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2019年  第47卷  第7期

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论文
摘要:
采用溶胶凝胶方法通过掺杂修饰剂MM=Mn、Zn、Zr、Sr)制备出改性SiO2载体,再用浸渍法将Fe元素负载于该载体上制成系列催化剂。采用X射线衍射(XRD)、氮气物理吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了催化剂的织构性质、晶相组成和电子性质。利用程序升温手段研究了催化剂的H2还原吸附性质和CO加氢性能。借助动力学分析方法研究了催化剂与H之间的相互作用。结果表明,少量掺杂的修饰剂对催化剂的Fe物相组成以及表面Fe物种电子状态基本没有影响,但降低了催化剂的比表面积以及活性相分散度,削弱了对H2的吸附能力,降低催化剂的H2脱附活化能。Zn、Zr的掺杂抑制了催化剂的还原,而Mn、Sr的掺杂却促进催化剂的还原。Mn、Zn、Zr的掺杂抑制催化剂表面CO的解离吸附,Sr则促进CO的解离吸附,Mn、Zn、Zr、Sr均促进低温区间C-C耦合和加氢反应,其中,Mn、Zr促进加氢的作用更显著。
摘要:
Selective oxidation of methanol to methyl formate (MF) is one of the most attractive processes to get valuable methanol-downstream products, where the supported Au and Pd catalysts were proved rather effective at low temperature. To search for highly active, regenerable and practical catalysts as well as to reveal the synergy of Au-Pd and reaction mechanism for the methanol oxidation, a series of silica supported Au-Pd nanoparticles (Au-Pd/SiO2) were prepared and their catalytic performance in the oxidation of methanol to MF with molecular oxygen was investigated in this work. The results indicate that the Au2-Pd1/SiO2 catalyst with an Au+Pd loading of only 0.6% and a Au/Pd mass ratio of 2 exhibits excellent performance in the methanol oxidation with oxygen; the conversion of methanol over Au2-Pd1/SiO2 reaches 57.0% at 130℃, with a selectivity of 72.7% to MF. Various characterization results illustrate that the Au-Pd bimetallic nanoparticles (2-4 nm) are highly dispersed on the silica surface, inclined to take a twinned structure and present the (111) planes, which may contribute to the high activity of Au-Pd/SiO2 in the oxidation of methanol to MF. A possible reaction mechanism was proposed on the basis of DRIFTS results:methanol was first activated by surface oxygen on the interface of Au-Pd nanoparticles, forming the chemisorbed methoxy species; the methoxy species was then deprotonated to adsorbed formaldehyde species, which reacted with another methoxy species, producing MF by nucleophilic attack and subsequent β-H elimination.
摘要:
采用共沉淀法制备CuZnAlOx(CZA)催化剂,通过浸渍法得到一系列不同硼(B)负载量的yB/CZA(y=0.28%、0.38%、0.73%、0.89%和4.10%,质量分数)催化剂,并将其用于甲醇水蒸气重整制氢反应。此外,为探究催化剂的构效关系,采用ICP、BET、SEM、N2O化学吸附、TEM、XRD、H2-TPR和XPS等手段对催化剂进行表征。结果表明,B引入主要影响催化剂的Cu分散性、还原性及Cu-B间相互作用,进而影响甲醇水蒸气重整制氢性能。其中,0.38B/CZA催化剂获得最高催化活性,这与其具有较高的Cu分散性与较强的Cu-B相互作用力有关;在反应温度为250℃,n(H2O):n(CH3OH)=3,空速为9000 mL/(g·h)时,CH3OH转化率达到93%,CO选择性仅有0.3%,且反应102 h后仍未失活。
