VxTi复合氧化物催化剂用于二氧化碳气氛乙苯脱氢的研究

采用溶胶-凝胶法制备了以TiO₂为基体的VxTi复合氧化物催化剂,该催化剂用于乙苯二氧化碳低温氧化脱氢制苯乙烯反应。考察了活性组分含量和焙烧温度对催化剂活性的影响。结果表明,活性金属钒的添加有助于提高脱氢反应性能,但存在一适量值,摩尔分数超过5%,催化脱氢活性下降。通过XRD分析发现,不同焙烧温度制备的VxTi催化剂中TiO₂的晶相不同,随着温度的升高,TiO₂的晶相将由锐钛矿型转变为金红石晶相。TiO₂锐钛矿型晶相有利于苯乙烯选择性的提高,而金红石晶相则不利于催化剂的脱氢反应。     

引入Al2O3对SO42-/ZrO2固体超强酸的影响

用共沉淀法制备了一系列对SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃催化剂,详细研究了添加Al₂O₃对SO₄^2-/ZrO₂超强酸样品的晶化、比表面、硫含量、超强酸性和正丁烷异构化反应的影响。添加Al₂O₃会延迟ZrO₂的晶化和晶相转变,增强SO₄^2-/ZrO₂体系的超强酸性和正丁烷异构化反应的活性、稳定性。     

反应条件对Ni-Mo/TiO2-Al2O3催化剂上噻吩加氢脱硫的影响

采用溶胶-凝胶技术，从Al₂O₃载体的表面改性出发，制备了TiO₂-Al₂O₃复合载体，用此改性载体制备了NiMo/TiO₂-Al₂O₃催化剂；在中压固定床微反装置上考察了反应条件对噻吩加氢脱硫活性的影响。结果表明，在反应温度260～270 ℃、氢分压3.0 MPa、空速3.0～5.0 h^－1及氢油体积比480～550条件下，噻吩的转化率可达100％。     

引入ZnO对Fe-K系乙苯脱氢催化剂性能的影响

用BET、XRD、XPS、Mssbauer以及乙苯脱氢反应等手段详细考察了添加ZnO对Fe-K系催化剂性能的影响。实验结果表明，ZnO的引入加强了主催化剂Fe₂O₃和助催化剂K₂O间的相互作用，使稳定晶相KFe₁₁O₁₇的形成温度降低了50℃以上，从而有利于提高样品的耐水性能和机械强度。同时，ZnO的加入进一步促进了Fe³⁺/Fe²⁺电子对之间的转化，使样品的脱氢温度降低6～13℃，脱氢活性和选择性亦得到提高。     

纳米TiO2光催化材料离子掺杂的正电子湮没研究

采用正电子湮没技术研究了13种金属离子掺杂对纳米TiO₂光催化材料缺陷的影响,并讨论了离子掺杂对TiO₂光催化材料平均电子密度和光催化活性的影响。结果表明,纳米TiO₂光催化材料的缺陷主要是氧空位、孪晶界、位错和金属空位等。正电子湮没谱的分析表明,Fe³⁺、W⁶⁺和La³⁺高价态离子的掺杂降低纳米TiO₂的平均电子密度,低价态的Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Co²⁺和Ag⁺掺杂增大了纳米TiO₂的平均电子密度,Al³⁺、V⁵⁺、Ni²⁺和Cr³⁺的掺杂对纳米TiO₂平均电子密度没有影响。纳米TiO₂的离子掺杂寿命谱与光催化活性之间关系分析表明,Pb²⁺、La³⁺、Cr³⁺和Co²⁺掺杂时,材料中自由体积缺陷的形成不利于TiO₂光催化活性的提高,而Fe³⁺、W⁶⁺、La³⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ag⁺、Al³⁺、V⁵⁺和Ni²⁺掺杂时,则有利于TiO₂光催化活性的提高。     

浸渍法制备SO42-/TiO2-La2O3及其光催化氧化性能

不同硫酸浓度条件下,利用浸渍法处理TiO₂-La₂O₃,制得系列固体超强酸SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃。通过XRD、FT-IR、TG-DTA和UV-Vis表征,揭示SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃的微观结构和内在规律性。以邻硝基苯酚为探针反应,考察SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃光催化性能。结果表明,SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃的光催化活性明显高于TiO₂-La₂O₃,SO₄^2-/TiO₂-La₂O₃的催化活性取决于H₂SO₄浓度,浸渍液中H₂SO₄的合适浓度为0.5 mol·L^-1,掺杂La₂O₃适宜的物质的量分数为0.5%,最佳焙烧温度为500 ℃。     

