量的钒柱撑MgAl-CO₃-LDHs所制备的催化剂样品20%MgAlVO对丙烷氧化脱氢反应的催化性能较好，当反应温度为560℃时，丙烯收率可以达到11.3%，Raman光谱显示该催化剂样品中的钒以Mg₃V₂O₈和α-Mg₂V₂O₇两种形式共存，且晶格氧O^2-和吸附氧O^-所占的比例较为均衡，有利于获得较好的丙烷氧化脱氢催化性能，而在同样条件下制备的催化剂样品20%CoAlVO和20%NiCrVO中的钒物种只观察到分别以Co₃V₂O₈和Ni₃V₂O₈存在的正钒酸盐，前者对丙烯的收率不到8%，后者甚至完全得不到丙烯。     

催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯

以浸渍法制备VMo/γ-Al₂O₃和VMoMg/γ-Al₂O₃催化剂,考察其催化丙烷氧化脱氢制丙烯的反应活性,采用XRD、UV-Vis DRS和In suit IR对催化剂进行表征。结果表明,V负载质量分数为3%、Mo负载质量分数为7%时的3V7Mo/γ-Al₂O₃催化剂表现出较好的催化性能;添加Mg后催化剂的催化性能有所改善,反应温度500 ℃时,丙烷转化率为18.19%,丙烯选择性74.76%。丙烷和丙烯在3V7Mo/γ-Al₂O₃和3V₇Mo₄Mg/γ-Al₂O₃催化剂上吸附后,C—H键的H与催化剂活性中心的晶格氧发生作用形成H—O键,且3V₇Mo₄Mg/γ-Al₂O₃催化剂上出现C—O键的温度比3V₇Mo/γ-Al₂O₃催化剂高,表明加入Mg有利于提高丙烯选择性。     

C3链烃的热解/气化机理及速率常数计算

针对C₃链烃化合物在热处置过程中反应时间短、反应路径多且反应过程难以通过试验的方式进行准确检测和分析的问题，基于密度泛函理论和过渡态理论，对丙烷、丙烯和丙炔在H₂O以及O/H/OH/CH₃自由基作用下的热解/气化机理进行研究。通过Gaussian及其配套软件逐一分析了潜在的反应路径，并通过反应速率常数确定主要的反应路径和演化规律。结果表明，H₂O和这些自由基主要是通过攻击丙烷端链上的甲基进行反应，丙烯和丙炔则主要是在双键或三键位置与自由基加成后再进行脱碳反应。其中，H自由基与C₃链烃进行脱碳反应的速率常数最快，且与不饱和度成正比。     

ZSM-5分子筛酸性能和孔结构的协同作用对C5烯烃催化裂解性能的影响

采用不同浓度碱液处理制备了具有不同酸性质的多级孔HZSM-5分子筛，并考察其酸性能与孔结构变化对催化裂化(FCC)汽油中C₅烯烃催化裂解性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、N₂吸附脱附、氨气程序升温脱附技术(NH₃-TPD)、吡啶红外(Py-IR)和扫描电镜(SEM)等表征手段研究了HZSM-5分子筛的结构、形貌、酸性质和孔道性能。研究结果表明，适宜浓度的碱液处理可以提高HZSM-5分子筛的强Br?nsted (B酸)酸量和介孔体积，显著提高C₅烯烃转化率和乙烯、丙烯的收率。当碱液浓度为0.2 mol·L^-1,HZSM-5分子筛强B酸中心和介孔体积之间的协同作用促进了C₅烯烃的高效转化，转化率为84.8%(质量分数)，乙丙烯总收率为86.0%(质量分数)，分别比未处理的HZSM-5分子筛增加4.4%和15.5%。     

不同A位取代Co基尖晶石纳米线阵列的合成及其催化碳烟消除的研究

采用水热法在泡沫镍基底上成功合成了3种A位取代的钴基尖晶石纳米线阵列催化剂(MCo-NW,M为Mn、Fe和Ni)用于催化消除碳烟。泡沫镍的三维大孔和纳米线之间的交叉大孔不仅降低了气体传质阻力，而且提高了催化剂和碳烟之间的接触效率。此外，Mn、Fe和Ni对Co₃O₄中A位的取代不仅提高了催化剂的氧化还原能力，而且加快了表面氧空位的生成和表面吸附氧的活化。因此，MCo-NW比Co-NW的催化碳烟性能更高，其中MnCo-NW因具有最多的高活性吸附氧物种和最高的氧化还原能力，从而表现出最高的碳烟催化活性。在NO/O₂/N₂气氛中，MnCo-NW的T₁₀为290℃,T₅₀为379℃,选择性为100%。     

