有序介孔CeO_2基催化剂用于富H_2中CO优先氧化的研究

以介孔硅材料KIT-6为模板剂,采用纳米刻蚀法合成系列有序介孔CeO_2、CuCe、CoCuCe、MnCuCe和Co MnCuCe催化剂,考察了掺杂元素种类对有序介孔CeO_2基催化剂CO优先氧化性能的影响,并采用小角X射线衍射(SAXD)、广角X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)及H2程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂的结构及性能进行了表征。研究发现,采用纳米刻蚀法可以合成介孔结构规整的CeO_2基催化剂,掺杂CuO、Co3O4、MnO_2后,催化剂的CO优先氧化性能明显提高;具有较好还原能力或氧移动能力的催化剂有助于其性能的提高;催化剂的孔径及孔道结构的规整性是影响其性能的关键因素。     

CeO_2修饰对分子筛吸附甲苯的影响

高标准排放法规要求汽车尾气净化催化剂在冷启动阶段对碳氢化合物(HC)进行吸附存储,在正常工作温度下脱附并催化净化。汽油车尾气中的HC主要成分为甲苯,因此选用了NaY、USY和ZSM-5分子筛,制备了CeO_2改性的不同分子筛材料;利用比表面分析仪(BET)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、热重分析仪(TG)、化学吸附仪和X射线衍射分析仪(XRD),表征分析了不同分子筛以及CeO_2改性后结构与酸碱性的变化对甲苯的吸附与脱附性能。结果表明,未改性前,USY分子筛对甲苯的吸附性能最佳,甲苯的饱和吸附量达到245.9mg/g,甲苯的脱附温度范围为290～360℃;CeO_2改性后分子筛的吸附量均有明显的提升,其中CeO_2/USY材料对甲苯的吸附量最佳,达到270mg/g,比未改性USY的提升了约10%。     

聚乙二醇模板对多孔氧化物复合材料的影响

以聚乙二醇(PEG)为模板剂、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用溶胶-凝胶法合成了铜掺杂介孔硅铝氧化物复合材料,并通过N2等温吸附-脱附法、X射线衍射、红外光谱等测试对产物进行表征,考察了PEG质量、分子量以及CuO掺杂量对复合材料孔结构的影响.结果表明:加入PEG能够明显增加复合材料的比表面积,随PEG质量增大,介孔孔容增多,孔径分布较均匀,加入24g PEG时比表面积增加一倍达到约500m2·g-1.PEG的分子量为600～2 000时样品以4 nm介孔为主,而分子量为10 000时,样品以小于2 nm的微孔为主.     

NO催化氧化用CeO_2/SiO_2复合氧化物研究

以正硅酸乙酯为硅源,Ce(NO_3)_3·6H_2O为铈源,通过溶胶-凝胶一步法合成CeO_2/SiO_2纳米复合氧化物。通过N2-吸脱附、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、化学吸附仪等技术对复合氧化物的物相结构、形貌、尺寸、化学价态、氧化还原特性进行分析。结果表明,通过该合成方法可获得高分散、球状、孔隙发达的CeO_2/SiO_2复合氧化物;复合氧化物粒径在40 nm~70 nm,CeO_2粒径尺寸在4 nm~6 nm之间;孔结构以中孔为主,优化了纯CeO_2和纯SiO_2的大孔结构;CeO_2与SiO_2间发生了显著的相互作用形成了化学键,有效提高了CeO_2的氧化还原特性。     

介孔SBA-15/SiO2气凝胶硅-硅复合材料的制备和性能

以有序介孔二氧化硅颗粒SBA-15为添加剂,利用酸碱两步法制备SBA-15/SiO₂气凝胶硅-硅复合材料.研究SBA-15添加量对气凝胶复合材料的形成过程和性能的影响,采用扫描电镜和氮气吸附-脱附对样品的结构进行表征,并测试其力学性能和热导率.结果表明:少量有序介孔二氧化硅材料SBA-15的加入能大大缩短二氧化硅气凝胶形成时间,提高气凝胶复合材料的力学性能,并保持较低的热导率,而材料的比表面积仅略有下降.      

磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料的合成及其在染料吸附中的应用

以介孔SBA-15为模板,金属硝酸盐作为磁性FeNi合金纳米颗粒前驱物,采用纳米铸造法合成出一系列磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料.利用X射线衍射仪(XRD)、N2吸附-脱附仪(BET)、电感耦合等离子体质谱仪、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和热重分析仪(TG)等对合成物进行表征.结果发现,试验得到的纳米复合材料具有一致的介孔结构,高含量的磁性FeNi合金纳米晶体(尺寸大约是3~6 nm)均匀分散在石墨介孔碳模型的壁上,此介孔材料具有高的比表面积(360.3~431.9 m2·g~(-1)),大孔体积(0.558~0.718 cm3·g~(-1))和高饱和磁化强度(18.2~42.1 emu·g~(-1)).基于以上特性,研究了材料对于水中染料的吸附性能.结果发现,当染料浓度为50 mg·L~(-1)时,材料对其去除率接近100%,同时在外加磁场存在时,悬浮液可以很好地实现固液分离.因此,磁性FeNi合金/石墨化介孔碳纳米复合材料在去除废水中的染料方面可以作为高效和可循环使用的吸附剂.     

具有强酸性锆掺杂有序介孔硅材料的合成

通过三嵌段的共聚物做模板制备了一系列具有不同锆含量、强酸性的介孔硅材料,获得的样品通过x射线衍射分析、透射电镜分析、氮气吸附脱附、紫外可见光谱、热重分析等技术进行了表征.研究结果发现,当样品中硅和锆的物质的量比大于4时,锆物种能被完全引入到有序介孔硅结构的骨架中;然而,当样品中硅和锆的物质的量比小于4时,会出现一个由无定形硫化氧化锆组成的分离相.另外,透射电镜照片揭示了这些材料有着有序的介孔结构,氮气吸附-脱附等温线给出了属于介孔材料的IV型吸附-脱附等温线及较窄的介孔分布,异丙苯和1,3,5-三异丙基苯的裂化反应出示了它们有着非常好的催化活性,尤其适合涉及大分子的催化裂化反应.     

无机盐模板剂法合成介孔CeO_2

以自制碳酸镁为模板,通过高速搅拌,加入硝酸铈溶液,以及以氨水为沉淀剂,获得介孔CeO_2前驱体,再通过低温焙烧后用弱酸去除模板剂碳酸镁,即得到介孔CeO_2.并采用XRD,BET,HRTEM,FT-IR等手段对其进行了表征.结果表明,利用无机盐碳酸镁为模板剂合成的介孔CeO_2,比表面为129m~2/g,平均孔径为5nm.     

Au-Pd/ZnO-CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的研究

采用聚合物保护乙醇还原法制备了Au-Pd/ZnO-CeO_2催化剂,考察了CeO_2对Au-Pd/ZnO催化剂甲醇部分氧化制氢反应性能的影响,并运用BET、XRD、TPR、H_2-TPD和CH_3OH-TPD等手段对催化剂进行了表征.结果表明,CeO_2对Au-Pd/ZnO催化剂具有较好的改性效果,CeO_2的引入能提高Au-Pd/ZnO催化剂的活性和氢气的选择性,归结于CeO_2的加入增加了催化剂的比表面积、分散度和对反应物甲醇的吸附,同时减少了对生成物H_2脱附,这些均有利于甲醇部分氧化制氢反应.     

