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。     

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。     

MOF衍生制备Pd-MnCeOx催化剂及其CO催化氧化性能

利用铈基金属有机框架限域Pd颗粒,并通过界面反应掺杂Mn离子,以此为前驱体经过热解反应制备MnCeO_x混合氧化物负载的Pd催化剂。表征结果表明,这一方法制备的Pd-MnCeO_x催化剂具有纳米棒状形貌,且Mn在CeO₂晶格中均匀掺杂,Pd在载体上高度分散。Mn的掺杂有效提升了载体的氧空穴浓度,改善了载体的低温氧化还原性能,增强了CO氧化反应中的晶格氧流动性。此外,在Mn的掺杂量达到3.26%时,Pd-MnCeO_x-10中Pd与混合氧化物具有最强的金属-载体相互作用,从而表现出了最佳的CO催化氧化活性,在100℃时可以将CO完全转化。     

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.     

α-Fe2O3(001)及其掺杂表面吸附As2O3机制的密度泛函理论

为提高催化剂抗砷能力,采用密度泛函理论（DFT）方法研究As₂O₃在α-Fe₂O₃（001）表面的吸附行为以及掺杂Mo、Mn、Ni对α-Fe₂O₃（001）表面As₂O₃吸附行为的影响。建立As₂O₃在α-Fe₂O₃（001）表面吸附模型和Mo、Mn、Ni掺杂的吸附模型,计算As₂O₃在催化剂表面的吸附能,分析成键态密度以及掺杂前后的As₂O₃在α-Fe₂O₃（001）表面的电荷布局。结果表明：这4种体系均发生电子转移,Mo掺杂活化了As₂O₃分子,使得As₂O₃倾向于吸附在Mo活性位点上,保护了Fe活性位点,...     

VPO-Ce/TiO2催化剂低温脱硝性能研究

针对低温烟气脱硝过程中SO₂和水蒸气严重影响催化剂的活性的问题，制备了Ce掺杂的Ti基磷酸氧钒催化剂(VPO-Ce/Ti O₂)，并对其在低温下脱硝性能进行了研究。实验结果表明：Ce掺杂使VPO/Ti O₂催化剂的比表面积由6.8 m²/g提高到10.7 m²/g，催化剂中V⁵⁺和V⁴⁺的H₂-TPR还原峰分别由原来的578℃和616℃偏移到538℃和601℃；同时，VPO-Ce/Ti O₂的脱硝率在250℃时可达到96.8%。与未掺杂Ce的催化剂相比，最佳活性对应的温度点向低温方向偏移了50℃，并且具有同时抗硫抗水性能。     

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。     

NiCu/SiO2复合催化剂的制备及其苯甲醇脱氢性能

通过湿化学法制备了一系列微量Ni金属掺杂的NiCu/SiO₂复合催化剂,并研究了其催化苯甲醇脱氢制苯甲醛的活性。同时,考察了Ni和Cu/SiO₂质量配比以及反应温度对脱氢反应转化率、选择性的影响。结果表明,在Cu/SiO₂催化剂中掺杂微量金属Ni能够大幅提高脱氢反应的活性,并且当反应温度为340℃,Ni和Cu/SiO₂质量配比为1∶200的NiCu/SiO₂(1∶200)催化剂表现出优异的苯甲醇转化率和苯甲醛选择性,分别达90.4%和84.3%。进一步,通过XRD,FT-IR,SEM,TEM,XPS和BET等技术对催化剂进行表征。结果证实高度均匀分散的微量Ni金属暴露出更多的Cu活性位点,同时微量的Ni掺杂有利于提高脱氢反应的转化率和选择性。     

基于第一性原理计算Ag-HfSe2对SF6/N2分解产物的吸附性能

在实际运行中,潜伏性缺陷产生的局部放电是导致SF₆/N₂气体绝缘金属封闭开关设备绝缘事故的重要原因,局部放电检测是预警设备绝缘故障的重要手段。气体组分分析法是局部放电检测的一种有效方法,而特定金属掺杂的HfSe₂因其良好的吸附性能而在气体传感器中得到广泛应用。基于第一性原理,搭建了一种吸附式掺杂过渡性金属原子Ag掺杂在HfSe₂晶体表面的结构,计算了局部放电的主要产物N₂O、CS2、H₂S和NO₂在其表面的吸附能、电荷转移量和解吸时间等相关参数,结果表明：Ag-HfSe₂对H₂S和NO₂为化学吸附,对N₂O和CS2为物理吸附。Ag-HfSe₂对H₂S和NO₂两种气体的响应灵敏度高,且在常温下对H₂S的解吸时间和在348 K温度下对NO₂的解...     

