磺化石墨烯的制备及其催化性能研究

氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料,具有较高的比表面积和丰富的官能团。氧化石墨烯纳米片表面很容易进行化学修饰键合有机官能团而改变其性质。本文采用Hummers法制备氧化石墨烯,将制备的氧化石墨烯通过磺化反应制备出具有酸催化活性的磺化石墨烯固体酸催化剂,采用FT-IR、SEM和XPS等测试技术对其组成与结构进行表征。以制备的磺化石墨烯作为固体酸催化剂用于地沟油和甲醇反应制备生物柴油。通过GC-MS对反应产物组分分析及热值、黏度、酸值等指标测定,证实本实验制备的磺化石墨烯具有良好的酸催化性能。     

Zn–M–Cr三元类水滑石的合成及其光催化性能

采用共沉淀法制备CO_3~(2–)为层间阴离子的Zn–M–Cr–CO_3–HTLCS(类水滑石)三元类水滑石样品,Zn~(2+)、M~(2+)、Cr~(3+)摩尔比为1.5︰1.5︰1.0,M=Mg、Mn、Co、Ni、Cu。用X射线衍射、红外光谱、热重–差热分析和紫外–可见漫反射光谱等分析技术对三元类水滑石的结构和性质进行表征。结果表明:不同二价金属阳离子取代的5种三元类水滑石都具有水滑石的典型层状结构。取代二价金属阳离子半径越小,晶胞参数a值也越小,三元水滑石热稳定性越好。考察了光照时间和催化剂种类、用量等因素对三元类水滑石光催化降解罗丹明B(RhB)溶液的影响,讨论了光催化降解RhB的反应机理。结果表明:Zn–Ni–Cr–CO_3–HTLCS的光催化性能最好,其用量为0.1 g/50 mL条件下,光照120 min,RhB的降解率达到90.72%,循环使用4次后,对RhB的降解率保持在90%左右,且催化剂晶体结构不变。     

插层Ca类水滑石负载钯催化剂的制备及催化Suzuki反应的研究

采用化学沉淀法制备了表面活性剂(十二烷基硫酸根)插层的Ca类水滑石负载纳米钯催化剂。通过XRD、ICP-AES、TG、IR、XPS等分析手段对上述催化剂的晶型结构、形貌及负载金属的特征进行了表征,考察了不同碱、溶剂、溶剂与水比例、催化剂用量等条件对插层Ca类水滑石负载纳米钯催化剂催化Suzuki反应的影响。实验结果表明:反应的最佳条件为:氢氧化钾作碱、溶剂为乙醇、水与乙醇比例为1:5、催化剂用量分别为3.4×10-3mmol,反应1h产物收率最高可达96.44%。     

Ni-NiO/纳米石墨烯圆筒状结构复合材料的制备

木质纤维素GO化学镀Ni制备可控形貌与尺寸的特定Ni-NiO/GO圆筒状结构,探讨化学镀Ni时间对木质纤维素表面微观形貌的影响,利用扫描电镜和激光共聚焦显微镜探究复合镀层表面形貌,采用FTIR和XRD分析复合镀层的官能团和晶型结构。结果表明,随着化学镀时间的延长,木质纤维素线粗糙度呈现下降趋势,表面亮度增加。当木质纤维素化学镀时间为20 min时,其表面粗糙度(Ra值)较小,平均值为1.79μm。纳米颗粒诱导形成更小粒径Ni和P粒子,促使镀层内粒子分布更紧密。纳米石墨烯添加不会改变圆筒状结构表面固有晶态结构。     

催化剂制备与研究 预处理对钯炭催化剂及其在肉桂醛加氢中性能的影响

采用不同预处理方式对活性炭表面进行改性,并制备钯炭催化剂。对活性炭的比表面积、孔结构等物理性质和含氧官能团种类以及钯炭催化剂进行表征,探究预处理对活性炭表面物化性能产生的变化和对钯炭催化剂在肉桂醛加氢反应中催化活性的影响。结果表明,氧化预处理使活性炭的比表面积和孔容下降,使钯炭催化剂上的钯粒子尺寸相对更小;碱预处理有一定的扩孔作用,使钯炭催化剂上的钯粒子尺寸更大。在肉桂醛加氢反应中,钯粒子尺寸越小的催化剂催化活性更高,而钯粒子尺寸更大的催化剂上肉桂醇选择性更高。     