介孔CeO_2载体织构性质对Au-Pd催化剂性能的影响

以硝酸铈铵为前驱体,分别采用表面活性剂嵌段共聚物F127、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六胺(HDA)合成介孔CeO2(m-CeO2)载体,研究了m-CeO2织构性质对Au-Pd双金属催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响,并运用HRTEM、XRD、TPR、H2-TPD、CO2-TPD和低温N2吸附等手段对Au-Pd双金属催化剂进行了表征。结果表明,HDA为表面活性剂合成的m-CeO2(H4)具有较大的比表面、孔容和孔径。H4负载的Au-Pd催化剂显示出较高的催化活性和氢气选择性。表征结果表明,Au-Pd/H4催化剂中贵金属的分散度较高、形成的Au、Pd活性中心较多,金属与载体的相互作用较强,表面的碱中心较多,产物H2较易脱附。     

K_2CO_3活化合成的甘蔗渣衍生多孔碳用于CO_2吸附

环境中化石燃料的大量使用导致CO_2浓度不断增加,这是全球变暖的主要原因。为了解决这一问题,开发一种高效廉价的吸附材料至关重要。以甘蔗渣为碳源,尿素为N源,通过碳化和K_2CO_3活化制备出N掺杂多孔碳。多孔碳的物理化学性质用N_2解吸等温线、傅里叶红外光谱、元素分析、扫描电子显微镜观察和X射线衍射等方法进行表征。结果表明:该材料具有高度发达的孔隙、较高的N含量和较高的石墨化程度。当尿素与甘蔗渣混合比是2、碳化温度是800℃、K_2CO_3浸渍比是3时,多孔碳的比表面积高达2 486.67 m~2·g~(-1),同时CO_2吸附量高达250.73 mg·g~(-1)。由此可见以廉价的甘蔗渣制备N掺杂的多孔碳用于吸附CO_2具有广阔的应用前景。     

功能化介孔材料的重金属吸附试验

用2种不同助剂和4种不同含氮官能团的有机硅烷修饰剂,成功合成了8种功能化介孔硅材料,并对其进行重金属吸附试验.在重金属吸附性能研究中,采用吸附动力学研究吸附时间对吸附性能的影响,分别对一级和二级吸附速率方程进行拟合,最后确定了该介孔材料的吸附符合一级吸附速率方程.并利用吸附热力学的原理研究了吸附温度对吸附性能的影响.     

棉花状NiWO_4介孔材料的制备及其吸附性能

采用水热法,以NiSO4和Na2WO4为原料制备了棉花状的NiWO4介孔材料,应用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附/脱附比表面分析仪(BET)、FT-IR光谱等手段对催化剂进行了表征,详细研究了NiWO4作为吸附剂对染料次甲基蓝的脱色情况,探讨了次甲基蓝的浓度、溶液的p H、温度等因素对吸附效果的影响。结果表明:NiWO4在室温、中性条件下对次甲基蓝的脱色效果最好;对阳离子染料的吸附性能优于阴离子;对染料的脱色率远高于常规的活性炭。棉花状的NiWO4介孔材料对次甲基蓝脱色的吸附热力学及动力学实验表明,吸附行为符合Langmuir方程和二级反应速率方程。     

氮掺杂缺陷TiO2增强光催化净化NO性能

半导体光催化技术能利用太阳能有效去除大气低浓度NO_x,因而具有广泛应用前景。半导体光催化净化效率依赖于材料的表界面结构,而在氧空位参与的光催化分子氧活化过程中,缺陷氧化物光催化剂会面临氧填充而失活的问题。本文通过溶液-凝胶法合成了氮掺杂缺陷二氧化钛光催化剂(TiO_2-x-yN_y),TiO_2-x-yN_y可见光光催化净化低浓度(600×10^-9)NO的效率高达72%(20 min),而TiO_2-x去除NO的效率仅为55%,且TiO_2-x-yN_y循环后仍能保持70%的NO去除率。光电流和交流阻抗测试结果表明氮的掺杂能够有效提高材料的载流子动力学分离效率。活性物种捕获实验表明能够产生更多的超氧自由基(·O₂^–),氮掺杂显著增强催化剂活化分子氧的能力。NO-程序升温脱附(NO-TPD),O₂-程序升温脱附(O₂-T...     