摘要:
采用水热法合成了层数只有六层的纳米片层二硫化钼(MoS2),并进一步负载Pt和PtM双金属(M=Ru、Pd、Co和Ni),用于催化甲醇水相重整制氢反应。结果表明,PtCo/MoS2对于甲醇水相重整具有最优异的催化性能,在220℃下产氢转换频率(TOF)为37142 h-1。氮气吸附-脱附等温线、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)以及X射线光电子能谱(XPS)等表征结果表明,PtCo/MoS2中金属还原程度高,且Pt与载体MoS2形成了强电子相互作用,使缺电子的Pt有利于吸附活化甲醇,并进一步促进甲醇重整反应。
摘要:
通过对比不同孔结构分子筛的甲苯甲醇烷基化催化性能,发现分子筛孔道尺寸与目标芳烃分子动力学尺寸的有效匹配以及孔道空间限制效应对反应路径的约束管理,对实现高性能烷基化至关重要。并结合XRD、BET、NH3-TPD和SEM表征分析,通过先后负载La2O3和P2O5对硅铝比为60的ZSM-5进行复合改性修饰,提升其骨架水热稳定性的同时,选择性地消除内外表面大部分强酸中心,保留弱+中强酸作为烷基化催化活性位,所得MAT-HZSM-5催化该反应表现出很高的甲醇烷基化效率和良好的反应稳定性,在氮气反应气氛下,连续运行500 h无明显失活迹象,甲苯转化率维持在35%-38%,二甲苯选择性60%-77%,甲醇烷基化效率大于90%。
摘要:
采用溶胶-凝胶法制备了不同含量钨修饰的MnOx-Fe2O3催化剂,重点考察WO3的引入对NH3-SCR反应中N2选择性的影响,通过XRD、BET、XPS、H2-TPR、Raman和In situ DRIFTS等手段对催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,钨的引入显著提高NH3-SCR的N2选择性,当WO3质量分数为15%时,具有最佳的NH3-SCR催化性能,且在50-250℃条件下N2O浓度始终低于0.003%。这主要是由于适量WO3的引入,导致催化剂物相由α-Fe2O3γ-Fe2O3转变,并与锰相互作用形成新的无定型MnWO4,获得较大的比表面积;使得Mn4+/(Mn3++Mn4+)比例减少但Fe2+及表面化学吸附氧(Oα)含量增加,从而降低催化剂氧化性;增强催化剂表面的Lewis酸性位点的含量及强度,增强NH3的吸附,促进了SCR反应,同时抑制了NO2深度氧化形成硝酸盐物种,降低硝酸盐物种还原产生的副产物N2O含量,从而显著提高WO3-MnOx-Fe2O3催化剂在NH3-SCR中的N2选择性。
摘要:
为提高Fe/Al-PILC催化剂的SCR脱硝的低温活性,采用Cu对Fe/Al-PILC催化剂进行改性。采用超声浸渍法合成系列xCu-Fe/Al-PILC催化剂,通过XRD、N2吸附-脱附、H2-TPR、UV-vis、XPS、Py-FTIR等系列技术手段进行表征。在固定床微反应器上进行C3H6的选择性催化还原NO的实验。结果表明,经过铜改性后的xCu-Fe/Al-PILC催化剂有效解决了Fe/Al-PILC催化剂低温SCR活性不足的问题,同时提高了中高温活性。催化剂在200-500℃能够实现80%以上脱硝效率,其中,0.13Cu-Fe/Al-PILC在250-500℃实现了90%以上NO转化率,并在250℃达到最高脱硝效率93%。XRD、N2吸附-脱附结果表明,经过铜改性的催化剂可以提供更多反应活性位,提高反应速率。H2-TPR结果表明,掺杂铜使催化剂获得低温还原能力,同时增强了中高温还原能力。UV-vis、XPS结果表明,铜掺杂不仅使铁获得更高氧化态,同时产生了更多低温活性物质孤立Fe3+。Py-FTIR结果表明,催化剂表面同时存在Lewis酸和Brønsted酸,Lewis酸是SCR反应活性中心。
摘要:
A novel ternary Au NPs/g-C3N4/BiOBr Z-scheme heterojunction composite was fabricated through hydrothermal and in-situ reduction method, and characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, transmission electron microscopy, ultraviolet-visible diffuse reflection spectroscopy and photoluminescence emission spectroscopy. The photocatalytic activity was evaluated by the degradation of phenol under visible-light irradiation. It was found that Au NPs/g-C3N4/BiOBr showed enhanced photocatalytic activity, which is 3-fold higher than g-C3N4 and 2.5-fold higher than BiOBr. This could be attributed to the effective separation of photogenerated electron-hole pairs, narrowed band gap (2.10 eV) and surface plasmon resonance (SPR).