熔盐改性的金属氧化物捕获二氧化碳研究进展

金属氧化物捕获二氧化碳(CO₂)技术是减少碳排放的有效手段，然而其在捕获CO₂方面存在吸附容量低和易板结等问题。目前，熔盐改性金属氧化物可有效解决以上问题。以水滑石类衍生镁铝氧化物、氧化镁和氧化钙为研究对象，综述了掺杂熔盐(如硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐等)对金属氧化物捕获CO₂性能的影响，分析了熔盐的改性机制，归纳了金属氧化物捕获CO₂的应用进展。未来应更多关注熔盐掺杂体系设计、低成本高选择性吸附材料研发以及CO₂捕获机制研究。同时，在实验中应尽可能模拟实际工况，为后续大规模工业应用提供支持。     

N2和CO2惰化丙烯爆炸极限参数实验研究

为得到惰化条件下丙烯的爆炸极限参数的变化规律,采用标准的可燃性气体爆炸极限测试装置(GB/T 12474—2008),测试研究了N₂和CO₂对丙烯的爆炸极限、临界氧浓度和最小氧浓度的影响,并绘制了C₃H₆-N₂/CO₂-Air爆炸三角形图,对比分析了N₂和CO₂对丙烯爆炸极限参数的惰化效果。结果表明,添加N₂和CO₂都会缩小丙烯爆炸极限范围,减小爆炸的危险度。N₂惰化条件下,丙烯爆炸上下限重合时N₂添加量为49%,临界氧浓度为9.79%;在CO₂惰化条件下,丙烯爆炸上下限重合时,CO₂的添加量为34%,临界氧浓度为12.94%。在丙烯浓度不变的情况下,发现CO₂惰化氛围下的最小氧浓度值均高于N₂惰化条件下的。两种惰化工况下的丙烯爆炸三角形结果显示,在CO₂惰化的爆炸区域明显小于N₂惰化下的;当添加惰性气体使丙烯处于完全惰化状态时,CO₂的窒息比和添加量均小于N₂。本文的实验数据及结论可为进一步研究丙烯爆炸和工业丙烯安全防爆工作提供理论基础。     

空间异质的双层空心球催化剂制备及等离子体催化CO2还原研究

催化剂空间结构与催化性能密切相关。采用水热法可宏量制备环境友好型且均匀的生物质碳球作为模板,通过浸渍法吸附金属离子,并结合二次表面包覆SiO₂,制备了空间异质的金属氧化物@SiO₂空心球催化剂(MO@SiO₂)。通过控制实验条件(浓度,时间等),可以简单灵活地制备外层二氧化硅厚度和内层金属氧化物种类可调变的多种空间异质空心结构。表征了所制备的各类催化剂,详细分析研究了催化剂的形貌、组分等。通过测试等离子体CO₂催化加氢,发现CoO_x(36 h)@SiO_x(6 h)的效果最好。此种空间异质的空心结构为研究工业气体催化提供了很好的反应空间,是微纳米反应器耦合低温等离子体催化研究串联反应的优良体系。     

ZIF-67衍生Co/NC多孔碳材料的改性及其电催化水氧化性能

通过将前体ZIF-67高温热解并采用Na BH₄还原的方法制得表面富含氧空位的多孔碳复合材料(R-Co/NC-800)。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对材料的物相、形貌、元素分布以及表面化学键结构等进行了表征;采用线性扫描伏安法(LSV)等方法研究了材料的电催化水氧化活性。结果表明制得的多孔碳复合材料(R-Co/NC-800)与未经NaBH₄还原处理的Co/NC-800样品对比,其表面氧空位浓度明显增加,形成新的催化活性位点,有效提升了电催化水氧化活性。在1.0 mol/L KOH溶液中,达到10 mA/cm²的电流密度,所需过电势仅为287 mV,同时表现出优异的电化学稳定性。     

修饰的CuO/Fe2O3水煤气变换催化剂的性能测试与表征

ZrO₂是一种高熔点金属氧化物,同时具有弱酸性和弱碱性以及氧化性与还原性,具有p型半导体性质,易产生氧空穴,是理想的催化材料。通过添加不同质量分数的ZrO₂(0~5%) 作为助剂,采用分步沉淀法制备系列CuO/Fe₂O₃-ZrO₂催化剂,通过XRD、N₂物理吸附-脱附、H₂-TPR和CO₂-TPD等表征技术,考察ZrO₂助剂对CuO/Fe₂O₃水煤气变换催化剂催化性能的影响。结果表明,适量ZrO₂（质量分数1%）的添加,削弱了CuFe₂O₄中铜铁物种之间的协同作用,增加了催化剂中可被还原的铜物种的数量,形成较多的弱碱性位点,有利于增加活性中心铜的数量,具有较好的水煤气变换反应活性和热稳定性。     

