用于高性能单Pd三效催化剂的复合组分CexZr1-xO2材料的制备

用简单的顺序沉淀法制备了两种具有混合组分的CeO₂-ZrO₂材料。用X射线衍射(XRD), 拉曼光谱(Raman), X射线光电子能谱(XPS), 氮气吸附-脱附, 氢气程序升温还原(H₂-TPR)和储氧量(OSC)研究了不同组合形式对负载的单Pd催化剂性能的影响。结果表明, 两个混和组分的催化剂结构和织构性能都得到了改善。由于贵金属和载体材料之间以及载体材料内部各组分之间的强相互作用, 组合的结构促进了Ce³⁺和晶格缺陷的形成, 提高了氧的移动性, 并且相应的催化剂老化前后对于CO、C₃H₈和NO的转化都具有较宽的窗口范围, 说明这种具有混合组分的载体材料在汽油车尾气净化方面具有良好的应用前景。     

鸟巢状CuCeZrO_x三元复合氧化物的合成及其对碳烟颗粒的催化氧化性能研究

采用尿素均相沉淀法合成了CuCeZrO_x(CCZ)三元复合氧化物催化剂。采用X射线衍射分析(XRD)、N_2-吸脱附测试、X射线光电子能谱(XPS)、扫描透射电镜(STEM)、程序升温还原(脱附、氧化)等技术,考察煅烧温度对催化剂的物化性质和催化碳烟燃烧活性的影响。结果表明:350℃煅烧产物CCZ-350表现出最优的催化活性:在空速为12000 mL/(gcatalyst·h),O_2浓度为10vol%,NO浓度为500×10~(–6),催化剂和碳烟以10︰1质量比松散接触条件下,碳烟颗粒最大燃烧速率温度T_(50)=407℃,同时表现出极佳的抗水汽中毒和抗SO_2中毒性能,这与活性组分的高度分散以及催化剂表面大量高活性吸附氧物种的存在有关。此外,催化剂材料具有疏松多孔的鸟巢状结构,有利于催化剂和碳烟颗粒的充分接触。该催化剂在柴油车尾气排放温度范围内(150~400℃)还能完全催化氧化柴油车尾气中CO、C_3H_6和C_3H_8等其他污染物,显示出优异的催化净化柴油车尾气的综合性能。     

超临界抗溶剂法纳米Al_2O_3-ZrO_2颗粒的制备与表征

以CO2为抗溶剂介质,无水乙醇为溶剂,采用超临界抗溶剂法(SAS)制备了纳米Al2O3-ZrO2复合氧化物颗粒的前驱体—纳米Al(NO3)3-Zr(NO3)4颗粒,系统考察了温度和压力等因素对制备过程的影响,并对前驱体中Al、Zr组分的共抗溶剂效应进行了研究,通过焙烧前驱体Al(NO3)3-Zr(NO3)4制得了纳米Al2O3-ZrO2球形颗粒.采用热重质谱(TG-MS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射透射电镜(FEG-TEM)和程序升温还原(TPR)等技术对所制备的前驱体Al(NO3)3-Zr(NO3)4和Al2O3-ZrO2纳米颗粒的物化性能进行了表征,初步考察了Al2O3-ZrO2纳米颗粒负载Ni催化剂的还原性能.研究发现,该纳米复合氧化物比用浸渍?沉淀法制得的Al2O3-ZrO2载体对活性组分Ni具有更好的分散性能,作为新型催化剂载体材料有良好的应用前景.     