ZrxCe1-xO2/NC催化CO2和苯乙烯-锅法制环碳酸酯

CO₂与烯烃转化为环碳酸酯是当前一种有效的固碳策略,为此设计了一种掺氮多孔碳负载锆铈双金属(Zr_xCe_1-xO₂/NC)催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、 N₂-吸附、 CO₂和NH₃程序升温脱附(CO₂-TPD和NH₃-TPD)等表征了催化剂的形貌、物相、孔结构以及酸碱两性特征。结果表明,该催化剂可在无卤条件下催化CO₂和苯乙烯一锅法制备环碳酸酯,特别是Zr_0.75Ce_0.25O₂/NC在2 MPa CO₂下,采用80℃/8 h和150℃/8 h分段工艺,实现了74.87%的转化率和80.43%的环碳酸酯选择性,这归因于氧化铈(CeO₂)和氧化锆(ZrO₂)在碳载体上的均匀分散,以及丰富的酸-碱性位点协同作用。     

NH3分子在Fe原子掺杂石墨炔表面的吸附特性研究

基于第一性原理,对氨气(NH₃)分子在纯净石墨炔和铁(Fe)原子掺杂的石墨炔(Graphyne,GY)上的吸附特性进行了研究。通过两个非等效碳原子位置,确定NH₃分子在纯净GY和Fe原子掺杂GY表面的最佳吸附位置和吸附方向,并计算出相应的结合能、吸附能和电荷转移量,确定了它们的吸附类型。研究发现,纯净GY与NH₃分子之间只存在物理吸附作用,而Fe原子掺杂GY后可以显著改善GY表面的化学活性,提高其对NH₃分子的吸附能力。研究认为,Fe原子掺杂GY应是一种对NH₃分子进行检测的气敏材料。     

MoS2/硼掺杂石墨烯的电化学析氢和储锂性能

为了研发高效低成本的析氢反应(HER)电催化剂和高性能的电化学储锂电极材料,通过一步水热法制备MoS₂/硼掺杂石墨烯（MoS₂/BG）复合材料. 结果表明,少堆积MoS₂纳米片均匀地分散在硼掺杂石墨烯上,并具有较多的无序结构和扩大的层间距. 作为析氢反应电催化剂,MoS₂/BG复合材料表现出较高的电催化活性和较低的Tafel斜率（46.3 mV/dec）;作为电化学储锂电极材料,MoS₂/BG复合材料表现出优异的电化学储锂性能,可逆比容量为1 205 mA·h/g,并具有稳定的循环性能和显著增强的高倍率特性. MoS₂/BG复合材料电化学性能优异是由于硼掺杂改变石墨烯的电子性质和表面特性,以及无序结构较多的弱堆积MoS₂层均匀地分散在硼掺杂石墨烯表面,增加电催化析氢反应的活性位点和电化学储锂能力,降低电极反应的电子转移阻抗,增强电极反应的动力学性能.     

双金属-氮掺杂炭催化剂的制备及其电催化CO2性能

金属-氮掺杂炭是一类新兴的应用于CO₂还原反应(CO₂RR)的非贵金属电催化剂。目前的制备方法主要采用浸渍法为主的后处理方式，通常涉及较多的步骤，且金属种类单一。以4,4’-联吡啶为配体、硝酸铁和氯化铜为金属节点，通过配位竞争的策略合成FeCu配位聚合物，后经原位热处理得到FeCu-N-C系列催化剂。分别采用SEM、TEM、XRD、N₂吸附-脱附等技术对催化剂形貌结构、金属物种状态、孔隙结构等进行了表征。采用三电极体系评价了FeCu-N-C系列催化剂在电催化CO₂RR产合成气(CO/H₂)中的性能。结果表明，通过调控Fe、Cu的物质的量比、炭化温度、金属组合等条件可调控合成气中n(CO)/n(H₂)的比例。在较宽电位范围内(-0.7～-1.3 V)生成的合成气中n(CO)/n(H₂)可在0.15～3.33调控，可满足甲醇合成、费托反应及合成气发酵等重要反应的供给气配比。     

N2/CO2气氛下工业危废污泥热解气化的TG-FTIR分析

采用热重-红外联用技术（Thermogravimetric analysis-Fourier transform infrared spectroscopy, TG-FTIR）对CO₂和N₂气氛下工业危废污泥的热化学转化特性展开研究,重点考察不同气氛对污泥热解气化过程的影响。主要分析不同气氛下污泥的热转化失重、产物析出规律及不同反应阶段的反应动力学特性。热重分析表明,CO₂对污泥热转化的影响主要在700℃以上温度范围;CO₂参与焦炭的气化反应,失重速率大幅提升,促进了CO,CH₄,NH₃在高温下的析出。红外分析显示,CO₂和N₂气氛下,反应温度在1 000℃左右时均有大量甲基化合物析出,且CO₂气氛下强度更高。各反应阶段活化能随温度升高逐渐增加,污泥与CO₂气化反应速率高于相同反应阶段N₂下的热解反应速率。     

