铈基和镧基复合氧化物催化剂催化碳烟燃烧性能研究

文章采用浸渍法、水热合成法和共沉淀法制备了3种不同类型的碳烟催化剂：CeFeCo、La-Mn-O和BiCeO。通过对3种样品扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线电子能谱(XPS)和氢气程序升温还原(TPR)等表征结果进行比较分析,发现：La-Mn-O样品中吸附氧的占比量最大;CeFeCo样品中的金属离子含量最多,且Ce³⁺含量大于BiCeO样品。在氢气程序升温还原中,可以观察到CeFeCo具有最低温的还原峰,在283℃左右。最后通过程序升温氧化反应系统对3个样品进行活性评估,在紧密接触情况下CeFeCo、La-Mn-O和BiCeO样品催化50%碳烟氧化所需的温度,即T50分别为329、355和374℃,与碳烟燃烧的空白组相比,T50分别降低了265、239和220℃。这表明3种催化剂均成功制备并且具有良好的催化碳烟燃烧性能,特别是CeFeCo催化剂表现出的低温催化燃烧性能最好。     

铝柱撑蒙脱石负载Au和Pt催化剂的结构特点及其催化氧化CO性质

将钙基蒙脱石(Ca-M)钠化改性制得钠化蒙脱石(Na-M),随后用羟基铝离子柱化液对Na-M柱撑改性制得铝柱撑蒙脱石(Al-PILCS),使用沉积-沉淀法和浸渍法2种方法将Au和Pt负载在Al-PILCS上,制得Au/Al-PILCS和Pt/Al-PILCS.通过X射线衍射仪(XRD)、N2-吸附/脱附、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)等技术对样品进行表征,并测定其对CO的催化活性.XRD和N2-吸附/脱附结果表明,铝柱撑蒙脱石Al-PILCS的比表面积、微孔面积和微孔体积较蒙脱石原矿Ca-M增加较大.对于Au和Pt负载型Al-PILCS催化剂,Pt/Al-PILCS催化活性明显优于Au/Al-PILCS.制备方法对Pt/Al-PILCS的活性影响较小,而对Au/Al-PILCS的催化活性影响较大.分析表明,不同方法制备Au/Al-PILCS催化活性的差别,主要由于Au颗粒大小和Au氧化态的差别.而Au/Al-PILCS和Pt/Al-PILCS之间的活性差别,可能是由于金和铂的粒径大小和反应机理差异.     

MxTiNbO5对甲烷中甲硫醇吸附与光催化性能研究

采用水热法合成层状KTiNbO5,通过离子交换获得Mn0.5TiNbO5和Ni0.5TiNbO5。利用X-射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射光谱（UV—vis-DRS）、扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）等对催化剂进行表征。采用红外光谱技术考察了催化剂对甲烷气中甲硫醇吸附与光催化氧化性能。结果表明：在相同层板组成下,层间金属离子不同,对光谱的响应及对有机硫化物的吸附与光催化氧化能力不同。经Mn^2＋和Ni^2＋对KTiNbO5离子交换后,对光谱吸收由紫外区移向可见光区;动态条件下,KTiNbO5和Mn0.5TiNbO5虽对甲烷气中的甲硫醇吸附很弱,但Mn0.15TiNbO5在自然光与紫外光下对硫醇有催化氧化活性;而Ni0．5TiNbO5对甲烷气中的甲硫醇不仅具有良好的吸附活性,且在自然光与紫外光辐射下均显示了良好的光催化氧化活性。     

Hydrothermally Synthesizing Nanospheres of Pd Loaded TiO<Subscript>2</Subscript> for Photocatalytically Reducing CO<Subscript>2</Subscript> in Isopropanol to Isopropyl Formate

Photocatalytic reduction of CO₂ was carried out on villiform spherical catalysts of Pd-TiO₂ in isopropanol solution. The catalysts were synthesized by hydrothermal method, their structures, morphologies and optical absorption properties were characterized by X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and UV-vis absorption spectroscopy (UV-vis). The photocatalytic activities with different loading amounts and morphologies were evaluated for determining the dominant effect and optimizing the catalyst preparation. Based on a villiform spherical TiO₂ with the largest specific surface area in our experiments, we prepared a set of catalysts with various loading amounts of palladium and tested them by bubbling CO₂ through the slurry of catalyst and isopropanol. The highest formation rate of isopropyl formate was 276.6 μmol/g·cat/h. Eventually we proposed the reaction mechanism.     