Pd-P/g-C3N4催化剂的优化制备及在甲酸分解制氢中的应用

以氮化碳(g-C₃N₄)为载体，采用液相还原法制备了一系列Pd-P/g-C₃N₄催化剂用于甲酸分解制氢，通过优化还原温度和活性组分负载量可以显著提高催化剂性能。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和X射线光电子能谱仪对催化剂的晶相结构、微观形貌、活性组分分布以及价态进行分析，并通过甲酸分解制氢实验测试了催化剂的甲酸分解制氢活性。结果表明：使用次磷酸钠还原剂需要在较高还原温度(90℃)才能实现Pd-P活性组分在g-C₃N₄载体表面的高度分散，获得较小的纳米粒子，过高或过低的还原温度都不利于制备高性能催化剂。当Pd负载量为8.0%(质量分数)时，2-Pd-P/g-C₃N₄催化剂表现出最佳催化性能，通过动力学研究和Arrhenius方程计算得到该催化剂的甲酸分解活化能为33.83kJ/mol。     

负载型复合氧化物催化剂催化燃烧氯苯性能研究

采用沉积-沉淀法制备了系列负载型Mn-Ce-Zr复合氧化物催化剂,考察了载体、摩尔比以及负载量对催化燃烧氯苯性能的影响,同时借助X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段研究了催化剂的理化性能。结果表明:以堇青石蜂窝陶瓷为载体、锰铈锆摩尔比为4∶1∶1、负载量为30%的条件制得的催化剂表现出最优的催化氧化性能,325℃下氯苯的转化率可达99%。研究发现,这与催化剂优异的氧化还原性能以及活性组分于载体的均匀分布密切相关。此外,催化剂对不同结构特性CVOCs的催化燃烧性能也进行了初步的比较研究。     

新型金属有机骨架材料的合成及吸附染料废水的性能研究

在水热条件下,以四(4-羧基苯基)硅烷(SiH4L)和1-(四唑-5-基)-4-(三唑-1-基)-苯(mttb)两种有机配体,制得新型金属有机骨架结构(MOFs)材料[Zn_3O(H_2O)_2][mttb·2DMF]L·2H_2O。对其进行了X射线单晶衍射表征,确定其晶体结构;X射线粉末衍射(XRD),证明其为纯相;热重分析(TG)证明其稳定性;N2吸附-脱附性能的表征,证明其具有孔道结构;并测试了对亚甲基蓝染料分子的吸附能力。     

Mn-Ce-Co复合氧化物催化剂的制备及其催化燃烧氯苯性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了一系列不同Mn含量的Mn-Ce-Co复合氧化物催化剂,通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)手段表征了催化剂的物理化学性能,并探讨了Mn含量、焙烧温度对催化剂催化燃烧氯苯性能的影响。结果表明:适量Mn的添加促使Co进入到CeO_2立方萤石结构中形成Mn-Ce-Co-O三元固溶体,增加了催化剂的比表面积和表面活性氧物种的量,使催化剂表面的氧化能力大幅度强化。此外,适宜的焙烧温度使得催化剂向无定形态转变,进一步提高了催化剂的比表面积和活性组分的分散度,从而提高了催化剂的活性。     

改性高岭土基非均相Fenton催化剂降解罗丹明B染料废水的研究

以焙烧、酸浸改性后的高岭土作为非均相芬顿(Fenton)催化剂的载体,采用共沉淀法制得高岭土-三氧化二铁(Fe_2O_3)/二氧化锰(MnO_2)非均相Fenton催化剂,并于高岭土-Fe_2O_3/MnO_2、紫外光、过氧化氢(H_2O_2)的反应体系中高效降解罗丹明B(RhB)染料废水。利用X射线荧光光谱分析(XRF)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂的结构和化学组成进行了表征。研究结果表明:在高岭土-Fe_2O_3/MnO_2用量为0.1g/L,反应温度25℃,H_2O_2用量为10.0mmol/L,溶液初始pH=3.0,RhB初始浓度为90.0mg/L,反应30min条件下,RhB的脱色率达到99.12%,运用一级动力学方程对反应过程进行拟合,R2=0.99,速率常数为0.159min~(-1)。     