水滑石负载型PdCu催化剂的制备及性能

以掺杂Cu的类水滑石(Cu-HTs)作为载体,Cu-HTs中高分散的构晶离子Cu~(2+)作为定位剂,利用Cu和Pd间的强相互作用,诱导Pd原子定位分散在载体表面,得到小尺寸和高分散的PdCu双金属纳米催化剂。采用XRD、STEM、XPS、HRTEM等对催化剂结构、物相及组成进行表征。结果表明,PdCu/HTs的纳米颗粒尺寸约为2.4 nm,分散度达36.7%,形成PdCu合金。在苯甲醇氧化反应中考察PdCu/HTs催化剂的性能,苯甲醇可实现完全转化,苯甲醛产率达97%。     

预处理对钯炭催化剂及其在肉桂醛加氢中性能的影响

采用不同预处理方式对活性炭表面进行改性,并制备钯炭催化剂。对活性炭的比表面积、孔结构等物理性质和含氧官能团种类以及钯炭催化剂进行表征,探究预处理对活性炭表面物化性能产生的变化和对钯炭催化剂在肉桂醛加氢反应中催化活性的影响。结果表明,氧化预处理使活性炭的比表面积和孔容下降,使钯炭催化剂上的钯粒子尺寸相对更小;碱预处理有一定的扩孔作用,使钯炭催化剂上的钯粒子尺寸更大。在肉桂醛加氢反应中,钯粒子尺寸越小的催化剂催化活性更高,而钯粒子尺寸更大的催化剂上肉桂醇选择性更高。     

氧化石墨烯掺杂锌铝类水滑石负载钯金催化剂的制备及催化性能

采用离子交换-还原法制备了氧化石墨烯(GO)掺杂锌铝类水滑石负载钯金双金属纳米颗粒的催化剂(Pd Au/Zn-Al LDHs/GO),通过XRD、TEM表征了催化剂的结构,以GO掺杂锌铝类水滑石为载体负载钯金纳米颗粒粒径小(约2nm)且分散均匀。以苯甲醇空气氧化形成苯甲醛的反应为模型,评价催化剂的催化性能,探讨了载体及钯、金比例对催化反应的影响。催化结果表明,氧化石墨烯掺杂的锌铝类水滑石是考察载体中最好的钯、金催化剂的载体,随着钯金比的增加催化剂的催化活性先增加后降低,生成苯甲醛的选择性下降,当钯金比例为1∶1时,催化剂(Pd1Au1/Zn-Al LDHs/GO)的综合催化性能最好,催化活性随反应温度的升高而升高,但选择性随温度的升高而下降。在Pd1Au1/Zn-Al LDHs/GO催化下,80℃反应8h后苯甲醇的转化率可达96%,苯甲醛的选择性为93%,催化剂循环使用4次后仍保持较好的催化性能。     

磁性污泥生物炭活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用微波热解法制备磁性污泥生物炭(MBC),并通过XRD、FT-IR和SEM对其晶体结构、表面官能团及形貌进行表征。以罗丹明B(RhB)为目标污染物,研究MBC活化过硫酸盐(PDS)的性能。结果表明MBC活化PDS能够有效去除水体中RhB,效果优于磁性Fe₃O₄,归功于MBC具有丰富的官能团和发达的孔隙结构。此外,探究催化剂投加量、PDS添加量、温度和pH值对MBC活化PDS降解RhB的影响。MBC活化PDS降解RhB主要通过非自由基过程,其中单线态氧(¹O₂)是主要的反应活性物种。     

催化湿式氧化法处理对硝基酚废水

利用含Cu、Fe类水滑石焙烧产物为催化剂研究了水中对硝基苯酚的氧化催化降解行为,确定了催化湿式氧化法处理对硝基酚废水的反应条件.     

FeO_x/MgF_2催化剂气相催化1,1,1,3,3-五氟丙烷脱HF反应

采用浸渍法制备不同Fe负载量的FeO_x/MgF_2催化剂,考察FeO_x/MgF_2催化剂气相催化1,1,1,3,3-五氟丙烷脱HF反应的催化性能。结果表明,催化剂整体活性顺序为3FeO_x/MgF_26FeO_x/MgF_21FeO_x/MgF_2MgF_2,负载Fe物质的量分数为3%时,1,1,1,3,3-五氟丙烷转化率最高,达到80.8%。结合表征结果可以得出,催化剂表面酸性与Fe负载量关系密切。3FeO_x/MgF_2催化剂由于表面铁物种能够较好地分散在载体表面,与载体作用表现出较高的表面酸性,具有最好的催化活性。经过100 h稳定性测试,3FeO_x/MgF_2催化剂表面积炭不影响催化剂催化活性。催化剂催化活性提高可能是在反应过程中FeO_x与反应产物HF反应生成活性更高的FeO_xFy物种所致。     