碳烟在钛酸钾上的催化氧化性能及动力学研究

采用溶胶-凝胶法合成了K2Ti4O9,K2Ti6O13和K2Ti2O5钛酸钾型催化剂。利用X射线衍射(XRD)、智能重量分析仪(IGA)等手段进行了表征,同时采用固定床对钛酸钾催化脱除柴油机尾气中碳烟颗粒的性能进行了测试,并对钛酸钾催化氧化碳烟的动力学进行了研究。结果表明,钛酸钾与传统催化剂相比具有更高的碳烟颗粒氧化性...     

汽车尾气中碳烟在钛酸钾上的催化氧化性能及动力学研究

采用溶胶-凝胶法合成了K₂ T_i4O₉ , K2 Ti₆O₁₃ 和K₂ Ti₂O₅ 钛酸钾型催化剂。利用X 射线衍射 (XRD)、智能重量分析仪(IGA)等手段进行了表征, 同时采用固定床对钛酸钾催化脱除柴油机尾气中碳烟颗粒的性能进行了测试, 并对钛酸钾催化氧化碳烟的动力学进行了研究。结果表明, 钛酸钾与传统催化剂相比具有更高的碳烟颗粒氧化性能, 在松散接触下依然能保持良好的活性, 且钾钛物质的量比为1 ∶1 的钛酸钾催化剂的脱除碳烟颗粒的效果最好。钛酸钾作用下碳烟的氧化为一级动力学反应, 且所建立的碳烟燃烧动力学方程与实验数据拟合较好。     

V-HMS的合成、表征及丙烷选择氧化

激光采用共合成法制备了钒硅介孔分子筛（V-HMS）,用N2物理吸附、X射线衍射、透射电镜、红外拉曼光谱、程序升温脱附、程序升温还原研究了催化剂的物化性质并测试了其在丙烷选择性氧化反应的催化性能。结果表明,V-HMS催化剂具有大约900 m2/g的比表面、3.0 nm左右的平均孔径,具有和HMS分子筛类似的蠕虫状的介孔孔道结构。氧化钒在分子筛的骨架内主要是以高度分散的孤立态的四面体钒存在,这正是其在丙烷选择性氧化反应中的活性中心位。在优化的反应条件下,V-HMS催化剂对于丙烷选择性氧化反应具有较好的催化活性。     

Au/Al2O3催化剂上环己烷氧化

针对金催化剂制备过程的复杂性和氯离子残留问题,介绍一种负载型金催化剂Au/Al2O3的制备方法和考察该催化剂在环己烷氧化中的催化性能.采用浸渍-氨洗法制备Au/Al2O3催化剂,并应用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其进行表征.以氧气氧化环己烷制备环己酮和环己醇为研究对象,考察金质量分数、反应温度、压力、时间等因素对催化活性的影响.结果表明,随着金质量分数增加,金颗粒增大,催化剂的活性降低,在150℃、1.5MPa条件下反应3h,Au实际质量分数为0.58%的Au/Al2O3催化剂上环己烷转化率为8.96%,环己酮、环己醇和环己基过氧化氢三者的总选择性为93.52%.此外,循环实验表明Au/Al2O3催化剂具有一定的稳定性.     

PtRu/C和PtNi/C催化剂合成及其对甲醇氧化的电催化性能

采用微波多元醇法合成PtRu/C和PtNi/C催化剂,利用透射电镜（TEM）和X-射线衍射仪（XRD）对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.结果表明,在催化剂中PtRu和PtNi合金纳米粒子的平均粒径分别为2.7和3.0 nm,粒径均匀,并高度均匀地分散在碳载体上.电化学测试结果表明,与Pt/C催化剂相比,PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇的电化学氧化具有更低的起始电位和更稳定的极化电流,说明PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇氧化具有更稳定的电催化性能和更好的抗CO中毒性能.这是由于合金催化剂中的Ru和Ni可以在较低的电位下与其表面吸附水形成含氧物种,使Pt表面吸附的CO等中间物氧化为CO2,避免了催化剂的CO中毒.     