MoP/TiO2-ZrO2催化剂制备及加氢脱氮性能考察

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂-ZrO₂复合载体,并用共浸渍法制备负载型MoP/TiO₂-ZrO₂催化剂,通过原位还原技术对催化剂进行还原处理后,在连续固定床反应器上进行活性评价。结果表明, TiO₂和ZrO₂物质的量比以及Mo负载量对催化剂活性有较大影响,当n(Ti)∶n(Zr)=4∶1和Mo负载质量分数为20%时,MoP/TiO₂-ZrO₂催化剂的加氢脱氮效果最好,并且TiO₂-ZrO₂复合载体比TiO₂-Al₂O₃复合载体的活性提高12.4个百分点。     

Fe3+掺杂介孔TiO2催化降解甲基橙

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵醇溶液所形成的柱状胶束为模板剂,钛酸四丁酯为原料,经水解沉淀、晶化、沉降、抽滤、干燥及焙烧工艺制备出了介孔TiO₂固体催化剂。通过离子掺杂方法,用Fe(NO₃)₃溶液对介孔TiO₂掺杂,经搅拌、煮沸、晶化、蒸发、干燥及焙烧工艺,制备出了不同物质的量比的Fe³⁺/TiO₂催化剂。以甲基橙模拟染料废水,考察pH、催化剂用量、过氧化氢用量、催化剂Fe³⁺/TiO₂物质的量比和光照时间等因素对催化剂的催化性能的影响。结果表明,适量掺有Fe³⁺的催化剂Fe³⁺/TiO₂有利于太阳光催化甲基橙的效果,当甲基橙浓度为10 mg·L^-1、Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5、催化剂用量为0.8 g·L^-1、过氧化氢为0.55 mol·L^-1、 pH=3并且太阳光直接照射20 min,脱色率达到96%。根据Languir-Hinshelwood动力学方程,近似推导出不同物质的量比Fe³⁺/TiO₂催化剂光催化降解甲基橙的动力学方程,并得出Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5时的Fe³⁺/TiO₂催化剂,有最大宏观速率常数值,K₀为0.162 35 min^-1。     

催化氧化法分解邻二氯苯

通过实验室研究邻二氯苯在TiO₂-V₂O₅-WO₃等催化剂上氧化分解的特性，筛选出一种合适的催化剂，用于分解脱除垃圾焚烧废气中的二恶英。实验表明，在温度为300 ℃和气体空速为7000 h^－1的反应条件下，邻二氯苯在TiO₂-V₂O₅-WO₃催化剂上的分解率大于90%。     

Fe3+和Ce3+掺杂对TiO2光催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维上涂层TiO₂光催化剂,并掺杂Fe³⁺和Ce³⁺修饰TiO₂光催化剂,进行了间歇式光催化降解气相苯实验,结果表明掺杂Fe³⁺和Ce³⁺均可以提高TiO₂光催化剂的活性,其中0.2% Fe³⁺/TiO₂光催化剂活性最好.借助XRD、SEM和XPS等表征手段来分析修饰前后的催化剂表面的物理化学性质变化,研究表面性质的变化对于光催化性能的影响.表征结果显示载体玻璃纤维表面均匀分布了粒径为40～60 nm的锐钛型TiO₂微粒,0.2%Fe³⁺和Ce³⁺掺杂后催化剂表面Ti³⁺浓度增大,表面羟基浓度减小.催化剂表面的Ti³⁺会与被吸附氧气反应形成Ti⁴⁺并同时产生活性组分O^-₂,氧化剂O^-₂在光催化降解苯反应过程中起着重要作用.     