大颗粒SiO_2载体负载Ir/FeO_x催化剂的巴豆醛加氢性能

选择粒径(1~3)mm的Si O2为载体,采用浸渍法制备Ir/Fe Ox/Si O2催化剂,考察Fe含量对催化剂气相巴豆醛选择加氢反应性能的影响,采用X射线粉末衍射、拉曼光谱及光电子能谱等对催化剂进行表征。结果表明,随着Fe添加量的增加,反应1 h时巴豆醛转化率和反应10 h时巴豆醇选择性呈现先提高后下降趋势,n(Fe)∶n(Ir)=1.0时,反应1 h时巴豆醛转化率最高(达67%);n(Fe)∶n(Ir)=0.3时,反应1 h时巴豆醛转化率和反应10 h时巴豆醇选择性分别达88%和95%,反应过程中催化剂表面积炭是导致巴豆醛转化率降低的主要原因。对于同种催化剂,反应后电子结合能往低结合能方向偏移可能是导致选择性提高的原因。     

磷酸锆负载金属氧化物催化剂的制备及其在甘油脱水制丙烯醛中的应用

以磷酸锆为载体,负载不同类型金属氧化物制备了系列MOx/ZrP催化剂,即FeO_x/ZrP、CoO_x/ZrP、NiO_x/ZrP、NbO_x/ZrP、CuO_x/ZrP、MoO_x/ZrP和WOx/ZrP,并采用XRD、FT-IR、SEM、EDS、TEM、NH3-TPD和N2吸附-脱附等对催化剂进行表征,结果表明,金属氧化物的负载对磷酸锆载体的微观形貌、孔结构以及酸性质等均产生了显著影响。将MOx/ZrP催化剂用于甘油脱水制丙烯醛反应,结果表明,金属负载质量分数为5%的WO_x/ZrP催化剂反应效果最好,甘油转化率达93%,且丙烯醛选择性为82%。     

Cr掺杂的Co-B非晶态合金的制备及催化硼氢化钠水解制氢

采用化学还原法制备了三元非晶态Co-Cr-B纳米催化剂。采用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等测试方法对催化剂的形貌、结构、成分做了表征。通过排水法进行NaBH₄溶液水解产氢反应,测量了催化剂的催化性能。结果表明,当掺杂少量的Cr时,催化剂的粒径明显减小,比表面积明显增大,催化剂的性能提高。过量的Cr会导致出现过多的氧化物和Cr ³⁺,覆盖了催化剂表面活性位点,降低催化剂的性能。当Cr与Co物质的量比为0.005时,催化剂性能最佳。与纯Co-B相比,其对硼氢化钠水解产氢速率提高了2倍。此外,研究了催化剂用量、NaBH₄浓度、反应温度、NaOH浓度等因素对NaBH₄溶液水解产氢反应的影响。     

基于CuAl-LDH载体制备高分散Cu/ZnO/Al2O3催化剂及其催化性能

通过沉积沉淀法制备了以层状CuAl-LDH为载体负载不同Cu/Zn比例的前体,经热处理得到CuZnAl-LDO复合催化剂,应用于合成气制甲醇反应。采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP）、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂O化学吸附、N₂吸脱附、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱技术（XPS）等手段对前体及催化剂进行表征,考察了水滑石的限域效应和金属-载体相互作用对催化剂活性及稳定性的影响。结果发现：由于水滑石特殊的层状结构,具有较大比表面积和丰富孔道结构,促进了Cu物种的分散,有利于催化剂表面对CO和H₂的吸附,增加了Cu、Zn之间的相互作用,提高了催化剂的催化活性。在水滑石前体拓扑转变过程中,层板羟基和水脱除后形成的粗糙表面对所负载的Cu活性物种起到限域作用,抑制了Cu的迁移和团聚。其中,Cu_0.6Zn_0.3Al_0.1-LDO催化剂催化合成甲醇的时空收率达到883mg/(g?h),且反应120h后仅下降2.8%,较共沉淀制备催化剂失活速率降低了81%,表现出较好的催化活性及稳定性。     

过氧化氢蒽醌加氢流化床Pd/Al_2O_3催化剂载体性质与催化性能的关系

以氯化钯为前驱体,活性氧化铝为载体,采用等体积浸渍法制备蒽醌加氢流化床Pd/Al_2O_3催化剂。考察载体比表面积、孔容、孔径、粒度分布及表面形貌与催化剂催化性能的关系,结果表明,载体比表面积较高,小孔径且孔径分布不均匀,粒度较大且粒度分布均匀,载体表面光滑且成球性好的载体对应的催化剂性能较好。采用优化后活性氧化铝载体制备的Pd/Al_2O_3催化剂的氢化效率和选择性分别为9.98 g·L-1和80.3%。     