基于密度泛函理论研究H共吸附对丙烷脱氢的影响

采用密度泛函理论(DFT)考察了丙烷在Pt(111)表面上脱氢生成丙烯的反应机理。通过在Pt(111)面上预吸附一定数量H原子模拟共吸附H对丙烷脱氢过程的影响。结果表明:H共吸附能降低丙烷及其脱氢产物的吸附能,促进丙烯脱附,有利于提高丙烯的选择性;H共吸附会导致丙烷脱氢能垒变大,降低催化剂的脱氢活性;共吸附的影响随着H覆盖率增加而增大。     

CexSnyO2双金属氧化物催化剂用于富氧条件下NO和CO的同时脱除

采用了均相沉淀法,制备了一系列Ce_xSn_yO₂双金属氧化物催化剂,进行催化氨选择性催化还原(NH₃-SCR)反应和CO氧化反应,考察在富氧条件下系列催化剂上NH₃-SCR和CO氧化活性,结合XRD、BET、H₂-TPR,NH₃-TPD和XPS等表征手段对催化剂的物化性质和活性的关联进行了分析。结果表明,相比单组分CeO₂和SnO₂,少量的Sn⁴⁺掺杂进入CeO₂的晶格内,形成铈锡固溶体。增加了催化剂比表面积、孔体积和降低了催化剂的孔尺寸。此外,铈锡双金属氧化物催化剂之间产生协同作用,不仅提高了催化剂氧化还原性能、表面酸性还增加了催化剂Ce³⁺/Ce⁴⁺和表面吸附氧含量,进而有效的提高NH₃-SCR活性和CO活性。     

金属氧化物在OX-ZEO催化剂中催化CO x 加氢制低碳烯烃研究进展

金属氧化物-分子筛（OX-ZEO）双功能催化剂可实现CO _x 加氢制低碳烯烃的高选择性转化。本文概述了OX-ZEO催化CO _x 加氢制低碳烯烃反应中金属氧化物的研究进展,通过对CO _x 加氢制甲醇/乙烯反应热力学分析指出了“接力催化”的优势,重点讨论了金属氧化物的种类和组成、制备方法及金属氧化物和分子筛的“亲密度”对催化性能的影响,探讨了催化反应机理、氧空位的作用及抑制副反应的策略。分析了OX-ZEO催化反应面临的问题和挑战,展望了OX-ZEO催化体系的发展趋势,认为通过元素掺杂、助剂修饰、优化制备条件等可提高金属氧化物的氧空位含量,进而可提高催化活性,也可通过对金属氧化物进行表面疏水改性抑制副产物CO₂,提高C原子利用率。     

铈锆复合氧化物催化HCl氧化中相互作用机制

采用浸渍法制备了不同负载量的ZrO₂/CeO₂·（xZr/Ce）和CeO₂/ZrO₂·（yCe/Zr）两组催化剂。并采用XRD、Raman、N₂-Sorption、TEM和H₂-TPR等手段对xZr/Ce和yCe/Zr的结构和性质进行表征,并结合HCl催化氧化活性研究CeO₂与ZrO₂在反应体系中的相互作用。结果显示,CeO₂表面掺杂适量的Zr⁴⁺可以增加xZr/Ce表面氧空位浓度,提高其HCl氧化反应活性;但当CeO₂表面掺杂过量的Zr⁴⁺,Zr元素会以ZrO₂的形式存在于xZr/Ce表面,覆盖氧空位,降低了xZr/Ce的反应活性。对于yCe/Zr催化剂,ZrO₂表面高分散的CeO₂有利于催化活性的提高,但ZrO₂表层负载的CeO₂对催化活性的贡献具有阈值,当CeO₂负载量超过10%后,额外增加的铈物种对催化活性已无显著促进作用;对比发现xZr/Ce的氧空位主要来自于铈锆固溶体,yCe/Zr的氧空位主要来自于高分散的CeO₂,由铈锆固溶体产生的氧空位对活性提升更有利;与纯组分CeO₂相比,xZr/Ce与yCe/Zr两组催化剂在苛刻条件下的长期稳定性测试中均表现出高反应稳定性。     

助催化剂Sn、Ga、In和K对丙烷脱氢催化剂Pt/Al2O3

用廉价的丙烷脱氢制丙烯是解决丙烯供应紧张问题的途径之一,研究优异性能的丙烷脱氢催化剂具有重要意义。采用分步浸渍法制备不同类型的丙烷脱氢催化剂Pt/Al₂O₃,在固定床反应器中考察助催化剂Sn、Ga、In和K对催化剂性能的影响。结果表明,Pt-Sn/Al₂O₃催化剂性能略优于Pt-Ga/Al₂O₃和Pt-In/Al₂O₃,并且比较稳定。在Pt-Sn/Al2O3催化剂中加入适量K,可有效改善催化剂性能,但高温条件下积炭严重,有待深入研究和改进。