溶胶-凝胶法制备掺杂型V2O5/TiO2脱硝催化剂

以十二胺表面活性剂为模板剂,钛酸四丁脂为无机母体源,采用溶胶-凝胶法制得稳定的TiO₂凝胶,经焙烧得到掺杂型V₂O₅/TiO₂脱硝催化剂粉末。分别用热重分析、X射线衍射、拉曼光谱和氮气吸附脱附法对催化剂进行了结构、比表面积和孔径的表征。在固定反应床,对氮氧化物的脱除活性进行了考察。结果表明,催化剂为锐钛矿,呈介孔结构,比表面积为118.5 m^₂·g^_-1,孔径（6～8） nm。钒以V=O键形式单层分布于TiO₂中。催化活性评价结果表明,制备的催化剂在空速10 000 h^-1和温度（180～450） ℃有较好的催化活性,空速对催化活性的影响主要在270 ℃以下。     

V2O5/TiO2基SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能

采用纳米TiO₂为催化剂载体原料,V₂O₅为催化剂,通过混合、球磨、干燥和焙烧等工艺制备选择性催化还原脱硝法催化剂,研究了催化剂的制备工艺和催化性能。通过差热分析研究催化剂的相变和烧结温度,通过模拟烟气分析装置表征催化剂的催化性能。结果表明,加入V₂O₅可以提高催化性能,以6%V₂O₅-94%TiO₂为配方的催化剂对NO的脱除率达97.5%,温度窗口为（300～420） ℃。     

Al2O3/TiO2/M复合膜的制备

利用直流脉冲氧化和交流电沉积,在铝基体表面制备了Al₂O₃/TiO₂复合膜。探讨了Al₂O₃/TiO₂复合膜的形成过程及制备过程的影响因素。通过电沉积在Al₂O₃/TiO₂复合膜上掺杂金属离子来提高复合膜的光催化性能,并用制备的Al₂O₃/TiO₂/M 复合膜光催化降解次甲基蓝。     

三氟乙醇催化氧化合成三氟乙醛

研究了三氟乙醇催化氧化合成三氟乙醛的钒系催化剂。以V₂O₅为活性组分,考察了以ZrO₂为载体,并在此基础上通过添加MoO₃、SnO₂和WO₃等助催化剂进行性能调变。结果表明,以ZrO₂为载体, n（V₂O₅）∶n（ZrO₂）=5,SnO₂作为助催化剂,在反应温度290 ℃、空速0.33 h^-1和原料配比n（O₂）∶n(三氟乙醇）=11.69最佳工艺条件下,三氟乙醇转化率达89.06%,三氟乙醛选择性达97.14%。     

Al2O3或SiO2负载钒氧化物催化剂的紫外-拉曼光谱比较研究

用柠檬酸络合助溶的等体积浸渍法制备了氧化铝和氧化硅负载的系列钒氧化物催化剂，使用紫外-拉曼光谱对催化剂的结构进行了表征。结果表明，负载钒氧化物的结构与钒的负载量和载体类型有关，在低钒负载量时以隔离的钒氧物种为主；在高负载量时，钒氧化物在γ-Al₂O₃载体上以聚合的钒氧物种和V₂O₅共存，在SiO₂载体上主要以隔离的钒氧物种和V₂O₅形态为主，并有少量聚合的钒氧物种。     

环己醇催化脱水制环己烯WO3/MxOy催化剂的研究

分别以SiO₂、γ-Al₂O₃和TiO₂为载体，偏钨酸铵为WO₃前驱体，等体积浸渍法制得WO₃质量分数为12%的WO₃/SiO₂、WO₃/γ-Al₂O₃和WO₃/TiO₂三种催化剂，考察了环己醇脱水制备环己烯的催化剂活性和选择性。采用X 射线衍射、N₂吸附、NH3程序升温脱附和CO₂程序升温脱附等手段对催化剂进行表征，并与催化活性、选择性及稳定性关联。结果表明，催化剂平均孔径大，有利于降低反应物和产物的内扩散阻力，可提高环己醇转化率和环己烯选择性；孔径大小相近的前提下，酸中心量大有利于脱水反应的进行，可提高环己醇转化率；催化剂表面碱强度大、碱中心数多，有良好的抗积炭性能，因而催化剂的稳定性较好。负载WO₃质量分数为12%的WO₃/TiO₂催化剂在反应温度170 ℃和环己醇空速2.7 h^-1的条件下，环己醇转化率可达100%，环己烯选择性可达97%以上，具有良好的稳定性。     

脱除NOx复合催化剂的研究

研究了以莫来石质多孔陶瓷作载体、溶胶-凝胶法Al₂O₃ 和TiO₂涂层作为扩表剂和Cu作为活性组分的系列催化剂的制备及催化活性分析。试验以NH₃为还原剂催化还原NOx,在自制NOx催化还原装置上,系统地考察了制备方法、Cu活性组分负载量和焙烧条件等因素对催化剂活性的影响。利用光学显微照片和XRD等表征方法对催化剂的物相结构进行了研究。