焙烧温度及掺杂改性对负载型Mn-Ce/TiO2催化剂性能的影响

采用机械共混法在TiO2载体中掺杂Al2O3、SiO2、沸石等物质进行改性。并通过比表面检测仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、程序升温脱附等手段对负载活性组分后的载体进行表征,考察了载体的焙烧温度及掺杂Al2O3、SiO2、沸石后对负载型Mn-Ce/TiO2催化剂性能的影响。     

载体Al/Si比对Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2加氢合成甲醇的影响

用直接合成法制备了不同铝硅物质的量比Al-SBA-15(β)(β=n(Al)/n(Si)=0,0.02,0.03,0.05)介孔分子筛,并采用浸渍法制备了金属负载量m=35%的CZZ/Al-SBA-15(β)负载型介孔催化剂,考察了Al/Si比对负载催化剂结构和性能的影响。采用N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、CO_2吸附(CO_2-TPD)、NH3吸附(NH3-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等手段对样品进行了表征,在固定床反应器上评价了其CO_2加氢合成甲醇的催化性能。实验结果表明,CZZ/Al-SBA-15(β)具有介孔结构,Al的引入不但增加了载体表面酸性位点,同时还提高了催化剂表面铜分散度(DCu%)和铜比表面积(SCu)以及促进了Cu~+-O-Zn活性位的形成,从而大大提高了催化剂的活性。其中CZZ/Al-SBA-15(0.03)催化剂的甲醇选择性达到26%,与不掺铝的CZZ/Al-SBA-15(0)催化剂相比,甲醇选择性提高了11%,但随着掺Al量的继续增加,酸性太强,CO_2吸附能力下降,活性反而降低。     

Mn、Fe和Cu氧化物在低温等离子体催化氧化甲苯体系中的活性比较

采用等体积浸渍法制备了MnOx/γ-Al2O3、FeOx/γ-Al2O3和CuOx/γ-Al2O3催化剂,测定了不同催化剂在低温等离子体场内分解甲苯的活性,用X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)技术对催化剂进行表征。结果表明催化剂分解甲苯的活性的顺序是MnOx/γ-Al2O3>FeOx/γ-Al2O3>CuOx/γ-Al2O3。催化剂分解臭氧的实验表明,不同催化活性组分对臭氧的催化分解性能顺序与对甲苯的分解性能顺序是一致的。MnOx/γ-Al2O3催化剂的Mn负载量对其催化活性有明显影响,Mn的含量为1%(质量分数)时,催化剂的活性最高,当能量密度为19J/L时,其对甲苯催化氧化的转化率接近100%。催化剂表征结果表明当Mn含量为1%(质量分数)时,氧化锰在载体γ-Al2O3上最接近单层分散量,此时活性组分与载体表面的相互结合力最强,在载体上有很好的分散性,从而表现出对甲苯分解的最好性能。     

Ni-Mo-Al_2O_3催化剂覆碳改性对其加氢脱硫性能的影响

在催化剂制备的不同阶段引入碳物质,制备3种覆碳改性的NiMo-Al_2O_3加氢脱硫催化剂,采用低温氮静态容量吸附-脱附法、X射线衍射、H_2程序升温还原和高分辨透射电子显微镜对3种催化剂进行表征,并考察催化剂的加氢脱硫性能。结果表明:引入碳物质能够提高催化剂的加氢脱硫活性;采用前覆碳法即在载体上负载活性组分前引入碳前躯物,或采用共浸渍法即将活性组分与碳前躯物共同浸渍到载体上制得的催化剂,都能够增加八面体Mo物种的数量;采用共浸渍法制得催化剂活性组分分散性良好,MoS_2纳米颗粒堆垛层数多,其脱硫率比未覆碳改性催化剂的高6.8%;采用前覆碳法制得催化剂的金属分散性良好,其脱硫率比未覆碳改性催化剂的高5.1%;与未覆碳改性的催化剂相比,采用后覆碳法即在已负载活性组分的Ni-Mo-Al_2O_3催化剂上引入碳前躯物制得催化剂的脱硫率提高程度不大。     