Zinc modification of Ni-Ti as efficient NixZnyTi1 catalysts with both geometric and electronic improvements for hydrogenation of nitroaromatics

The catalytic hydrogenation of nitroaromatics is an environmentally friendly technology for aniline production, and it is crucial to develop noble-metal-free catalysts that can achieve chemoselective hydrogenation of nitroaromatics under mild reaction conditions. In this work, zinc-modified Ni-Ti catalysts (Ni_xZn_yTi₁) were fabricated and applied for the hydrogenation of nitroaromatics hydrogenation. It was found that the introduction of zinc effectively increases the surface Ni density, enhances the electronic effect, and improves the interaction between Ni and TiO₂, resulting in smaller Ni particle size, more oxygen vacancies, higher dispersion and greater concentration of Ni on the catalyst surface. Furthermore, the electron-rich Ni^δ– obtained by electron transfer from Zn and Ti to Ni effectively adsorbs and dissociates hydrogen. The results reveal that Ni_xZn_yTi₁ (Ni_0.5Zn_0.5Ti₁) shows excellent catalytic performance under mild conditions (70 °C and 6 bar). These findings provide a rational strategy for the development of highly active non-noble-metal hydrogenation catalysts.     

低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯研究

以氯代挥发性有机物（CVOCs）中的典型代表氯苯为研究对象,分别采用硝酸锰（MN）和乙酸锰（MA）为前体,通过浸渍法制备Mn基催化剂,考察了低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯性能以及抑制反应副产物臭氧生成的影响。研究发现对于不同反应系统,提升电压可以提高氯苯降解效率;催化剂引入能够大幅度提高氯苯降解性能,与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃引入对氯苯降解效果更好,对臭氧生成的抑制性能更高。利用N₂吸附-脱附、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对反应前后催化剂进行表征分析,发现放电并未对催化剂的孔径及晶相结构产生影响;通过无机氯选择性和尾气质谱结果分析氯苯降解过程中氯元素变化;与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃催化剂相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积相对较大,活性组分分散性更高、更均匀,从而导致反应系统内更多的臭氧在催化剂表面分解为活性氧原子,提高了氯苯的降解性能并抑制了反应系统内臭氧的生成。     

催化剂形貌对沸腾床渣油加氢Ni-Mo/Al2O3催化剂活性位的影响机制

随着原油供应趋于劣质化和严格的环保法规出台,沸腾床渣油加氢技术引起了广泛关注。采用挤压成型法和STRONG沸腾床的特殊成型法分别制备了圆柱形和球形Ni-Mo/Al₂O₃催化剂,系统地研究了催化剂的颗粒形貌对活性相和渣油加氢性能的影响。采用XRD、N₂物理吸脱附、H₂-TPR、HRTEM、XPS和电子微探针分析等手段对催化剂进行了表征。结果表明,球形催化剂具有活性更强的Type Ⅱ类型活性位点、更优异的孔道结构性质和更好的流化性能,这使得其具有更高的渣油加氢活性。球形催化剂中的金属和载体之间相互作用较弱,这有利于形成更高硫化程度和堆垛层数的Ni-Mo-S Ⅱ型活性相,这种活性相在渣油加氢中具有更高的活性。此外,球形催化剂具有比圆柱形催化剂更大的孔径和孔体积,这有利于大分子杂质在孔道中的扩散和活性位点上的吸附,并且使得金属沉积物均匀分布在球形催化剂中,而不是集中分布在孔口。而且球形催化剂尺寸更小,可能更易于流化,这增强了催化剂的传质性能。     

低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯研究

以氯代挥发性有机物（CVOCs）中的典型代表氯苯为研究对象,分别采用硝酸锰（MN）和乙酸锰（MA）为前体,通过浸渍法制备Mn基催化剂,考察了低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯性能以及抑制反应副产物臭氧生成的影响。研究发现对于不同反应系统,提升电压可以提高氯苯降解效率;催化剂引入能够大幅度提高氯苯降解性能,与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃引入对氯苯降解效果更好,对臭氧生成的抑制性能更高。利用N₂吸附-脱附、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等手段对反应前后催化剂进行表征分析,发现放电并未对催化剂的孔径及晶相结构产生影响;通过无机氯选择性和尾气质谱结果分析氯苯降解过程中氯元素变化;与MnO _x （MN）/γ-Al₂O₃催化剂相比,MnO _x （MA）/γ-Al₂O₃催化剂的比表面积相对较大,活性组分分散性更高、更均匀,从而导致反应系统内更多的臭氧在催化剂表面分解为活性氧原子,提高了氯苯的降解性能并抑制了反应系统内臭氧的生成。