不同助剂对正丁烷氧化制顺酐VPO催化剂的作用

通过有机相中还原五价钒制得钒磷氧催化剂VPO的前驱体，然后用浸渍法引入具有与V^4 离子半径相近的Fe、Co、Cu元素。利用XRD、IR等手段分别考察了晶相组成以及结构对催化剂活性的影响。实验结果表明加入助剂可提高催化剂活性和顺酐收率，催化剂主要活性相是(VO)2P2O7，复合组分助催化性能优于单一组分。     

Preparation of cerium doped Cu/MIL-53(Al) catalyst and its catalytic activity in CO oxidation reaction

Metal-organic framework (MOF) material MIL-53(Al) with high thermal stability was prepared by a solvothermal method, serving as a support material of cerium doped copper catalyst (Ce-Cu)/MIL-53(Al) material for CO oxidation with high catalytic activity. The catalytic performance between the (Cu-Ce)/MIL-53(Al) and the Cu/MIL-53(Al) catalytic material was compared to understand the catalytic behavior of the catalysts. The catalysts were characterized by thermogravimetric-differential scanning calorimetry (TG-DSC), N₂ adsorption- desorption, X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). The characterization results showed that MIL-53(Al) had good stability and high surface areas, the (Ce-Cu) nanoparticles on the MIL-53(Al) support was uniform. Therefore, the heterogeneous catalytic composite materials (Ce-Cu)/MIL-53(Al) catalyst exhibited much higher activity than that of the Cu/MIL- 53(Al) catalyst in CO oxidation test, with 100% conversion at 80 °C. The results reveal that (Cu-Ce)/MIL- 53(Al) is the suitable candidate for achieving low temperature and higher activity CO oxidation catalyst of MOFs.     

Immobilization of metalloporphyrins on CeO_2@SiO_2 with a core-shell structure prepared via microemulsion method for catalytic oxidation of ethylbenzene

Ce O2@Si O2 core-shell nanoparticles were prepared by microemulsion method, and metalloporphyrins were immobilized on the Ce O2@Si O2 core-shell nanoparticles surface via amide bond. The supported metalloporphyrin catalysts were characterized by N2 adsorption-desorption isotherm(BET), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), X-ray diffraction(XRD), ultraviolet and visible spectroscopy(UV-Vis), and Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR). The results show that the morphology of Ce O2@Si O2 nanoparticles is core-shell microspheres with about 30 nm in diameter, and metalloporphyrins are immobilized on the Ce O2@Si O2 core-shell nanoparticles via amide bond. Especially, the core-shell structure contains multi Ce O2 core and thin Si O2 shell, which may benefit the synergistic effect between the Ce O2 core and the porphyrin anchored on the very thin Si O2 shell. As a result, this supported metalloporphyrin catalysts present comparably high catalytic activity and stability for oxidation of ethylbenzene with molecular oxygen, namely, ethylbenzene conversion remains around 12% with identical selectivity of about 80% for acetophenone even after six-times reuse of the catalyst.     

Ag3PO4/GO光催化剂的制备及性能研究

以氧化石墨烯(GO)为基底,利用离子交换法制备了球形和立方体表面结构的Ag₃PO₄/GO复合光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis DRS)对样品进行了表征。罗丹明B的光催化降解实验结果表明：Ag₃PO₄/GO催化剂在100 min内对20 mg/L罗丹明B的去除率可达98.5%,明显高于球形Ag₃PO₄ (83.8%)及立方形Ag₃PO₄ (88.1%)。另外,Ag₃PO₄/GO复合材料在光催化降解重复性实验中表现出良好的稳定性,循环五次后对罗丹明B的去除率仍可达95%以上。     

高氮含量多孔碳的制备、热处理及氧还原性能

采用快速高温碳化法成功制备了具有海绵结构、氮原子摩尔分数高达7.5%的氮掺杂多孔碳材料（N-PC）,然后对其进行惰性氛围高温脱氮处理,获得氮原子摩尔分数为2.5%、起始电位-44 mV、半峰电位-134 mV、极限电流密度-4.5 mA·cm^-2的样品。分别用场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和Raman光谱对N-PC材料进行了表征。采用伏安法测定了材料在O₂饱和0.1 mol/L KOH电解液中的氧还原反应（ORR）性能。结果发现,高吡啶氮、吡咯氮摩尔分数的多孔碳材料不具备优异的氧还原性能,而脱氮后的多孔碳材料因有较多的结构缺陷,暴露出了更多的活性位点,表现出较好的电化学性能。N-PC具有与Pt/C催化剂相近的电催化性能,而且具有比Pt/C催化剂更高的耐甲醇能力和更好的稳定性。因此,N-PC可以作为铂催化剂在ORR领域的一个非常突出的替代选择。     

热处理对CO2电解过程中氮掺杂碳催化剂电化学活性的影响

碳材料KB具有表面积大、导电性能好等优点,常被用于CO_2电解处理过程。通过调整前期热处理与胺化热处理参数,获得不同批次的NKB催化剂材料,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱分析和拉曼光谱等表征方法,对所制备样品的形貌、结构和组成等进行了分析,最后对4种样品在CO_2电解过程中的催化活性进行了测试。结果表明,温度预处理有利于提升氮掺杂碳KB催化剂的催化活性,且温度与催化活性成正相关趋势。     