不同方法制备的Cu/SiO2催化剂对己二酸二甲酯加氢制1,6-己二醇的影响

分别采用沉积沉淀法、溶胶凝胶法和蒸氨法制备Cu/SiO₂催化剂.利用N₂吸附-脱附、N₂O滴定、XRD、FT-IR、H₂-TPR和NH₃-TPD对催化剂的物理化学性质进行表征,并考察其己二酸二甲酯加氢合成1,6-己二醇的性能.结果表明：虽然溶胶凝胶法和蒸氨法因层状硅酸铜的存在具有较高的铜分散度和表面酸性等性质,但受制于较小孔径结构,反而是传统的沉积沉淀法制备的Cu/SiO₂催化剂因较大的孔径具有更高的反应活性.在反应温度200℃、反应压力5.0 MPa、液时空速0.6 h^-1和n(氢)/n(酯)=175的条件下该催化剂可稳定运行50 h,己二酸二甲酯的转化率可达99.8%,1,6-己二醇的选择性可达98.2%.     

Ni掺杂MoS2/石墨烯催化剂的制备及其电催化析氢活性

为了制备高效、低成本的析氢反应电催化剂,采用一步水热法制备镍掺杂二硫化钼/石墨烯复合材料(Ni_x-MoS₂/G,x=0.03,0.05,0.10),并用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）和X-射线光电子能谱（XPS）对其进行表征,讨论镍掺杂对复合材料的微观结构和电催化析氢性能的影响. 结果表明,与MoS₂/G催化剂相比,镍掺杂的MoS₂/G催化剂显示了更高的电催化析氢性能,尤其当水热反应体系中的Ni和Mo的摩尔比为1∶20时,制备的Ni_0.05-MoS₂/G显示了最强的电催化析氢性能,其塔菲尔斜率为50.8 mV/dec. 电催化活性的增强主要是由于少量镍的掺杂改变了复合催化剂的形貌,使MoS₂纳米片更好地负载在石墨烯表面,暴露出更多的催化活性位点,同时镍掺杂提高了MoS₂边缘活性位的固有催化活性.     

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。     

复合催化剂WO3/ZrO2-SiO2的制备及其在仲醇脱水制备α-烯烃中的应用

采用等体积浸渍法合成复合催化剂WO₃/ZrO₂-SiO₂,并通过XRD、NH₃-TPD、XPS等表征确定其结构和性能。在固定床反应器上通过仲醇脱水制备α-烯烃对催化剂活性进行评价。结果表明：在WO₃负载量(质量分数)为15%,n(Zr)/n(Si)为1/1、焙烧温度600℃、焙烧时间6 h时所制备的催化剂最具催化活性,在固定床反应器中进行仲醇脱水实验,当反应温度为350℃、空速0.3 h^-1时,α-烯烃的有效选择性可达到80%以上。     

催化剂ZrO2/Na-β和ZrO2/H-β的制备及其催化环己酮和异丙醇MPV反应的性能

采用浸渍法制备了具有Na-β和H-β分子筛担载ZrO₂的催化剂ZrO₂/Na-β和ZrO₂/H-β,将其应用于环己酮和异丙醇的MPV还原反应,考察了它们的催化性能。采用XRD、SEM-EDS、NH₃-TPD、BET比表面积及孔结构、ICP-MS对催化剂进行了表征,通过气相色谱-质谱联用和气相色谱对产物进行鉴别和含量分析。实验结果表明,对于环己酮和异丙醇的MPV还原反应,与H-β、Na-β、ZrO₂/Na-β相比,ZrO₂/H-β表现出更高的催化活性。Zr酸中心对环己酮和异丙醇的MPV反应更重要。6%的ZrO₂/H-β为催化剂,环己酮与异丙醇的摩尔比为1:20,催化剂用量为反应物总质量的6%,80℃下,反应5 h,以环己酮为基准,采用面积归一化计算,环己酮的转化率为91.2%。催化剂经焙烧可以再生,焙烧后的催化剂在使用5次后,环己酮的转化率明显下降为79.4%,而干燥后的催化剂使用1次后就失去部分活性,催化剂的使用寿命有待进一步深入研究...     

铁系元素对Mn/TiO_2催化剂低温SCR性能的影响

采用浸渍法制备了铁系元素(Fe、Co、Ni)掺杂的Mn/TiO2低温脱硝催化剂,考察了其在80~180℃范围内的脱硝催化效果,并通过XRD、BET、TG、H2-TPR和XPS等测试手段,对催化剂的物理化学性质进行了表征。结果表明,铁系元素的掺入对催化剂表面元素的分布、孔结构、物相组成等有不同的影响,可以明显改善Mn/TiO2催化剂的脱硝性能,在180℃时,分别可以达到97.21%(Fe-Mn/TiO2)、94.01%(Co-Mn/TiO2)、94.03%(Ni-Mn/TiO2)的NO转化效率。