基于混合导电功能层的燃料电池研究

采用二次固相法合成具有层状结构的电子导电材料—LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_(2-δ)(LNCA),并将其与离子导电材料Sm掺杂CeO_2复合,获得具有电子-离子混合导电性的复合材料.并以此为功能层,构造了无电解质隔膜层燃料电池(Electrolyte Free Manbrane Fuel Cell,EFFC).研究了功能层的厚度以及电子-离子导电材料的比例对电池性能的影响,并阐述了影响机制.该电池在550℃下获得了937 mW·cm~(-2)的功率输出,且具备在更低温度下操作的可行性.     

Zr、N共掺杂介孔TiO2的制备和可见光催化性能

以St?ber法所制SiO2纳米微球为硬模板,通过溶胶-凝胶法铝箔辅助NaBH4还原制备Zr、N共掺杂介孔黑色TiO2（Zr,N/mes.-TiO2—x）。选择亚甲基蓝(MB)为目标降解物,经XRD、BET和PL等表征手段,探究材料在不同pH、温度、催化剂用量等条件下的光降解性能。结果表明,Zr,N/mes.-TiO2—x具有极佳的光催化性能,其特有的孔结构,在降解污染物的过程具备吸附-光催化协同作用;常温条件下,催化剂可在50 min内对10 mg/L的亚甲基蓝实现99%的降解。     

La掺杂CeO_2电子结构的密度泛函计算

根据密度泛函理论(DFT),采用"总体能量平面波"超软赝势方法,对不同La掺杂浓度的CeO_2晶体几何结构进行了优化,从理论上给出了La掺杂CeO_2晶体结构参数及性质,为CeO_2材料的掺杂改性研究提供了理论依据.计算了La掺杂情况下 CeO_2晶体的总体能量、能带结构、总体态密度.分析了La掺杂对CeO_2晶体电子结构的影响.     

氨化改性Sr2Ta2O7/SrTa4O11光催化剂用于光电催化性能研究

以钽酸锶同素异质结Sr2Ta2O7/SrTa4O11(STO)为原始材料,采用高温氨化法对原始材料做氮掺杂改性处理,得到了新型氮掺杂钽酸锶同素异质结材料Sr2Ta2O7?xNx/SrTa4O11?xNx(STO-N),并对其光电催化性能进行研究.结果显示,对比改性前的STO,STO-N具有更强的可见光吸收能力.紫外可见...     

共价有机多孔稀土杂化材料的制备与性能

以结构规整、密度低、热稳定性良好的共价有机多孔骨架(COF-SDU1)为基质,根据配位化学原理,将稀土β-二酮类铕配合物Eu(TTA)_3-Phen引入到该多孔基质中,得到稀土杂化材料(Eu(TTA)_3Phen-@COF-SDU1)。对合成材料的结构进行傅里叶变换红外光谱(FT-IR),紫外-可见光谱(UV-Vis)和N2吸附-脱附(BET)分析,结果表明,稀土杂化材料具有与COF-SDU1基质类似的IV型吸附-脱附特征曲线。热重分析表明,COF-SDU1作为良好的基质,能够显著改善稀土配合物的热稳定性。荧光性能分析表明,COF-SDU1基质不影响稀土与配体之间的能量传递。稀土杂化材料的荧光寿命相比于稀土配合物有明显提高。     

电石渣掺杂粉煤灰矿化固定CO_2技术研究

基于粉煤灰矿化固定CO_2的捕集技术,本文提出了电石渣掺杂粉煤灰捕集CO_2的新技术。通过对模型化合物CaO和Ca(OH)_2吸附矿化CO_2的性能进行研究,然后采用电石渣掺杂粉煤灰进行矿化反应,并与纯粉煤灰反应效果作对比,验证了电石渣掺杂粉煤灰的可行性。该技术可提高粉煤灰的整体矿化效率。