复合改性活性炭的表征及其吸附模拟烟气中SO_2的研究

为了研究单一金属盐和复合金属盐改性活性炭材料对SO_2吸附性能的影响,以活性炭(activated carbon,AC)为载体,通过水热法制备ZnO/AC复合材料、Fe_2O_3/AC复合材料、ZnFe_2O_4/AC复合材料以及空白AC材料。采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、物理吸附仪(BET)及X射线光电子能谱分析仪(XPS)对复合材料结构及化学组分进行表征,并且在常温条件下考察活性炭复合改性前后对模拟烟气中SO_2的吸附性能。结果表明,复合改性后活性炭材料成功负载金属氧化物活性组分,比表面积孔容减小,孔径增大并且对SO_2的去除效率显著提高。通过AC、ZnFe_2O_4以及4种复合材料脱硫效率的比较发现,负载ZnFe_2O_4的活性炭材料的脱硫效率最高,其比表面积和孔容分别为435.9m~2/g、0.37cm~3/g,脱硫性能试验中样品的击穿时间为136.0min,硫容达到168.3mg/g。     

恒电位电沉积工艺参数对Pt-Ni合金催化剂性能的影响

与脉冲电沉积及恒流电沉积法相比,恒电位电沉积制备的电催化剂具有更优异的性能,目前很少用此法制备质子交换膜燃料电池用Pt-Ni合金催化剂。采用电化学还原法在多孔碳布及玻碳电极表面恒电位电沉积Pt-Ni合金催化剂。用X射线衍射(XRD)、能量色散谱(EDS)和扫描电镜(SEM)等对Pt-Ni合金催化剂的微观结构、组分和形貌进行了表征,并用循环伏安(CV)曲线评价了其电催化活性。研究了电沉积参数(沉积电位、电解液温度和沉积时间)对Pt-Ni合金催化剂的微观结构和电催化活性的影响。结果表明:沉积电位影响合金催化剂形核速度,引起微观结构不同,电解液温度影响着催化剂的成核和生长,沉积时间影响着Pt-Ni合金的沉积量;沉积电位为-0.35 V,电解液温度为50℃,沉积时间为15 min时,Pt-Ni合金催化剂均匀地分散于碳载体表面,粒径大约为11.9 nm,具有最大的电化学活性表面积(EASA),达44.19 m2/g,电催化活性最好。     

碳气凝胶载铂催化剂对甲醇的电催化氧化性能

以用溶胶凝胶法制备的碳气凝胶(CA)作为催化剂载体,用间歇微波法制备了碳气凝胶载铂催化剂。用电感耦合等离子光谱仪(ICP)测定了催化剂中Pt的含量,用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对催化剂的形貌、粒径分布以及颗粒粒度进行了表征。结果表明,碳气凝胶载铂催化剂粒子分布均匀、粒径集中,平均粒经为4 nm.用能量散射X射线能谱(EDX)分析了催化剂的化学成分,用循环伏安法、线形扫描伏安法和计时电流法对催化剂的电化学性能进行了表征.结果表明,以碳气凝胶为载体的催化剂比以活性炭为载体的催化剂具有更高的催化活性。     

V2O5-MoO3/TiO2催化剂的NH3-SCR性能：载体的影响

采用浸渍法制备了一系列V-Mo/TiO₂催化剂，主要考察了TiO₂载体的晶型结构(金红石相、锐钛矿相以及两者混合相)和平均颗粒尺寸对催化剂NH₃-SCR性能的影响，并利用SEM、XRD、Raman、BET、H₂-TPR、NH₃-TPD等方法对催化剂的理化性质及结构进行了表征。结果表明：平均颗粒尺寸较小的催化剂拥有高比表面积和孔容积，有利于活性组分VO_x的负载和沉积，从而有利于催化剂脱硝性能的提升。锐钛矿晶型载体的V-Mo/Ti-A1催化剂因拥有优异的比表面积、氧化还原能力和丰富的酸性位点而具有最佳的脱硝性能；同时混合晶型载体的V-Mo/Ti-P25催化剂在180～320℃的脱硝活性接近100%。     