电催化剂及其对甲酸氧化的电催化性能

采用氨水调节的微波多元醇法合成了Pd/C和Pd2Pt/C催化剂,并使用透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.结果显示,在微波合成的电催化剂中Pd和Pd2Pt纳米粒子具有均匀的粒径,并高度分散在XC-72纳米碳载体上,Pd和Pd2Pt纳米粒子的平均粒径分别为54 和49 nm. 电化学测试结果显示,甲酸在Pd/C催化剂上氧化的起始电位和峰电位大大低于Pt/C催化剂,这是由于甲酸在Pd/C和Pt/C催化剂上不同的氧化途径引起的.结果还显示,甲酸在Pd2Pt/C催化剂和Pd/C催化剂上氧化的起始电位相同,而且在024和080 V有两个分别对应于甲酸在Pd和Pt催化剂的氧化, 说明微波合成的Pd/C和Pd2Pt/C催化剂对甲酸的氧化具有良好的电催化性能.     

二氧化锰制备及催化燃烧甲苯性能研究

以高锰酸钾和富马酸为原料,采用溶胶凝胶法合成了二氧化锰（MnO₂）催化剂,通过X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附以及氢气程序升温还原（H₂-TPR）等技术对制备材料的结构和还原性能进行了表征,并考察材料的焙烧温度对其催化燃烧甲苯性能的影响.结果表明,焙烧温度为450 ℃的产物为纯相的α-MnO₂,催化剂呈现颗粒状形貌并具有较大的比表面积（60.56 m²·g^-1）,低温下易还原,具有较好的甲苯催化燃烧性能,完全燃烧温度T₉₉为210 ℃.     

Bi2S3-MoS2/石墨烯复合材料的合成及电化学储锂性能

为了研发高性能的锂离子电池负极材料,采用水热法合成了Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯复合材料,利用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、热重分析（TGA）和X-射线光电子能谱（XPS）对复合材料进行表征,讨论复合材料的微观结构对电化学储锂性能的影响. 特别是,当Bi与Mo的物质的量之比为1∶4时,Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯的电化学储锂可逆比容量可以达到1 140 mA·h/g,并具有稳定的循环性能. 当充放电电流密度为1 000 mA/g时,其高倍率特性为886 mA·h/g. Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯复合材料优异的电化学储锂性能主要由于MoS₂具有更少的层数和较多的边缘以及Bi₂S₃纳米粒子具有更均匀的粒径,并能很好地分散在石墨烯表面,增强了复合材料容纳锂离子的能力,改善了储锂电极过程的动力学性能.     

钨掺杂α-FeOOH制备及染料废水降解

针对现今水污染问题,采用空气氧化法在碱性条件下制备了α-Fe OOH和钨掺杂α-Fe OOH来降解污水中的染料.利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和光电子能谱仪等对样品的形貌和结构进行了表征.以α-Fe OOH作为Fenton反应的铁源并与过氧化氢形成Fenton体系,考察该体系对染料甲基橙和酸性铬兰k溶液的降解性能.结果表明,在最佳条件下,当加入钨掺杂α-Fe OOH时,甲基橙和酸性铬兰k的降解率分别达到99.8%和81.0%;同样条件下,当加入无掺杂α-Fe OOH时,甲基橙和酸性铬兰k的降解率只有75.2%和61.3%.     

Effect of Various Additives on Performance of Plasma Electrolytic Oxidation Coatings Formed on AZ31 Magnesium Alloy in the Phosphate Electrolytes

Plasma electrolytic oxidation(PEO) coatings were prepared on AZ31 magnesium alloy using alkaline phosphate as base electrolyte system, and with the addition of sodium silicate(Na_2SiO_3), sodium aluminate(NaAlO_2) and potassium fluorozirconate(K_2ZrF_6) as additives. The microstructure, phase composition and element composition as well as surface profile of the PEO coatings were analyzed by means of scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS), and threedimensional(3 D) optical profilometry. The corrosion and wear properties were evaluated by electrochemical potentiodynamic polarization in 3.5 wt% Na Cl solution and ball-on-disc wear tests, respectively. The results showed that the anions of the additives effectively participated in the coating formation influencing its microstructural features, chemical composition, corrosion resistance and tribological behaviour. It was observed that the sample treated by PEO in the electrolyte solution containing K_2ZrF_6 as an additive showed better corrosion and abrasive resistance.