摘要:
以钨酸和氧化石墨烯为原料,利用浸渍法将钨酸负载到氧化石墨烯上制得H2WO4/GO。采用XRD、FT-IR、SEM、BET表征确定H2WO4/GO的形态及其结构。以H2WO4/GO作为催化剂,H2O2作为氧化剂,乙腈作为萃取剂超声氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT)。实验表明,在模拟油为5 mL,钨酸的负载量为30%(质量分数),催化剂为0.02 g,乙腈为1 mL,H2O2/S(mol ratio)为8,反应温度为50℃,超声功率为150 W的最佳反应条件下,二苯并噻吩(DBT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)、苯并噻吩(BT)的脱除率分别达到96.6%、81.2%、72.8%。同时,考察了催化剂的循环使用性能,并对超声氧化脱硫机理进行了研究。
摘要:
以尿素和钨酸铵为原料采用浸渍法制备了金属氧化物三氧化钨(WO3)与石墨相氮化碳(g-C3N4)异质结复合材料WO3/g-C3N4。采用XRD、UV-vis、SEM、PL和XPS表征手段考察了催化剂的理化性质,发现WO3与g-C3N4存在较好的相互作用和电子转移,保证了WO3/g-C3N4本身所具有较高的氧化脱硫活性。以WO3/g-C3N4作为催化剂,过氧化氢异丙苯为氧化剂,考察其光催化氧化脱硫性能,在反应温度80℃,O/S物质的量比为3.0的反应条件下,反应180 min,二苯并噻吩(DBT)转化率可以达到72.79%。通过游离基捕获实验,发现超氧自由基(·O2-)、电子(e-)、羟基自由基(·OH)起到了促进反应速率的作用,并对该体系的反应机理进行了探讨。
摘要:
通过在氧化铝载体加入微米级植物固体纤维丝扩孔,制备出NiMo柴油加氢脱硫催化剂。采用BET、XRD、SEM、Raman与TEM对制备的载体及催化剂进行表征研究。结果表明,植物固体纤维丝能够在催化剂中构建出部分直筒大孔,NiMo活性组分在催化剂载体上实现了高度分散,活性相MoS2堆叠层数集中在3-5层,平均MoS2条长度为4.49 nm。研究了催化剂载体中植物固体纤维丝含量对催化剂活性的影响,并与常规氧化铝载体催化剂进行了对比,高压微反评价结果表明,开发的含有3%(质量分数)植物固体纤维丝NiMo柴油加氢脱硫催化剂比常规NiMo催化剂活性更高,其加氢脱硫活性提高了5%-15%。
摘要:
采用实沸点蒸馏仪对白石湖煤液化油进行馏分切割,切取 < 170℃液化粗油进行加氢精制脱除其中硫、氮化合物,采用硫化学发光气相色谱仪(GC-SCD)、氮化学发光气相色谱仪(GC-NCD)对液化粗油和精制油中硫、氮化合物进行分析表征,研究加氢精制过程硫、氮化合物的转化规律。结果表明,液化粗油中含硫化合物主要是噻吩类化合物和硫醇,经过加氢精制后基本消失,苯并噻酚类化合物脱除比例要低于噻吩类化合物,属于较难脱除含硫化合物。液化粗油中含氮化合物主要是苯胺类化合物,其次是吲哚类化合物,经过加氢精制吲哚类化合物全被脱除,苯胺和喹啉类化合物属于碱性含氮化合物,是精制油中残留的主要含氮化合物,含量达1.61 mg/kg。
摘要:
利用气相砷吸附反应实验装置,研究了300-900℃条件下CaO、Fe2O3、MgO、Al2O3、K2SO4及钙铁混合吸附剂在模拟烟气气氛下的As2O3(g)吸附特性。结果表明,在五种单元素吸附剂中,CaO的吸附能力最强,K2SO4最弱;随着温度升高,CaO的吸附量先增加,在700℃时略微下降后又增加,Fe2O3的吸附量先增加后减少,MgO、Al2O3、K2SO4的吸附量一直增加;三种比例的钙铁混合吸附剂的吸附效果的实验值相比计算值至少提高了92%,Ca:Fe比为3:1时,吸附效果最好,达到7.91 mg/g。混合后烧结反应导致表面结构改变是吸附效果提升的重要原因。
摘要:
采用密度泛函理论B3LYP/6-311G(d)方法,对聚苯乙烯(PS)热降解反应机理进行了研究。PS热降解的主要产物是苯乙烯,其次是甲苯、α-甲基苯乙烯、乙苯和二聚体等芳烃化合物。PS热降解反应主要包括主链C-C键均裂、β-断裂、氢转移和自由基终止等反应。针对以上各类反应进行了路径设计和理论计算分析,对参与反应的分子的几何结构进行了优化和频率计算,获得了各热降解路径的标准动力学和热力学参数。计算结果表明,苯乙烯主要由自由基的链端β-断裂反应形成;二聚体主要由分子内1,3氢转移的反应形成;α-甲基苯乙烯由分子内的1,2氢转移后进行β-断裂形成;甲苯由苯甲基自由基夺取主链上的氢原子形成;乙苯由苯乙基自由基夺取氢原子形成。动力学分析表明,苯乙烯形成所需要的能垒低于其他产物形成所需要的能垒,故苯乙烯为主要的热降解产物;这与相关实验结果基本一致。