活性炭的预处理对CeO_2/AC催化剂NH_3选择性催化还原NO_x性能的影响

为了改善活性炭(AC)负载的CeO_2基催化剂的脱硝性能,采用空气热氧化或硝酸对活性炭进行预处理,考察了预处理方式对其负载的CeO_2基催化剂氨选择性催化还原(NH_3-SCR)NO_x反应性能的影响。对预处理后的活性炭及其负载的CeO_2基催化剂进行了红外光谱(FTIR)、NH_3程序升温脱附(NH_3-TPD)、N_2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)及H_2-TPR等表征。结果表明:硝酸预处理显著增加了活性炭表面含氧官能团、增强了表面酸性,提高了其负载的CeO_2基催化剂的氧化还原性能,促进了催化剂表面NH_3的吸附和活化,使催化剂表现催化优异的NH_3-SCR脱硝性能。该催化剂对NO_x的起燃温度和完全转化温度分别为75℃和190℃,显著优于空气热氧化处理的活性炭制备的催化剂,但H_2O易导致催化剂活性下降。     

高电催化活性染敏电池对电极CNT/TiO_(2-x)N_x材料的制备

以钛酸异丙酯为钛源,CNTs为载体,结合水热和高温NH_3处理技术成功制备了CNT/TiO_(2-x)N_x复合物,并研究了其作为染料敏化太阳能电池(DSSC)对电极材料的电催化性能。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱和循环伏安等表征手段对CNT/TiO_(2-x)N_x复合物的形貌、结构和电化学性能进行表征。结果表明:直径30~50 nm的CNTs和直径为3~8 nm的TiO_(2-x)N_x纳米线相互交联形成了三维的网状结构,这一结构有利于增大复合物与电解液的接触面积。复合物融合了N掺杂Ti O2的高电催化活性和CNTs的高导电性的优势使得复合物的光电效率高达7.16%,与贵金属催化剂Pt相当,有望成为DSSC对电极材料理想替代材料之一。     

水热法制备杂化型MoO3/CeO2复合催化剂的电化学性能及表面结构

以CeO2为载体和钼酸铵为原料,在70℃下,采用水热法制备了MoO3含量分别为0、5wt%、7.5wt%、10wt%、12.5wt%、15wt%和20wt%的杂化型MoO3/CeO2复合催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)等对所制备催化剂的结构、形貌以及表层MoO3与CeO2之间的相互作用进行分析;并以硫酸溶液水电解为目标反应,对杂化材料进行了电催化活性测试,考察MoO3含量对复合催化剂反应活性的影响.结果表明,杂化型MoO3/CeO2催化剂的电催化活性明显优于纯CeO2,当MoO3的质量含量为12.5wt%时,所制备复合催化剂的电催化活性和导电性较佳.活性提高的主要原因是MoO3在CeO2表面上的单层分散阈值在12.5wt%～15wt%之间,MoO3通过Mo O Ce化学键而牢固结合在CeO2表面,改善了杂化型MoO3/CeO2复合催化剂的表面性能.     

直接热分解法制备单相Pd-Fe合金催化剂及电催化氧还原活性

以醋酸钯和醋酸亚铁为前驱体, 采用直接热分解法制备了碳载Pd₃-Fe₁(Pd₃-Fe₁/C)催化剂。用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了表征, 用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了催化剂对氧的电催化还原性能。结果表明, 制备的Pd₃-Fe₁/C复合催化剂具有单相均一的合金结构, Fe进入Pd晶格改变了Pd电子结构和结构常数。电化学数据表明, Pd₃-Fe₁/C对氧还原比Pd/C催化剂有更高的电催化性能。